یکشنبه 2 آذر 1393 | به روز شده: 1 دقیقه قبل

HAMSHAHRIONLINE

The online version of the Iranian daily Hamshahri
ISSN 1735-6393
سه شنبه 3 بهمن 1385 - 08:08:45 | کد مطلب: 14015 چاپ

آشنایی با سانتریفوژ

دانش > دانش - رامتین راوندی:
این روزها یکی از واژه‌هایی که در ارتباط با مباحث انرژی هسته‌ای، به طور مکرر شنیده می‌شود دستگا‌ه‌های «سانتریفوژ» است.

 در مطلبی که از پی می‌آید، مولف کوشیده است با اطلاعاتی در حد  دانش عمومی خوانندگان روزنامه، سانتریفوژ را شرح دهد.

اولین سانتریفوژ صنعتی دنیا بیش از نیم قرن پیش توسط یک دانشمند آلمانی به نام زیپه اختراع شد و به طور عملیاتی مورد استفاده قرار گرفت. البته تکنولوژی آن با سانتریفوژهای امروزی فرق زیادی داشت، ولی اصول کار آن فرقی با سانتریفوژهای امروزی نداشت.

 در صنعت سوخت هسته‌ای، این وسیله نقشی اساسی دارد جهت جدا کردن ایزوتوپ‌های اورانیوم235 و اورانیوم238در گاز هگزافلوراید اورانیوم(UF6) از سانتریفوژ استفاده می‌شود. البته روش‌های متعددی مانند جداسازی ایزوتوپی الکترومغناطیسی، پخش دیفوزیون گازی، دیفوزیون گرمایی، فرآیندهای آئرودینامیکی، جداسازی ایزوتوپی لیزری، تبادل یونی و فرایند جداسازی پلاسمایی وجود دارد ولی در بیش از 95درصد صنعت هسته‌ای جهان، اورانیوم به وسیله یکی از دو روش سانتریفوژ گازی و پخش گازی جدا شده و غنی می‌شود.


 سانتریفوژ دستگاه استوانه‌ای شکلی است که درست مثل توربین هواپیما پره‌هایی در وسط آن وجود دارد. این پره‌ها به طور متوسط در هر ثانیه 1000 دور می‌زنند. در نتیجه این چرخش، اورانیوم سنگین روی دیواره آخرین سانتریفوژ قرار می‌گیرد و اورانیوم235در کنار آن می‌نشیند. باید هزاران سانتریفوژ در کنار هم قرار گیرند تا بتوان با کمک مجموعه آنها اورانیوم را غنی کرد ایران در فرآیند کاربردی غنی‌سازی از روش سانتریفوژ گازی استفاده می‌کند.


 در روش پخش گازی، هگزافلوراید اورانیوم تحت فشار از میان یک سری دیافراگم‌ها یا غشاهای متخلخل عبور کرده و از آنجایی که اورانیوم 235 سبک‌تر از اورانیوم 238 می‌باشد آنها سریعتر حرکت کرده و امکان کمی بیشتری برای عبور از سوراخ‌های موجود در غشا را دارند.


 گاز UF6 که از طریق غشا پخش می‌شود اندکی غنی بوده ضمن اینکه آنچه نمی‌تواند گذر کند از اورانیوم 235 تهی است.


در روش پخش گازی دوران سریع ماده سبب می‌شود تا ایزوتوپ‌های سنگین‌تر به طرف دیواره خارجی حرکت کنند. عامل جداسازی در این روش به تفاوت جرمی ایزوتوپ‌هایی که باید جداسازی شوند بستگی دارد در غنی‌سازی اورانیوم با روش سانتریفوژ گازی، از تعداد زیادی سیلندر دوار که به صورت موازی و متوالی کنار هم قرار داده شده‌اند استفاده می‌شود.

دستگاه‌های سانتریفوژ به صورت آبشاری یا کاسکد(سیستم غنی‌سازی دنباله‌ای) به هم مرتبط هستند این دوران باعث ایجاد یک نیروی گریز از مرکز می‌شود، به طوری که مولکول‌های گازی سنگین‌تر به طرف خارج سیلندر حرکت کرده و مولکول‌های گازی سبک‌تر در قسمت مرکزی(محورگردنده) جمع می‌شوند.

گاز به داخل یک سری لوله‌های خلأ وارد شده که هر یک شامل یک گردنده با بیش از دو متر طول و قطر 15تا20سانتیمتر هستند. گردنده‌ها با سرعت بالای 50000 تا 70000 دور در دقیقه، مولکول‌های سنگین‌تر حاوی اورانیوم 238 در لبه خارجی سیلندر متمرکز می‌شوند. افزایش اورانیوم 235 نیز در مرکز وجود دارد. جهت جداسازی بالاتر نیاز به سانتریفوژهای با سرعت بالاتر و استفاده از تعداد بیشتری از آنها است.


باید یادآور شد که به دلیل سرعت‌های دوران بسیار بالا، طراحی آنها و همچنین مواد استفاده شده در آنها از نظر متالوژی پیچیده بوده و دقت بالایی را طلب می‌کند. گاز UF6 خورنده بوده، بنابراین باید تمام اجزایی که با این ماده در تماسند مقاوم در برابر خوردگی باشند .


جهت بالا بردن ظرفیت جداسازی سانتریفوژها باید طول گردنده و سرعت دیواره گردنده افزایش یابد. برای ساخت گردنده‌ها از آلیاژ‌های آلومینیوم، فولاد ماراژین، تیتانیوم و یا ترکیباتی که با برخی شیشه‌های خاص تقویت شده که با نام فیبرهای کربنی معروف هستند،استفاده می‌شود؛ البته متداولترین ماده در حال حاضر، فولاد ماراژین است یک سانتریفوژ مدرن از زمان راه‌اندازی، به مدت بیش از 10سال می‌تواند بدون نگهداری به کار خود ادامه دهد.

 از مراکز مهم غنی‌سازی اورانیوم که از روش پخش گازی استفاده می‌کنند در اروپا می‌توان به گروناو(Gronau) آلمان و یورنکو که متشکل از شرکت‌های انگلیسی، آلمانی و هلندی هستند نام برد که مکان آن در capenhurst بریتانیا می‌باشد.


 روسیه هم به عنوان یک غول صنعتی در این زمینه از چهار مرکز که چهل درصد ظرفیت جهان را تولید می‌کند از همین شیوه پخش گازی استفاده می‌کند. آمریکا هم تکنولوژی سانتریفوژ گازی را در آینده نزدیک جایگزین تکنولوژی سانتریفوژهای پخش گاز قدیمی می‌کند زیرا این روش نسبت به روش قدیمی به انرژی کمتری برای رسیدن به جداسازی مشابه نیاز دارد.


ژاپن، چین، برزیل، پاکستان و شاید کره شمالی هم جهت غنی‌سازی اورانیوم از چنین روشی استفاده می‌کنند. به طور کلی مجموعه آبشارهای بزرگ سانتریفوژ گازی که در کشورهای فرانسه، آلمان، بریتانیا و چین مورد استفاده قرار می‌گیرند برای تولید اورانیومی است که برای مصرف داخلی و نیز صادرات است، اما در ژاپن تولید آن فقط جهت مصرف داخلی است.


 باتوجه به این آمار می‌توان دریافت که در حال حاضر و آینده هم سانتریفوژهای گازی مهمترین نوع جهت غنی‌سازی اورانیوم در سطح جهان بوده و هر روز در جهت افزایش تکنولوژی و راندمان آن کار می‌شود؛ البته لازم به ذکر است که روسیه این صنعت عظیم را به عنوان یادگاری ارزشمند از اتحادجماهیرشوروی سابق به ارث برده است و در حال حاضر تأمین‌کننده سوخت هسته‌ای تعداد زیادی از راکتورهای قدرت دنیا بوده و از این نظر در دنیا پیش رو است.

انتخاب سردبیر

پونه و خواص درمانی آن

همشهری آنلاین: یک دکترای تخصصی داروسازی با تاکید بر اینکه پونه دارای خواص درمانی متعددی است گفت: با وجود خواص درمانی سودمند این گیاه، اسانس آن که در بازار موجود است باید با احتیاط مصرف شود، زیرا مصرف خوراکی در حد یک قاشق چایخوری اسانس پونه، می‌تواند عوارض جدی به همراه داشته باشد.

رژیم لاغری با تکنیک ۷ - ۴ -۲

همشهری آنلاین: احتمالا اسم این تکنیک لاغری شما را یاد چیدمان تیم‌های فوتبال می‌اندازد. اما این تکنیک نوعی رژیم لاغری است که با تلفیق توصیه‌های درست غذایی و روشی به دور از سختگیری، افرادی که قصد لاغری دارند را همراهی می‌کند. با ما همراه باشید تا شما را با چند و چون این رژیم آشنا کنیم.

بازده ۵ درصدی بورس در پاییز

بازده بورس در فصل پاییز مثبت شد، سهامداران در ۲‌ماه اول پاییز به‌طور میانگین ۵درصد سود کردند، ارزش کل‌بورس‌تهران نیز در این مدت ۸۷۸۱ میلیارد تومان افزایش یافته است.

شماره ۱۵۴ همشهری تندرستی منشر شد

همشهری آنلاین: همشهری تندرستی در شماره ۱۵۴ خود بسیاری از مسائل علمی و پزشکی را مطرح کرده است.

نام "سنگلج" را از نوشته جلال آل‌احمد گرفتیم

همشهری آنلاین: جمشید مشایخی با اشاره به کمبود فضاها و امکانات تئاتری اجرای طرح توسعه تماشاخانه سنگلج را که طی سال‌های اخیر مطرح شده، خدمت بزرگی به تئاتر و خانواده هنرهای نمایشی دانست.

نشست معماران برای ارتقای کیفی خیابان‌های تهران

همشهری آنلاین: نشست تخصصی «ارتقای کیفی محور دماوند، انقلاب و آزادی» در خانه‌ی هنرمندان ایران برگزار می‌شود.

مرتضی‌ پور رهبر ارکستر سمفونیک صدا و سیما شد

همشهری‌آنلاین: نادر مرتضی‌پور که چند مدتی رهبری ارکستر سمفونیک تهران را عهده‌دار بود ، رهبر ارکستر سمفونیک صدا و سیما شد.

بازبینی فیلم‌های جشنواره فجر آغاز شد

همشهری آنلاین: مدیر امور اجرایی و دبیرخانه جشنواره بین المللی فیلم فجر از اتمام مهلت ثبت نام فیلمسازان برای شرکت در بخش مسابقه جشنواره بین المللی فیلم فجر و آغاز کار بازبینی فیلم های جشنواره فجر از امروز یکم آذرماه خبر داد.

استادیوم آزادی از ساعت ۱۰:۳۰ دوم آذر میزبان تماشاگران شهرآورد خواهد بود

همشهری آنلاین: مدیر مجموعه ورزشی آزادی تهران گفت: این آمادگی را داریم که از ساعت ۱۰:۳۰ یکشنبه ۲ آذر تماشاگران را پذیرش کنیم.

رانندگان برون شهری از ترس سرقت دیگر کنار جاده‌ نمی‌خوابند

همشهری آنلاین: یک فعال صنفی کارگران حمل و نقل در بندر عباس با بیان اینکه رانندگان برون شهری از ترس سرقت دیگر کنار جاده‌ نمی‌خوابند گفت اگر سارق فقط بار را بدزدد بیمه هزینه‌ای متقبل نمی‌شود.

شهرداری تهران درکنار وزارت ارشاد؛ سکه‌های جایزه جلال برگشت

همشهری آنلاین: شهرداری تهران در کنار وزارت ارشاد قرار گرفت تا ۸۰سکه‌ای را که از جایزه جلال کم‌ شده بود، بدهد و این جایزه همچنان گران‌ترین جایزه ایران باشد.

آنجلینا جولی به بازنشستگی از بازیگری فکر می‌کند

همشهری آنلاین: آنجلینا جولی بازیگر و کارگردان سینما گفت بعد از بازی در چند فیلم دیگر، از دنیای بازیگری کناره می‌گیرد.

فرهنگی: رای اعتماد مجلس به فرهادی محتمل است

همشهری آنلاین: یک عضو هیات رییسه مجلس شورای اسلامی رای اعتماد مجلس به محمد فرهادی به عنوان گزینه وزارت علوم را محتمل دانست.

وزارت خارجه انگلیس: خواهان لغو جزئی تحریم‌های ایران هستیم

همشهری آنلاین: سخنگوی وزارت امور خارجه انگلیس گفت: ما خواهان لغو جزئی تحریم‌ها علیه ایران هستیم.

اعدام بعد از زیارت

همشهری آنلاین: فرماندهی اردوگاه «موصل۴» را یک سرگرد عراقی بر عهده داشت. او گاهی از سربازانش می‌خواست که محوطه را ترک کنند تا ما با خیال راحت عزاداری کنیم.