دوشنبه 6 مرداد 1393 | به روز شده: 48 دقیقه قبل

HAMSHAHRIONLINE

The online version of the Iranian daily Hamshahri
ISSN 1735-6393
سه شنبه 3 بهمن 1385 - 09:08:45 | 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

نظر ۸ مرجع تقلید درباره مبلغ زکات فطره

همشهری آنلاین: طبق فتوای علما مبلغ زکات فطره سه کیلو از قوت غالب افراد است که در ایران معمولاً بر اساس قیمت گندم یا برنج محاسبه می‌شود؛ در این راستا مراجع تقلید در آستانه‌ عید سعید فطر، نظر خود را درباره مبلغ فطریه اعلام کردند.

احکام نماز عید فطر

همشهری آنلاین: ماه مبارک رمضان به پایان می‌رسد و روزه‌داران و بندگان به پیشواز عید بندگی می‌روند و در اولین روز از ماه شوال، خود را آماده می‌کنند تا به شکرانه یک ماه بندگی و توفیق عبادت، نماز عید فطر را به جا آورند.

وزارت علوم: مشمولان غایب از طرح سربازی هیات علمی خارج می‌شوند

همشهری آنلاین: مرکز نظارت و ارزیابی آموزش عالی وزارت علوم، تحقیقات و فناوری با صدور اطلاعیه‌ای زمان آموزش نظامی کوتاه مدت اعضای هیات علمی طرح سربازی را اعلام کرد.

تلاش فوری و موثر کشورهای اسلامی برای کمک به مردم مظلوم غزه

همشهری آنلاین: رییس‌جمهوری کشورمان در گفت‌وگوی تلفنی با رجب طیب اردوغان نخست وزیر ترکیه، بر ضرورت تلاش فوری و همکاری جدی کشورهای اسلامی برای کمک موثر به مردم غزه، توقف فوری حملات رژیم صهیونیستی و رفع حصر غزه تاکید کرد.

آیین‌نامه پذیرش بدون آزمون دانشجویان استعدادهای درخشان ابلاغ شد

همشهری آنلاین: آیین‌نامه پذیرش بدون آزمون دانشجویان استعدادهای درخشان در دوره کارشناسی ارشد، توسط دکتر جعفر میلی منفرد معاون آموزشی وزیر علوم، تحقیقات و فناوری برای اجرا در سال تحصیلی ۹۵ - ۹۴ ابلاغ شد.

تیترهای اول روزنامه‌های ۶ مرداد ایران

همشهری‌آنلاین: نگاهی داریم به تیترهای یک ۱۵ روزنامه صبح ایران در ششمین روز از مرداد ۱۳۹۳:

ماجرای خواندنی نماز عید فطر سال ۲۰۱ هجری

همشهری آنلاین: سال ۲۰۱ هجری امام رضا (ع) بالاجبار ولایتعهدی را پذیرفت و به مرو آمد. ماه رمضان که تمام شد، مأمون از امام خواست نماز عید فطر را اقامه کنند اما حضرت قبول نکرد. قاصد میان آن دو در رفت آمد بود تا اینکه امام رضا (ع) با این شرط که مانند جدش رسول الله (ص) نماز عید بخواند، این امر را قبول کرد.

تیترهای اول هفت روزنامه‌های ورزشی ایران در روز ۶ مرداد

همشهری آنلاین: یترهای اول هفت روزنامه‌های ورزشی ایران در روز ۶ مرداد سال ۹۳ به شرح زیر است:

محکومیت حمله به راهپیمایی روز قدس در نیجریه از سوی وزارت‌خارجه

همشهری آنلاین: سخنگوی وزارت امور خارجه حمله مسلحانه به تظاهر کنندگان راهپیمائی روز قدس در شهر زاریای نیجریه را که منجر به شهادت تعدادی از تظاهرکنندگان روزه دار شد ، شدیداً محکوم کرد.

هر روز بدون معصیت برای انسان عید است؛ عید فطر عید بندگی است

همشهری آنلاین: یک عضو هیئت علمی دانشگاه خوارزمی با بیان اینکه عید فطر عید عبودیت و بندگی است، گفت: انسان باید از فرصت ماه رمضان استفاده کند و مشغول پرداختن به امور لهو و لعب نشود، زیرا ماه رمضان به عنوان سرمایه بزرگ کمال را پشت سر گذاشته است و حضرت امیر (ع) می‌فرمایند برای مسلمان هر روزی می‌تواند عید باشد به شرط اینکه در آن روز گناه و معصیت نکند.

رمضان شیرین

گردون> ماه رمضان که از راه می رسد، وقتی از کنار شیرینی‌فروشی عبور کنی، تابلوی زولبیا و بامیه‌ی تازه وسوسه‌ات می‌کند کمی زولبیا و بامیه بخری. انگار رنگ و بوی سفره‌ی افطار با این شیرینی خوش‌رنگ و لعاب کامل می‌شود. اما این شیرینی در استان گیلان رقیبی ۳۰۰ ساله دارد!

​پنجاه‌ و یکمین شماره ماهنامه مدیریت ارتباطات منتشر شد

همشهری‌آنلاین: پنجاه‌ و یکمین شماره ماهنامه تخصصی مدیریت ارتباطات به صاحب‌امتیازی و مدیرمسؤولی امیر عباس تقی‌پور و سردبیری امیر لعلی منتشر شد.

شکست رئال، برد دوباره منچستریونایتد

جواد نصرتی: با نزدیک شدن شروع فصل در اروپا، تیم‌های باشگاهی بزرگ و کوچک این قاره، وارد فاز تمرین‌های جدی‌تر شده‌اند و بازی‌های دوستانه باشگاهی هم تراکم و تعداد بیشتری پیدا کرده است.

بره یک چشم

استانبول: به دنیا آمدن بره‌ای که یک چشم بزرگ وسط پیشانی‌اش دارد بسیاری از خبرگزاری‌های جهان را به مقایسه آن با سیکلوپ‌ها (غول‌های یک‌چشم در اسطوره‌های یونان) وا‌داشت.

سبک‌ترین صندلی چرخدار برقی جهان

همشهری آنلاین: داشتن یک صندلی چرخدار قوی برقی بادوام برای افرادی که به کلی ناتوان از راه رفتن هستند، گاهی از ضروریات است. اما افرادی که فقط محددیت حرکت دارند، اغلب به وسیله‌ای نیاز دارند که تاحدی میزان نیازشان به راه رفتن برای انجام دادن کارها را کاهش دهد.

اینستاگرام ضربه‌ای مرگبار به فتوژورنالیسم بود

همشهری آنلاین: مینو عطابخشی از خبرگزاری شفقنا با دکتر یونس شکرخواه سردبیر همشهری آنلاین گفتگویی انجام داده است درباره اینستاگرام که در پی‌ می‌آید:

مطالعات میان رشته‌ای قرآنی پاسخگوی بسیاری از مشکلات جامعه است

همشهری آنلاین: رئیس شورای اسلامی شهر تهران با بیان اینکه جهاد دانشگاهی می‌تواند در زمینه مطالعات بین رشته‌ای قرآنی موفق عمل کند، گفت: جهاد دانشگاهی می‌تواند با طرح و مدیریت مطالعات میان رشته‌ای قرآنی، فضای جدیدی را در جامعه ترسیم کند تا پاسخگوی بسیاری از مشکلات باشد.