جمعه 9 آبان 1393 | به روز شده: 10 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

ساخت ۳۰ اپلیکیشن در استان اصفهان

همشهری آنلاین: ۳۰ نرم افزار موبایل امروز در مراسمی در دانشگاه اصفهان رونمایی شد. ۹۰ دانشجو از مراکز آموزش عالی استان اصفهان در یکسال این اپلیکشن‌های بومی قابل نصب بر روی تلفن‌های همراه را طراحی و اجرا کرده‌اند.

ارزش شاخص کل بورس نیویورک کاهش یافت

همشهری آنلاین: نگرانی‌ها درباره سیاست پولی انقباضی که از این به بعد بانک مرکزی آمریکا در پیش گرفته است باعث شد ارزش شاخص کل بورس نیویورک درآغاز معاملات پنجشنبه هشتم ابان کاهش یابد.

گشتی در گالری‌های تهران

همشهری آنلاین: در پایان این هفته نیز گالری‌های تهران با برگزاری نمایشگاهی‌های متنوعی از آثار هنرهای تجسمی میزبان هنردوستان هستند.

هفته سیزدهم لیگ برتر فوتبال، عبور پرسپولیس از پیکان با تک گل نوری

همشهری آنلاین: پرسپولیس با تک گل محمد نوری پیکان را شکست داد. پرسپولیس تهران هفته سیزدهم لیگ برتر را با برد برابر پیکان پشت سر گذاشت. محمد نوری در دقیقه ۷۵ تک گل بازی را برای سرخپوشان به ثمر رساند.

روزنامه‌های هشتم آبان و رای عدم اعتماد

همشهری آنلاین: بسیاری از روزنامه‌نگاران و تحلیلگران معتقدند رای عدم اعتماد دیروز به وزیر پیشنهادی علوم، تحقیقات و فناوری ناشی از غلبه ی نگاه سیاسی و جناحی در مجلس است.

برتری دقیقه نودی فولاد مقابل ملوان

همشهری آنلاین: تیم فولاد خوزستان در ادامه هفته سیزدهم لیگ برتر فوتبال ایران در مقابل ملوان بندر انزلی به برتری یک بر صفر رسید.

طلوع بیست و چهارم خورشید کاروان

همشهری آنلاین: نمایش "خورشید کاروان" در بیست و چهارمین سال اجرای خود در شهرهای بوشهر، یزد،زاهدان و تهران میزبان علاقه مندان مکتب عاشورایی حضرت امام حسین(ع) خواهد بود.

مراسم اختتامیه سومین همایش ملی طلای سبز برگزار می‌شود

همشهری آنلاین: سومین همایش ملی گیاهان دارویی که کار خود را از صبح ۶ آبان ۹۳ در سالن حجاب، مرکز آفرینش‌های فرهنگی و هنری کانون پرورش فکری کودکان و نوجوانان کار خود را آغاز کرده بود، بعدازظهر امروز پنج‌شنبه ۸ آبان مراسم اختتامیه را برگزار خواهد کرد.

آیت الله خاتمی: عامل یا عاملان اسیدپاشی باید علنی قصاص شوند

همشهری آنلاین: عضو هیات رییسه مجلس خبرگان رهبری گفت: باید عامل یا عاملان اسیدپاشی در اصفهان دو بار مجازات شوند و قصاص صورت گیرد و این کار باید به صورت علنی و نه مخفیانه باشد.

آشنایی با بیماری فلج اطفال (پولیومیلیت)

همشهری آنلاین: فلج اطفال یا پولیومیلیت (یا به اختصار پولیو) یک بیماری ویروسی به شدت واگیردار است که عمدتا کودکان کم‌سن را مبتلا می‌کند.

آشنایی باجشنواره فیلم‌های مستقل اروپا (ECU)

همشهری آنلاین: جشنواره فیلم‌های مستقل اروپا (The European independent film festival)؛ یک فستیوال سینمایی است که از مارس ۲۰۰۶ در پاریس آغاز به کار کرد.

انتشار ردیف منتظم‌الحکما با مقدمه دکتر صفوت

همشهری‌آنلاین: ردیف هفت دستگاه موسیقی ایرانی به روایت صلحی و نت‌نگاری مخبرالسلطنه که با عنوان ردیف منتظم‌الحکما شناخته می‌شود، با مقدمه‌ای از دکتر داریوش صفوت از سوی انتشارات ماهور به بازار موسیقی عرضه شد.

«دودل» گوگل برای سازنده واکسن فلج اطفال

همشهری آنلاین: گوگل روز سه‌شنبه ۲۸اکتبر (۶ آبان) ۲۰۱۴ صدمین زادروز جوناس سالک، دانشمند آمریکایی سازنده نخستین واکسن موفق بر ضد بیماری فلج اطفال، را با یک «دودل» در صفحه اصلی‌اش گرامی داشت.

وسیله‌ای برای نوردرمانی موضعی بیماری پوستی پسوریاز

همشهری آنلاین: شرکت فیلیپس یک وسیله جدید برای کمک به درمان مبتلایان به بیماری پوستی پسوریاز ساخته است.

آشنایی با روش تهیه مربای پوست پرتقال

همشهری آنلاین: یکی از مرباهای پر طرفدار و خوش طعم در فصل پاییز مربای پوست پرتقال است.

فعالیت مراکز عرضه بهداشتی دام زنده در عاشورا و تاسوعای حسینی

مدیرعامل سازمان میادین میوه و تره بار شهرداری تهران از فعالیت مراکز عرضه بهداشتی دام زنده در عاشورا و تاسوعای حسینی خبر داد.

راه‌اندازی قطار سریع السیر حومه کلانشهرها

همشهری آنلاین: وزیرراه و شهرسازی گفت: قطار سریع السیر شهرهای حومه کلانشهرهای کشور تا ابتدای سال ۹۴ راه اندازی می‌شود.

لغو کنسرت گروه سپهر و پی‌گیری‌های خانه موسیقی

همشهری‌آنلاین: کنسرت گروه موسیقی "سپهر" که قرار بود ۲۷ و ۲۸ مهر ماه در شهرستان رودسر برگزار شود لغو شد، اما سرپرست گروه از پای ننشست و از طریق نهادهای رسمی و نیز خانه موسیقی پی‌گیر چرایی لغو این کنسرت شد.