سه شنبه 12 اسفند 1393 | به روز شده: 46 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

برگزاری مسابقات حفظ و قرائت قرآن کریم نابینایان و کم‌بینایان کشور با معرفی نفرات برتر

همشهری آنلاین: اولین دوره مسابقات حفظ و قرائت قرآن کریم نابینایان و کم‌بینایان سراسر کشور (ویژه دهه فجر) با حضور حدود هفتاد نفر از قاریان و حافظان قرآن کریم از یازده استان کشور در روزهای ششم و هفتم اسفند ماه انجام شد.

دانشگاه آزاد قهرمان لیگ برتر بدمینتون بانوان شد

همشهری آنلاین: با انجام دیدارهای دور رفت و برگشت لیگ برتر بدمینتون، تیم دانشگاه آزاد عنوان قهرمانی را به خود اختصاص داد.

«ابوالفضل ساوه‌ای» در مسابقات اسکی کوهستان ششم شد

همشهری آنلاین: با انجام رقابت‌های اسکی کوهستان، ابوالفضل ساوه‌ای عنوان ششم آسیا را به خود اختصاص داد.

۱۱تا ۱۲هزار تن زباله تولیدی تهران در روزهای پایانی سال

هر ساله با نزدیک‌شدن به روزهای پایانی سال، میزان تولید زباله‌های پایتخت افزایش قابل توجهی می‌یابد، به‌نحوی که هر شهروند تهرانی در هر روز به‌طور متوسط بیش از یک کیلو و ۳۰۰گرم زباله تولید می‌کند. البته هر سال این آمار تکرار می‌شود و سرانه تولید زباله در تهران تا ۳ برابر سرانه تولید جهانی افزایش می‌یابد.

ایثارگران بدانند؛ مقررات پس از بازنشستگی (۲)

همانگونه که بیان شد به کارگیری مقامات، اعضای هیأت علمی، ایثارگران(جانبازان، آزادگان و رزمندگان)، فرزندان شهدا، فرزندان جانبازان ۷۰درصد و بالاتر بازنشسته، نیاز به مجوز دولت یا مرجع قانونی دیگر ندارد و به کارگیری آنان بدون طی این تشریفات ممکن است.

اختصاص بخشی از درآمد واردات فرهنگی به سازمان میراث فرهنگی

نمایندگان مجلس شورای اسلامی قسمتی از درآمد واردات فرهنگی را به سازمان میراث فرهنگی اختصاص دادند.

نماهایی از جام جهانی کشتی فرنگی در تهران

همشهری آنلاین: طی روزهای ۳۰ بهمن و ۱ اسفند، مسابقات جام جهانی کشتی فرنگی در تهران برگزار شد که در پایان جمهوری آذربایجان، روسیه و ایران به ترتیب عناوین اول تا سوم را از آن خود کردند.

استفاده از ذرات نانو رس برای مهار ریزگردها

همشهری آنلاین: رئیس دانشکده محیط زیست و انرژی دانشگاه علوم و تحقیقات گفت: طی سه ماه آینده برای مهار ریزگردها از ذرات نانو رس در سطح ۳ هزار هکتار استفاده می‌شود.

تصاویری از مسابقات والیبال نونهالان جام نوین کشاورز

همشهری آنلاین: روز جمعه (۸ اسفند) جام والیبال نونهالان نوین کشاورز با حضور رئیس فدراسیون والیبال و با شرکت ۴۸ تیم در سالن مهر ۸۷ بانک کشاورزی برگزار شد که در پایان تیم نوین کشاورز به مقام قهرمانی و تیم شهرداری منطقه ۵ به مقام نایب قهرمانی دست یافتند.

اطلاعات تازه آلبوم ناگفته در نشست حافظ ناظری

همشهری آنلاین: نشست خبری حافظ ناظری آهنگساز آلبوم موسیقی "ناگفته" صبح شنبه با حضور جمعی از خبرنگاران و نماینده رسانه ها در سالن اجتماعات خانه موسیقی برگزار شد.

روزهای آلباگشنیز

همشهری آنلاین: کشتی بزرگ و سفید بود با بادبان‌های گلدار آبی و سفید. آلباگشنیز کتابش را تا کرد و به کشتی نگاه کرد.

آبگرم صفوی

همشهری‌آنلاین: در ۳۵ کیلومتری شهر اصفهان در روستای «ورتون» یکی از قدیمیترین آبگرمهای این استان قرار دارد.

رونمایی از عینک واقعیت افزوده «هولولنز» مایکروسافت

همشهری آنلاین: اگر چهار سال به عقب برگردیم؛ زمانی که مایکروسافت کینکت را هم به صورت غافلگیرانه معرفی کرد، همه دم از یک خلاقیت مهم می‌زدند.

رشد ۴۱ واحدی شاخص قیمت

در مبادلات شاخص قیمت بورس با ۴۱ واحد افزایش به ۲۷ هزارو ۸۴۰ واحد رسید. شاخص کل بورس هم ۹۵ پله صعود کرد.

ابهام در میزان سود سال ۹۴ شرکت‌های بورس

آیا اثرات ناشی از کاهش قیمت نفت و رکود اقتصادی منجر به کاهش سود شرکت‌های بورس خواهد شد؟

اوراق پاداش از شنبه با نرخ بازده ۳۰ درصددر بورس عرضه می‌شود

بورس اوراق بهادار از هفته آینده میزبان اوراق پاداش سهامداری است.