چهارشنبه 17 تیر 1394 | به روز شده: 16 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

فراخوان واکسیناسیون گروهی برای ریشه‌کنی جهانی هاری

همشهری آنلاین: کارشناسان بهداشتی می‌گویند نیاز به تلاش بیشتری برای واکسیناسیون سگ‌ها بر ضد بیماری هاری وجود دارد تا جان‌های شمار زیادی از انسان‌ها نجات یابد.

آیین‌نامه «برنامه پزشک پژوهشگر» ابلاغ شد

همشهری آنلاین: آیین‌نامه «برنامه پزشک پژوهشگر» از سوی وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی ابلاغ شد

کتابخانه دولتی روسیه در مسکو ۱۵۳ ساله شد

دکتر مهدی سنایی: کتابخانه دولتی روسیه یکی از بزرگترین کتابخانه‌های عمومی در دنیا و قاره اروپا است. این کتابخانه بزرگترین کتابخانه روسیه و چهارمین کتابخانه بزرگ در دنیا است که ۱۷٫۵ میلیون جلد کتاب در آن نگهداری می‌شوند.

عبارت‌های قرآنی در گفت و گو‌های روزانه مردم نفوذ کرده است

همشهری‌آنلاین: محفل مهر و ماه با عنوان شب شعر ترانگیزان قرآنی جمعه ۱۲ تیر با هدف تقدیر از زنده یاد مشفق کاشانی با حضور جمعی از شاعران نام آوازه، احمد مسجد جامعی، عضو شورای اسلامی شهر تهران و برزین ضرغامی، مدیر کل فرهنگ و ارشاد اسلامی استان تهران در نمایشگاه قرآن کریم برگزار شد.

گرافیک اطلاع رسان درباره تب کریمه کنگو

همشهری‌آنلاین: اخبار شبکه‌های مجازی درباره تب‌ کریمه‌کنگو این روزها، در سرعت انتقال از ویروس آن جلو زده‌اند.

عناوین هفته تأمین اجتماعی اعلام شد

همشهری‌آنلاین: مشاور مدیرعامل و مدیر کل روابط عمومی سازمان تأمین اجتماعی از نامگذاری ایام هفته تأمین اجتماعی خبر داد.

روز قدس روز فریاد مظلومیت مسلمانان جهان است

همشهری آنلاین: نماینده مردم بجنورد در مجلس شورای اسلامی گفت: فریاد روز قدس علاوه بر آزادی فلسطین، فریاد علیه ظلم و جور موجود بر جهان اسلام توسط رژیم اشغالگر، گروه‌های ضدبشری و حیوان صفت همانند داعش به عنوان یک خطر بزرگ است.

۹۰ هزار مسکن مهر کشور آماده بهره برداری

همشهری آنلاین: ۹۰ هزار واحد مسکن مهر در کشور آماده بهره برداری شد. قائم مقام وزیر راه و شهرسازی در امور مسکن مهر امروز در بازدید از سایت مسکن مهر فولاد شهر گفت : این تعداد تا هفته دولت به بیش از ۱۵۰هزار واحد می‌رسد.

دعوت آیت‌الله مکارم شیرازی برای شرکت در راهپیمایی روز قدس

همشهری آنلاین: آیت الله مکارم شیرازی تاکید کرد: شرکت در راهپیمایی روز قدس به عنوان عبادت بر همه لازم است.

سید جلال حسینی به نفت تهران پیوست

همشهری آنلاین: مدافع ملی پوش کشورمان پس از مذاکره با باشگاه نفت تهران با عقد قراردادی یک ساله به طور رسمی به نفت تهران پیوست.

علی شهید حق و حقیقت

مریم مرتضوی: از همان روزها که پیغمبر اکرم(ص) از مقابله پیمان شکنان با حضرت امیرالمؤمنین(ع) در دوران بعد از رحلت خود خبر داد، معلوم بود تاب تحمل عدلش را ندارند و نمی‌توانند مقابل جوانمردی و شجاعتش ایستادگی کنند.

از جنس نور

محمد مهدی معمار: حال و هوای این روز‌ها و شب‌ها جان می‌دهد برای دوستی بیشتر با کتابی که فصل بهارش رسیده است.

خبر، نرم و سخت در روزنامه‌نگاری حرفه‌ای

همشهری‌آنلاین - ساره گودرزی*: نگاشتن درباره نرم خبر و سخت خبر، این روزها که بیش از هر زمان دیگری رسانه‌ها تلاش می‌کنند به سمت آن حرکت کنند اما هنوز هم ساماندهی خوب و مناسبی درباره آن نشده است، کار راحتی نیست.

وزیران ۷ کشور آماده نشستی دیگر در کوبورگ

همشهری آنلاین: وزیرانی که به وین آمده‌اند، بتدریج به هتل کوبورگ می‌آیند تا نشستی دیگر را با تیم مذاکره کننده ایران برای تکمیل متن توافق و ضمائم و رفع اختلاف‌ها آغاز کنند.

مسیر دانش هسته‌ای ایران منفعل نمی‌شود

همشهری آنلاین: معاون نماینده پیشین ایران در سازمان ملل متحد افزود: وجود یک سازمان منسجمی تحت عنوان R&Dاهمیتش از این جهت است که مسیر دانش هسته ای ایران منفعل نمی‌شود و این مسیر هم پای جهان به جلو پیش می‌رود.

۷ ماده غذایی برای تأمین آهن گیاه‌خواران

همشهری آنلاین: متخصصان تغذیه می‌گویند: آهن موجود در غذاهای گوشتی بهتر جذب بدن می‌شود تا آهنی که در سبزیجات و غذاهای گیاهی هست. با وجود این گیاه‌خواران می‌توانند از سبزیجاتی خاص بهره برند و راه‌هایی به کار بندند تا آهن بهتر جذب بدن آن‌ها شود.

عکس روز: فلای بوردینگ

همشهری آنلاین: مردی که پیراهن بهترین صعودکننده توردوفرانس را به تن دارد، پیش از شروع مرحله دون ۱۶۶ کیلومتری صدودومین دوره مسابقه دوچرخه‌سواری توردوفرانس از اوترخت تا زیلند، تمرین فلای‌بوردینگ (flyboarding) انجام می‌دهد.

نقل و انتقالات لیگ پانزدهم ؛ پیرمردها ستاره این فوتبال هستند

همشهری آنلاین: فصل نقل و انتقالات پانزدهمین دوره رقابت‌های لیگ برتر در شرایطی به روزهای پایانی خود نزدیک می‌شود که بازیکنان پا به سن گذاشته مشتریان بیشتری نسبت به جوانان دارند و خبری از سوپراستارها نیست.