پنج شنبه 10 مهر 1393 | به روز شده: 14 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

امام باقر (ع)؛ آقای فقهای حجاز

مژگان فرهنگیان: امام محمدباقر(ع) پنجمین آفتابی است که بر افق امامت، جاودانه درخشید و زندگیش سراسر دانش و ارزش بود، از این رو باقرالعلوم نامیده شد، یعنی شکافنده دشواری‌های دانش و گشاینده پیچیدگی‌های معرفت.

خطر سرطان ۷۰ سال پس از نخستین آزمایش بمب اتمی در آمریکا

همشهری آنلاین: پژوهشگران موسسه ملی سرطان آمریکا می‌خواهند بدانند چه تعداد موارد قبلی و فعلی سرطان در ایالت نیومکزیکوی این کشور به نخستین آزمایش بمب اتمی جهان در بیابانی دورافتاده در این ایالت در ۷۰ سال پیش مربوط است.

علیه آنفلوآنزا با این مواد غذایی

همشهری آنلاین: شش ماده غذایی که به مبارزه با آنفلوآنزا کمک می‌کند را بشناسید.

گردشگری هنوز در ریکاوری است

حمید رضا حسینی: هفته‌ای که در پایان آن قرار داریم، با روز جهانی جهان‌گردی آغاز شد. در سال‌های گذشته، این هفته به نام «هفته گردشگری» نام گذاری می‌شد

زندگینامه: آریا عظیمی‌نژاد (۱۳۵۲-)

همشهری‌آنلاین: آریا عظیمی‌نژاد، پنجم اردیبهشت سال ۱۳۵۲ در تهران متولد شد. ,d آهنگساز و نوازنده سه‌تار است.

خاطره بازی با مجسمه‌های میکل آنژ شرق

حمیدرضا محمدی: «دنیا بداند، من خالق مجسمه فردوسی، [ابوالحسن صدیقی] را «میکل آنژِ شرق» شناختم. میکل آنژ بار دیگر در مشرق زمین متولد شده‌است.»

روخوانی خاطرات ابوالحسن خان صدیقی که ۱۰۱ سال در پاییز زندگی کرد

مسعود میر: از مهرماهی که به دنیا آمد تا آذری که قید دنیا را زد شهر تولد و وفاتش بدون او گمشده بسیار داشت. اگر تصور می‌کنید که می‌شود در تهران بدون فردوسی گم نشد این کلمات را پلک بزنید ولی اگر چنان تهرانی را متصور نیستید این خاطره بازی را پی بگیرید...

عاقبت سوشی‌ خوردن

نیویورک>مردی که سوشی (غذای سنتی ژاپنی‌ها که ماده اصلی آن ماهی خام است) خورده بود پس از مراجعه به پزشک متوجه شد، چند صد کرم کوچک در تمام بدنش منتشر شده‌اند.

بازار پاییزی میوه، همچنان نابسامان وگران

بازار میوه با ورود میوه‌های پاییزی و خروج تدریجی میوه‌های تابستانی همچنان نابسامان و گران است.

فانوس‌های سنگی در میان آسمانخراش‌ها

فاطمه عسگری آزاد: توکیو پایتخت ژاپن و یکی از پرجمعیت‌ترین شهرهای جهان است؛ شهری که ترکیبی شگفت انگیز از زندگی مدرن و سنت‌های کهن است.

دور تازه هزار صدای پاپ در فرهنگسرای نیاوران

همشهری‌آنلاین: بعد از وقفه‌ای چندماهه دور جدید برنامه مسابقه موسیقی هزارصدا پاپ روز شنبه ۱۲ مهرماه از سوی بنیاد آفرینش‌های هنری نیاوران آغاز می‌شود. قرار است هزار صدای سنتی نیز چهارمین شنبه هر ماه در همین مکان برگزار شود.

محصولات جدید وزارت دفاع رونمایی شد

همشهری آنلاین: با حضور سردار سرتیپ حسین دهقان، وزیر دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح، سامانه راکتی پرتاب کننده راکت فلق و نخستین خودروی تاکتیکی ۸×۸ با نام ظفر در سازمان صنایع دفاع رونمایی شد.

افزایش تعداد جایگاه‌های عرضه دام بهداشتی در عید قربان

مدیرعامل سازمان میادین میوه و تره‌بار شهرداری تهران در نشست خبری عرضه بهداشتی دام زنده در روز عید قربان تأکید کرد:شهروندان در روز عرفه و عید قربان می‌توانند مشکلات خود را به مدیران جایگاه‌های ۲۹گانه انتقال دهند تا هرچه زودتر مرتفع شود.

سمپوزیومی که به پایتخت مجسمه هدیه مى‌کند

مریم آموسا: اگر دوست دارید از نزدیک شاهد فرایند خلق یک اثر هنرى باشید که به زودى آن را در گوشه‌اى از شهر نصب خواهند کرد، مى‌توانید سرى به برج میلاد بزنید.

تاب‌های نورانی

بوســــتون> گروهــــــی از معمار‌های مبتکر برای پارک لاون در بوستون تاب‌هایی طراحی کرده‌اند که در حالت معمولی چراغ هستند و پس از سوار شدن کودکان به رنگ‌های گوناگون در می‌آیند.

رسوایی نظامی در آلمان

هفته گذشته، اورسلا وندرلین، وزیردفاع آلمان اعلام کرد که کشورش ۲ هواپیمای ترابری نظامی از نوع ترنسال‌پر از تجهیزات نظامی ازجمله سیستم دفاع موشکی به امان پایتخت اردن و به اربیل در شمال عراق می‌فرستد.

کار‌آفرینی؛ اصلاح بنیان‌ها به‌جای آموزش

امیر شفیعی: تشدید سیاست‌های خصوصی‌سازی در چند سال گذشته، موضوع کارآفرینی را بیش از پیش داغ کرده است.

کمانچه راه می‌رود، کوچه آواز است

فریدون صدیقی: صدا، کمانچه می‌شود در کوچه‌ای که از بی‌مهری روزگار دنبال خیابان می‌گردد. صدا حزن غریبی دارد در شب ملول از دریغ باران.