واضح آرشیو وب فارسی:عصر ایران: واژههای هستهای منبع: ایران و فناوری هسته ایمراحل مختلف چرخه سوخت هسته اي اورانيومي كه از زمين استخراج مي شود، بلافاصله قابل استفاده درنيروگاه هاي توليد انرژي نيست. براي آنكه بتوان بيشترين بازده را از اورانيوم به دست آورد، فرآيندهاي مختلفي روي سنگ معدن اورانيوم صورت مي گيرد تا غلظت ايزوتوپ 235 كه قابل شكافت است، افزايش يابد. چرخه سوخت اورانيوم نسبت به سوخت هاي رايج ديگر از جمله زغال سنگ، نفت و گاز طبيعي به مراتب پيچيده تر و متمايزتر است. چرخه سوخت اورانيوم را چرخه سوخت هسته اي نيز مي گويند. چرخه سوخت هسته اي از دو بخش انتهاي جلويي و انتهاي عقبي (Front end) و (Back end) تشكيل شده است. انتهاي جلويي چرخه، مراحلي است كه منجر به آماده سازي اورانيوم به عنوان سوخت رآكتور هسته اي مي شود و شامل استخراج از معدن، آسياب كردن، تبديل، غني سازي و توليد سوخت است. هنگامي كه اورانيوم به عنوان سوخت مصرف شد و انرژي از آن به دست آمد، انتهاي عقبي چرخه آغاز مي شود تا ضايعات هسته اي به انسان و محيط زيست آسيبي نرسانند. اين بخش عقبي شامل انبارداري موقتي، بازفرآوري و انبار نهايي است. الف) انتهاي جلويي چرخه سوخت هسته اي اكتشاف و استخراج سنگ معدن: ذخاير طبيعي اورانيوم، سنگ معدن اورانيوم است كه بر اساس مقدار قابل استحصال از معدن محاسبه مي شود. با تكنيك ها و روش هاي زمين شناسي، معدن اورانيوم شناسايي مي شود و نمونه هايي از سنگ معدن به آزمايشگاه فرستاده مي شود. در آنجا، محلولي از سنگ معدن تهيه مي كنند و اورانيوم ته نشين شده را مورد بررسي قرار مي دهند تا بفهمند چه مقدار اورانيوم را مي توان از آن معدن استخراج كرد و چقدر هزينه مي برد. آسياب كردن و توليد كيك زرد (كانه آرايي): پس از استخراج سنگ معدن، تكه سنگ ها به آسياب فرساده مي شود تا خوب خرد شده و خرده سنگ هايي با ابعاد يكسان توليد شود. اورانيوم توسط اسيد سولفوريك از ديگر اتم ها جدا مي شود و محلول غني شده از اورانيوم تصفيه و خشك مي شود. محصول به دست آمده، كنسانتره جامده اورانيوم است كه كيك زرد ناميد مي شود. تبديل: كيك زرد جامد است، ولي مرحله بعد (غني سازي) از تكنولوژي به خصوصي بهره مي برد كه نيازمند حالت گازي است. بنابراين، كنسانتره اكسيد اورانيوم جامد طي فرآيندي شيميايي به هگزافلورايد اورانيوم يا UF6 تبديل مي شود. UF6در دماي اتاق جامد است، ولي در دمايي نه چندان بالا به گاز تبديل مي شود. غني سازي: براي ادامه يك واكنش زنجيره اي هسته اي در قلب يك رآكتور آب سبك، غلظت طبيعي اورانيوم 235 بسيار اندك است. براي آنكه UF6 به دست آمده در مرحله تبديل به عنوان سوخت هسته اي مورد استفاده قرار گيرد، بايد ايزوتوپ قابل شكافت آن را غني كرد. البته سطح غني سازي بسته به كاربرد سوخت هسته اي متفاوت است. براي يك رآكتور آب سبك سوختي با 5 درصد اورانيوم 235 مورد نياز است، درحالي كه در يك بمب اتمي سوخت هسته اي بايد حداقل 90 درصد غني شده باشد. غني سازي با استفاده از يك يا چند روش جداسازي ايزوتوپ هاي سنگين و سبك صورت مي گيرد. در حال حاضر، دو روش رايج براي غني سازي اورانيوم وجود دارد كه عبارتند از انتشار گاز و سانتريفوژ گازي. در روش انتشار گازي (ديفيوژن)، گاز طبيعي UF6 با فشار بالا از يك سري سدهاي انتشاري عبور مي كند. اين سدها كه غشاهاي نيمه تراوا هستند، اتم هاي سبك تر را با سرعت بيشتري عبور مي دهند. در نتيجه 235 UF6 سريع تر از 238 UF6 عبور مي كند. با تكرار اين فرآيند در مراحل مختلف، گازي نهايي به دست مي آيد كه غلظت اورانيوم 235 بيشتري دارد. در روش سانتريفوژ گازي، گاز UF6 را به مخزن هايي استوانه اي تزريق مي كنند و گاز را با سرعت بسيار زيادي مي چرخانند. نيروي گريز از مركز موجب مي شود 235 UF6 كه اندكي از 238 UF6 سبك تر است، از مولكلول سنگين جدا شود. اين فرآيند در مجموعه اي از مخزن ها صورت مي گيرد و در نهايت اورانيوم با سطحي غني شده مطلوب به دست مي آيد. ساخت ميله هاي سوخت: توليد ميله سوخت، آخرين مرحله انتهاي جلويي در چرخه سوخت هسته اي است. اورانيوم غني شده كه هنوز به شكلUF6است، بايد به پودر دي اكسيد اورانيوم (UO2) تبديل شود و سپس فشرده مي شود و به شكل قرص درمي آيد. قرص ها در معرض حرارت با دماي بالا قرار مي گيرند تا به قرص هاي سراميكي سخت تبديل شوند. پس از طي چند فرآيند فيزيكي، قرص هايي سراميكي با ابعاد يكسان حاصل مي شود. حال، متناسب با طراحي رآكتور و نوع سوخت مورد نياز، اين قرص هاي كوچك را دسته دسته كرده و در لوله اي به خصوص قرار مي دهند. اين لوله از آلياژ به خصوصي ساخته شده است كه در برابر خوردگي بسيار مقاوم است و در عين حال، از رسانايي حرارتي بسيار بالايي برخوردار است. حال ميله سوخت آماده شده است و براي استفاده در رآكتور به نيروگاه فرستاده مي شود. مدیریت سوخت هسته ای در قلب راکتور: در مركز رآكتورهاى هسته اى، ميله هاى سوخت چيده شده اند. در درون ميله هاى سوخت، فرآيند شكافت رخ مى دهد و انرژى آزاد مى شود. اين انرژى، آبي كه اطراف ميله ها را فرا گرفته گرم مى كند. آب گرم شده خود از درون مخازنآب ديگرى مى گذرد و آنها را گرم كرده و بخار مى كند. بخار آب توليد شده توربين هارا مى گرداند و با چرخش توربين ها كه به ژنراتور متصل اند، برق توليد مى شود. بهاين ترتيب، انرژى توليد شده در اثر شكافت اورانيوم به برق تبديل مى شود. برق توليدشده از شكافت يك تن اورانيوم برابر برق توليد شده از سوزاندن ۲۰ هزار تن ذغال سنگيا ۳۰ ميليون متر مكعب گاز طبيعى است. ب) انتهاي عقبي چرخه سوخت هسته اي انبارداري موقتي: سوخت مصرف شده كه از رآكتور خارج مي شود، بسيار داغ و راديواكتيو است و تشعشع و يون هاي فراواني را مي تاباند. از اينرو، هم بايد هم آن را سرد كرد و هم از تابيدن پرتوهاي راديواكتيو آن به محيط جلوگيري كرد. در كنار هر رآكتور، استخرهايي براي انبار كردن سوخت مصرف شده وجود دارد. اين استخرها مخزن هايي بتني مسلح به لايه هاي فولاد زنگ نزن هستند كه 8 متر عمق دارند و پر از آب هستند. آب هم ميله هاي سوخت مصرف نشده را خنك مي كند و هم به عنوان پوشش حفاظتي در برابر تابش راديواكتيو عمل مي كند. به مرور زمان، شدت گرما و تابش راديواكتيو كاهش مي يابد، به طوري كه پس از چهل سال به يك هزارم مقدار اوليه (زماني كه از رآكتور خارج شده بود) مي رسد. بازفرآوري و انبار نهايي:3 درصد سوخت مصرف شده در يك رآكتور آب سبك را ضايعات بسيار خطرناك راديواكتيو تشكيل مي دهد، ولي بقيه آن حاوي مقادير قابل توجهي 235-U ، 239-PU و 238-U و ديگر مواد راديواكتيو است. اين مواد را مي توان با روش هاي شيميايي از يكديگر جدا كرد و اگر شرايط اقتصادي اجازه دهد، مي توان سوخت مصرف شده را براي تهيه سوخت هسته اي جديد بازيافت كرد. ضايعات هسته اي سطح بالا را پس از جداسازي، حرارت مي دهند تا به پودر تبديل شود. پس از اين فرآيند كه آهي كردن خوانده مي شود، پودر را با شيشه مخلوط مي كنند تا ضايعات را در محفظه اي محبوس كند. اين فرآيند شيشه سازي نام دارد. شيشه مايع براي ذخيره سازي درون محفظه هايي از جنس فولاد ضد زنگ قرار مي گيرند و اين محفظه ها را در منطقه اي پايدار (از نظر جغرافيايي) انبار مي كنند. پس از ساليان سال، شدت تابش هاي راديواكتيو ضايعات هسته اي به مقدار طبيعي كاهش پيدا مي كند. اين نقطه تا به امروز انتهاي چرخه سوخت هسته اي است.
این صفحه را در گوگل محبوب کنید
[ارسال شده از: عصر ایران]
[مشاهده در: www.asriran.com]
[تعداد بازديد از اين مطلب: 420]