چرخه ي سوخت هسته اي و اجزاي تشکيل دهنده ي آن

[azarafrooz 14,221]

انرژىهسته اى با توجه به ويژگى هاى حيرت انگيزش در آزادسازى حجم بالايى از انرژى در قبالاز ميان رفتن مقادير ناچيزى از جرم، به عنوان جايگزين سوخت هاى پيرفسيلى كهناجوانمردانه در حال بلعيده شدن هستند، مطرح شده است. ايران نيز با وجود منابعگسترده نفت و گاز به دليل كاربردهاى بهترى كه سوخت هاى فسيلى نسبت به سوزانده شدندر كوره ها و براى توليد حرارت دارند، براى دستيابى به اين نوع از انرژى تلاش هايىرا از سال هاى دور داشته است و در سال هاى پس از انقلاب همواره مورد اتهام واقع شدهكه هدف اصلى اش نه فناورى صلح آميز كه رسيدن به فناورى تسليحات هسته اى است.

 

 

در اين گفتار پيش از آن كه وارد مباحث متداول ديپلماتيك شويم نگاهى خواهيمانداخت به چرخه سوخت هسته اى و اجزاى تشكيل دهنده آن، همچنين مرز ميان كاربرد صلحآميز و تسليحاتى را نشان خواهيم داد.

چرخه سوخت هسته اى شامل :

مراحل استخراج، آسياب،تبديل، غنى سازى، ساخت سوخت باز توليد و راكتور هسته اى است و به يك معنا كشورى كهدر چرخه بالا به حد كاملى از خودكفايى و توسعه رسيده باشد با فناورى توليد سلاح هاىهسته اى فاصله چندانى ندارد.

استخراج

در فناورى هسته اى، خواه صلح آميز باشد يا نظامى، ماده بنيادى موردنياز،اورانيوم است. اورانيوم از معادن زيرزمينى و همچنين حفارى هاى روباز قابل استحصالاست. اين ماده به رغم آن كه در تمام جهان قابل دستيابى است اما سنگ معدن تغليظ شدهآن به مقدار بسيار كمى قابل دستيابى است.

 

زمانى كه اتم هاى مشخصى ازاورانيوم در يك واكنش زنجيره اى دنباله دار كه به دفعات متعدد تكرار شده، شكافته مىشود، مقادير متنابهى انرژى آزاد مى شود، به اين فرآيند شكافت هسته اى مى گويند. فرآيند شكاف در يك نيروگاه هسته اى به آهستگى و در يك سلاح هسته اى با سرعت بسيارروى مى دهد اما در هر دو حالت بايد به دقت كنترل شوند. مناسب ترين حالت اورانيومبراى شكافت هسته اى ايزوتوپ هاى خاصى از اورانيوم 235 (يا پلوتونيوم 239) است. ايزوتوپ ها، اتم هاى يكسان با تعداد نوترون هاى متفاوت هستند. به هرحال اورانيوم 235 به دليل تمايل باطنى به شكافت در واكنش هاى زنجيرى و توليد انرژى حرارتى بهعنوان «ايزوتوپ شكافت» شناخته شده است. هنگامى كه اتم اورانيوم 235 شكافته مى شوددو يا سه نوترون آزاد مى كند اين نوترون ها با ساير اتم هاى اورانيوم 235 برخوردكرده و باعث شكاف آنها و توليد نوترون هاى جديد مى شود.براى روى دادن يك واكنش هستهاى به تعداد كافى از اتم هاى اورانيوم 235 براى امكان ادامه يافتن اين واكنش ها بهصورت زنجيرى و البته خودكار نيازمنديم. اين جرم مورد نياز به عنوان «جرم بحرانى» شناخته مى شود.بايد توجه داشت كه هر 1000 اتم طبيعى اورانيوم شامل تنها حدود هفتاتم اورانيوم 235 بوده و 993 اتم ديگر از نوع اورانيوم 238 هستند كه اصولاً كاربردىدرفرآيندهاىهستهاىندارند. .

 

تبديل اورانيوم

 

سنگ معدن اورانيوم استخراج شده در آسياب خرد و ريز شده و به پودربسيار ريزى تبديل مى شود. پس از آن طى فرآيند شيميايى خاصى خالص سازى شده و به صورتيك حالت جامد به هم پيوسته كه از آن به عنوان «كيك زرد» (yellow cake) ياد مى شود،درمى آيد. كيك زرد شامل 70 درصد اورانيوم بوده و داراى خواص پرتوزايى (radioactive) است.

 

 

هدف پايه اى دانشمندان هسته اى از فرآيند غنى سازى افزايش ميزان اتمهاى اورانيوم 235 است كه براى اين هدف اورانيوم بايد اول به گاز تبديل شود. با گرمكردن اورانيوم تا دماى 64 درجه سانتيگرادى حالت جامد به گاز هگزا فلوئوريد اورانيوم (UFG) تبديل مى شود. هگزافلوئوريد اورانيوم خورنده و پرتوزا است و بايد با دقت جابهجا شود، لوله ها و پمپ ها در كارخانه هاى تبديل كننده به صورت ويژه اى از آلياژآلومينيوم و نيكل ساخته مى شوند. گاز توليدى همچنين بايد از نفت و روغن هاى گريس بهجهت جلوگيرى از واكنش هاى ناخواسته شيميايى دور نگه داشته شود.

 

 

غنى سازى

هدف غنى سازى مشخصاً افزايش ميزان اورانيوم 235 _ ايزوتوپ شكافت _ است. اورانيوم مورد نياز در مصارف صلح آميز نظير راكتورهاىهسته اى نيروگاه ها بايد شامل دو تا سه درصد اورانيوم 235 باشد اما اورانيوم موردنياز در تسليحات اتمى بايد شامل بيش از نود درصد اورانيوم 235 باشد.شيوه متداول غنىسازى اورانيوم سانتريفوژ كردن گاز است. در اين روش هگزافلوئوريد اورانيوم در يكمحفظه استوانه اى با سرعت بالا در شرايط گريز از مركز قرار مى گيرد. اين كار باعثجدا شدن ايزوتوپ هاى با جرم حجمى بالاتر از اورانيوم 235 مى شود (اورانيوم 238). اورانيوم 238 در طى فرآيند گريز از مركز به سمت پائين محفظه كشيده شده و خارج مىشود، اتم هاى سبك تر اورانيوم 235 از بخش ميانى محفظه جمع آورى و جدا مى شود. اورانيوم 235 تجميع شده پس از آن به محفظه هاى گريز از مركز بعدى هدايت مى شود. اينفرآيند بارها در ميان زنجيرى از دستگاه هاى گريز از مركز در كنار هم چيده شده تكرارمى شود تا خالص ترين ميزان اورانيوم بسته به كاربرد آن به دست آيد.از اورانيوم غنىشده در دو نوع سلاح هسته اى استفاده مى شود يا به صورت مستقيم در ------ هاى اورانيومىو يا طى چند مرحله در ------ هاى پلوتونيومى مورد استفاده قرارمىگيرد. .

 

------ اورانيومى

هدف نهايى طراحان ------ هاى هسته اىرسيدن به يك جرم «فوق بحرانى» است كه باعث ايجاد يك سرى واكنش هاى زنجيره اى بههمراه توليد حجم بالايى از حرارت مى شود. در يكى از ساده ترين نوع طراحى اين ------ هايك جرم زير بحرانى كوچك تر به جرم بزرگ ترى شليك مى شود و جرم ايجاد شده باعث ايجاديك جرم فوق بحرانى و به تبع آن يك سرى واكنش هاى زنجيره اى و يك انفجار هسته اى مىشود.كل اين فرآيند در كمتر از يك دقيقه رخ مى دهد. براى ساخت سوخت براى يك ------اورانيومى هگزافلوئوريد اورانيوم فوق غنى شده در ابتدا به اكسيد اورانيوم و سپس بهشمش فلزى اورانيوم تبديل مى شود. ميزان انرژى آزاد شده ناشى از شكافت هسته اى را بهكمك يك فناورى تقويتى افزايش مى دهند. اين فناورى شامل كنترل و به كارگيرى خواصهمجوشى يا گداخت هسته اى است.در همجوشى هسته اى ما شاهد به هم پيوستن ايزوتوپ هايىاز هيدروژن و پس از آن تشكيل يك اتم هليوم هستيم. به دنبال اين واكنش مقادير قابلتوجهى گرما و فشار آزاد مى شود. از سوى ديگر همجوشى هسته اى سبب توليد نوترون هاىبيشتر و تغذيه واكنش شكافت شده و انفجار بزرگ ترى را ترتيب مى دهد.

 

 

برخىتجهيزات اين فناورى تقويتى به عنوان ------ هيدروژنى و سلاح هاى هسته اى _ حرارتى (Thermonuclear) شناخته مى شوند.

 

راكتورهاى هسته اى

 

راكتورها داراى كاربردهاى كاملاً دوگانه هستند. در مصارف صلح آميزبا بهره گيرى از حرارت توليدى در شكافت هسته اى كار مى كنند. اين حرارت جهت گرمكردن آب، تبديل آن به بخار و استفاده از بخار براى حركت توربين ها بهره گرفته مىشود. همچنين اگر قصد ساخت ------ هاى پلوتونيومى در كار باشد نيز اورانيوم غنى شده رابه راكتورهاى هسته اى منتقل مى كنند.در نوع خاصى از راكتورهاى هسته اى از اورانيومغنى شده به شكل قرص هايى به اندازه يك سكه و ارتفاع يك اينچ بهره مى گيرند. اين قرصها به صورت كپسول هاى ميله اى شكل صورت بندى شده و درون يك محفظه عايق، تحت فشارقرار داده مى شوند.

 

در بسيارى از نيروگاه هاى هسته اى اين ميله ها جهت خنكشدن درون آب غوطه ور هستند. روش هاى ديگر خنك كننده نيز نظير استفاده از دىاكسيدكربن يا فلز مايع هستند. براى كاركرد مناسب يك راكتور _ مثلاً توليد حرارت باكمك واكنش شكافت _ هسته اورانيومى بايد داراى جرم فوق بحرانى باشد، اين بدين معناستكه مقدار كافى و مناسبى از اورانيوم غنى شده جهت شكل گيرى يك واكنش زنجيرى خود بهخود پيش رونده موردنياز است.براى تنظيم و كنترل فرآيند شكافت ميله هاى كنترل كنندهاز جنس موادى نظير گرافيت با قابليت جذب نوترون هاى درون راكتور وارد محفظه مىشوند. اين ميله ها با جذب نوترون ها باعث كاهش شدت فرآيند شكافت مى شوند.

 

 

در حال حاضر بيش از چهارصد نيروگاه هسته اى در جهان وجود دارند و 17 درصدالكتريسيته جهان را توليد مى كنند. راكتورها همچنين در كشتى ها و زيردريايى هاكاربرد دارند.

 

 

بازپردازش

بازپردازش يكعمليات شيميايى است كه سوخت كاركردى را از زباله هاى اتمى جدا مى كند.در اين عملياتميله سوخت مصرف شده، غلاف بيرونى فلزى خود را در قبال حل شدن در اسيدنيتريك داغ ازدست مى دهد.محصولات اين عمليات كه در راكتور مورد استفاده دوباره قرار مى گيرد،شامل 96 درصد اورانيوم، سه درصد زباله اتمى به شدت پرتوزا و يك درصد پلوتونيوماست.همه راكتورهاى هسته اى پلوتونيوم توليد مى كنند اما انواع نظامى آنها به صورتكاملاً بهينه ترى نسبت به ساير انواع راكتور اين كار را انجام مى دهند. يك واحدبازپردازش و يك راكتور جهت توليد مقدار كافى پلوتونيوم مى توانند به صورت نامحسوسىدر يك ساختمان عادى جاسازى شوند.اين مسئله باعث مى شود استخراج پلوتونيوم با كمكبازپردازش به گزينه اى جذاب براى هر كشورى كه به دنبال برنامه هاى غيرقانونى سلاحهاى اتمى است، تبديل شود.

 

------ پلوتونيوم

پلوتونيوم مزيت هاى متعددى نسبت به اورانيوم به عنوان جزيى از سلاحهاى اتمى دارد. تنها حدود چهار كيلوگرم پلوتونيوم براى ساخت يك ------ موردنياز است،همچنين براى توليد 12 كيلوگرم پلوتونيوم در هر سال تنها به يك واحد كوچك بازپردازشنياز است. يك كلاهك هسته اى شامل يك كره پلوتونيوم، احاطه شده توسط پوسته اى ازفلز، مثلاً بريليوم، است كه نوترون ها را به فرآيند شكاف بازمى گرداند. اين مسئلهباعث مى شود مقدار كمترى پلوتونيوم براى رسيدن به جرم بحرانى و ايجاد يك واكنششكافت زنجيره اى مورد نياز باشد. به هرحال يك گروه تروريستى براى دسترسى بهپلوتونيوم از راكتورهاى هسته اى غيرنظامى داراى مشكلات كمترى نسبت به دسترسى بهاورانيوم غنى شده جهت ايجاد يك انفجار هسته اى هستند.كارشناسان معتقدند كه ------ هاىعمل آورى شده پلوتونيوم مى تواند با تخصصى كمتر از آنچه كه توسط فرقه «آئوم» درحمله با گاز اعصاب به مترو توكيو(1995) به كار گرفته شد، طراحى و جمع آورى شود.

 

 

يك انفجار هسته اى از اين نوع مى تواند با نيروى معادل يكصد تنى TNT منفجرشود؛ بيست بار قوى تر از بزرگ ترين حمله تروريستى تاريخ!

[azarafrooz 14,221]

غني‌سازي اورانيوم یعنی چه؟ چگونه اورانيوم به انرژي تبديل مي شود؟

در این مقاله شما با غنی سازی اورانیم و تبدیل آن به انرژی بهمراه لینکهای بسیار مفید در این زمینه به زبان ساده آشنا می شوید. ضمن اینکه از این به بعد با یک کلام جذاب، یک عکس زیبا نیز در متن نوشتار به شما هدیه می شود.Ttak

استفاده اصلي از انرژي هسته‌اي، توليد انرژي الكتريسته است. اين راهي ساده و كارآمد براي جوشاندن آب و ايجاد بخار براي راه‌اندازي توربين‌هاي مولد است. بدون راكتورهاي موجود در نيروگاه‌هاي هسته‌اي، اين نيروگاه‌ها شبيه ديگر نيروگاه‌ها زغال‌سنگي و سوختي مي‌شود. انرژي هسته‌اي بهترين كاربرد براي توليد مقياس متوسط يا بزرگي از انرژي الكتريكي به‌طور مداوم است. سوخت اينگونه ايستگاه‌ها را اوانيوم تشكيل مي‌دهد.

چرخه سوخت هسته‌اي تعدادي عمليات صنعتي است كه توليد الكتريسته را با اورانيوم در راكتورهاي هسته‌اي ممكن مي‌كند.

اورانيوم عنصري نسبتاً معمولي و عادي است كه در تمام دنيا يافت مي‌شود. اين عنصر به‌صورت معدني در بعضي از كشورها وجود دارد كه حتماً بايد قبل از مصرف به صورت سوخت در راكتورهاي هسته‌اي، فرآوري شود.

الكتريسته با استفاده از گرماي توليد شده در راكتورهاي هسته‌اي و با ايجاد بخار براي به‌كار انداختن توربين‌هايي كه به مولد متصل‌اند توليد مي‌شود.

سوختي كه از راكتور خارج شده، بعداز اين كه به پايان عمر مفيد خود رسيد مي‌تواند به عنوان سوختي جديد استفاده شود.

فعاليت‌هاي مختلفي كه با توليد الكتريسيته از واكنش‌هاي هسته‌اي همراهند مرتبط به چرخه‌ سوخت هسته‌اي هستند. چرخه سوختي انرژي هسته‌اي با اورانيوم آغاز مي‌شود و با انهدام پسمانده‌هاي هسته‌اي پايان مي‌يابد. دوبار عمل‌آوري سوخت‌هاي خرج شده به مرحله‌هاي چرخه سوخت هسته‌اي شكلي صحيح مي‌دهد.

اورانيوم

اورانيوم فلزي راديواكتيو و پرتوزاست كه در سراسر پوسته سخت زمين موجود است. اين فلز حدوداً 500 بار از طلا فراوان‌تر و به اندازه قوطي حلبي معمولي و عادي است. اورانيوم اكنون به اندازه‌اي در صخره‌ها و خاك و زمين وجود دارد كه در آب رودخانه‌ها، درياها و اقيانوس‌ها موجود است. براي مثال اين فلز با غلظتي در حدود 4 قسمت در هر ميليون (ppm4) در گرانيت وجود دارد كه 60 درصد از كره زمين را شامل مي‌شود، در كودها با غلظتي بالغ بر ppm400 و در ته‌مانده زغال‌سنگ با غلظتي بيش از ppm100 موجود است. اكثر راديو اكتيويته مربوط به اورانيوم در طبيعت در حقيقت ناشي از معدن‌هاي ديگري است كه با عمليات راديواكتيو به وجود آمده‌اند و در هنگام استخراج از معدن و آسياب كردن به جا مانده‌اند.

چند منطقه در سراسر دنيا وجود دارد كه غلظت اورانيوم موجود در آنها به قدر كافي است كه استخراج آن براي استفاده از نظر اقتصادي به صرفه و امكان‌پذير است. اين نوع مواد غليظ، سنگ معدن يا كانه ناميده مي‌شوند.

استخراج اورانيوم

هر دو نوع حفاري و تكنيك‌هاي موقعيتي براي كشف كردن اورانيوم به كار مي‌روند، حفاري ممكن است به صورت زيرزميني يا چال‌هاي باز و روي زمين انجام شود.

در كل، حفاري‌هاي روزميني در جاهايي استفاده مي‌شود كه ذخيره معدني نزديك به سطح زمين و حفاري‌هاي زيرزميني براي ذخيره‌هاي معدني عميق‌تر به كار مي‌رود. به‌طور نمونه براي حفاري روزميني بيشتر از 120 متر عمق، نياز به گودال‌هاي بزرگي بر سطح زمين است؛ اندازه گودال‌ها بايد بزرگتر از اندازه ذخيره معدني باشد تا زماني كه ديواره‌هاي گودال محكم شوند تا مانع ريزش آنها شود. در نتيجه، تعداد موادي كه بايد به بيرون از معدن انتقال داده شود تا به كانه دسترسي پيدا كند زياد است.

حفاري‌هاي زيرزميني داراي خرابي و اخلال‌هاي كمتري در سطح زمين هستند و تعداد موادي كه بايد براي دسترسي به سنگ معدن يا كانه به بيرون از معدن انتقال داده شوند به‌طور قابل ملاحظه‌اي كمتر از حفاري نوع روزميني است.

مقدار زيادي از اورانيوم جهاني از (ISL) (In Sitaleding) مي‌آيد. جايي كه آب‌هاي اكسيژنه زيرزميني در معدن‌هاي كانه‌اي پرمنفذ به گردش مي‌افتند تا اورانيوم موجود در معدن را در خود حل كنند و آن را به سطح زمين آورند. (ISL) شايد با اسيد رقيق يا با محلول‌هاي قليايي همراه باشد تا اورانيوم را محلول نگهدارد، سپس اورانيوم در كارخانه‌هاي آسياب‌سازي اورانيوم، از محلول خود جدا مي‌شود.

در نتيجه انتخاب روش حفاري براي ته‌نشين كردن اورانيوم بستگي به جنس ديواره معدن كانه سنگ، امنيت و ملاحظات اقتصادي دارد.

در غالب معدن‌هاي زيرزميني اورانيوم، پيشگيري‌هاي مخصوصي كه شامل افزايش تهويه هوا مي‌شود، لازم است تا از پرتوافشاني جلوگيري شود.

آسياب كردن اورانيوم

محل آسياب كردن معمولاً به معدن استخراج اورانيوم نزديك است. بيشتر امكانات استخراجي شامل يك آسياب مي‌شود. هرچه جايي كه معدن‌ها قرار دارند به هم نزديك‌تر باشند يك آسياب مي‌تواند عمل آسياب‌سازي چند معدن را انجام دهد. عمل آسياب‌سازي اكسيد اورانيوم غليظي توليد مي‌كند كه از آسياب حمل مي‌شود. گاهي اوقات به اين اكسيدها كيك زرد مي‌گويند كه شامل 80 درصد اورانيوم مي‌باشد. سنگ معدن اصل شايد داراي چيزي در حدود 1/0 درصد اورانيوم باشد.

در يك آسياب، اورانيوم با عمل سنگ‌شويي از سنگ‌هاي معدني خرد شده جدا مي‌شود كه يا با اسيد قوي و يا با محلول قلياييقوي حل مي‌شود و به صورت محلول در مي‌آيد. سپس اورانيوم با ته‌نشين كردن از محلول جدا مي‌شود و بعداز خشك كردن و معمولاً حرارت دادن به صورت اشباع شده و غليظ در استوانه‌هاي 200 ليتري بسته‌بندي مي‌شود.

باقيمانده سنگ معدن كه بيشتر شامل مواد پرتوزا و سنگ معدن مي‌شود در محلي معين به دور از محيط معدن در امكانات مهندسي نگهداري مي‌شود. (معمولاً در گودال‌هايي روي زمين).

پس‌مانده‌هاي داراي مواد راديواكتيو عمري طولاني دارند و غلظت آنها كم خاصيتي سمي دارند. هرچند مقدار كلي عناصر پرتوزا كمتر از سنگ معدن اصلي است و نيمه عمر آنها كوتاه خواهد بود اما اين مواد بايد از محيط زيست دور بمانند.

تبديل و تغيير

محلول آسياب شده اورانيوم مستقيماً قابل استفاده به‌عنوان سوخت در راكتورهاي هسته‌اي نيست. پردازش اضافي به غني‌سازي اورانيوم مربوط است كه براي تمام راكتورها لازم است.

اين عمل اورانيوم را به نوع گازي تبديل مي‌كند و راه به‌دست آوردن آن تبديل كردن به هگزا فلوريد (Hexa Fluoride) است كه در دماي نسبتاً پايين گاز است.

در وسيله‌اي تبديل‌گر، اورانيوم به اورانيوم دي‌اكسيد تبديل مي‌شود كه در راكتورهايي كه نياز به اورانيوم غني شده ندارند استفاده مي‌شود.

 

بيشتر آنها بعداز آن كه به هگزافلوريد تبديل شدند براي غني‌سازي در كارخانه آماده هستند و در كانتينرهايي كه از جنس فلز مقاوم و محكم است حمل مي‌شوند. خطر اصلي اين طبقه از چرخه سوختي اثر هيدروژن فلوريد (Hydrogen Fluoride) است.

 

- - - Updated - - -

 

چگونه اورانيوم به انرژي تبديل مي شود؟

غني سازي:

اورانيوم طبيعي اصولا شامل مخلوطي از دو ايزوتوپ (نوع اتمي) از اورانيوم است. تنها 7/0 درصد از اورانيوم طبيعي، شكاف پذير و يا داراي قابليت شكاف پذيري است كه با شكافته شدن در راكتورهاي هسته اي انرژي توليد مي كنند. ايزوتوپ اورانيوم شكاف پذير، اورانيوم نوع 235 (u-235) است و پس مانده آن اورانيوم 238 (u-238) است.

در بيشتر انواع راكتورهاي معمولي هسته اي به اورانيوم 235 (u-235 كه اورانيوم با غلظت بيش از حد طبيعي است) نياز دارند. عمليات غني سازي، غلظت اورانيوم را بيشتر مي كند. عموماً بين 5/3 تا 5 درصد اورانيوم 235 با بيرون آوردن 8 درصد از اورانيوم 238. اين عمل با جداسازي گازي هگزافلوريد اورانيوم در دو جريان انجام مي گيرد. يكي به اندازه لازم غني سازي مي شود و اورانيوم غني شده ضعيف ناميده مي شود و ديگري به اورانيوم 235 منتهي مي شود كه به پس مانده معروف است.

در عمليات غني سازي در مقياس هاي بزرگ تجاري وجود دارد، كه هر كدام هگزافلوريد اورانيوم را به عنوان منبع استفاده مي كنند: نفوذ گازي و تفكيك گازي و هر دوي آنان از خواص فيزيكي مولكولي استفاده مي كنند. مخصوصا با 10 درصد اختلاف جرم، براي جداسازي ايزوتوپ ها محصول اين مرحله از چرخه سوختي هسته اي، اورانيوم هگزا فلوريد غني شده است كه براي توليد اورانيوم اكسيد غني شده تغيير حال مجدد مي يابد.

توليد و ساخت سوخت

سوخت راكتور غالباً به شكل گلوله اي سراميكي است. اين گلوله ها از اورانيوم اكسيد كه در دمايي بسيار بالا (بيش از 1400 درجه سانتيگراد) پخته شده است شكل مي گيرند. سپس گلوله ها در لوله هاي فلزي از ميله سوختي پوشانده مي شوند كه در مجتمع هاي سوختي براي استفاده در راكتورها آماده هستند. ديمانسيون گلوله هاي سوختي و اجزاي ديگر مجتمع سوختي به دقت كنترل مي شوند تا از پايداري و دارا بودن آنان از خصوصيات دسته هاي سوختي اطمينان حاصل شود.

در تأسيسات توليد سوخت توجه زيادي به شكل و اندازه مخزن هاي عملياتي مي شود تا از اتفاقات خطرناك جلوگيري شود. (يك زنجير محدود واكنش پرتو آزاد مي كند). با سوخت غني شده ضعيف امكان اتفاق افتادن اين حوادث بعيد به نظر مي رسد. اما در تأسيسات هسته اي بررسي سوخت هاي مخصوص براي تحقيقات راكتورها عملي حياتي است.

توليد نيرو

درون يك راكتور هسته اي اتم هاي اورانيوم 235 (u-235) شكافته مي شوند و در جريان عمليات پردازش انرژي آزاد مي كنند. اين انرژي اغلب براي حرارت دادن آب و تبديل كردن آن به بخار استفاده مي شود.

بخار توربيني را كه به ژنراتور متصل است به حركت مي اندازد و باعث توليد الكتريسيته مي شود. مقداري از اورانيوم 238 (u-238 به شكل سوخت) در هسته و مركز راكتور به پلوتونيوم تبديل مي شود و اين يك سوم انرژي در يك راكتور هسته اي معمولي را حاصل مي كند. شكافتن اورانيوم به عنوان منبع حرارت در راكتورها استفاده مي شود. همان گونه كه سوزاندن زغال سنگ، گاز و يا نفت به عنوان سوخت فسيلي در تأسيسات نيرو استفاده مي شود.

سوخت مصرف شده (خرج شده)

با گذشت زمان، غلظت قطعات و عناصر سنگين شكافته شده مانند پلوتونيوم در مجموعه سوخت افزايش خواهد يافت تا جايي كه ديگر هيچ سودي در استفاده دوباره از سوخت نيست. بنابراين پس از گذشت 12 الي 24 ماه سوخت مصرف شده از راكتور خارج مي شود. مقدار انرژي كه از مجموعه سوختي توليد شده است با نوع راكتور و سياست و كارداني گرداننده راكتور تغيير مي كند.

معمولا بيش از 45 ميليون كيلو وات ساعت الكتريسيته از يك تن اورانيوم طبيعي توليد مي شود. توليد اين مقدار انرژي الكتريكي با استفاده از سوخت هاي فسيلي ملزم به سوزاندن بيش از 20 هزار تن زغال سنگ سياه و 30 ميليون مترمكعب گاز است.

انبار كردن سوخت مصرف شده

وقتي يك مجموعه سوختي، از راكتور خارج مي شود از خود پرتو ساطع مي كند كه اساساً بيشتر از شكافتن قطعات و حرارت آن است. سوخت مصرف شده فوراً در استخرهاي انبار كه در اطراف راكتور براي كاهش ميزان پرتوزايي آن است تخليه مي شوند. در استخرها، آب جلوي پرتوزايي را مي گيرد و همچنين حرارت را به خود جذب مي كند.

سوخت مصرف شده در چنين استخرهايي براي ماه ها و يا سال ها نگه داشته مي شوند.

اورانيوم فلزي راديواكتيو و پرتوزاست كه در سراسر پوسته سخت زمين موجود است. اين فلز حدوداً 500 بار از طلا فراوان‌تر و به اندازه قوطي حلبي معمولي و عادي است. اورانيوم اكنون به اندازه‌اي در صخره‌ها و خاك و زمين وجود دارد كه در آب رودخانه‌ها، درياها و اقيانوس‌ها موجود است. براي مثال اين فلز با غلظتي در حدود 4 قسمت در هر ميليون (ppm4) در گرانيت وجود دارد كه 60 درصد از كره زمين را شامل مي‌شود، در كودها با غلظتي بالغ بر ppm400 و در ته‌مانده زغال‌سنگ با غلظتي بيش از ppm100 موجود است. اكثر راديو اكتيويته مربوط به اورانيوم در طبيعت در حقيقت ناشي از معدن‌هاي ديگري است كه با عمليات راديواكتيو به وجود آمده‌اند و در هنگام استخراج از معدن و آسياب كردن به جا مانده‌اند.

 

وابسته به سياست كشورهاي مختلف در بعضي از آنها مقداري از سوخت مصرف شده به امكانات و تأسيسات انبار مركزي انتقال مي يابند. سرانجام، سوخت مصرف شده يا بايد دوباره پردازش شود و يا براي دفع اتمي آماده شود.

پردازش دوباره

سوخت مصرف شده چيزي حدود 95 درصد اورانيوم 238 است ولي داراي حدود يك درصد اورانيوم 235 كه شكافته شده نيز نيست، و در حدود يك درصد پلوتونيوم و سه درصد محصولات شكافته شده كه در حد زيادي پرتوزا هستند و ديگر عناصر ترانزورانيك (كه عدد اتمي بيشتري نسبت به اورانيوم دارد) كه در راكتور شكل گرفته اند در دستگاه هاي دوباره سازي سوخت مصرف شده به سه جزء تشكيل دهنده خود تفكيك مي شوند: اورانيوم، پلوتونيوم و پس مانده كه شامل محصولات شكافته شده است. دوباره سازي امكان بازسازي مجدد اورانيوم و پلوتونيوم به سوخت تازه را مي دهد و بخش عمده اي از پس مانده كاهيده را توليد مي كند. (مقايسه با به حساب آوردن كل سوخت مصرف شده به عنوان پس مانده)

بازسازي مجدد اورانيوم و پلوتونيوم

اورانيوم حاصل از دوباره سازي كه معمولا غلظتي كمي بيشتر از اورانيوم 235 دارد و در طبيعت رخ مي دهد، مي تواند اگر نياز باشد پس از تبديل كردن و غني شدن به عنوان سوخت استفاده شود. پلوتونيوم مي تواند مستقيماً به MOX (سوخت مخلوط اكسيد) تبديل شود كه در آن اورانيوم و پلوتونيوم مخلوط شده اند.

در راكتورهايي كه از سوخت MOX استفاده مي كنند، پلوتونيوم به جاي اورانيوم 235 جانشين سوخت اورانيوم اكسيد معمولي مي شود.

دفع سوخت مصرف شده

در حال حاضر، هيچ گونه امكاناتي براي دفع سوخت مصرف شده (برخلاف امكانات انبارسازي) وجود ندارد كه براي دوباره سازي استفاده مي شود و پس مانده هاي به جا مانده از دوباره سازي مي توانند در محلي انباشته شوند. هرچند نتايج فني و تكنيكي مرتبط با دفع سوخت ثابت كرده اند كه هيچ احتياجي به تأسيس چنين امكاناتي در برابر حجم كم پس مانده ها نيست. انبار كردن با توجه به كاهش در حال رشد پرتوزايي براي مدت طولاني آسان تر است. همچنين مقاومت مغناطيسي در سوخت دفع شده وجود دارد، چون منبع قابل توجهي از انرژي در آن است كه مي تواند دوباره فرآوري شود و امكان بازيافت دوباره را به اورانيوم و پلوتونيوم بدهد.

تعدادي از كشورها در حال انجام مطالعاتي در زمينه تصميم گيري بهترين راه براي نزديك شدن به دفع سوخت مصرف شده و پس مانده هاي پس از دوباره سازي هستند. روش متداولي كه امروزه استفاده مي شود قرار دادن سوخت مصرف شده در انبارهاي زيرزميني است:

پس مانده ها

پس مانده هاي حاصل از چرخه سوختي هسته اي در رده هاي: شديد، متوسط و كم دسته بندي مي شوند و اين تقسيم بندي براساس تشعشعات راديواكتيوي كه از خود ساطع مي كنند، است.

اين پس مانده ها از منابعي سرچشمه مي گيرند كه شامل موارد زير است:

پس مانده هاي رده پايين (Low-level) كه در تمام مراحل چرخه سوختي توليد مي شوند. پس مانده هاي رده متوسط (Intermediat-level) كه در جريان عملكرد راكتور و دوباره سازي توليد مي شوند.

پس مانده هاي رده بالا (High-Level) كه شامل محصولات شكافته شده حاصل از دوباره سازي و در بسياري از كشورها خود سوخت مصرف شده هستند.

فرآيند غني سازي توليدات را به سوي تهي كردن اورانيوم هدايت مي كند. غلظت اورانيوم 235 به طور عمده كمتر از 7/0 درصد است كه در طبيعت پيدا مي شود. تعداد كمي از اين مواد كه اصولاً اورانيوم 238 هستند زماني استفاده مي شوند كه چگالي بسيار زياد نياز است. مثل استحفاظ پرتوافشاني و گاهي استفاده در توليد سوخت Mox. در حالي كه اورانيوم 238 قابل شكافتن نيست ماده اي پرتوافشاني كم است و بايد درمورد آن احتياط كرد، از اين رو يا آن را انبار و يا دفع مي كنند.

ميزان مواد موجود در چرخه سوختي هسته اي

موارد زير فرضيات مختلفي ايجاد مي كنند. (پاورقي شماره 2 را ملاحظه فرماييد) اما مورد ملاحظه عملكرد راكتور انرژي هسته اي NWE 1000 قرار مي گيرند.

20000 تن از يك درصد سنگ معدن اورانيوم استخراج

230 تن از اورانيوم اكسيد غليظ شده (همراه 195 تن اورانيوم) آسياب سازي

288 تن UF6 (همراه 195 تن اورانيوم) تبديل كردن

35 تن UF6 (همراه 24 تن اورانيوم غني شده) غني سازي

27 تن UO2 (همراه 24 تن اورانيوم غني شده) ساخت و توليد سوخت

7000 ميليون كيلووات ساعت (kwh) نيروي الكتريسيته عملكرد راكتور

27 تن شامل 240 كيلوگرم پلوتونيوم، 23 تن اورانيوم(u-235 8/0 درصد)، 720 كيلوگرم محصولات شكافتي، همچنين ترانزورانيك سوخت مصرف شده

 

پاورقي شماره 1- غليظ كننده هاي اورانيوم بعضي اوقات در شرايط u3o8 قرار مي گيرند كه حجم آن (مخلوطي از دو اورانيوم اكسيدي كه نسبتاً همان چيزي است كه در طبيعت يافت مي شود.

محصول u3o8 خالص شامل حدوداً 85 درصد فلز اورانيوم است.

پاورقي شماره 2- غلظت اورانيوم 80 درصد است، غني سازي در 4 درصد اورانيوم 235 به همراه 3 درصد دنباله آزمايش شده، 80 درصد براي عملكرد راكتور بارگزاري مي شوند، در هسته راكتور 72 تن اورانيوم بارگزاري مي شوند. سوخت گيري سالانه است و هر سال يك سوم سوخت را عوض مي كنند.

 

عدم تكثير هسته‌اي

NON PROLIFERATION

 

عدم تكثير هسته‌اي، در واقع محدود كردن سلاح هسته‌اي به آن كشورهايي است كه هم اينك چنين سلاحي را در كف دارند. تلاش‌ها به منظور پيشي گرفتن از تكثير ------ اتمي بي‌درنگ بعد از جنگ جهاني دوم آغاز شد و در 1946 ايالات متحده از زبان «برنارد باروخ» پيشنهادي به منظور محدود كردن اشاعه تكنولوژي هسته‌اي و انهدام ذخاير سلاح‌هاي هسته‌اي خويش مطرح كرد. پيشنهاد باروخ در 1948 ناكام ماند. پيشنهاد رئيس جمهور آيزنهاور در 1953 به نام «اتم‌ براي صلح» راه را براي شكل‌گيري «آژانس بين‌المللي انرژي اتمي» ـ در 1956 ـ هموار كرد. مجمع عمومي سازمان ملل در 1961 به اتفاق آراء قطعنامه‌اي را به تصويب رساند كه كشورها را فرامي‌خواند. يك موافقتنامه بين‌المللي به منظور اجتناب از انتقال اين سلاح‌ها و يا دستيابي به آنها منعقد كنند. اقدام مجمع عمومي از اين واقعيت برمي‌خاست كه همگان درك مي‌كردند كه اگر كشورهاي بسياري بر سلاح‌هاي هسته‌اي چنگ اندازند، تهديدي كه متوجه امنيت جهاني است سخت افزايش خواهد يافت. اين قطعنامه مجمع عمومي شالوده معاهده عدم تكثير هسته‌اي شد كه در 1968 به امضاء رسيد. (نگاه كنيد به قانون انرژي اتمي 1946، پيشنهاد اتم براي صلح، طرح باروخ، آژانس بين‌المللي انرژي اتمي، معاهده عدم تكثير هسته‌اي، مناطق عاري از سلاح هسته‌اي، تكثير هسته‌اي).

عدم تكثير سلاح‌هاي هسته‌اي انگاره‌اي است كه در عمل هر كشور با آن همراه است اما تا ميانه دهه 1960، فقط توافقي بسيار ناچيز در اين عرصه به دست آمده بود. تا آن زمان، دو ابرقدرت در حالي كه قادر نبودند در باب اتخاذ تدابيري به منظور محدود كردن مسابقه تسليحاتي به توافق برسند، مشتركاً نگران آن بودند كه سلاح‌هاي هسته‌اي ممكن است فراتر از 6 كشوري كه در توانايي‌شان در عرصه توليد سلاح هسته‌اي جاي هيچ ترديدي نيست، گسترش يابد. در آن دوران، توانايي پيگيري، آشكار و يا نهان، يك مسير بومي ـ و يا هر مسير ديگري كه به كلي عاري از تضمين‌هاي ايمني باشد ـ به منظور دستيابي به سلاح‌هاي هسته‌اي در دسترس شمار فزاينده‌اي از كشورها قرار داشت. بسياري از اين كشورها، با اشاعه تكنولوژي ساخت نيروگاه‌هاي هسته‌اي، قادر بودند اورانيوم غني‌ شده را كه براي ساختن يك ------ اتمي لازم است توليد و يا فراچنگ آورند و به كشورهايي تبديل شوند كه در آستانه تهيه سلاح‌هاي هسته‌اي قرار گرفته‌اند. همان‌گونه كه هند در 1974 به طرزي قانع‌كننده نشان داد، اين كشورها در عمل براي توليد يك سلاح هسته‌اي فقط بايد گامي بسيار كوچك بردارند.

راكتورهاي هسته‌اي

راكتورها داراي كاربردهاي كاملاً دوگانه هستند. در مصارفصلح‌آميز با بهره‌گيري از حرارت توليدي در شكافت هسته‌اي كار مي‌كنند. اين حرارتجهت گرم كردن آب، تبديل آن به بخار و استفاده از بخار براي حركت توربين‌ها بهرهگرفته مي‌شود. همچنين اگر قصد ساخت بمب‌هاي پلوتونيومي در كار باشد نيز اورانيومغني‌شده را به راكتورهاي هسته‌اي منتقل مي‌كنند. در نوع خاصي از راكتورهاي هسته‌اياز اروانيوم غني شده به شكل قرص‌هايي به اندازه يك سكه و ارتفاع يك اينچ بهرهمي‌گيرند. اين قرص‌ها به صورت كپسول‌هاي ميله‌اي شكل صورت‌بندي شده و درون يك محفظهعايق، تحت فشار قرار داده مي‌شود.

 

در بسياري از نيروگاه‌هاي هسته‌اي اينميله‌ها جهت خنك شدن درون آب غوطه‌ور هستند. روش‌هاي ديگر خنك‌كننده نيز نظيراستفاده از دي‌اكسيد كربن يا فلز مايع هستند. براي كاركرد مناسب يك راكتور ـ مثلاًتوليد حرارت با كمك واكنش شكافت ـ هسته اورانيومي بايد داراي جرم فوق بحراني باشد،اين بدين معناست كه مقدار كافي و مناسبي از اورانيوم غني شده جهت شكل‌گيري يك واكنشزنجيري خود به خود پيش رونده مورد نياز است. براي تنظيم و كنترل فرآيند شكافتميله‌هاي كنترل‌كننده از جنس موادي نظير گرافيت با قابليت جذب نوترون‌هاي درونراكتور وارد محفظه مي‌شوند. اين ميله‌ها با جذب نوترون‌ها باعث كاهش شدت فرآيندشكافت مي‌شوند.

 

در حال حاضر بيش از چهارصد نيروگاه هسته‌اي در جهان وجود دارندو 17 درصد الكتريسته جهان را توليد مي‌كنند. راكتورها همچنين در كشتي‌ها وزيردريايي‌ها كاربرد دارند.

 

[azarafrooz 14,221]

تركيب پرعيار اورانيومي كه قابل عرضه به بازار باشد، راكيك زرد مي‌گويند.

 

اين ماده از اجزاي مهم تشكيل‌دهنده چرخه سوخت هسته‌اي است. كيك زرد در واقع اكسيد اورانيوم آسياب شده است كه براي شيمي‌دانان با فرمول U3O8 شناخته مي‌شود.

 

كيك زرد اولين قدم به سوي اورانيوم غني شده است. هر چند راهزيادي تا تبديل شدن به يك سلاح هسته‌اي در پيش رو دارد. اين پودر قبل از اين كه غنيشود بايد به گاز هگزا فلورايد اورانيوم (UF6) تبديل شود. پروسه‌اي كه نوعياورانيوم مورد استفاده در نيروگاه‌هاي هسته‌اي ------ اتمي ايجاد مي‌كند.

 

كيك زردبه هيچ عنوان كالاي كميابي به شمار نمي‌رود. توليد جهاني آن در حال حاضر نزديك به 64000 تن در سال است و جاي هيچ ترديدي نيست كه بسياري از كشورها همچون كشورهايآسياي ميانه مانند قزاقستان در حال گسترش صنايع معدن اورانيوم هستند.

 

رقابتبازار در توليد كيك زرد، قيمت آن را تا حدي تحت تأثير قرار داده است. در حال حاضريك پوند كيك زرد 95/10 دلار قيمت‌گذاري مي‌شود. كانادا بزرگترين توليدكنندهاورانيوم است.

 

تهيه كيك زرد به اين صورت است كه سنگ معدن اورانيوم استخراج شدهرا آسياب و آن را به صورت پودر در مي‌آورند. سپس به اين پودر، اسيد سولفوريك اضافهمي‌كنند، پس از آن طي فرآيند شيميايي خاصي، اكسيد اورانيوم موجود در پودر اورانيومبا اسيد سولفوريك تركيب مي‌شود و تبديل به سولفات اورانيل مي‌شود. به اين سولفاتاورانيل، حلال‌هاي مخصوصي اضافه مي‌كنند تا سرانجام آن را به ماده‌اي جامد به همپيوسته به نام كيك زرد (Yellow Cake) تبديل شود. اين محصول نهايي يك پودر خشن اكسيدشده است كه گاهي اوقات رنگ زردي دارد، اما به رنگ‌هاي قرمز و خاكستري نيز ديدهمي‌شود كه رنگ آن به نوع و مقدار ناخالصي‌هاي آن بستگي دارد.

 

كيك زرد شامل 70درصد اورانيوم بوده و داراي خواص پرتوزايي (Radio Active) است. اين ماده از نظرشيميايي از سه مولكول اورانيوم و هشت مولكول اكسيژن درست شده است. از اين كيك زردبراي توليد گاز هگزا فلورايد

 

اورانيوم تهي شده ا

ورانيوم عنصري است با جرم اتمي 238 و عدد اتمي 92 و چگالي آنبسيار بالا مي‌باشد (cm3/g9/18) اولين بار در سال 1841 ميلادي، اين عنصر به صورتفلزي سنگين و نقره‌اي رنگ به دست آمد. پوسته زمين به طور متوسط حاوي ppm3 (3 گرم درتن) اروانيوم است و ميزان آن در آب دريا حدود ppm3 (3 ميكروگروم در متر مكعب) است.

اين عنصر داراي سه ايزوتوپ پرتوزا است كه مهمترين آن U238 با درصد فراواني 28/99 است. درصد فراواني U235 71/0 و U234 داراي درصد فراواني بسيار ناچيز است. اورانيوم عنصر ساطع‌كننده ذرات آلفا و پرتوهاي گاما مي‌باشد و نيمه عمر آن يعني مدتزماني كه پرتوزايي آن به ميزان نصف اوليه كاهش مي‌يابد بسيار بالا است. (ميليون‌هاسال).

اورانيوم غني شده (Enriched Uranium) به عنوان سوخت هسته‌اي كاربردفراواني در نيروگاه‌هاي اتمي دارد و اورانيوم تهي شده (Deleted Uranium) كه معمولاًاز فرآيند غني‌سازي اورانيوم به عنوان پسمان هسته‌اي به دست مي‌آيد اورانيومي استكه درصد اورانيوم ـ 235 آن تا حدود 2/0 كاهش يافته است، در مقايسه با ميزان 7/0درصد اورانيوم ـ 235 در اورانيون طبيعي كه مي‌تواند به صورت فلز و يا اكسيداورانيوم U3O8)يا (UO2باشد.

فلز اورانيوم داراي خاصيت آتش‌زايي است و در درجهحرارت 200 تا 400 درجه سانتيگراد مي‌تواند در محيط نيتروژن و دي‌اكسيد كربن خود بهخود آتش بگيرد. اكسيداسيون اورانيوم در شرايط ويژه مي‌تواند انرژي فراواني برايانفجار داشته باشد و اين خاصيت اورانيوم باعث كاربرد نظامي آن در دهه اخير شده است. اصطكاك گلوله‌ها و يا موشك‌هاي ضد تانك و نفربر حاوي اورانيوم تهي شده (DU) بر اثربرخورد باعث انفجار و آتش گرفتن اورانيوم شده و ائروسل (Aerosol) سراميكي غليظايجاد مي‌كند كه عملاً بر اثر انفجار، آتش گرفتن و ايجاد ائروسل، سرنشينان تانك ونفربر را از پاي درمي‌آورد. اورانيوم تهي شده (DU) اولين بار در جنگ خليج فارس بهجاي تنگستن توسط نيروهاي نظامي انگليسي و آمريكايي در گلوله‌هاي ضد تانك عليه ارتشعراق مورد استفاده قرار گرفته است. ميزان اورانيوم تهي شده (DU) مصرفي در اين جنگحدود 300 تن تخمين زده مي‌شود كه در درجه حرارت بالاي زمان انفجار، به صورت اكسيداورانيوم غيرمحلول و به حالت مه درآمده است. بديهي است اين گونه انفجارها مانندساير انفجارهاي جنگي است و تشخيص آن صرفاً به وسيله سيستم‌هاي آشكارسازي خاصامكان‌پذير است.

 

ائروسل حاوي اورانيوم در برابر جاذبه مقاومت مي‌كند و بدين جهتمي‌تواند كيلومترها در هوا جابه‌جا شود و در صورتي كه بر روي زمين نشست كند،مي‌تواند به وسيله باد مجدداً به صورت معلق درآيد. استنشاق ذرات بسيار كوچك اكسيداورانيوم (قطر 5/2 ميكرون) مي‌تواند سال‌ها در ريه باقي بماند و به مرور وارد خونشود. مهمترين عضو حساس بدن در اين مورد كليه‌ها هستند.

 

پس از تقريباً 8 سال ازجنگ خليج فارس هنوز مي‌‌توان اروانيوم تهي شده را در ادرار سربازاني كه در منطقهجنگي بوده‌اند، مشاهده كرد كه نمايانگر آلودگي داخلي آنان است. بديهي است كه مضراتتركيبات اورانيوم در ريه و كليه، نتيجه توام سميت و پرتوزايي اين عنصر است. دستورالعمل‌هاي نظامي موجود كشورهاي مصرف‌كننده سلاح‌هاي حاوي اورانيوم تهي شدهخطرات آن را حدود ساير خطرات منطقه جنگي فرض مي‌كنند. حد مجاز غلظت اورانيوم تهيشده در هوا براي مردم ug/m3 67/0 و براي كاركنان با مواد ug/m3 تا 40 است و بهتريننوع آزمايش براي تشخيص افرادي كه تحت تأثير اين ماده قرار گرفته‌اند همان آزمايش 24ساعته ادار براي اندازه‌گيري غلظت اورانيوم است. اطلاعات زيادي در مورد خطرات واثرات آني اورانيوم تهي شده در مناطق جنگي با توجه به اين كه پژوهش‌هاي آن سال‌هابعد بر روي سربازان انجام گرفته، در دست نيست.

 

عليرغم اين كه آمريكا رسماًاعلام كرده است كه هيچ‌گونه دلايل علمي در مورد خطرات (سرطان) استفاده از اورانيومتهي شده در جنگ‌افزارهاي كاربردي در جنگ بالكان وجود ندارد ليكن كشورهاي لهستان وپرتغال كنترل پزشكي نيروهاي اعزامي خود را در اين منطقه شروع كرده‌اند ونمونه‌برداري از آب و خاك محل اسكان نيروهاي نظامي آغاز شده است.

خاطرنشانمي‌سازد كه خطر سميت اين ماده به مراتب بيشتر از پرتوزايي آن است.

 

ايزوتوپ‌هاي اورانيوم

 

تعداد نوترون‌ها در اتم‌هاي مختلف يك عنصر همواره يكسان نيست كه براي مشخص كردن آنها از كلمه ايزوتوپ استفاده مي‌شود. بنابراين اتم‌هاي مختلف يك عنصر را ايزوتوپ مي‌گويند. مثلاً عنصر هيدروژن سه ايزوتوپ دارد: هيدروژن معمولي كه فقط يك پروتون دارد و فاقد نوترون است. هيدروژن سنگين يك پروتون و يك نوترون دارد كه به آن دوتريم گويند و نهايتاً تريتيم كه از دو نوترون و يك پروتون تشكيل شده و ناپدار است و طي زمان تجزيه مي‌شود.

ايزوتوپ سنگين هيدروژن يعني دوتريم در نيروگاه‌هاي اتمي كاربرد دارد و از الكتروليز آب به دست مي‌آيد. در جنگ دوم جهاني آلماني‌ها براي ساختن نيروگاه اتمي و تهيه ------ اتمي در سوئد و نروژ مقادير بسيار زيادي آب سنگين تهيه كرده بودند كه انگليسي‌ها متوجه منظور آلماني‌ها شده و مخازن و دستگاه‌هاي الكتروليز آنها را نابود كردند.

غالب عناصر ايزوتوپ دارند از آن جمله عنصر اورانيوم، چهار ايزوتوپ دارد كه فقط دو ايزوتوپ آن به علت داشتن نيمه عمر نسبتاً بالا در طبيعت و در سنگ معدن يافت مي‌شوند. اين دو ايزوتوپ عبارتند از اورانيوم 235 و اورانيوم 238 كه در هر دو 92 پروتون وجود دارد ولي اولي 143 و دومي 146 نوترون دارد. اختلاف اين دو فقط وجود 3 نوترون اضافي در ايزوتوپ سنگين است ولي از نظر خواص شيميايي اين دو ايزوتوپ كاملاً يكسان هستند و براي جداسازي آنها از يكديگر حتماً بايد از خواص فيزيكي آنها يعني اختلاف جرم ايزوتوپ‌ها استفاده كرد. ايزوتوپ‌ اورانيوم 235 شكست‌پذير است و در نيروگاه‌هاي اتمي از اين خاصيت استفاده مي‌شود و حرارت ايجاد شده در اثر اين شكست را تبديل به انرژي الكتريكي مي‌‌نمايند. در واقع ورود يك نوترون به درون هسته اين اتم سبب شكست آن شده و به ازاي هر اتم شكسته شده 200 ميليون الكترون ولت انرژي و دو تكه شكست و تعدادي نوترون حاصل مي‌شود كه مي‌توانند اتم‌هاي ديگر را بشكنند. بنابراين در برخي از نيروگاه‌ها ترجيح مي‌دهند تا حدي اين ايزوتوپ را در مخلوط طبيعي دو ايزوتوپ غني كنند و بدين ترتيب مساله غني‌سازي اورانيوم مطرح مي‌شود

 

غرور ملى در ساغند

 

آنچه در پرونده ايران به عنوان دستيابى به نيروى هسته اى و براىفشار و حمله سياسى ياد مى شود، اين ادعا است كه ايران اعمال پنهان دارد كه مشخصنيست قرار است به چه سمت و سويى رود. با توجه به تخاصم بسيارى از دولت ها با ايرانفضاى تبليغاتى به سمت جنجال در محيط رسانه اى مى رود. بخشى از اين مسائل به بحثچگونگى عملكرد ايران بازمى گردد. نقص بزرگ عملكرد هسته اى ايران ارتباط ناصحيح بارسانه ها است. همواره خبرگزارى ها و رسانه هاى غربى اطلاعات بيشترى از رسانه هاىايرانى داشته اند. مسئولان ايرانى حتى بيشتر راغب به دادن اطلاعات به خبرگزارى هاىغربى و عربى هستند و از هرگونه صحبت و تبادل اطلاعات با رسانه هاى خبرى داخلى حذردارند.پس از يك سال جنجال هسته اى و جنگ رسانه اى به نظر مى رسد برخى مسئولان بهاهميت استفاده صحيح از رسانه ها پى برده اند. مطلب زير نمونه اى بر همين واقعيتاست. بزرگ ترين و قديمى ترين خبرگزارى دنيا _ آسوشيتدپرس _ با سابقه بيش از ۱۵۰ سالكار خبرى توانسته از معدن اورانيومى كه از سال ۱۹۹۲ به بعد بازرسان آژانس وارد آننشده اند، گزارش خبرى تهيه كند. گزارشى كه با بعد فنى و تكنيكى تنظيم شده و توانايىفناورى مهندسان ايران را مطرح مى كند. عملكرد اينچنينى مى تواند خود كمكى در راهحل وفصل بحران هسته اى باشد. به عبارت ديگر هزينه هايى كه ايران مى پردازد بيشتر ازناحيه جنگ رسانه اى است كه مغلوب مى شود. گزارش على اكبر دارينى، خبرنگارآسوشيتدپرس در تهران از معدن اورانيوم ساغند نشان مى دهد با انتشار چنين اطلاعاتىنه تنها مردم ايران به هراس نمى افتند كه تمام مردم دنيا مى دانند ايران هم توانفناورى دارد و هم معادن را در اختيار دارد، پس بسيار طبيعى است كه به فكر استفادهاز اين فناورى و معادن باشد.

آغاز چرخه سوخت هسته اى ايران در معدنىزيرزمين در يك صحرا آغاز مى شود. جايى كه مهندسان اميدوارند در عرض كمتر از دو سالبه توليد اورانيوم برسند.

در جايى ديگر در مركز ايران، پودر كيك زرد به اورانيوممنگنز و فلورايد تبديل مى شود و گاز حاصله به سانتريفوژ وارد مى شود تا از آن سوختغنى شده حاصل آيد. اورانيوم غنى شده هم مى تواند سوخت نيروگاه براى توليدالكتريسيته باشد _ آن طور كه ايران به آن اصرار دارد _ و هم مى تواند مورد ساختكلاهك هسته اى واقع شود، آن طور كه آمريكا ايران را به آن متهم مى كند.

قاسمسليمانى مدير طرح استخراج معدن اورانيوم كه در انگليس تحصيل كرده، مى گويد: «برنامهچرخه سوخت، هويت، خون و امنيت ملى ما است.» سليمانى با اطمينان اين سخنان را بهنخستين خبرنگارى مى گويد كه از شروع به كار آن معدن توانسته از آن بازديد كند. ديدار از معدن ساغند در ۳۰۰ مايلى تهران مقارن با هفته اى است كه در شوراى حكامآژانس بين المللى انرژى اتمى نمايندگان درباره پرونده هسته اى ايران به گفت وگومى نشينند. واشنگتن اميدوار است كه بتواند در جريان اين اجلاس پرونده ايران را براىمواجهه احتمالى با برخى تحريم ها به شوراى امنيت سازمان ملل ارجاع دهد.ايران اعلامكرده كه حاضر نيست حتى در صورت اعمال تحريم از برنامه هاى هسته اى خود دست بكشد اماحاضر است تضمين دهد كه فعاليت هسته اى ايران در جهت ساخت ------ اتمى نخواهد بود. بااينكه ايران هنوز اعلام نكرده چه نوع تضمينى حاضر است ارائه دهد ولى به نظر مى رسدايران با نظارت شديدتر و نزديك تر بازرسان آژانس بين المللى انرژى اتمى قصداطمينان سازى بيشتر داشته باشد.سليمانى با اشاره به معدن اورانيوم ساغند با غرورمى گويد: «ساغند پيشرفته ترين معدن ايران است و نشان دهنده نهايت فناورى معدن درايران است.»

معدن ساغند يك گودال اصلى دارد كه دو شفت به آن متصل شده اند و هريك بيشتر از ۱۰۰۰ فوت درازا دارند كه ۷۳/۱ ميليون سنگ معدن اورانيوم را به طورمتوسط در خود دارد. معدن ساغند ظرفيت توليد ۱۳۲۰۰۰ تن سنگ معدن اورانيوم در سال رادارد كه براى توليد ۶۰ تن كيك زرد در سال كافى است.

 

ديويد آلبرايت، رئيس موسسهعلوم و تحقيقات امنيتى در واشنگتن و از بازرسان پيشين تسليحات كشتارجمعى در عراقمعتقد است كه با حدود ۴۰ تن كيك زرد مى توان در سال بين چهار تا پنج كلاهك هسته اىساخت. از سوى ديگر از غنى سازى و تبديل ۶۰ تن كيك زرد مى توان حدود ۶ تن اورانيومكمتر غنى شده گرفت كه بين دو تا سه ماه مى تواند ۱۰۰۰ مگاوات برق توليد كند. كارگران ايرانى در حال حاضر با يونيفورم هاى سياه و چكمه هاى زرد با كلاه ايمنىمعدن كه چراغ بر آن نصب شده، حدود ۲۲۰ نفر هستند كه در معدن كار مى كنند. به گفتهسليمانى، تا سال ۲۰۰۲ متخصصان و كارشناسان چينى نيز در اين معدن حاضر بودند.محمدخاتمى در فوريه ۲۰۰۳ اعلام كرد كه ايران در ساغند اورانيوم استخراج خواهد كرد وامروز سليمانى اظهار مى كند كه ۷۷ درصد كار استخراج اورانيوم در معدن به پايانرسيده است. كارگران با مته هاى پنوماتيك ديواره ها را سوراخ مى كنند تا موادانفجارى در آن كار گذاشته و منفجر شود. مهندسان معدن در حال حاضر حلقه اصلى كهراه هاى داخلى معدن را به هم متصل مى كند به پايان رسانده اند اما هنوز كارهاىزيادى مانده و تونل هاى بيشترى بايد در مجراى اصلى نصب شود.

 

با توجه بهفناورى مهندسان و كارشناسان ايران در معدن ساغند در استان يزد و فناورى سانتريفوژهادر نطنز، كارشناسان تسليحاتى هسته اى اين طور ادعا مى كنند كه ساخت ------ اتمى درتوان ايران است ولى ايران در حال حاضر تحت بازرسىآژانس است ودوربين هاتمامتاسيسات ايران را ۲۴ساعته تحت نظر دارند