اولین سانتریفوژ صنعتی دنیا بیش از نیم قرن پیش توسط یك دانشمند آلمانی به نام زیپه اختراع شد و به طور عملیاتی مورد استفاده قرار گرفت. البته تكنولوژی آن با سانتریفوژهای امروزی فرق زیادی داشت، ولی اصول كار آن فرقی با سانتریفوژهای امروزی نداشت.
در صنعت سوخت هستهای، این وسیله نقشی اساسی دارد جهت جدا كردن ایزوتوپهای اورانیوم235 و اورانیوم238در گاز هگزافلوراید اورانیوم(UF6) از سانتریفوژ استفاده میشود. البته روشهای متعددی مانند جداسازی ایزوتوپی الكترومغناطیسی، پخش دیفوزیون گازی، دیفوزیون گرمایی، فرآیندهای آئرودینامیكی، جداسازی ایزوتوپی لیزری، تبادل یونی و فرایند جداسازی پلاسمایی وجود دارد ولی در بیش از 95درصد صنعت هستهای جهان، اورانیوم به وسیله یكی از دو روش سانتریفوژ گازی و پخش گازی جدا شده و غنی میشود.

سانتریفوژ دستگاه استوانهای شكلی است كه 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 كنار آن مینشیند. باید هزاران سانتریفوژ در كنار هم قرار گیرند تا بتوان با كمك مجموعه آنها اورانیوم را غنی كرد ایران در فرآیند كاربردی غنیسازی از روش سانتریفوژ گازی استفاده میكند.
در روش پخش گازی، هگزافلوراید اورانیوم تحت فشار از میان یك سری دیافراگمها یا غشاهای متخلخل عبور كرده و از آنجایی كه اورانیوم 235 سبكتر از اورانیوم 238 میباشد آنها سریعتر حركت كرده و امكان كمی بیشتری برای عبور از سوراخهای موجود در غشا را دارند.

گاز UF6 كه از طریق غشا پخش میشود اندكی غنی بوده ضمن اینكه آنچه نمیتواند گذر كند از اورانیوم 235 تهی است.
در روش پخش گازی دوران سریع ماده سبب میشود تا ایزوتوپهای سنگینتر به طرف دیواره خارجی حركت كنند. عامل جداسازی در این روش به تفاوت جرمی ایزوتوپهایی كه باید جداسازی شوند بستگی دارد در غنیسازی اورانیوم با روش سانتریفوژ گازی، از تعداد زیادی سیلندر دوار كه به صورت موازی و متوالی كنار هم قرار داده شدهاند استفاده میشود.
دستگاههای سانتریفوژ به صورت آبشاری یا كاسكد(سیستم غنیسازی دنبالهای) به هم مرتبط هستند این دوران باعث ایجاد یك نیروی گریز از مركز میشود، به طوری كه مولكولهای گازی سنگینتر به طرف خارج سیلندر حركت كرده و مولكولهای گازی سبكتر در قسمت مركزی(محورگردنده) جمع میشوند.

گاز به داخل یك سری لولههای خلأ وارد شده كه هر یك شامل یك گردنده با بیش از دو متر طول و قطر 15تا20سانتیمتر هستند. گردندهها با سرعت بالای 50000 تا 70000 دور در دقیقه، مولكولهای سنگینتر حاوی اورانیوم 238 در لبه خارجی سیلندر متمركز میشوند. افزایش اورانیوم 235 نیز در مركز وجود دارد. جهت جداسازی بالاتر نیاز به سانتریفوژهای با سرعت بالاتر و استفاده از تعداد بیشتری از آنها است.
باید یادآور شد كه 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 میكند. گاز UF6 خورنده بوده، بنابراین باید تمام اجزایی كه 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 تركیباتی كه با برخی شیشههای خاص تقویت شده كه با نام فیبرهای كربنی معروف هستند،استفاده میشود؛ البته متداولترین ماده در حال حاضر، فولاد ماراژین است یك سانتریفوژ مدرن از زمان راهاندازی، به مدت بیش از 10سال میتواند بدون نگهداری به كار خود ادامه دهد.

از مراكز مهم غنیسازی اورانیوم كه از روش پخش گازی استفاده میكنند در اروپا میتوان به گروناو(Gronau) آلمان و یورنكو كه متشكل از شركتهای انگلیسی، آلمانی و هلندی هستند نام برد كه مكان آن در capenhurst بریتانیا میباشد.
روسیه هم به عنوان یك غول صنعتی در این زمینه از چهار مركز كه چهل درصد ظرفیت جهان را تولید میكند از همین شیوه پخش گازی استفاده میكند. آمریكا هم تكنولوژی سانتریفوژ گازی را در آینده نزدیك جایگزین تكنولوژی سانتریفوژهای پخش گاز قدیمی میكند زیرا این روش نسبت به روش قدیمی به انرژی كمتری برای رسیدن به جداسازی مشابه نیاز دارد.
ژاپن، چین، برزیل، پاكستان و شاید كره شمالی هم جهت غنیسازی اورانیوم از چنین روشی استفاده میكنند. به طور كلی مجموعه آبشارهای بزرگ سانتریفوژ گازی كه در كشورهای فرانسه، آلمان، بریتانیا و چین مورد استفاده قرار میگیرند برای تولید اورانیومی است كه برای مصرف داخلی و نیز صادرات است، اما در ژاپن تولید آن فقط جهت مصرف داخلی است.

باتوجه به این آمار میتوان دریافت كه در حال حاضر و آینده هم سانتریفوژهای گازی مهمترین نوع جهت غنیسازی اورانیوم در سطح جهان بوده و هر روز در جهت افزایش تكنولوژی و راندمان آن كار میشود؛ البته لازم به ذكر است كه روسیه این صنعت عظیم را به عنوان یادگاری ارزشمند از اتحادجماهیرشوروی سابق به ارث برده است و در حال حاضر تأمینكننده سوخت هستهای تعداد زیادی از راكتورهای قدرت دنیا بوده و از این نظر در دنیا پیش رو است.

Tebyan.net

www.smsm.ir
سایت مرجع مهندسی ایران

مطالب تصادفی:
آسفالتين - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
استفاده از بيوتكنولوژی در صنايع معدنی - دوشنبه یازدهم بهمن 1389
سرامیک - شنبه نهم بهمن 1389
تکنولوژی حفاری نفت و گاز با ليزر - شنبه نهم بهمن 1389
چغازنبیل، یادگار عیلامی‌ها - جمعه هشتم بهمن 1389
خواص و نحوه ی تولید الیاف کربنی - جمعه هشتم بهمن 1389
مقدمه اي بر IP Sec - جمعه هشتم بهمن 1389
معرفي مدارك معتبر Cisco - CCNA - CCDA - CCDP - جمعه هشتم بهمن 1389
WAP چيست و طرز کار آن؟ - جمعه هشتم بهمن 1389
طريقه نصب و مفهوم سلسله مراتب اکتيو دايرکتوری Active Directory - جمعه هشتم بهمن 1389
طریقه کار با NW Link - جمعه هشتم بهمن 1389
معرفي شبكه هاي خصوصي مجازي - جمعه هشتم بهمن 1389
انواع كابل هاي شبكه UDP - STP - جمعه هشتم بهمن 1389
الگوريتم هاي مسيريابي Routing algorithm - جمعه هشتم بهمن 1389
آموزش شبكه LAN - جمعه هشتم بهمن 1389
ترمزهای هواپیماهای جت - سه شنبه پنجم بهمن 1389
گریس و ساختار آن - سه شنبه پنجم بهمن 1389
دریافت پروژه در مورد علم نگهداری و تعمیرات (نت) - سه شنبه پنجم بهمن 1389
دانلود گزارش کارآموزی در مورد پایپینگ - سه شنبه پنجم بهمن 1389
دانلود پروژه: دفترچه تلفن با سی شارپ - C-Sharp - سه شنبه پنجم بهمن 1389
دانلود نرم افزار optiwave برای دانشجویان اپتیک و فوتونیک - سه شنبه پنجم بهمن 1389

نوع مطلب : مهندسی هسته ای
نوشته شده در جمعه ۱۴ مرداد ۱۳۹۰ توسط SMSM |           |