تبلیغات
سیستم کاووش - چرخه سوخت هسته ای و اجزای تشكیل دهنده ان
سیستم کاووش

لینکدونی

آرشیو موضوعی

آرشیو

لینکستان

← آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :

چرخه سوخت هسته ای و اجزای تشكیل دهنده ان

برای مطالعه این موضوع روی ادامه مطلب کلیک کنید!!!!!!!!

چرخه سوخت هسته ای و اجزای تشكیل دهنده ان

 

انرژى هسته اى با توجه به ویژگى هاى حیرت انگیزش در آزادسازى حجم بالایى از انرژى در قبال از میان رفتن مقادیر ناچیزى از جرم، به عنوان جایگزین سوخت هاى

 پیرفسیلى كه ناجوانمردانه در حال بلعیده شدن هستند، مطرح شده است. ایران نیز با وجود منابع گسترده نفت و گاز به دلیل كاربردهاى بهترى كه سوخت هاى فسیلى نسبت به سوزانده شدن در كوره ها و براى تولید حرارتدارند، براى دستیابى به این نوع از انرژى تلاش هایى را از سال هاى دور داشته است و در سال هاى پس از انقلاب همواره مورد اتهام واقع شده كه هدف اصلى اش نه فناورى صلح آمیز كه رسیدن به فناورى تسلیحات هسته اى است.

در این گفتار پیش از آن كه وارد مباحث متداول دیپلماتیك شویم نگاهى خواهیم انداخت به چرخه سوخت هسته اى و اجزاى تشكیل دهنده آن، همچنین مرز میان كاربرد صلح آمیز و تسلیحاتى را نشان خواهیم داد.چرخه سوخت هسته اى شامل مراحل استخراج، آسیاب، تبدیل، غنى سازى، ساخت سوخت باز تولید و راكتور هسته اى است و به یك معنا كشورى كه در چرخه بالا به حد كاملى از خودكفایى و توسعه رسیده باشد با فناورى تولید سلاح هاى هسته اى فاصله چندانى ندارد.

استخراج

در فناورى هسته اى، خواه صلح آمیز باشد یا نظامى، ماده بنیادى موردنیاز، اورانیوم است. اورانیوم از معادن زیرزمینى و همچنین حفارى هاى روباز قابل استحصال است. این ماده به رغم آن كه در تمام جهان قابل دستیابى است اما سنگ معدن تغلیظ شده آن به مقدار بسیار كمى قابل دستیابى است.

زمانى كه اتم هاى مشخصى از اورانیوم در یك واكنش زنجیره اى دنباله دار كه به دفعات متعدد تكرار شده، شكافته مى شود، مقادیر متنابهى انرژى آزاد مى شود، به این فرآیند شكافت هسته اى مى گویند. فرآیند شكاف در یك نیروگاه هسته اى به آهستگى و در یك سلاح هسته اى با سرعت بسیار روى مى دهد اما در هر دو حالت باید به دقت كنترل شوند. مناسب ترین حالت اورانیوم براى شكافت هسته اى ایزوتوپ هاى خاصى از اورانیوم 235 (یا پلوتونیوم 239) است. ایزوتوپ ها، اتم هاى یكسان با تعداد نوترون هاى متفاوت هستند. به هرحال اورانیوم 235 به دلیل تمایل باطنى به شكافت در واكنش هاى زنجیرى و تولید انرژى حرارتى به عنوان «ایزوتوپ شكافت» شناخته شده است. هنگامى كه اتم اورانیوم 235 شكافته مى شود دو یا سه نوترون آزاد مى كند این نوترون ها با سایر اتم هاى اورانیوم 235 برخورد كرده و باعث شكاف آنها و تولید نوترون هاى جدید مى شود.براى روى دادن یك واكنش هسته اى به تعداد كافى از اتم هاى اورانیوم 235 براى امكان ادامه یافتن این واكنش ها به صورت زنجیرى و البته خودكار نیازمندیم. این جرم مورد نیاز به عنوان «جرم بحرانى» شناخته مى شود.باید توجه داشت كه هر 1000 اتم طبیعى اورانیوم شامل تنها حدود هفت اتم اورانیوم 235 بوده و 993 اتم دیگر از نوع اورانیوم 238 هستند كه اصولاً كاربردى در فرآیندهاى هسته اى ندارند.

تبدیل اورانیوم

سنگ معدن اورانیوم استخراج شده در آسیاب خرد و ریز شده و به پودر بسیار ریزى تبدیل مى شود. پس از آن طى فرآیند شیمیایى خاصى خالص سازى شده و به صورت یك حالت جامد به هم پیوسته كه از آن به عنوان «كیك زرد» (yellow cake) یاد مى شود، درمى آید. كیك زرد شامل 70 درصد اورانیوم بوده و داراى خواص پرتوزایى (radioactive) است.

هدف پایه اى دانشمندان هسته اى از فرآیند غنى سازى افزایش میزان اتم هاى اورانیوم 235 است كه براى این هدف اورانیوم باید اول به گاز تبدیل شود. با گرم كردن اورانیوم تا دماى 64 درجه سانتیگرادى حالت جامد به گاز هگزا فلوئورید اورانیوم (UFG) تبدیل مى شود. هگزافلوئورید اورانیوم خورنده و پرتوزا است و باید با دقت جابه جا شود، لوله ها و پمپ ها در كارخانه هاى تبدیل كننده به صورت ویژه اى از آلیاژ آلومینیوم و نیكل ساخته مى شوند. گاز تولیدى همچنین باید از نفت و روغن هاى گریس به جهت جلوگیرى از واكنش هاى ناخواسته شیمیایى دور نگه داشته شود.

غنى سازى

هدف غنى سازى مشخصاً افزایش میزان اورانیوم 235 _ ایزوتوپ شكافت _ است. اورانیوم مورد نیاز در مصارف صلح آمیز نظیر راكتورهاى هسته اى نیروگاه ها باید شامل دو تا سه درصد اورانیوم 235 باشد اما اورانیوم مورد نیاز در تسلیحات اتمى باید شامل بیش از نود درصد اورانیوم 235 باشد.شیوه متداول غنى سازى اورانیوم سانتریفوژ كردن گاز است. در این روش هگزافلوئورید اورانیوم در یك محفظه استوانه اى با سرعت بالا در شرایط گریز از مركز قرار مى گیرد. این كار باعث جدا شدن ایزوتوپ هاى با جرم حجمى بالاتر از اورانیوم 235 مى شود (اورانیوم 238). اورانیوم 238 در طى فرآیند گریز از مركز به سمت پائین محفظه كشیده شده و خارج مى شود، اتم هاى سبك تر اورانیوم 235 از بخش میانى محفظه جمع آورى و جدا مى شود. اورانیوم 235 تجمیع شده پس از آن به محفظه هاى گریز از مركز بعدى هدایت مى شود. این فرآیند بارها در میان زنجیرى از دستگاه هاى گریز از مركز در كنار هم چیده شده تكرار مى شود تا خالص ترین میزان اورانیوم بسته به كاربرد آن به دست آید.از اورانیوم غنى شده در دو نوع سلاح هسته اى استفاده مى شود یا به صورت مستقیم در بمب هاى اورانیومى و یا طى چند مرحله در بمب هاى پلوتونیومى مورد استفاده قرار مى گیرد.

بمب اورانیومى

هدف نهایى طراحان بمب هاى هسته اى رسیدن به یك جرم «فوق بحرانى» است كه باعث ایجاد یك سرى واكنش هاى زنجیره اى به همراه تولید حجم بالایى از حرارت مى شود. در یكى از ساده ترین نوع طراحى این بمب ها یك جرم زیر بحرانى كوچك تر به جرم بزرگ ترى شلیك مى شود و جرم ایجاد شده باعث ایجاد یك جرم فوق بحرانى و به تبع آن یك سرى واكنش هاى زنجیره اى و یك انفجار هسته اى مى شود.كل این فرآیند در كمتر از یك دقیقه رخ مى دهد. براى ساخت سوخت براى یك بمب اورانیومى هگزافلوئورید اورانیوم فوق غنى شده در ابتدا به اكسید اورانیوم و سپس به شمش فلزى اورانیوم تبدیل مى شود. میزان انرژى آزاد شده ناشى از شكافت هسته اى را به كمك یك فناورى تقویتى افزایش مى دهند. این فناورى شامل كنترل و به كارگیرى خواص همجوشى یا گداخت هسته اى است.در همجوشى هسته اى ما شاهد به هم پیوستن ایزوتوپ هایى از هیدروژن و پس از آن تشكیل یك اتم هلیوم هستیم. به دنبال این واكنش مقادیر قابل توجهى گرما و فشار آزاد مى شود. از سوى دیگر همجوشى هسته اى سبب تولید نوترون هاى بیشتر و تغذیه واكنش شكافت شده و انفجار بزرگ ترى را ترتیب مى دهد.

برخى تجهیزات این فناورى تقویتى به عنوان بمب هیدروژنى و سلاح هاى هسته اى _ حرارتى (Thermonuclear) شناخته مى شوند.

راكتورهاى هسته اى

راكتورها داراى كاربردهاى كاملاً دوگانه هستند. در مصارف صلح آمیز با بهره گیرى از حرارت تولیدى در شكافت هسته اى كار مى كنند. این حرارت جهت گرم كردن آب، تبدیل آن به بخار و استفاده از بخار براى حركت توربین ها بهره گرفته مى شود. همچنین اگر قصد ساخت بمب هاى پلوتونیومى در كار باشد نیز اورانیوم غنى شده را به راكتورهاى هسته اى منتقل مى كنند.در نوع خاصى از راكتورهاى هسته اى از اورانیوم غنى شده به شكل قرص هایى به اندازه یك سكه و ارتفاع یك اینچ بهره مى گیرند. این قرص ها به صورت كپسول هاى میله اى شكل صورت بندى شده و درون یك محفظه عایق، تحت فشار قرار داده مى شوند.

در بسیارى از نیروگاه هاى هسته اى این میله ها جهت خنك شدن درون آب غوطه ور هستند. روش هاى دیگر خنك كننده نیز نظیر استفاده از دى اكسیدكربن یا فلز مایع هستند. براى كاركرد مناسب یك راكتور _ مثلاً تولید حرارت با كمك واكنش شكافت _ هسته اورانیومى باید داراى جرم فوق بحرانى باشد، این بدین معناست كه مقدار كافى و مناسبى از اورانیوم غنى شده جهت شكل گیرى یك واكنش زنجیرى خود به خود پیش رونده موردنیاز است.براى تنظیم و كنترل فرآیند شكافت میله هاى كنترل كننده از جنس موادى نظیر گرافیت با قابلیت جذب نوترون هاى درون راكتور وارد محفظه مى شوند. این میله ها با جذب نوترون ها باعث كاهش شدت فرآیند شكافت مى شوند.

در حال حاضر بیش از چهارصد نیروگاه هسته اى در جهان وجود دارند و 17 درصد الكتریسیته جهان را تولید مى كنند. راكتورها همچنین در كشتى ها و زیردریایى ها كاربرد دارند.

بازپردازش

بازپردازش یك عملیات شیمیایى است كه سوخت كاركردى را از زباله هاى اتمى جدا مى كند.در این عملیات میله سوخت مصرف شده، غلاف بیرونى فلزى خود را در قبال حل شدن در اسیدنیتریك داغ از دست مى دهد.محصولات این عملیات كه در راكتور مورد استفاده دوباره قرار مى گیرد، شامل 96 درصد اورانیوم، سه درصد زباله اتمى به شدت پرتوزا و یك درصد پلوتونیوم است.همه راكتورهاى هسته اى پلوتونیوم تولید مى كنند اما انواع نظامى آنها به صورت كاملاً بهینه ترى نسبت به سایر انواع راكتور این كار را انجام مى دهند. یك واحد بازپردازش و یك راكتور جهت تولید مقدار كافى پلوتونیوم مى توانند به صورت نامحسوسى در یك ساختمان عادى جاسازى شوند.این مسئله باعث مى شود استخراج پلوتونیوم با كمك بازپردازش به گزینه اى جذاب براى هر كشورى كه به دنبال برنامه هاى غیرقانونى سلاح هاى اتمى است، تبدیل شود.

بمب پلوتونیوم

پلوتونیوم مزیت هاى متعددى نسبت به اورانیوم به عنوان جزیى از سلاح هاى اتمى دارد. تنها حدود چهار كیلوگرم پلوتونیوم براى ساخت یك بمب موردنیاز است، همچنین براى تولید 12 كیلوگرم پلوتونیوم در هر سال تنها به یك واحد كوچك بازپردازش نیاز است. یك كلاهك هسته اى شامل یك كره پلوتونیوم، احاطه شده توسط پوسته اى از فلز، مثلاً بریلیوم، است كه نوترون ها را به فرآیند شكاف بازمى گرداند. این مسئله باعث مى شود مقدار كمترى پلوتونیوم براى رسیدن به جرم بحرانى و ایجاد یك واكنش شكافت زنجیره اى مورد نیاز باشد. به هرحال یك گروه تروریستى براى دسترسى به پلوتونیوم از راكتورهاى هسته اى غیرنظامى داراى مشكلات كمترى نسبت به دسترسى به اورانیوم غنى شده جهت ایجاد یك انفجار هسته اى هستند.كارشناسان معتقدند كه بمب هاى عمل آورى شده پلوتونیوم مى تواند با تخصصى كمتر از آنچه كه توسط فرقه «آئوم» در حمله با گاز اعصاب به مترو توكیو(1995) به كار گرفته شد، طراحى و جمع آورى شود.

یك انفجار هسته اى از این نوع مى تواند با نیروى معادل یكصد تنى TNT منفجر شود؛ بیست بار قوى تر از بزرگ ترین حمله تروریستى تاریخ!

How do you treat a sore Achilles tendon?
پنجشنبه 16 شهریور 1396 04:20 ق.ظ
I'm gone to inform my little brother, that he should also pay a visit this web site on regular basis to take updated from newest
gossip.
louisestmary.wordpress.com
سه شنبه 17 مرداد 1396 01:45 ب.ظ
Heya! I realize this is sort of off-topic but I had to ask.

Does building a well-established website such as yours require a
lot of work? I am completely new to running a blog however I do write in my diary everyday.
I'd like to start a blog so I can share my own experience
and feelings online. Please let me know if you have any suggestions or
tips for new aspiring blog owners. Appreciate it!
What causes burning pain in Achilles tendon?
یکشنبه 15 مرداد 1396 12:25 ب.ظ
Hey there! I could have sworn I've been to this blog before
but after browsing through some of the post I realized it's new
to me. Anyways, I'm definitely happy I found it and I'll
be book-marking and checking back often!
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر

درباره وبلاگ

مدیر وبلاگ : امیر آقازاده

آخرین پست ها

جستجو

نظرسنجی

  • آیا شما در انتخابات امسال شرکت می کنید






نویسندگان