سانتريفوژ چيست؟

[SHAFAGH23 29]

سانتريفوژ چيست؟




اين روزها يكي از واژه هايي كه در ارتباط با مباحث انرژي هسته اي، به طور مكرر شنيده مي شود دستگا ه هاي سانتريفوژ است. در مطلبي كه از پي مي آيد، مولف كوشيده است با اطلاعاتي در حد دانش عمومي خوانندگان سانتريفوژ را شرح دهد
اولين سانتريفوژ صنعتي دنيا بيش از نيم قرن پيش توسط يك دانشمند آلماني به نام زيپه اختراع شد و به طور عملياتي مورد استفاده قرار گرفت. البته تكنولوژي آن با سانتريفوژهاي امروزي فرق زيادي داشت، ولي اصول كار آن فرقي با سانتريفوژهاي امروزي نداشت.
در صنعت سوخت هسته اي، اين وسيله نقشي اساسي دارد جهت جدا كردن ايزوتوپ هاي اورانيوم۲۳۵ و اورانيوم۲۳۸در گاز هگزافلورايد اورانيوم(UF6) از سانتريفوژ استفاده مي شود. البته روش هاي متعددي مانند جداسازي ايزوتوپي الكترومغناطيسي، پخش ديفوزيون گازي، ديفوزيون گرمايي، فرآيندهاي آئروديناميكي، جداسازي ايزوتوپي ليزري، تبادل يوني و فرايند جداسازي پلاسمايي وجود دارد ولي در بيش از 95درصد صنعت هسته اي جهان، اورانيوم به وسيله يكي از دو روش سانتريفوژ گازي و پخش گازي جدا شده و غني مي شود.
سانتريفوژ دستگاه استوانه اي شكلي است كه درست مثل توربين هواپيما پره هايي در وسط آن وجود دارد. اين پره ها به طور متوسط در هر ثانيه 1000 دور مي زنند. در نتيجه اين چرخش، اورانيوم سنگين روي ديواره آخرين سانتريفوژ قرار مي گيرد و اورانيوم۲۳۵در كنار آن مي نشيند. بايد هزاران سانتريفوژ در كنار هم قرار گيرند تا بتوان با كمك مجموعه آنها اورانيوم را غني كرد ايران در فرآيند كاربردي غني سازي از روش سانتريفوژ گازي استفاده مي كند.
در روش پخش گازي، هگزافلورايد اورانيوم تحت فشار از ميان يك سري ديافراگم ها يا غشاهاي متخلخل عبور كرده و از آنجايي كه اورانيوم 235 سبك تر از اورانيوم 238 مي باشد آنها سريعتر حركت كرده و امكان كمي بيشتري براي عبور از سوراخ هاي موجود در غشا را دارند.
گاز UF6 كه از طريق غشا پخش مي شود اندكي غني بوده ضمن اينكه آنچه نمي تواند گذر كند از اورانيوم 235 تهي است.
در روش پخش گازي دوران سريع ماده سبب مي شود تا ايزوتوپ هاي سنگين تر به طرف ديواره خارجي حركت كنند. عامل جداسازي در اين روش به تفاوت جرمي ايزوتوپ هايي كه بايد جداسازي شوند بستگي دارد در غني سازي اورانيوم با روش سانتريفوژ گازي، از تعداد زيادي سيلندر دوار كه به صورت موازي و متوالي كنار هم قرار داده شده اند استفاده مي شود.دستگاه هاي سانتريفوژ به صورت آبشاري يا كاسكد(سيستم غني سازي دنباله اي) به هم مرتبط هستند اين دوران باعث ايجاد يك نيروي گريز از مركز مي شود، به طوري كه مولكول هاي گازي سنگين تر به طرف خارج سيلندر حركت كرده و مولكول هاي گازي سبك تر در قسمت مركزي(محورگردنده) جمع مي شوند. گاز به داخل يك سري لوله هاي خلأ وارد شده كه هر يك شامل يك گردنده با بيش از دو متر طول و قطر 15تا۲۰سانتيمتر هستند. گردنده ها با سرعت بالاي 50000 تا 70000 دور در دقيقه، مولكول هاي سنگين تر حاوي اورانيوم 238 در لبه خارجي سيلندر متمركز مي شوند. افزايش اورانيوم 235 نيز در مركز وجود دارد. جهت جداسازي بالاتر نياز به سانتريفوژهاي با سرعت بالاتر و استفاده از تعداد بيشتري از آنها است.
بايد يادآور شد كه به دليل سرعت هاي دوران بسيار بالا، طراحي آنها و همچنين مواد استفاده شده در آنها از نظر متالوژي پيچيده بوده و دقت بالايي را طلب مي كند. گاز UF6 خورنده بوده، بنابراين بايد تمام اجزايي كه با اين ماده در تماسند مقاوم در برابر خوردگي باشند .
جهت بالا بردن ظرفيت جداسازي سانتريفوژها بايد طول گردنده و سرعت ديواره گردنده افزايش يابد. براي ساخت گردنده ها از آلياژ هاي آلومينيوم، فولاد ماراژين، تيتانيوم و يا تركيباتي كه با برخي شيشه هاي خاص تقويت شده كه با نام فيبرهاي كربني معروف هستند،استفاده مي شود؛ البته متداولترين ماده در حال حاضر، فولاد ماراژين است يك سانتريفوژ مدرن از زمان راه اندازي، به مدت بيش از 10سال مي تواند بدون نگهداري به كار خود ادامه دهد. از مراكز مهم غني سازي اورانيوم كه از روش پخش گازي استفاده مي كنند در اروپا مي توان به گروناو(Gronau) آلمان و يورنكو كه متشكل از شركت هاي انگليسي، آلماني و هلندي هستند نام برد كه مكان آن در capenhurst بريتانيا مي باشد.
روسيه هم به عنوان يك غول صنعتي در اين زمينه از چهار مركز كه چهل درصد ظرفيت جهان را توليد مي كند از همين شيوه پخش گازي استفاده مي كند. آمريكا هم تكنولوژي سانتريفوژ گازي را در آينده نزديك جايگزين تكنولوژي سانتريفوژهاي پخش گاز قديمي مي كند زيرا اين روش نسبت به روش قديمي به انرژي كمتري براي رسيدن به جداسازي مشابه نياز دارد.
ژاپن، چين، برزيل، پاكستان و شايد كره شمالي هم جهت غني سازي اورانيوم از چنين روشي استفاده مي كنند. به طور كلي مجموعه آبشارهاي بزرگ سانتريفوژ گازي كه در كشورهاي فرانسه، آلمان، بريتانيا و چين مورد استفاده قرار مي گيرند براي توليد اورانيومي است كه براي مصرف داخلي و نيز صادرات است، اما در ژاپن توليد آن فقط جهت مصرف داخلي است.
باتوجه به اين آمار مي توان دريافت كه در حال حاضر و آينده هم سانتريفوژهاي گازي مهمترين نوع جهت غني سازي اورانيوم در سطح جهان بوده و هر روز در جهت افزايش تكنولوژي و راندمان آن كار مي شود؛ البته لازم به ذكر است كه روسيه اين صنعت عظيم را به عنوان يادگاري ارزشمند از اتحادجماهيرشوروي سابق به ارث برده است و در حال حاضر تأمين كننده سوخت هسته اي تعداد زيادي از راكتورهاي قدرت دنيا بوده و از اين نظر در دنيا پيش رو است.
منبع:http://www.hamshahrionline.ir

[FeldMarshall 5]

امروزه اکثر کشور های تولید کننده اورانیوم غنی شده،به سمت استفاده از سانتریفیوژ ها تمایل پیدا کرده اند،مثلا آمریکا American Centrifuge را از سال 1985 در دست بررسی دارد و اکنون از آن با توان 300 کیلوگرم اورانیوم غنی شده در سال به ازای هر دستگاه استفاده می کند.
امروزه بیشتر شرکت های جهان کم کم به استفاده از سانتریفیوژ ها روی می آورند که باعث شده هر روز بر سهم غنی سازی با استفاده از سانتریفیوژ اضافه شود.این نمودار ها سهم تولید هر شرکت و نحوه کار آن را نشان می دهد.[align=center]


[/align]
امروز ه با توجه به این که بخش مهمی از هزینه انرژی هسته ای مربوط به غنی سازی است،بسیاری از کشور ها سعی در تولید اورانیوم غنی شده در مقادیر هر چند کم دارند.[align=center]
[/align]
در ایران نیز در دهه 80 میلادی با وارد شدن اولین نقشه های سانتریفیوژ های P-1 کار روی این روش غنی سازی شروع شد،که البته تا دهه 90 کاری روی آن انجام نگرفت،و در طول دهه 90 میلادی تعداد اندکی از مهندسان ایرانی کار روی آن را شروع کردند.این کار بعد از 2000 سرعت بیشتری گرفت.
ایران اکنون از سانتریفیوژ های P-1 استفاده می کند اما در چند سال گذشته روی مدل P-2 تحقیقاتی انجام گرفت که دلیل آن کارایی کم سانتریفیوژ های P-1 بود زیرا روتور این سانتریفیوژ ها از جنس آلیاژی از آلومینیوم بود که دارای مقاومت پایینی بود،اما روتور P-2 از جنس فولاد ماراجینگ بود و دارای مقاومت بالایی بود.
پس از مدتی با عدم موفقیت چشمگیر در پروژه P-2 ایران ساخت سانتریفیوژ های بومی را در دستور کار قرار داد و کار روی IR-2 ،IR-3 و... شروع شد که در گزارش 22 فوریه 2008 اژانس وجود IR-2 تایید شد و در 20 فروردین اولین عکس ها از این سانتریفیوژ پخش شد در گزارش 26 ماه می نیز وجود IR-3 تایید شد.انتظار می رود در اینده در ایران از نسل های جدید تر سانتریفیوز بهره گیری شود.در زیر عکس هایی از این دو نوع سانتریفیوژ را می بینید.[align=center]

IR-2





IR-3





روتور سانتریفیوژ(قطعه ای که در سمت چپ تصویر هست دمنده هست) :


البته به نظر می آد ایران روی دو نوع سناتریفیوژ دیگر هم کار می کنه:

[/align]

[SHAFAGH23 29]

FeldMarshalآقا دست شما بابت اطلاعات تکمیلی تون ممنون l icon_cool

[SAEID 2,832]

جواد و امید جان دستتون درد نکنه و استفاده کردیم.