|
مقدمه:
سنگ معدن اورانیوم موجود
در طبیعت از دو ایزوتوپ
U-235
به مقدار 0.7 درصد و
U-238
به مقدار 3.99 درصد تشکیل شده است. سنگ
معدن را ابتدا در اسید حل کرده و بعد از تخلیص فلز ، اورانیوم را
بصورت ترکیب با اتم فلوئور
F-9
و بصورت مولکول اورانیوم
هگزا فلوراید تبدیل میکنند که به حالت گازی است. سرعت متوسط
مولکولهای گازی با جرم
مولکولی گاز نسبت
عکس دارد.
غنی سازی اورانیوم با دیفوزیون گازی
گراهان در سال 1864 پدیدهای را کشف کرد
که در آن سرعت
متوسط مولکولهای گاز
با معکوس جرم مولکولی گاز متناسب بود. از این پدیده که به نام دیفوزیون
گازی مشهور است
برای غنی سازی اورانیوم استفاده میکنند. در عمل اورانیوم هگزا
فلوراید طبیعی گازی شکل را از ستونهایی که جدار آنها از اجسام متخلخل
(خلل و فرج دار) درست شده است عبور میدهند. سوراخهای موجود در جسم
متخلخل باید قدری بیشتر از شعاع اتمی یعنی در حدود 2.5 آنگسترم باشد.
ضریب جداسازی متناسب با اختلاف جرم مولکولها است. روش غنی سازی
اورانیوم تقریبا مطابق همین اصولی است که در اینجا گفته شد. با وجود
این میتوان به خوبی حدس زد که پرخرج ترین مرحله تهیه سوخت اتمی همین
مرحله غنی سازی ایزوتوپها است، زیرا از هر هزاران کیلو سنگ معدن
اورانیوم 140 کیلوگرم اورانیوم طبیعی بدست میآید که فقط یک کیلوگرم
U-235 خالص در آن وجود دارد.
غنی سازی اورانیم از طریق میدان
مغناطیسی
یکی از روشهای غنی سازی اورانیوم استفاده
از میدان
مغناطیسی بسیار
قوی میباشد. در این روش ابتدا اورانیوم هگزا فلوئورید را حرارت
میدهند تا تبخیر شود.
از طریق تبخیر ، اتمهای اورانیوم و فلوئورید از هم تفکیک میشوند. در
این حالت ، اتمهای اورانیوم را به میدان مغناطیسی بسیار قوی هدایت
میکنند. میدان مغناطیسی بر هستههای باردار اورانیم نیرو وارد می کند
( این نیرو به نیروی
لورنتس معروف می باشد)
و اتمهای اورانیوم را از مسیر مستقیم خود منحرف میکند. اما هستههای
سنگین اورانیم U-238
نسبت
به هستههای سبکتر
U-235
انحراف کمتری دارند و درنتیجه از این
طریق میتوان U-235
را از اورانیوم طبیعی تفکیک کرد.
کاربردهای اورانیوم غنی شده
-
شرایطی ایجاد کرده
اند که نسبت U-235 به
U-238 را به 5
درصد میرساند. برای این کار و تخلیص کامل اورانیوم از سانتریفوژهای بسیار
قوی استفاده میکنند.
-
برای ساختن نیروگاه
اتمی ، اورانیوم
طبیعی و یا اورانیوم غنی شده بین 1 تا 5 درصد کافی است.
-
-
برای تهیه بمب
اتمی حداقل 5 تا 6
کیلوگرم U-235 صد درصد خالص نیاز است. در
صنایع نظامی از این روش استفاده نمیشود و بمبهای اتمی را از Pu-239 که سنتز
و تخلیص شیمیایی آن
بسیار سادهتر است تهیه میکنندز
نحوه تولید سوخت پلوتونیوم رادیو اکتیو
این عنصر ناپایدار را در نیروگاههای
بسیار قوی میسازند که تعداد نوترونهای موجود در آنها از صدها هزار
میلیارد نوترون در
ثانیه در سانتیمتر مربع تجاوز میکند. عملا کلیه بمبهای اتمی موجود در زراد
خانههای جهان از
این عنصر درست میشود. روش ساخت این عنصر در داخل نیروگاههای
هستهای به این صورت
که ایزوتوپهای U-238 شکست پذیر نیستند، ولی جاذب نوترون
کم انرژی هستندز
تعدادی از نوترونهای حاصل از شکست U-235 را جذب میکنند و تبدیل به
U-239 میشوند. این ایزوتوپ از
اورانیوم بسیار ناپایدار است و در کمتر از ده ساعت تمام اتمهای بوجود
آمده تخریب میشوند. در درون هسته پایدار U-239 یکی از نوترونها خود به خود به پروتون و
یک الکترون تبدیل
میشود. بنابراین تعداد پروتونها یکی اضافه شده و عنصر جدید را که 93
پروتون دارد نپتونیوم مینامند
که این عنصر نیز ناپایدار است و یکی از نوترونهای آن خود به خود به
پروتون تبدیل شده و در نتیجه به تعداد پروتونها یکی اضافه شده و عنصر
جدید پلوتونیم را
که 94 پروتون دارد ایجاد میکنند. این کار حدودا در مدت یک هفته صورت
میگیرد.
نقل از رشد
|
