اصطلاحات انرژي هسته اي و غني سازي اورانيوم را توضيح دهيد.

انرژي هسته اي: انرژي هسته اي يکي از انرژي هاي موجود در جهان، مثل انرژي بادي، آبي، گاز، نفت و... است، که در مقايسه با منابع انرژي متداول مثل نفت، گاز و زغال سنگ، از نظر منابع، جزو انرژي هاي پايان ناپذير شمرده مي شودو از نظر ميزان توليد انرژي نيز پاسخ گوي نيازهاي بشر خواهد بود. انرژي هسته اي به دو روش توليد مي شود؛ شکافت هسته اي و گداخت هسته اي. شکافت هسته اي يکي از مهم ترين اکتشافات قرن حاضر است. دانشمندان به اين نتيجه رسيدند که اگر ذرات (نوترون ها) پر انرژي با هسته اتم برخورد کنند، نوترون ها و پروتون هاي درون هسته تعادل خود را از دست داده و مقدار بسياري انرژي هسته اي که هسته اتم را در حال تعادل نگه داشته و از واپاشي آن جلوگيري مي کند، آزاد مي شود در اين فرايند، هسته اتم به دليل جدا شدن تعدادي نوترون سبک تر مي شود. نوترون حاصل از شکافت هسته، واکنش زنجيره اي شکافت را ادامه مي دهد. نوترون هاي به دست آمده از شکافت، باعث به وجود آمدن شکافت هاي جديد شده و نوترون هاي حاصل، دوباره در شکافت هاي بعدي شرکت مي کنند و اين عمل مي تواند به صورت زنجيره اي ادامه يابد. انرژي به دست آمده از شکافت هسته اي، نور و حرارت بسيار زيادي توليد مي کند. زماني که اين انرژي آهسته از اتم خارج مي شود، مي توان آن را مهار کرد و از انرژي حرارتي آن به توليد برق رسيد؛ ولي هنگامي که انرژي موجود در هسته اتم به طور ناگهاني آزاد مي شود، انفجار عظيمي رخ مي دهد. گداخت هسته ای شکل ديگري از رهاسازي انرژي هسته اي است. گداخت، به معناي الحاق هسته هاي کوچک تر و ساختن هسته اي بزرگتر است در داخل خورشيد، گداخت هسته اي اتم هاي هيدروژن، توليد اتم هاي هليوم را در پي دارد. در اثر اين گداخت، گرما، نور و پرتوهاي ديگري توليد مي شود. با ترکيب دو نوع اتم هيدروژن (ايزوتوپ هاي دوتريم و ترتييم) يک اتم هليوم و يک ذره اضافي به نام نوترون تشکيل مي شود. در اين واکنش، مقداري انرژي نيز توليد مي گردد. دانشمندان مدت هاست که نمي دانند چگونه واکنش را در يک محيط بسته کنترل کنند. اخيراً تصميم گرفته شد يک رآکتور تحقيقاتي گداخت هسته اي با مشارکت چند کشور اروپايي و ژاپن در فرانسه احداث شود، ولي پيش بيني مي شود اين فن آوري تا حدود سال 2050 دست نيافتني باشد. مزيت گداخت هسته اي در برابر شکافت هسته اي در اين است که گداخت ماده راديو اکتيو کمتر توليد کرده و سوخت آن از عمر خورشيد پايدارتر است. کاربردهاي انرژي هسته اي: انرژي هسته اي کاربردهاي متعددي دارد که از جمله مي توان به: کاربرد انرژي هسته اي در توليد برق و در بخش پزشکي و بهداشتي و در بخش صنايع غذايي و کشاورزي، دام پزشکي، دام پروري و مديريت منابع آب و در بخش صنعت اشاره نمود. در کنار اين کاربردهاي غير نظامي و صلح جويانه از انرژي هسته اي مي توان استفاده نظامي و غير صلح آميز نيز نمود. غني سازي اورانيوم: اورانيوم، عنصري فلزي است که مي تواند هم به عنوان سوخت براي نيروگاه هاي هسته اي و هم براي توليد انفجار در بمب هاي اتمي به کار رود. اورانيومي که از معدن به دست مي آيد يکدست نيست به عبارت ديگر همه اتم هاي اورانيوم وزن يکساني ندارند، بعضي از آنها سنگين تر و بعضي سبک ترند. همه اتم هاي اورانيوم، چه اورانيوم سنگين و چه اورانيوم نيمه سنگين و چه اورانيوم سبک، در درون هسته خود 92 پروتون دارند، ولي شمار نوترون هاي آنها متفاوت است. براي سوخت رآکتورهاي هسته و بمب اتم، اورانيوم نيمه سنگين از همه مناسبتر است ولي درصد آن در سنگ معدن اورانيوم، چيزي کمتر از يک درصد (ده گرم در يک کيلوگرم سنگ معدن) مي باشد. اورانيوم نيمه سنگين عنصر اصلي براي راه انداختن و ادامه يافتن چرخه سوخت در رآکتور اتمي است ولي مقدار طبيعي آن، يعني مقدار هفت دهم کافي نيست و بايد غلظت اورانيوم نيمه سنگين از هفت دهم درصد به پنج درصد افزايش يابد. عمليات مربوط به افزايش غلظت اورانيوم نيمه سنگين از هفت دهم درصد به پنج درصد را اصطلاحاً عمل غني سازي اورانيوم مي نامند. براي اين کار از دستگاهي به نام «سانتريفيوژ» استفاده مي کنند. البته اين نوع غني سازي، سطح پايين و صلح آميز است. براي غناي سطح بالا و مصرف هاي نظامي اورانيوم نيمه سنگين از هفت دهم درصد بايد به غناي بالاي 90 درصد برسد. سنگ معدن را ابتدا در اسيد حل کرده و بعد از تخليص فلز، اورانيوم را به صورت ترکيب با اتم فلوئور و به صورت مولکول هگزا فلورايد اورانيوم تبديل مي کنند. که به حال گازي است (اين عمل در ايران در تأسيسات UCF اصفهان قابل انجام است، در عمل هگزا فلورايد، اورانيوم گازي شکل را از ستون هايي که جدار آنها از اجسام متخلخل درست شده است، عبور مي دهند. منافذ موجود در جسم متخلخل بايد قدري بيشتر از شعاع اتمي باشد. در نهايت زماني که نسبت اورانيوم نيمه سنگين به ميزان 5 درصد رسيد، بايد براي خالص سازي کامل از سانتريفيوژهاي بسيار قوي و دستگاه هاي گريز از مرکزي که با سرعت بيش از شصت هزار دور در دقيقه مي چرخند، استفاده کرد. .

مرجع:

ایجاد شده در 1400/10/19

لینک کوتاه