مراحل توليد و كاربرد سوخت هسته ای

مراحل توليد و كاربرد سوخت هسته ای

تكنولوژی هسته ای

تكنولوژی هسته ای پيچيده ترين تكنولوژی است كه بشر بدان دست يافته است فناوری هسته ای عبارت است از تكنيكی كه با آن از انرژی ذرات هسته ای در صنايع مختلف مثل برق، پزشكی، كشاورزی، نظامی و زمين شناسی استفاده می شود اين انرژی ممكت است از همجوشی هسته های سبك( فوزيون ) مانند هيدروژن يا شكافت هسته های سنگين ( فيسيون ) مانند اورانيوم حاصل شود

فلز اورانيوم و خواص ايزوتوپ های آن

تكنولوژی هسته ای بر مبنای استفاده از اورانيوم آغاز شد اورانيوم سنگين ترين فلز طبيعت و چگالی آن 65% بيشتر از سرب است
اورانيوم دارای 92 پروتون و 92 الكترون است ولی تعداد نوترون های آن تفاوت دارد كه همين عامل باعث به وجود آمدن اپزوتوپ های مختلف آن می شود جمع پروتون و نوترون های آن بين 233 تا 238 در نوسان می باشد ايزوتوپ های مهم اورانيوم عبارتند از اورانيوم 238 كه فراوانی آن در طبيعت 99.3% واورانيوم 235 با فراوانی 0.7% وساير ايزوتوپ ها ناچيز می باشند

غنی سازی اورانيوم

در اين فرآيند فراوانی ايزوتوپ 235 از 0.7% به 3% ، 5% و يا بيشتر خواهد رسيد كه بسته به مصارف متفاوت درجه غنای آن فرق می كند
علت استفاده از ايزوتوپ 235 آن است كه هسته آن قابليت شكافت را دارد
درجه غنای اورانيوم نيروگاه بوشهر بين 3% تا 5% است ولی برای استفاده در سلاح اتمی اورانيوم می بايست تا 95% غنی شود و در صورتی كه كمتر از اين مقدار غنی شود بمب ساخته شده بسيار سنگين و قابليت حمل را نخواهد داشت

استخراج اورانيوم و چرخه سوخت

اورانيوم در طبيعت به صورت اكسيد U3O8 وجود دارد پس از استخراج تبديل به اكسيد اورانيوم UO2 ( كيك زرد جامد ) می‌شود برای ايجاد حالت گازی به هگزا فلوئوريد اورانيوم UF6 تبديل می شود و سپس بر روی آن عمليات غنی‌سازی اجرا می گردد و پس از اين كه درجه غنای آن بالا رفت دوباره آن را به كيك زرد تبديل می نمايند و در ميله های سوخت برای قرار گيری در قلب راكتور قرار داده می شود چرخه سوخت هسته ای دارای 4 مرحله است
1. استخراج از معدن
2. تبديل به كيك زرد
3. غنی سازی
4. ساخت ميله های سوخت

كاربرد های اورانيوم غنی شده

تحقيقات ( راكتور دانشگاه تهران با غنای 20% ) استفاده از نوترون های ايجاد شده در ساخت راديو داروها، دامپزشكی، صنعت استريل، مهندسی، عكاسی، توليد انرژی، محرك زير دريايی ها و كشتی ها و زمين شناسی

غنی سازی و سانترفيوژها

غنی سازی بر اساس اختلاف جرم توسط سانترفيوژهای بسيار حساس با سرعت 1000 دور در ثانيه انجام می گيرد اين مرحله پر خرج و حساس مرحله توليد سوخت هسته ای به شمار می رود

بمب اتمی

برای ساخت بمب اتمی با وزن 5 تا 6 كيلو گرم اورانيوم 235 100% خالص مورد نياز است كه البته استفاده از پلوتونيم برای اين كار بهتر است

سوخت نيروگاه بوشهر

نيروگاه بوشهر 30 تن اورانيوم غنی شده نياز دارد كه پس از 3 سال هر سال بايد با 10 تن اورانيوم جديد آن را جايگزين نمود

محصولات شكافت هسته ای ( زباله های اتمی )

شامل پلوتونيم، باريم و زيتون است كه از پلوتونيم می توان به عنوان سوخت نيروگاه اتمی با سوخت پلوتونيم استفاده نمود

مقايسه سوخت هسته ای و سوخت های فسيلی

1 گرم اورانيوم معادل چندين تن سوخت فسيلی انرژی توليد می كند اين در حالی ‌است كه برای توليد 1 مگا وات برق 27 هزار بشكه نفت نياز می‌باشد و علاوه بر آن سوخت های فسيلی مشكلات عديده آب و هوايی را سبب می شوند