---

غنی سازی اورانیوم یک فرآیند اصلاحی برای ایزوتوپ‌های اورانیوم از یکدیگر است که در چرخه مجموعه از فعالیت های صنعتی صورت می گیرد تا در نهایت انرژی هسته ای مورد نیاز برای مصارف مختلف را در اختیار انسان ها قرار دهد؛ چرخه ای که به دلیل سهولت در رسیدن به بعد نظامی و تسلیحاتی از سوی مجامع جهانی با حساسیت زیادی رصد می شود.

 

 

فرایند غنی سازی اورانیوم

---

اورانیوم طبیعی دارای سه نوع ایزوتوپ به نام‌های اورانیوم ۲۳۴ و اورانیوم ۲۳۵ و در نهایت اورانیوم ۲۳۸ است، که به ترتیب دارای ۰۰۵۸/۰ و ۷۱۱ /۰ و نیز ۲۸/ ۹۹ درصد وزنی می‌باشد. اورانیوم ۲۳۵ برخلاف اورانیوم ۲۳۸ شکافت پذیر بوده و می‌تواند در واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای بکار گرفته شود.  
 
واحد‌های هسته‌ای قدرت که با آب سبک کار می‌کنند معمولا با ۲ تا ۵ درصد اورانیوم ۲۳۵ مشغول به بهره برداری می‌باشند. در یک راکتور معمولا ۳ غنای مقاومت برای یکسان نمودن شار نوترون و نیز تولید حرارت و انرژی یکنواخت، بطور همزمان استفاده خواهد گردید. بطوریکه در هنگام سوخت گذاری در حین کارکرد راکتور، سوخت با غنای بیشتر در طرف بیرونی مجموعه‌های سوخت قلب راکتور قرار می‌گیرد و پس از حدود ۱۲ تا ۱۸ ماه، سوخت گیری بعدی انجام شده و با قرار دادن اورانیوم تازه مجموعة مصرف شده را از مرکز قلب راکتور خارج نموده و سوخت جدید از محیط بیرونی به وسط و سوخت با غنای متوسط جای سوخت با غنای کمتر را اشغال خواهد نمود.  
 
به هرحال قبل از استفادة سوخت در راکتور، اورانیوم مربوطه باید با فرآیند غنی سازی اصلاح شود. فرآیند افزایش درصد ایزوتوپ ۲۳۵ در محصول را غنی سازی اورانیوم می‌نامند. تاریخ غنی سازی از جنگ جهانی دوم آغاز می‌شود و در آن زمان از اورانیوم غنی شده بیش از ۹۰ % برای ساخت سلاح اتمی استفاده می‌گردید. فرآیند‌های مختلفی جهت غنی سازی بکار می‌رود.  
 

---

 اگر بخواهیم از اورانیوم طبیعی که درصد بیشتری از ایزوتوپ ۲۳۸ را دارد در رآکتور‌ها استفاده نماییم، پس از تولید دی‌اکسید اورانیوم آن‌را برای تهیهٔ می‌له‌های سوخت به قسمت مربوطه منتقل می‌نمایند و در غیر این‌صورت چنانچه هدف، به‌کارگیری اورانیوم غنی شده باشد، می‌بایست درصد ایزوتوپ ۲۳۵ در سوخت بالا رود.  
 

همان‌گونه که قبلاً ذکر گردید تاریخ غنی‌سازی اورانیوم از جنگ جهانی دوم آغاز شده است و در آن زمان از اورانیوم با غنای بیش از ۹۰ % برای ساخت سلاح اتمی استفاده می‌گردید. غنی‌سازی اورانیوم یک فرآیند اصلاحی برای ایزوتوپ‌های اورانیوم از یک‌دیگر است. همان طور که گفته شد، اورانیوم طبیعی دارای سه نوع ایزوتوپ به نام‌های اورانیوم ۲۳۴ و اورانیوم ۲۳۵ و در نهایت اورانیوم ۲۳۸ است، که به ترتیب دارای ۰۰۵۸/۰ و ۷۱۱ /۰ و نیز ۲۸/ ۹۹ درصد وزنی در مخلوط می‌باشد.  
 
برای غنی‌سازی اورانیوم، شرط اصلی این است که، مادة اورانیوم به‌صورت گازی شکل درآید و، چون تنها ماده مفیدی که می‌تواند با واکنش با اورانیوم به‌صورت گاز درآید، فلوئور می‌باشد، بنابراین در ترکیب با انواع ایزوتوپ‌های اورانیوم به صورت هگزا فلوئورید اورانیوم، ظاهر شده و با توجه به تک بودن ایزوتوپ فلوئور، در ترکیب با ایزوتوپ‌های متفاوت اورانیوم، وزن یکسانی را به آن‌ها اضافه می‌نماید و بدین‌سان قابلیت استفاده در دستگاه سانتریفوژ را نیز پیدا می‌کند؛ بنابراین دلیل اصلی استفاده از ترکیب UF۶ برای فرآیند غنی‌سازی اورانیوم تک بودن ایزوتوپ فلوئور است.  
 

 

---

فرآیند‌های موجود و معروف در غنی سازی اورانیوم شامل  الکترومغناطیس،  پخش گازی،  شیمیایی، فتوشیمیایی و سانتریفوژ می‌با شد.  
 
هر کشوری بنا به موقعیت خود از لحاظ تکنولوژی و صنعت مربوطه و دست یابی به امکانات لازم، روش خاص خود را بر گزیده است، لذا برآورد اقتصادی و مقایسة روش‌های مختلف کمی دشوار به نظر می‌رسد.  
 

---

در اغلب فر آیند‌ها در هر مرحله از جداسازی تفاوت بسیار ناچیزی در ترکیب درصد ایزوتوپ در محصول بـدست می‌آید؛ لذا بدیهی است جهت اصول نتیجة مناسب و دلخواه باید مراحل زیادی بصورت سری که آبشار نامیده می‌شود صورت گیرد. حتی این مراحل برای غنای کم مثل ۴ درصد در فرآیند پخش گازی ۱۲۰۰ مرحله را شامل می‌شود.  
 

---

در کارخانجات غنی سازی اورانیوم، معمولا از جریان مخالف برای فرآیند استفاده می‌شود. بدین صورت که پسماند هر مرحله به مرحلة پایین‌تر انتقال داده می‌شود. این روش باعث افزایش بازده و هزینة کمتر جداسازی خواهد گردید. چنانچه تولید هر مرحله به مرحلة بعدی و پسماند به مرحلة قبلی منتقل شود یک آبشار با جهت مخالف قرینه نام دارد. حال آنکه اگر محصول هر مرحله به چند مرحلة بعدی و پسماند به چند مرحلة قبلی انتقال یابد، این آبشار را پرشی می‌نامند. در آبشار ایده آل مواد با درصد مختلف با یکدیگر مخلوط نخواهند شد و، چون عملا این کار ممکن نیست، لذا آبشار ایده آل به مفهوم واقعی خود وجود نخواهد داشت.  
 

---

 در طیّ هر شکافت حرارتی ۴۳/۲ نوترون ایجاد خواهد شد که اگر یکی از این نوترون‌ها برای شکافت بعدی به کار برده شود ۴۳/۱ نوترون باقی می‌ماند که باید در راکتور‌های هسته‌ای از محیط حذف شود. اما نکته‌ای که حائز اهمیت است این می‌باشد که نوترون‌های تولید شده در اثر شکافت هسته‌ای، دارای انرژی متفاوتی بوده و متوسط انرژی آن‌ها Mev ۲ (۲ مگا الکترون ولت [هر الکترون ولت معادل ۱۹-۱۰×۶/۱ ژول انرژی]) است حال آن‌که اورانیوم ۲۳۵ با نوترون‌هایی واکنش می‌دهد که انرژی آن‌ها بسیار پایین‌تر از این مقدار یعنی حدود ۲۵ هزارم الکترون ولت و سرعت آن‌ها ۲۲۰۰ متر بر ثانیه باشد و از آن‌جایی که سوخت عمده راکتور‌های هسته‌ای از نوع اورانیوم است، بنابراین باید انرژی نوترون‌ها کاهش پیدا نماید...  
 
نوترون‌های تولیدی در راکتور، پس از آزاد شدن، به مواد اطراف سوخت برخورد نموده و انرژی آن‌ها در اثر این برخورد‌ها کاهش پیدا خواهد نمود و چنان‌چه پس از کاهش انرژی، به هسته شکافت پذیر (اورانیوم ۲۳۵) برخورد نماید، جذب آن شده و باعث می‌شود تا شکافت هسته‌ای بعدی رقم بخورد. البته در این مرحله ممکن است نوترون توسط سایر عناصر موجود در راکتور جذب شده و از چرخه واکنش حذف گردد.  
 
چنان‌چه مواد اطراف سوخت را عناصر سبک تشکیل داده باشد، در نتیجهٔ برخورد نوترون با آن مواد، انرژی بیشتری از دست می‌رود که بهترین و در دسترس‌ترین مواد برای راکتور‌های حرارتی، آب معمولی (H۲O) و آب سنگین (D۲O) است.  
 
اگر از آب معمولی تقطیر شده در اطراف می‌له‌های سوخت راکتور هسته‌ای استفاده شده باشد، نوترون‌های تولید شده پس از ۱۹ بار برخورد می‌توانند به انرژی حرارتی برسند و این مقدار برای آب سنگین ۳۵ مرتبه خواهد بود، اما درعین حال آب معمولی به مقدار زیادی نسبت به آب سنگین نوترون را جذب می‌نماید که این کار از انجام واکنش‌های بعدی خواهد کاست و، چون تنها ایزوتوپ‌های ۲۳۵ اورانیوم قادرند تا با نوترون حرارتی واکنش دهند بنابراین جذب نوترون باعث می‌شود تا مقدار واکنش بعدی کاهش یافته و راکتور به سمت خاموشی پیش رود.  
 
برای این منظور باید میزان ایزوتوپ ۲۳۵ در سوخت هسته‌ای بالا رود تا نوترون حرارتی قبل از جذب شدن توسط آب، با آن برخورد کرده و واکنش هسته‌ای انجام پذیرد. در نتیجه نیاز به غنی‌سازی اورانیوم می‌باشد. اما چون درصد جذب نوترون توسط آب سنگین بسیار کمتر از آب معمولی است بنابراین چنان‌چه بخواهیم از اورانیوم معمولی در راکتور استفاده کنیم در نتیجه باید اطراف می‌له‌های سوخت، از آب سنگین انباشته شود تا ضمن کند کردن سرعت نوترون‌ها و بدون جذب کردن آن، امکان برخورد و جذب نوترون‌های حرارتی توسط اورانیوم ۲۳۵ مهیا گردد.  
 
آب معمولی دارای قدرت کاهش انرژی زیاد و قدرت کند کنندگی خوبی است، ولی به علّت این‌که جذب نوترون بیشتری انجام می‌دهد در مقایسه با سایر کند کننده‌ها دارای نسبت کند کنندگی پایینی می‌باشد، اما فراوانی و ارزان بودن آن باعث شده تا استفاده از آن‌را توجیه نماید. در عوض کیفیت کند کنندگی بالای آب سنگین و عدم جذب زیاد نوترون توسط آن با قیمت فوق‌العاده این ماده خنثی می‌شود.  
 
با توجه به موارد ذکر شده نمی‌توان از اورانیوم طبیعی که دارای مقدار کمی ۲۳۵ است در راکتوری استفاده نمود که اطراف می‌له‌های سوخت آن، از آب معمولی به عنوان کند کننده استفاده شده است.  
 
به‌طور خلاصه برای ایجاد واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای در راکتور‌ها باید شرایطی را فراهم نمود تا از بین نوترون‌های بوجود آمده در هر واکنش، ضمن کاهش سرعت و انرژی آن‌ها تنها یک نوترون قادر به انجام واکنش بعدی باشد. پس چنان‌چه از اورانیوم طبیعی استفاده شود کند کننده را آب سنگین انتخاب می‌نمایند و چنان‌چه هدف به‌کارگیری آب معمولی است، بنابراین اورانیوم غنی‌شده استفاده خواهد گردید. در هر دو صورت قیمت تمام شده یکسان خواهد شد. همچنین نوع راکتور و هزینه آن، بستگی به امکانات و تکنولوژی کشور استفاده کننده دارد.  

 

 

---

راکتور‌های آب سنگین ۳ تفاوت اصلی با راکتور‌های آب سبک  دارد که در ادامه به آنها اشاره می شود. 
 
۱- راکتور‌های آب سنگین از اورانیوم خام به عنوان سوخت مورد نیاز خود استفاده می‌کند در حالی که سوخت راکتور‌های آب سبک اورانیوم غنی شده است. هر چه ابعاد راکتور کوچک‌تر و قدرت آن بالا‌تر باشد، به اورانیوم با غنای بیشتری نیاز دارد. راکتور آب سبک ایران در تهران اورانیوم با غنای ۲۰ درصد و راکتور قدرت آب سبک ساخته شده در بوشهر اورانیوم با غنای ۵ درصد مصرف می‌کند؛ اما به عنوان نمونه راکتور‌هایی که در زیردریایی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد (به دلیل ابعاد بسیار کوچک خود) از اورانیوم با غنای بالای ۶۰ درصد استفاده می‌کند؛ بنابراین راکتور‌های آب سنگین از آنجا که نیاز به فرآیند غنی سازی برای تولید سوخت آن‌ها وجود ندارد، به لحاظ اقتصادی به صرفه‌تر است.  
 
۲- راکتور‌های آب سبک توسط آب معمولی خنک می‌شود، اما راکتور‌های آب سنگین توسط آب سنگین خنک می‌شود. آب سنگین، همان آب معمولی است که در هسته اتم هیدروژن آن یک نوترون قرار دارد و به عبارت دیگر، به جای هیدروژن معمولی از یکی از ایزوتوپ‌های سنگین‌تر آن به نام دوتریوم تشکیل شده است. ویژگی آب سنگین این است که ظرفیت گرمایی بسیار بالاتری نسبت به آب سبک دارد و در واحد حجم، گرمای بیشتری را جذب می‌کند و در نتیجه توان خنک کنندگی آن بالا‌تر است.  
 
۳- سوخت مصرف شده راکتور‌های آب سبک دارای مقدار کمی پلوتونیوم است، اما سوخت مصرف شده راکتور‌های آب سنگین حاوی مقدار زیادی پلوتونیوم است که می‌تواند پس از طی عملیات بازفرآوری جداسازی شده و در پروژه تسلیحاتی یا غیر آن مصرف شود.  

 

• در مورد سنای آمریکا چه می دانید؟
• در مورد کنگره آمریکا چه می دانید؟
• با فرایند انتخابات در آمریکا بیشتر آشنا شوید
• در مورد ماده ۲۶ برجام چه می‌دانید؟
• با برجام بیشتر آشنا شوید
• با ترامپ بیشتر آشنا شوید
• در مورد تیم بی ترامپ چه می دانید؟
• در مورد ان پی تی چه می دانید؟
• در مورد ماده  ۳۶ برجام بیشتر بخوانید
• در مورد اقدامات ضد ایرانی ترامپ بیشتر بدانید