عملية تخصيب اليورانيوم - الفريد في الفيزياء

عملية تخصيب اليورانيوم

الفريد في الفيزياء

عملة تخصيب اليورانيوم
Uranium enrichment 
ملاحظة / يوجد في أسفل الموضوع روابط لكتب فيزياء نووية وفيزياء حديثة pdf 
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
المقصود بعملية تخصيب اليورانيوم : عبارة عن عزل نظائر عناصر كيميائية محددة Isotope separation من عنصر ما لغرض زيادة تركيز نظائر أخرى للحصول على مادة تعتبر مشبعة بالنظير المطلوب على سبيل المثال عزل نظائر معينة من اليورانيوم الطبيعي للحصول على اليورانيوم المخصب واليورانيوم المنضب. وتتم عملية التخصيب على مراحل حيث يتم في كل مرحلة عزل كميات أكبر من النظائر غير المرغوبة حيث يزداد العنصر تخصيبا بعد كل مرحلة لحد الوصول إلى نسبة النقاء المطلوبة.

وتتم عملية تخصيب اليورانيوم بإستخدام أجهزة الطرد المركزية كما في الصورة

على سبيل المثال اليورانيوم المخصب عبارة عن يورانيوم تمت زيادة نسبة نظائر اليورانيوم-235 فيه وإزالة النظائر الأخرى. وعملية التخصيب هذه صعبة ومكلفة وتكمن الصعوبة أن النظائر الذي يراد إزالتها من اليورانيوم شبيهة جدا من ناحية الوزن للنظائر الذي يرغب بالإبقاء عليها وتخصيبها ويتم عملية التخصيب باستخدام الحرارة عبر سائل أو غاز لتساهم في عملية عزل النظائر غير المرغوبة وهناك طرق أخرى أكثر تعقيدا كاستعمال الليزر أو الأشعة الكهرومغناطيسية.

* هنالك عدة طرق لتخصيب اليورانيوم 1 ـ طريقة الانتشار الغازي
2ـ طريقة القوة الطاردة المركزية.
3 ـ طريقة حركة الغازات.
4ـ تعرف بــطريقة الفصل باستخدام أشعة الليزر.
5ـ طريقة الفصل الكهرومغناطيسي.

طريقة الانتشار الغازي :تستخدم هذه الطريقه في الولايات المتحده الاميركيه حيث يضخ UF6 بسرعه عاليه بداخل انبوب طويل تتخلله حواجز تحتوي على ملايين الثقوب الدقيقه ونتيجه لاختلاف سرع جزيئات الغاز الخفيفه ( U-235 ) عن سرع جزيئات الغاز الاثقل U-238 ) ) وبتكرار العمليه آلاف المرات فسيحدث فصل جزئي للخليط بين منطقتي الحواجز حيث تحتوي المنطقه عبر الحاجز على نسبه اعلى من U-235 من نسبتها في الخام الاولي , ومبدأ هذه الطريقه قانون كراهام للانتشار .

طريقة الطرد المركزي ( الفاصلات ) :تستخدم هذه الطريقه في العديد من المحطات الاوربيه والاسيويه , حيث يتكون جهاز الطرد المركزي من اسطوانات عموديه بقطر من 2 مترالى 3 متر ذات حركه دواميه سريعه حيث يضخ غاز سادس فلوريد اليورانيوم ( 235 + 238 ) من الاعلى عبر انبوب عمودي داخل الاسطوانه وبتقنيات هندسيه معقده ينساب الخليط الغازي الى الاسفل ثم يعاد ضخه من جديد في فاصله ثانيه وتعاد العمليه بمئة فاصله وخلال هذه العمليه يحدث في كل فاصله تركز اليورانيوم 238 على الجدران والى الاسفل في حين يتركز اليورانيوم 235 في مركز الفاصله حيث يسحب من الاعلى الى الفاصله الثانيه ثم الثالثه وهكذا بينما يسحب الخليط في اسفل الفاصله الى الفاصله الاولى لتعاد العمليه من جديد , والنتيجه يكون الخليط في الفصله الاخيره يحتوي على نسبه من اليورانيوم 235 اعلى مما كانت عليه في الخام .

طريقة الليزر :الليزر : عباره عن حزمه رفيعه وكثيفه من الضوء ذات تردد واطئ جدا وتنتج نتيجة خزن الطاقه ثم اطلاقها دفعه واحده ويتم خزن الطاقه في غاز او سائل موجود في قلب الجهاز .

تتم طريقة الفصل بثلاث مراحل :
1 ـ مرحلة الحصول على البخار الذري
2 - مرحلة الحصول على الايونات الموجبه لليورانيوم 235
3 - مرحلة فصل الذرات المتعادله لليورانيوم 238 عن الايونات الموجبه لليورانيوم 235

المرحله الاولى : يستخدم اليورانيوم الطبيعي على هيئة عنصر صلب ويوضع في فرن ويحول الى بخار ذري بواسطة حزمه من الالكترونات .


المرحله الثانيه : تسلط على هذا البخار حزمه من الليزر يواف ترددها بحيث تستطيع الكترونات اليورانيوم 235 امتصاص طاقتها ولا تستطيع الكترونات اليورانيوم 238 ذلكونتيجة ذلك تقذف الكترونات مداريه من ذرات 235 متحوله الى آيونات موجبه في حين تبقى ذرات 238 بشكل ذرات متعادله .

المرحله الثالثه : عند صعود الخليط الغازي ( الايونات والذرات ) الى الاعلى يواجه الواح تجميع سالبه الشحنه وبارده فتنجذب الايونات الموجبه نحو هذه الالواح متكثفه عليهاومتقطره الى حاويات مكونه كتله صلبه من اليورانيوم الغني بالنظير 235 , في حين تنتقل الذرات ( 238 ) عبر الالواح السالبه الى الواح ثانيه تسمى الواح النفايات حيث يتكثف عندها اليرانيوم 238 ويجمع , ومن مزايا هذه الطريقه انها تستهلك طاقه اقل وتكلفتها اقل ( لماذا يستخدم اليورانيوم على شكل مركب سداسي فلوريد اليورانيوم في عمليات التخصيب ؟ ) .

المصدر: http://www.masreat.com/?p=18687
يمكنكم من الصفحات التالية تحميل :

ليست هناك تعليقات

جميع الحقوق محفوظة لــ الفريد في الفيزياء 2018 ©