ی اکسید گوگرد و اکسیژن از اتاق برقکافت خارج می شود و در…

ی اکسید گوگرد و اکسیژن از اتاق برقکافت خارج می شود و در پایان اورانیم ما به صورت یون مثبت اورانیم باقی می ماند. سپس بار یونی اورانیم خنثی می شود. اورانیم در این مرحله تقریبا کاملا خالص است. حال اگر فکر می کنید این اورانیم برای سوخت رآکتور و سلاح هسته ای و … مناسب است. اشتباه می کنید. این اورانیم به هیچ وجه قابل استفاده نیست زیرا اصلا شکافت پذیری ای ندارد. زیرا در آن مقادیر هنگفتی اورانیم ضعیف شده وجود دارد و چون اورانیم جذب کننده نوترون است مانع از ادامه فرآیند واپاشی هسته ای می شود و واکنش شکافت هسته ای را در نطفه خفه می کند.
اورانیومی که از سنگ معدن خالص می شود مخلوطی از ایزوتوپ های متفاوت است. این ایزوتوپ ها عبارتنداز : اورانیم ضعیف شده ( U238 ) که دارای عدد جرمی ۲۳۸ ( ۹۲ پروتون و ۱۴۶ نوترون ) و عدد اتمی ۹۲ و اورانیم غنی شده ( U235 ) که دارای عدد جرمی ۲۳۵ ( ۹۲ پروتون و ۱۴۳ نوترون ) و عدد اتمی ۹۲ و اورانیم ( U234 ) که دارای عدد جرمی ۲۳۴ ( ۹۲ پروتون و ۱۴۲ نوترون ) و عدد اتمی ۹۲ است. اورانیم طبیعی که همان اورانیم فلزی استخراج شده از معدن است شامل ایزوتوپ ها بالا است. اورانیم طبیعی حدود ۹۹.۳% آن ایزوتوپ اورانیم ضعیف شده ( U238 ) و حدود ۰.۶۹۹۹% آن ایزوتوپ اورانیم غنی شده ( U235 ) است و تنها و تنها حدود ۰.۰۰۰۱% آن ایزوتوپ اورانیم ( U234 ) است. یعنی به ازای تولید هر کیلوگرم اورانیم ۲۰% غنی شده، هفت کیلوگرم اورانیم ضعیف شده ( U238 ) بدست می آید. ایزوتوپ اورانیم ( U234 ) یکی از کمیاب ترین عناصر روی کره زمین است و تنها و تنها حدود ده هزار تن از آن در کره زمین آن هم به صورت کاملا پراکنده در قسمت های مختلف زمین ( هسته و گوشته و پوسته و نرم کره و هوا کره ) وجود دارد. در میان این ایزوتوپ ها، ایزوتوپ اورانیم غنی شده ( U235 ) قابلیت شکافت پذیری و واپاشی هسته ای را دارد. اورانیم ( U234 ) هم قابلیت شکافت پذیری دارد اما به دلیل کمیاب بودن نمی شود از آن استفاده کرد. اورانیم ضعیف شده ( U238 ) نیز سنگین ترین ایزوتوپ اورانیم است با این که تعداد نوترون های آن از اورانیم غنی شده ( U235 ) بیشتر است و ناپایدارتر باید باشد اما این گونه نیست و به هیچ وجه شکافت پذیر نیست و تازه نوترون های سریع و کند که از فرآیند واپاشی هسته های اتم های U235 تولید می شوند را جذب می کنند و مانع از ادامه یافتن فرآیند واکنش زنجیره ای هسته ای و واپاشی دیگر اتم های U235 می شود. با این اوصاف پس باید این ایزوتوپ اورانیم ضعیف شده ( U238 ) را از اورانیم طبیعی و از کنار اورانیم غنی شده ( U235 ) جدا کرد و خارج نمود تا مانع از ادامه واکنش زنجیره ای هسته ای نشود.

غنی سازی اورانیم

غنی سازی اورانیم دو روش دارد :
الف ) روش استفاده از روش گریز از مرکز و سانتریفوژ های گازی گریز از مرکز
ب ) روش جداسازی مغناطیسی یون های اورانیمی ( از این روش برای غنی سازی کم مقدار و مختصر استفاده می شود. )
ما در این جا به بحث و صحبت درباره غنی سازی با استفاده از روش الف می پردازیم

الف ) روش غنی سازی با استفاده از جاذبه گریز از مرکز و سانتریفوژ های گازی

این عمل در سانتریفوژ های گازی انجام می شود. به عمل جداسازی اورانیم ضعیف شده ( U238 ) از اورانیم طبیعی و از کنار اورانیم غنی شده ( U235 )، عمل غنی سازی اورانیم می گویند. در عمل غنی سازی اورانیم، ابتدا اورانیم طبیعی را با عنصر گازی فلوئور ( F ) مورد واکنش شیمایی قرار می دهند تا با یکدیگر ترکیب شوند و ماده ای جدید به نام هگزا فلوراید اورانیم ( U۱F۶ ) که مولکول آن حاوی شش اتم فلوئور و یک اتم اورانیم است، تولید می شود. این ماده جدید یک گاز است که به سبب وجود اورانیم یک گاز بسیار سنگین و پرچگالی است. علت آنکه این ماده را برای غنی سازی تولید می کنند آن است که از سانتریفوژ های گازی برای عمل غنی سازی استفاده می شود زیرا سرعت سانتریفوژ های گازی بسیار زیادتر از انواع سانتریفوژ های دیگر است و چون غنی سازی اورانیم نیاز به سرعت بسیار بالا و نیروی گریز از مرکز بسیار قوی ای دارد به همین علت از سانتریفوژ های گازی برای عمل غنی سازی استفاده می شود. سانتریفوژ های گازی متشکل از لوله های با دبی گازی کم و به صورت پیچشی هستند که گاز مورد نظر با سرعت بسیار بالا درون آن جریان می یابد و چون لوله ها به صورت پیچشی هستند، حرکت گاز در درون لوله ها باعث ایجاد حرکتی دورانی می شود که همین حرکت دورانی موجب ایجاد نیروی گریز از مرکز می شود و ترکیبات و ایزوتوپ ها را از یکدیگر جدا و پرتاب می کند. هر چه سرعت گاز بیشتر باشد، سرعت چرخش و گشتاور حرکت دورانی درون لوله ها بیشتر شده و نیروی گریز از مرکز بیشتری به وجود می آورد.
گاز هگزا فلوراید اورانیم نیز با پمپ های هوای بسیار قوی در لوله های این سانتریفوژ های گازی با سرعت ۱۵۰۰ کیلومتر در سرعت به جریان می افتد که با گردش در لوله