مشاوره رایگان تحصیلی
منو

چگونه اورانیوم به انرژی تبدیل می شود؟

: چگونه اورانيوم به انرژي تبديل مي شود؟ :

چگونه اورانيوم به انرژي تبديل مي شود؟

غني سازي:

اورانيوم طبيعي اصولا شامل مخلوطي از دو ايزوتوپ (نوع اتمي) از اورانيوم است. تنها 7/0 درصد از اورانيوم طبيعي، شكاف پذير و يا داراي قابليت شكاف پذيري است كه با شكافته شدن در راكتورهاي هسته اي انرژي توليد مي كنند. ايزوتوپ اورانيوم شكاف پذير، اورانيوم نوع 235 (u-235) است و پس مانده آن اورانيوم 238 (u-238) است.

در بيشتر انواع راكتورهاي معمولي هسته اي به اورانيوم 235 (u-235 كه اورانيوم با غلظت بيش از حد طبيعي است) نياز دارند. عمليات غني سازي، غلظت اورانيوم را بيشتر مي كند. عموماً بين 5/3 تا 5 درصد اورانيوم 235 با بيرون آوردن 8 درصد از اورانيوم 238. اين عمل با جداسازي گازي هگزافلوريد اورانيوم در دو جريان انجام مي گيرد. يكي به اندازه لازم غني سازي مي شود و اورانيوم غني شده ضعيف ناميده مي شود و ديگري به اورانيوم 235 منتهي مي شود كه به پس مانده معروف است.

در عمليات غني سازي در مقياس هاي بزرگ تجاري وجود دارد، كه هر كدام هگزافلوريد اورانيوم را به عنوان منبع استفاده مي كنند: نفوذ گازي و تفكيك گازي و هر دوي آنان از خواص فيزيكي مولكولي استفاده مي كنند. مخصوصا با 10 درصد اختلاف جرم، براي جداسازي ايزوتوپ ها محصول اين مرحله از چرخه سوختي هسته اي، اورانيوم هگزا فلوريد غني شده است كه براي توليد اورانيوم اكسيد غني شده تغيير حال مجدد مي يابد.

توليد و ساخت سوخت

سوخت راكتور غالباً به شكل گلوله اي سراميكي است. اين گلوله ها از اورانيوم اكسيد كه در دمايي بسيار بالا (بيش از 1400 درجه سانتيگراد) پخته شده است شكل مي گيرند. سپس گلوله ها در لوله هاي فلزي از ميله سوختي پوشانده مي شوند كه در مجتمع هاي سوختي براي استفاده در راكتورها آماده هستند. ديمانسيون گلوله هاي سوختي و اجزاي ديگر مجتمع سوختي به دقت كنترل مي شوند تا از پايداري و دارا بودن آنان از خصوصيات دسته هاي سوختي اطمينان حاصل شود.

در تأسيسات توليد سوخت توجه زيادي به شكل و اندازه مخزن هاي عملياتي مي شود تا از اتفاقات خطرناك جلوگيري شود. (يك زنجير محدود واكنش پرتو آزاد مي كند). با سوخت غني شده ضعيف امكان اتفاق افتادن اين حوادث بعيد به نظر مي رسد. اما در تأسيسات هسته اي بررسي سوخت هاي مخصوص براي تحقيقات راكتورها عملي حياتي است.

توليد نيرو

درون يك راكتور هسته اي اتم هاي اورانيوم 235 (u-235) شكافته مي شوند و در جريان عمليات پردازش انرژي آزاد مي كنند. اين انرژي اغلب براي حرارت دادن آب و تبديل كردن آن به بخار استفاده مي شود.

بخار توربيني را كه به ژنراتور متصل است به حركت مي اندازد و باعث توليد الكتريسيته مي شود. مقداري از اورانيوم 238 (u-238 به شكل سوخت) در هسته و مركز راكتور به پلوتونيوم تبديل مي شود و اين يك سوم انرژي در يك راكتور هسته اي معمولي را حاصل مي كند. شكافتن اورانيوم به عنوان منبع حرارت در راكتورها استفاده مي شود. همان گونه كه سوزاندن زغال سنگ، گاز و يا نفت به عنوان سوخت فسيلي در تأسيسات نيرو استفاده مي شود.

سوخت مصرف شده (خرج شده)

با گذشت زمان، غلظت قطعات و عناصر سنگين شكافته شده مانند پلوتونيوم در مجموعه سوخت افزايش خواهد يافت تا جايي كه ديگر هيچ سودي در استفاده دوباره از سوخت نيست. بنابراين پس از گذشت 12 الي 24 ماه سوخت مصرف شده از راكتور خارج مي شود. مقدار انرژي كه از مجموعه سوختي توليد شده است با نوع راكتور و سياست و كارداني گرداننده راكتور تغيير مي كند.

معمولا بيش از 45 ميليون كيلو وات ساعت الكتريسيته از يك تن اورانيوم طبيعي توليد مي شود. توليد اين مقدار انرژي الكتريكي با استفاده از سوخت هاي فسيلي ملزم به سوزاندن بيش از 20 هزار تن زغال سنگ سياه و 30 ميليون مترمكعب گاز است.

انبار كردن سوخت مصرف شده

وقتي يك مجموعه سوختي، از راكتور خارج مي شود از خود پرتو ساطع مي كند كه اساساً بيشتر از شكافتن قطعات و حرارت آن است. سوخت مصرف شده فوراً در استخرهاي انبار كه در اطراف راكتور براي كاهش ميزان پرتوزايي آن است تخليه مي شوند. در استخرها، آب جلوي پرتوزايي را مي گيرد و همچنين حرارت را به خود جذب مي كند.

سوخت مصرف شده در چنين استخرهايي براي ماه ها و يا سال ها نگه داشته مي شوند.

وابسته به سياست كشورهاي مختلف در بعضي از آنها مقداري از سوخت مصرف شده به امكانات و تأسيسات انبار مركزي انتقال مي يابند. سرانجام، سوخت مصرف شده يا بايد دوباره پردازش شود و يا براي دفع اتمي آماده شود.

پردازش دوباره

سوخت مصرف شده چيزي حدود 95 درصد اورانيوم 238 است ولي داراي حدود يك درصد اورانيوم 235 كه شكافته شده نيز نيست، و در حدود يك درصد پلوتونيوم و سه درصد محصولات شكافته شده كه در حد زيادي پرتوزا هستند و ديگر عناصر ترانزورانيك (كه عدد اتمي بيشتري نسبت به اورانيوم دارد) كه در راكتور شكل گرفته اند در دستگاه هاي دوباره سازي سوخت مصرف شده به سه جزء تشكيل دهنده خود تفكيك مي شوند: اورانيوم، پلوتونيوم و پس مانده كه شامل محصولات شكافته شده است. دوباره سازي امكان بازسازي مجدد اورانيوم و پلوتونيوم به سوخت تازه را مي دهد و بخش عمده اي از پس مانده كاهيده را توليد مي كند. (مقايسه با به حساب آوردن كل سوخت مصرف شده به عنوان پس مانده)

بازسازي مجدد اورانيوم و پلوتونيوم

اورانيوم حاصل از دوباره سازي كه معمولا غلظتي كمي بيشتر از اورانيوم 235 دارد و در طبيعت رخ مي دهد، مي تواند اگر نياز باشد پس از تبديل كردن و غني شدن به عنوان سوخت استفاده شود. پلوتونيوم مي تواند مستقيماً به MOX (سوخت مخلوط اكسيد) تبديل شود كه در آن اورانيوم و پلوتونيوم مخلوط شده اند.

در راكتورهايي كه از سوخت MOX استفاده مي كنند، پلوتونيوم به جاي اورانيوم 235 جانشين سوخت اورانيوم اكسيد معمولي مي شود.

دفع سوخت مصرف شده

در حال حاضر، هيچ گونه امكاناتي براي دفع سوخت مصرف شده (برخلاف امكانات انبارسازي) وجود ندارد كه براي دوباره سازي استفاده مي شود و پس مانده هاي به جا مانده از دوباره سازي مي توانند در محلي انباشته شوند. هرچند نتايج فني و تكنيكي مرتبط با دفع سوخت ثابت كرده اند كه هيچ احتياجي به تأسيس چنين امكاناتي در برابر حجم كم پس مانده ها نيست. انبار كردن با توجه به كاهش در حال رشد پرتوزايي براي مدت طولاني آسان تر است. همچنين مقاومت مغناطيسي در سوخت دفع شده وجود دارد، چون منبع قابل توجهي از انرژي در آن است كه مي تواند دوباره فرآوري شود و امكان بازيافت دوباره را به اورانيوم و پلوتونيوم بدهد.

تعدادي از كشورها در حال انجام مطالعاتي در زمينه تصميم گيري بهترين راه براي نزديك شدن به دفع سوخت مصرف شده و پس مانده هاي پس از دوباره سازي هستند. روش متداولي كه امروزه استفاده مي شود قرار دادن سوخت مصرف شده در انبارهاي زيرزميني است:

پس مانده ها

پس مانده هاي حاصل از چرخه سوختي هسته اي در رده هاي: شديد، متوسط و كم دسته بندي مي شوند و اين تقسيم بندي براساس تشعشعات راديواكتيوي كه از خود ساطع مي كنند، است.

اين پس مانده ها از منابعي سرچشمه مي گيرند كه شامل موارد زير است:

پس مانده هاي رده پايين (Low-level) كه در تمام مراحل چرخه سوختي توليد مي شوند.

پس مانده هاي رده متوسط (Intermediat-level) كه در جريان عملكرد راكتور و دوباره سازي توليد مي شوند.

پس مانده هاي رده بالا (High-Level) كه شامل محصولات شكافته شده حاصل از دوباره سازي و در بسياري از كشورها خود سوخت مصرف شده هستند.

فرآيند غني سازي توليدات را به سوي تهي كردن اورانيوم هدايت مي كند. غلظت اورانيوم 235 به طور عمده كمتر از 7/0 درصد است كه در طبيعت پيدا مي شود. تعداد كمي از اين مواد كه اصولاً اورانيوم 238 هستند زماني استفاده مي شوند كه چگالي بسيار زياد نياز است. مثل استحفاظ پرتوافشاني و گاهي استفاده در توليد سوخت Mox. در حالي كه اورانيوم 238 قابل شكافتن نيست ماده اي پرتوافشاني كم است و بايد درمورد آن احتياط كرد، از اين رو يا آن را انبار و يا دفع مي كنند.

ميزان مواد موجود در چرخه سوختي هسته اي

موارد زير فرضيات مختلفي ايجاد مي كنند. (پاورقي شماره 2 را ملاحظه فرماييد) اما مورد ملاحظه عملكرد راكتور انرژي هسته اي NWE 1000 قرار مي گيرند.

20000 تن از يك درصد سنگ معدن اورانيوم استخراج

230 تن از اورانيوم اكسيد غليظ شده (همراه 195 تن اورانيوم) آسياب سازي

288 تن UF6 (همراه 195 تن اورانيوم) تبديل كردن

35 تن UF6 (همراه 24 تن اورانيوم غني شده) غني سازي

27 تن UO2 (همراه 24 تن اورانيوم غني شده) ساخت و توليد سوخت

7000 ميليون كيلووات ساعت (kwh) نيروي الكتريسيته عملكرد راكتور

27 تن شامل 240 كيلوگرم پلوتونيوم، 23 تن اورانيوم(u-235 8/0 درصد)، 720 كيلوگرم محصولات شكافتي، همچنين ترانزورانيك سوخت مصرف شده

پاورقي شماره 1- غليظ كننده هاي اورانيوم بعضي اوقات در شرايط u3o8 قرار مي گيرند كه حجم آن (مخلوطي از دو اورانيوم اكسيدي كه نسبتاً همان چيزي است كه در طبيعت يافت مي شود.

محصول u3o8 خالص شامل حدوداً 85 درصد فلز اورانيوم است.

پاورقي شماره 2- غلظت اورانيوم 80 درصد است، غني سازي در 4 درصد اورانيوم 235 به همراه 3 درصد دنباله آزمايش شده، 80 درصد براي عملكرد راكتور بارگزاري مي شوند، در هسته راكتور 72 تن اورانيوم بارگزاري مي شوند. سوخت گيري سالانه است و هر سال يك سوم سوخت را عوض مي كنند.

منيع : خبرگزاري آفتاب

منبع :www.linkestan.com




www.HUPAA.com
مشاوره رایگان تحصیلی
ویدیو کلیپ علمی
محک
● مقالات فیزیک
● اخبار فیزیک
● مطالب پربیننده
● مجله علمی
● کوانتوم و فیزیک جدید
● الکترومغناطیس
● نظریات ایرانی
● نجوم و اخترفیزیک
● فلسفه و متافیزیک
● نانوتکنولوژی
● برق و الکترونیک
● هواشناسی و فیزیک جو
● فیزیک نور و اپتیک
● مکانیک و ترمودینامیک
● مطالب متفرقه
● معرفی کتاب
● دانشمندان
● فیزیک در ایران
● سایتهای فیزیک انگلیسی
● سایتهای فیزیک فارسی
● دانلود نرم افزار
● تصاویر دیدنی
● پزشکی و سلامت
امکانات
● خانه
● انجمن فیزیکدانان جوان ایران
● چت روم هوپا
● درباره ما
● سفارش آگهی
● تماس با ما
● عضویت در انجمن
● ورود
● RSS
آگهی های متنی
● تحصیل در کانادا
عضویت در خبرنامه
ایمیل :
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
پزشکی و سلامت
مشاوره رایگان تحصیلی
بیگ بنگ
آخرین گفتگوها در انجمن
مقایسه فونون و فوتون (7 پاسخ)
سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور (3 پاسخ)
پایان نسبیت اینشتین با حل دقیق معادلات خود او ( فیزیک مطلق) (26 پاسخ)
مطابق فیزیک مطلق، انبساط جهان توسط نیروی دافعه بین اجرام (7 پاسخ)
اثبات حیرت اور فیزیک مطلق بر اثر سیارات روی سینگال های زمینی (12 پاسخ)
حل معمای بزرگ دویصد سالۀ تاج خورشیدی با فیزیک مطلق (1 پاسخ)
سوال از تبدیل ماده به انرژی (24 پاسخ)
نمایی از کهکشان مارپیچی M101 (0 پاسخ)
مغناطیسه کردن یک سیال در حال عبور از یک لوله (0 پاسخ)
انفجار فیزیک توسط عدم برابری بار الکتریکی الکترون و پروتون (0 پاسخ)
دانشجویان فوتونیک و مهندسی اپتیک و لیزر خود را معرفی کنید (26 پاسخ)
بیگ بنگ و سیاهچاله ها (3 پاسخ)
فرمول برای تعیین قدرت عدسی (3 پاسخ)
نواحی در بسط لوران (19 پاسخ)
زمین تخت گرایان (117 پاسخ)
غبار و نور ستاره‌ای در سحابی M78 (0 پاسخ)
کاوشگر ژاپنی از یک سیارک نمونه‌برداری کرد! (0 پاسخ)
فشار برحسب واحد مارتینی (0 پاسخ)
معما های سخت (333 پاسخ)
خورشید در آرامش (0 پاسخ)
پاک شدن ویروس اچ‌آی‌وی پس از پیوند سلول‌های بنیادی (0 پاسخ)
واضح‌ترین عکس از اولتیما تولی (0 پاسخ)
تصاویر نجومی (1989 پاسخ)
بهترین سایت هایی که تا حالا رفتید اینجا قرار بدید (108 پاسخ)
آیا این یک پارادوکسه؟! (1 پاسخ)
کیهان و کائنات؛ فیزیک یا ریاضی؟ (9 پاسخ)
فیزیکدانان و شکار ذرات شبح‌وار (0 پاسخ)
اثر میدان مغناطیسی زمین در مدار زمین آهنگ چگونه است؟ (0 پاسخ)
در جستجوی جرم گمشده کیهان (0 پاسخ)
شاید “ماده تاریک” اصلا وجود نداشته باشد! (0 پاسخ)
۱۴ سال نگاه به ساعت برای اثبات نظریه نسبیت اینشتین (1 پاسخ)
پایان ۱۵ سال کاوش در مریخ (0 پاسخ)
سوال در مورد پرتاب موشک ماهواره بر و چرخش فیلم (1 پاسخ)
میدان دید عریض از خورشید گرفتگی (0 پاسخ)
تصویر های دانشیک (93 پاسخ)
“سیاهچاله‌ها” در کیهان نخستین چگونه شکل گرفتند؟ (0 پاسخ)
اندیس بالانویس (8 پاسخ)
نمای یک کهکشان از لبه (0 پاسخ)
کهکشان راه شیری واقعأ یک دیسک مسطح نیست! (0 پاسخ)
یادگیری فیزیک را از کجا شروع کنم؟ (4 پاسخ)
قانون پایستگی انرژی در مغناطیس (1 پاسخ)
دانشمندان راهی برای سنجش جاذبه مریخ یافتند (0 پاسخ)
آیا اعداد اول فرمول دارند؟ (36 پاسخ)
شروع یادگیری فیزیک برای علاقه مندان (27 پاسخ)
سینماتیک سطح شیبدار (8 پاسخ)
کشف یک کهکشان کوچک بصورت تصادفی (0 پاسخ)
اولین عکس از سیاهچاله تقریبا آماده است! (0 پاسخ)
دو ماشین اگر باهم برخورد کنن کمتر صدمه می‌بینند یا به دیوار؟ (62 پاسخ)
خازن باردار (5 پاسخ)
رد نظریه خمیدگی فضا و زمان (6 پاسخ)
برخی آزمایش‌های فیزیک و دلایل آنها (0 پاسخ)
مساحت قسمتی از سطح یک کره چطور محاسبه می‌شود؟ (9 پاسخ)
نیروی کشسانی فنر (2 پاسخ)
جریان ac و dc (2 پاسخ)
نظر شما درباره ی شکست تقارن ماده و ضد ماده (0 پاسخ)
سرعت اسپین الکترون (1 پاسخ)
خواص ذرات و تعمیمش به خواص جهان (0 پاسخ)
ایجاد خلا در لیوان توسط آتش (8 پاسخ)
آیا ریل‌های قطارهایی که مگلو نیستند هم آهنربا می‌شوند؟ (3 پاسخ)
پیشنهاد سرن برای ایجاد یک برخورد دهنده بزرگتر (0 پاسخ)
مقالات فیزیک
شواهدی از اجرام جدید در کمربند کویپر!
پایان زندگی ستاره‌های غول‌پیکر
چرا برخی از سال‌ها، دمای زمین بیشتر می‌شود؟
عواقب کم بودن فشار باد تایر اتومبیل
تصویری از جرم سرگردان میان‌کهکشانی!
آیا هوش‌مصنوعی به خودآگاهی خواهد رسید؟
دوقلوهای نیمه‌همسان چگونه به‌وجود می‌آیند؟
دندانی که درون بینی رشد کرده است!
ساخت اتم‌های ضدماده در آزمایشگاه
آیا فضاپیمای اسرائیلی با موفقیت به سطح ماه خواهد رسید؟!
راز هم‌ترازی اهرام مصر فاش شد!
شباهت جالب نئاندرتال‌ها با انسان‌های امروزی
اندازه‌گیری چگالی ماده‌ی تاریک در جهان
به تماشای واضح‌ترین عکس از اولتیما تولی بنشینید
به کمک نانوتکنولوژی، دید انسان افزایش خواهد یافت
مسابقه‌ی علمی هفتگی شماره‌ی ۱۸
تاثیر تغییرات آب و هوایی بر زندگی ماهی‌گیران!
چرا باید فرض کنیم حیوانات خودآگاهی دارند؟
گوش دادن به موسیقی خلاقیت را نابود می‌کند!
تلسکوپ گانیمد آغاز به‌کار کرد
سلول‌های چربی سفید، ساعت درونی خودشان را دارند
وزن کهکشان راه‌شیری چقدر است؟
ساخت ماده‌ی بیولوژیکی جدید در ابعاد میکروبی!
فرزند بیشتر روند پیری را کندتر می‌کند!
کشف قدیمی‌ترین کوتوله‌ی سفید در کیهان
تاثیر مهندسی سلول‌ها بر درمان سرطان
بی‌ام‌و سری۳ جدید، سربلند در اولین آزمایش بین‌المللی
چرا کودکان باید خواب کافی داشته باشند؟
دانلود فصل پنجم از کتاب «ستارگان، زمین و زندگی»
میکروفسیل قورباغه‌ای صدها میلیون ساله!
ادامه ...
اخبار فیزیک
یافته های تازه دانشمندان ممکن است سفر در زمان را غیرممکن کند!
نگاهی به دوردست‌های کیهان به کمک یک خوشه کهکشانی غول‌پیکر
سنجش ذرات در کیهان اولیه
پیش‌بینی جرم ذره «هیگز» توسط سیمپسون‌های کارتونی 14 سال قبل از سرن!
فریب فوق‌العاده نور توسط محقق ایرانی
طراحی پای مصنوعی دارای سیستم بینایی توسط دانشمندان ایرانی
حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی
مخترع لیزر چارلز تاونز در 99 سالگی درگذشت
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ
آمادگی برخورددهنده بزرگ هادرونی برای کشف یک ذره جدید
مشاهده پیوند شیمیایی اتم‌ها و تشکیل مولکول برای نخستین‌بار
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر
لوح انجمن جهانی نفرولوژی به «پدر علم نفرولوژی ایران» اعطا می‌شود
چرا برخی کهکشان‌ها جوانمرگ می‌شوند؟
ادامه ...
مطالب پربیننده
عاملی عجیب در بارش‌های شدید برف و باران (0+)
عوارض و فایده‌ی مهم خالکوبی (0+)
کشف سه عضو جدید کهکشان راه‌شیری (0+)
اکتشاف کوانتومی جالب در دنیای فیزیک مواد (0+)
مصاحبه‌ی اختصاصی مجله علمی ایلیاد با پدر نجوم آماتوری ایران (0+)
بلوغ هیوندای اکسنت پس از پنج نسل (0+)
درمان دیابت نوع یک با کمک سلول‌های بنیادی (0+)
شاید انرژی تاریک مقدار ثابتی نداشته باشد! (0+)
چقدر زمان برای شاد بودن لازم داریم؟ (0+)
دارویی برای درمان ۶ نوع تومور سرطانی (0+)
آیا سگ‌های بزرگ باهوش‌تر از سگ‌های کوچک هستند؟ (0+)
دانشمندان گرانش مریخ را اندازه‌گیری کردند (0+)
نیکوتین چگونه یک سیگاری را معتاد می‌کند! (0+)
نسل جدید سلول‌های خورشیدی (0+)
تشکیل موج‌های آلفون در اطراف خورشید (0+)
ادامه ...