up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله سانتريفوژ PDF
QR code - سانتريفوژ

سانتريفوژ

آشنايي با سانتريفوژ

اين روزها يکي از واژه هايي که در ارتباط با مباحث انرژي هسته اي، به طور مکرر شنيده مي شود دستگا ه هاي «سانتريفوژ» است.در مطلبي که از پي مي آيد، مولف کوشيده است با اطلاعاتي در حد دانش عمومي خوانندگان، سانتريفوژ را شرح دهد.
اولين سانتريفوژ صنعتي دنيا بيش از نيم قرن پيش توسط يک دانشمند آلماني به نام زيپه اختراع شد و به طور عملياتي مورد استفاده قرار گرفت. البته تکنولوژي آن با سانتريفوژهاي امروزي فرق زيادي داشت، ولي اصول کار آن فرقي با سانتريفوژهاي امروزي نداشت.
در صنعت سوخت هسته اي، اين وسيله نقشي اساسي دارد جهت جدا کردن ايزوتوپ هاي اورانيوم۲۳۵ و اورانيوم۲۳۸در گاز هگزافلورايد اورانيوم(UF۶) از سانتريفوژ استفاده مي شود. البته روش هاي متعددي مانند جداسازي ايزوتوپي الکترومغناطيسي، پخش ديفوزيون گازي، ديفوزيون گرمايي، فرآيندهاي آئروديناميکي، جداسازي ايزوتوپي ليزري، تبادل يوني و فرايند جداسازي پلاسمايي وجود دارد ولي در بيش از ۹۵درصد صنعت هسته اي جهان، اورانيوم به وسيله يکي از دو روش سانتريفوژ گازي و پخش گازي جدا شده و غني مي شود.
سانتريفوژ دستگاه استوانه اي شکلي است که درست مثل توربين هواپيما پره هايي در وسط آن وجود دارد. اين پره ها به طور متوسط در هر ثانيه ۱۰۰۰ دور مي زنند. در نتيجه اين چرخش، اورانيوم سنگين روي ديواره آخرين سانتريفوژ قرار مي گيرد و اورانيوم۲۳۵در کنار آن مي نشيند. بايد هزاران سانتريفوژ در کنار هم قرار گيرند تا بتوان با کمک مجموعه آنها اورانيوم را غني کرد ايران در فرآيند کاربردي غني سازي از روش سانتريفوژ گازي استفاده مي کند.
در روش پخش گازي، هگزافلورايد اورانيوم تحت فشار از ميان يک سري ديافراگم ها يا غشاهاي متخلخل عبور کرده و از آنجايي که اورانيوم ۲۳۵ سبک تر از اورانيوم ۲۳۸ مي باشد آنها سريعتر حرکت کرده و امکان کمي بيشتري براي عبور از سوراخ هاي موجود در غشا را دارند.
گاز UF۶ که از طريق غشا پخش مي شود اندکي غني بوده ضمن اينکه آنچه نمي تواند گذر کند از اورانيوم ۲۳۵ تهي است.
در روش پخش گازي دوران سريع ماده سبب مي شود تا ايزوتوپ هاي سنگين تر به طرف ديواره خارجي حرکت کنند. عامل جداسازي در اين روش به تفاوت جرمي ايزوتوپ هايي که بايد جداسازي شوند بستگي دارد در غني سازي اورانيوم با روش سانتريفوژ گازي، از تعداد زيادي سيلندر دوار که به صورت موازي و متوالي کنار هم قرار داده شده اند استفاده مي شود.
دستگاه هاي سانتريفوژ به صورت آبشاري يا کاسکد(سيستم غني سازي دنباله اي) به هم مرتبط هستند اين دوران باعث ايجاد يک نيروي گريز از مرکز مي شود، به طوري که مولکول هاي گازي سنگين تر به طرف خارج سيلندر حرکت کرده و مولکول هاي گازي سبک تر در قسمت مرکزي(محورگردنده) جمع مي شوند.
گاز به داخل يک سري لوله هاي خلأ وارد شده که هر يک شامل يک گردنده با بيش از دو متر طول و قطر ۱۵تا۲۰سانتيمتر هستند. گردنده ها با سرعت بالاي ۵۰۰۰۰ تا ۷۰۰۰۰ دور در دقيقه، مولکول هاي سنگين تر حاوي اورانيوم ۲۳۸ در لبه خارجي سيلندر متمرکز مي شوند. افزايش اورانيوم ۲۳۵ نيز در مرکز وجود دارد. جهت جداسازي بالاتر نياز به سانتريفوژهاي با سرعت بالاتر و استفاده از تعداد بيشتري از آنها است.
بايد يادآور شد که به دليل سرعت هاي دوران بسيار بالا، طراحي آنها و همچنين مواد استفاده شده در آنها از نظر متالوژي پيچيده بوده و دقت بالايي را طلب مي کند. گاز UF۶ خورنده بوده، بنابراين بايد تمام اجزايي که با اين ماده در تماسند مقاوم در برابر خوردگي باشند .
جهت بالا بردن ظرفيت جداسازي سانتريفوژها بايد طول گردنده و سرعت ديواره گردنده افزايش يابد. براي ساخت گردنده ها از آلياژ هاي آلومينيوم، فولاد ماراژين، تيتانيوم و يا ترکيباتي که با برخي شيشه هاي خاص تقويت شده که با نام فيبرهاي کربني معروف هستند،استفاده مي شود؛ البته متداولترين ماده در حال حاضر، فولاد ماراژين است يک سانتريفوژ مدرن از زمان راه اندازي، به مدت بيش از ۱۰سال مي تواند بدون نگهداري به کار خود ادامه دهد.
از مراکز مهم غني سازي اورانيوم که از روش پخش گازي استفاده مي کنند در اروپا مي توان به گروناو(Gronau) آلمان و يورنکو که متشکل از شرکت هاي انگليسي، آلماني و هلندي هستند نام برد که مکان آن در capenhurst بريتانيا مي باشد.
روسيه هم به عنوان يک غول صنعتي در اين زمينه از چهار مرکز که چهل درصد ظرفيت جهان را توليد مي کند از همين شيوه پخش گازي استفاده مي کند. آمريکا هم تکنولوژي سانتريفوژ گازي را در آينده نزديک جايگزين تکنولوژي سانتريفوژهاي پخش گاز قديمي مي کند زيرا اين روش نسبت به روش قديمي به انرژي کمتري براي رسيدن به جداسازي مشابه نياز دارد.
ژاپن، چين، برزيل، پاکستان و شايد کره شمالي هم جهت غني سازي اورانيوم از چنين روشي استفاده مي کنند. به طور کلي مجموعه آبشارهاي بزرگ سانتريفوژ گازي که در کشورهاي فرانسه، آلمان، بريتانيا و چين مورد استفاده قرار مي گيرند براي توليد اورانيومي است که براي مصرف داخلي و نيز صادرات است، اما در ژاپن توليد آن فقط جهت مصرف داخلي است.
باتوجه به اين آمار مي توان دريافت که در حال حاضر و آينده هم سانتريفوژهاي گازي مهمترين نوع جهت غني سازي اورانيوم در سطح جهان بوده و هر روز در جهت افزايش تکنولوژي و راندمان آن کار مي شود؛ البته لازم به ذکر است که روسيه اين صنعت عظيم را به عنوان يادگاري ارزشمند از اتحادجماهيرشوروي سابق به ارث برده است و در حال حاضر تأمين کننده سوخت هسته اي تعداد زيادي از راکتورهاي قدرت دنيا بوده و از اين نظر در دنيا پيش رو است.

اين روزها يكي از واژه هايي كه در ارتباط با مباحث انرژي هسته اي، به طور مكرر شنيده مي شود دستگا ه هاي «سانتريفوژ» است. در مطلبي كه از پي مي آيد، مولف ك ...

غني سازي اورانيوم يکي از مراحل مهم چرخه توليد سوخت هسته يي است که روش هاي مختلفي براي اين کار وجود دارد ولي يکي از عملياتي ترين روش ها غني سازي توسط س ...

هنگامي كه مردم در مورد خودروهاي مسابقه اي و يا خودروهاي ورزشي با كيفيت صحبت مي كنند (از جمله خودروهاي فرمول يك)، خواه ناخواه صحبت از توربوشارژر هم به ...

باوجود بحثهاي فراوان درباره برنامه هاي اتمي ايران، هنوز به بسياري از پرسش هاي افكار عمومي، به ويژه از لحاظ علمي پاسخ روشني داده نشده است. سعي کرده ايم ...

- پمپهاي هيدروليکي با توجه به نفوذ روز افزون سيستم هاي هيدروليکي در صنايع مختلف وجود پمپ هايي با توان و فشار هاي مختلف بيش از پيش مورد نياز است . پ ...

● استخراج اورانيوم از معدن اورانيوم که ماده خام اصلي مورد نياز براي توليد انرژي در برنامه هاي صلح آميز يا نظامي هسته اي است، از طريق استخراج از معادن ...

اگر يک اتومبيل با انتقال دستي را مي رانيد ، ممکن است از درک اينکه بيش از يک کلاچ دارد تعجب کنيد . و اين موضوع را که فقط اتومبيل هاي ما انتقال اتوماتيک ...

توربوشارژر نوعي سيستم دمنده است که هوا را با فشار زياد به درون سيلندر مي دمد. همان طور که مي دانيد، هنگامي که پيستون در حالت عکسش قرار دارد، مخلوط هوا ...

دانلود نسخه PDF - سانتريفوژ