up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله سوخت هسته اي PDF
QR code - سوخت هسته اي

سوخت هسته اي

سيکل سوخت هسته اي

چرخه سوخت هسته اي يا زنجيره سوخت هسته اي،مراحل پيوسته و مختلفي از توليد سوخت هسته اي است.اين زنجيره از دو مرحله تشکيل شده که در پي مرحله اول آن،بر اثر فرآيند هاي انجام گرفته در راکتور،سوخت توليد مي شود؛ مرحله دوم نيز مديريت امنيت فرايند توليد و بازيافت سوخت را در بر مي گيرد. اگر سوخت مصرف شده دوباره بازيافت نشود زنجيره سوخت ناتمام مي ماند. از اين رو بازيافت مرحله مهمي به شمار مي رود.
مراحل زير زنجيره سوخت هسته اي ر ا تشکيل مي دهند:
۱) اکتشاف و استخراج و تغليظ اورانيم:
اورانيم موجود در سنگ معدن حدود يک درصد است که توسط روشهاي مکانيکي و شيميايي به اکسيد اورانيم که کيک زرد نام دارد تبديل مي شود. اورانيم۲۳۵ قابل شکافت و مناسب براي سوخت هسته اي در اکسيد اورانيم وجود دارد که با ظرفيت صفر يا آزاد هرگز در طبيعت وجود ندارد. اورانيم يک فلز راديواکتيو است که استفاده از آن درراکتورهاي هسته اي براي توليد الکتريسيته اقتصادي برآورد شده است. در ايران مرکزي انواع دگرگوني با پرتوزايي قابل توجه يافت مي شود. براي استخراج اورانيم از روشهاي روباز زيرزميني بازيابي درجا وروش بازيابي تپه اي استفاده مي شود.
عمليات تغليظ بلافاصله پس از استخراج وآماده سازي مواد معدني به فرايندهاي کانه آرايي جداسازي اورانيم از مواد معدني و تخليص آن اطلاق مي گردد. محصول تغليض شده اورانيم را کيک زرد مي نامند که حدودا ۶۰% اورانيم دارد. مهم ترين فرايند تغليظ ليچينگ (محلول سازي) نام دارد.
۲) تبديل اورانيم:
اورانيم تغليظ شده به صورت کيک زرد مستقيما غير قابل استفاده به عنوان سوخت در راکتور هسته اي مي باشد.بنابراين فرآيندهاي بيشتري بايد روي محصول فوق صورت بگيرد که به آن تبديل اورانيم گفته مي شود.
در مجتمع تبديل، اورانيم به دي اکسيد اورانيم يا اورانيم هگزا فلورايد تبديل مي شود. اولي به عنوان سوخت راکتور که اورانيم غني شده نياز ندارد و مي تواند مستقيما بدون غني سازي مورد استفاده قرار گيرد استفاده شده و ترکيب دوم قابليت غني شدن را دارد که پس از چند فرايند ديگر مي تواند به عنوان سوخت در اکثر راکتورهاي اتمي به کار گرفته شود. بنابراين لازم است که اورانيم به صورت گازي شکل درآيد تا امکان انجام عمليات غني سازي با سهولت بيشتري فراهم گردد.لذا تبديل اورانيم پيش نياز اين فرايند مي باشد.
۳) غني سازي اورانيم:
منظور از غني شدن يا غني سازي افزايش ايزوتوپ طبيعي اورانيم-۲۳۵ از ۷ ۰ درصد به ۴-۵ ۳ درصد است. در نتيجه غني کردن درصد اورانيم قابل شکافت که براي راکتورهاي آب سبک لازم است افزايش مي يابد. روشهاي مهم غني سازي عبارتنداز:
الف) ديفيوژن گازي
ب) سانتريفيوژ
ج) ليزري
د) شيميايي
دو روش اول بر مبناي جدا سازي ايزوتوپي کار ميکنند درمقياس بزرگ مورد استفاده قرار مي گيرند.
۴) فرآوري اورانيم:
ساخت سوخت که در بعضي مواقع به فرآوري اورانيم اطلاق مي گردد، از مرحله تبديل مجدد و يا به عبارتي از مرحله توليد اکسيد اورانيم آغاز مي گردد. سوخت راکتورها عموماً به صورت حبه هاي سراميکي مي باشد اين حبه ها از اکسيد اورانيم فشرده که از حرارتهاي بالا سينتر شده اند ساخته مي شود. اين حبه ها در لوله هاي فلزي با روشهاي خاص قرار گرفته و جمع آنها به صورت مجتمع سوخت جهت قرار دادن در قلب راکتور در محلهاي مربوطه حمل مي شوند.
۵) نيروگاهاتمي(مديريت سوخت):
مجتمع هاي سوخت داخل محفظه تحت فشار راکتور قرار داده مي شوند که هسته مرکزي راکتور را تشکيل مي دهد. حرارت ايجاد شده در نتيجه شکافت هسته اي آب را به بخار تبديل مي کند. بخار حاصله توربين را به حرکت در مي آورد و توربين مولد را چرخانده و نيروي برق توليد مي شود. در اين بخش از سيکل سوخت هسته اي نتايج کليه فعاليت ها به عنوان اصلي ترين بخش از سيکل سوخت هسته اي بايد منجر به نتيجه گردد که همان توليد انرژي است.
۶) سوخت مصرف شده:
در مدتي که سوخت هاي هسته اي در راکتور قرار گرفته اند، در اثر واکنشهاي زنجيره اي شکافت توليد حرارت مي نمايد. در عين حال پرتو گيري بسيار زيادي نيز بر آن تحميل شده و پس از مدتي به اصطلاح سوخته شده و راديواکتيويته آن کاهش ميابد. به عبارتي اورانيم آن مصرف شده و محصولات شکافت در آن تجمع پيدا مي کنند. اين مواد از اين پس براي اتم هاي اورانيم- ۲۳۵به دليل جاذب نوترون هاي حاصل ازشکافت،مواد مسموم کننده محسوب شده و سبب کاهش ضريب ازدياد نوترون و راديواکتيويته مي شوند. لذا در اين موقع که مجموعه هاي سوخت کمترين راديو اکتيويته را دارند به عنوان سوخت هاي مصرف شده از راکتور خارج مي شوند.
۷) بازفرآوري سوخت:
از آنجايي که سوختهاي مصرف شده در راکتورهاي اتمي داراي بيشترين مقدار راديواکتيويته حاصل از فعاليتهاي هسته اي هستند عمليات بازفرآوري اهميت فوق العاده اي دارد وبه روشهاي مختلفي با آن رفتار مي شود:
الف) چنانچه اين سوختهاي مصرف شده پس از مدتي مورد بازفرآوري جهت استفاده مجدد از اورانيم باقيمانده و پلوتونيم توليدشده، قرار گيرند سيکل سوخت بسته نام مي گيرند.
ب) چنانچه اين پسماندها و سوختهاي مصرف شده براي هميشه دفن شوند به آن سيکل سوخت باز گفته مي شود.
در جريان عمليات بازفرآوري حجم پسمان ها به ميزان قابل توجهي کاهش داده مي شود.
۸) پسمانداري سيکل سوخت:
پسمانداري ناشي از فعاليتهاي مربوط به سيکل سوخت هسته اي و توليد الکتريسيته مي باشد.منظور از پسمانداري کاهش حجم مواد راديو اکتيو بر جا مانده و ايمني محيط زيست مي باشد، ممکن است طي اتخاذ استراتژيهاي متفاوت در جهت همين منظور و بهره برداري بهينه به طور متفاوت با آن رفتار شود که اين پسماندها به سه دسته با راديواکتيو کم متوسط و زياد تقسيم مي شوند. اين پسماندها بسته به تاثير مخرب خود روي محيط زيست به روشهاي گوناگوني دفع مي شوند.

تحقيقات نشان داده که سوختگي ها عموما در منازل اتفاق مي افتد. همه ما درد ناشي از سوختگي هاي خفيف را تجربه کرده ايم و بيشتر مواقع کاملا نسبت به آن بي تف ...

هسته ترانسفورماتور هسته آهن هسته ترانسفورماتور متشکل از ورقه هاي نازک است که سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه مي شود. براي کم کردن تل ...

هسته ترانسفورماتور هسته آهن هسته ترانسفورماتور متشکل از ورقه هاي نازک است که سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه مي شود. براي کم کردن تلف ...

هسته ترانسفورماتور هسته آهن هسته ترانسفورماتور متشکل از ورقه هاي نازک است که سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه مي شود. براي کم کردن تل ...

اورانيوم فلزي راديواكتيو و پرتوزاست كه در سراسر پوسته سخت زمين موجود است. اين فلز حدوداً ۵۰۰ بار از طلا فراوان تر و به اندازه قوطي حلبي معمولي و عادي ...

خودروهاي الکتريکي از مرحله ايده خارج و به فناوري کاربردي تبديل مي شوند. در حالي که خودروهاي الکتريکي گام به گام عرصه زمين را دراختيار مي گيرند، اوضاع ...

● مقدمه شکافت هسته اي اتم اورانيم ۲۳۵ در واقع در اثر نفوذ يک نوترون حرارتي به درون هسته يک اتم سنگين است که باعث شکافت آن به دوپاره از هسته هاي جديد و ...

ماده اي که به عنوان سوخت در راکتورهاي هسته اي مورد استفاده قرار مي گيرد بايد شکاف پذير باشد يا به طريقي شکاف پذير شود.۲۳۵U شکاف پذير است ولي اکثر هسته ...

دانلود نسخه PDF - سوخت هسته اي