عمومی و مهندسی

جداسازی ایزوتوپ الکترومغناطیسی

مقاله اصلی: کالوترون

نمودار شماتیک جداسازی ایزوتوپ اورانیوم در یک کالوترون نشان می دهد که چگونه از یک میدان مغناطیسی قوی برای هدایت جریان یون های اورانیوم به یک هدف استفاده می شود و در نتیجه غلظت بیشتری از اورانیوم 235 (در اینجا با رنگ آبی تیره نشان داده می شود) در حاشیه داخلی جریان انجام پروژه انجام پروژه های دانشجویی انجام پروژه

در فرآیند جداسازی ایزوتوپ الکترومغناطیسی (EMIS) ، اورانیوم فلزی ابتدا بخار می شود ، و سپس یون می شود و به یون های بار مثبت می رسد. سپس کاتیونها شتاب گرفته و متعاقباً توسط میدانهای مغناطیسی به سمت اهداف جمع آوری شده خود منحرف می شوند. طیف سنج جرمی در مقیاس تولید به نام Calutron در طول جنگ جهانی دوم ساخته شد که بخشی از 235U مورد استفاده برای بمب هسته ای Little Boy را که در سال 1945 بر فراز هیروشیما رها شده بود ، تهیه کرد. به طور مناسب اصطلاح "Calutron" برای یک دستگاه چند مرحله ای که در یک بیضی بزرگ در اطراف آهنربا الکتریکی قدرتمند. جداسازی ایزوتوپ الکترومغناطیسی تا حد زیادی به نفع روشهای موثرتر کنار گذاشته شده است.

روشهای شیمیایی

یک فرآیند شیمیایی برای مرحله آزمایشی کارخانه نشان داده شده است اما برای تولید استفاده نمی شود. فرآیند CHEMEX فرانسه با استفاده از فازهای آلی و آلی غیر قابل تجزیه ، تفاوت بسیار کمی در میل دو ایزوتوپ به تغییر ظرفیت اکسیداسیون / کاهش را مورد سو استفاده قرار داد. یک فرآیند تبادل یونی توسط شرکت شیمیایی Asahi در ژاپن ایجاد شد که شیمی مشابهی را اعمال می کند اما جداسازی را روی یک ستون تبادل یونی رزین اختصاصی اعمال می کند.

جداسازی پلاسما

فرآیند جداسازی پلاسما (PSP) تکنیکی را توصیف می کند که از مغناطیس های ابررسانا و فیزیک پلاسما استفاده می کند. در این فرآیند ، از اصل تشدید سیکلوترون یونی برای انرژی انتخابی ایزوتوپ 235U در یک پلاسما حاوی مخلوط یون استفاده می شود. فرانسوی ها نسخه اختصاصی PSP خود را تهیه کردند که آن را RCI نامیدند. بودجه RCI در سال 1986 به شدت کاهش یافت و این برنامه در حدود سال 1990 به حالت تعلیق درآمد ، اگرچه RCI هنوز برای جداسازی پایدار ایزوتوپ استفاده می شود.

[ بازدید : 175 ] [ امتیاز : 3 ] [ نظر شما : ]

جداسازی ایزوتوپ لیزر مولکولی (MLIS)

جداسازی ایزوتوپ لیزر مولکولی از لیزر مادون قرمز استفاده شده به سمت UF6 استفاده می کند ، مولکول های مهیج حاوی یک اتم 235U. لیزر دوم باعث آزاد شدن یک اتم فلوئور می شود و پنتا فلوراید اورانیوم را ترک می کند و سپس از گاز رسوب می کند.

جداسازی ایزوتوپها توسط تحریک لیزر (SILEX)انجام پروژه انجام پروژه های دانشجویی انجام انواع پروژه

جداسازی ایزوتوپ ها توسط تحریک لیزر یک پیشرفت استرالیایی است که از UF6 نیز استفاده می کند. پس از طولانی شدن فرآیند توسعه که شامل شرکت غنی سازی USEC و کسب حقوق تجاری این فناوری توسط شرکت USEC بود ، انرژی هسته ای GE Hitachi (GEH) در سال 2006 با Silex Systems توافق نامه تجاری سازی امضا کرد. GEH از آن زمان حلقه آزمایش نشان داده و برنامه های خود را برای ساخت یک تسهیلات اولیه تجاری. جزئیات فرآیند با توافق نامه های بین دولتی بین ایالات متحده ، استرالیا و نهادهای تجاری طبقه بندی و محدود می شود. پیش بینی شده است که SILEX به منظور کارآیی کارآمدتر از تکنیک های موجود تولید شده است ، اما باز هم ، رقم دقیق طبقه بندی شده است. در آگوست سال 2011 ، Global Laser Enrichment ، یکی از شرکت های تابعه GEH ، به کمیسیون تنظیم مقررات هسته ای ایالات متحده (NRC) درخواست اجازه ساخت یک کارخانه تجاری را داد. در سپتامبر 2012 ، NRC مجوز ساخت GEH را برای ساخت و بهره برداری از یک کارخانه تجاری غنی سازی SILEX صادر کرد ، اگرچه این شرکت هنوز تصمیم نگرفته بود که آیا این پروژه برای شروع ساخت به اندازه کافی سودآور است یا خیر ، و علی رغم نگرانی ها از اینکه این فناوری می تواند به گسترش هسته ای کمک کند .

سایر تکنیک ها

فرآیندهای آیرودینامیکی

نمودار شماتیک نازل آیرودینامیکی. هزاران هزار از این ورقه های کوچک در یک واحد غنی سازی ترکیب می شوند.

فرآیند تولید LIGA مبتنی بر اشعه ایکس در اصل در Forschungszentrum Karlsruhe ، آلمان برای تولید نازل برای غنی سازی ایزوتوپ ساخته شد.

مجری ساختمان مهندس مجری ساختمان مجری ذیصلاح

فرآیندهای غنی سازی آیرودینامیکی شامل تکنیک های نازل جت بکر است که توسط E. W. Becker و همکارانش با استفاده از فرایند LIGA و فرایند جداسازی لوله گرداب ساخته شده است. این فرایندهای جداسازی آیرودینامیکی ، همانطور که سانتریفیوژ گاز انجام می شود ، به انتشار هدایت شده توسط شیب فشار بستگی دارد. به طور کلی این ضرر را دارد که نیاز به سیستم پیچیده آبشار از عناصر جدا کننده جداگانه برای به حداقل رساندن مصرف انرژی است. در واقع ، فرآیندهای آیرودینامیکی را می توان به عنوان سانتریفیوژهای غیر چرخان در نظر گرفت. افزایش نیروهای گریز از مرکز با رقت شدن UF6 با هیدروژن یا هلیوم به عنوان گاز حامل با دستیابی به سرعت جریان بسیار بیشتر برای گاز حاصل از آن است که می توان با استفاده از هگزا فلورید اورانیوم خالص به دست آورد. شرکت غنی سازی اورانیوم در آفریقای جنوبی (UCOR) آبشار مداوم جداسازی گرداب هلیکون را برای نرخ تولید بالا غنی سازی کم و قابل توجهی متفاوت نیمه دسته ای پلساکون با سرعت تولید کم آبشار غنی سازی بالا هر دو با استفاده از یک طراحی جدا کننده لوله گرداب خاص ، و هر دو مستقر کرد. در کارخانه صنعتی تجسم یافته است. یک کارخانه نمایشی توسط NUCLEI ، کنسرسیومی به رهبری Industrias Nucleares do Brasil در برزیل ساخته شد که از فرایند نازل جداسازی استفاده می کرد. با این حال ، تمام روش ها دارای مصرف انرژی بالا و نیازهای قابل توجهی برای حذف گرمای اتلاف هستند. در حال حاضر هیچ یک از آنها هنوز استفاده نمی شود.

[ بازدید : 3369 ] [ امتیاز : 3 ] [ نظر شما : ]

روشهای غنی سازی

جداسازی ایزوتوپ دشوار است زیرا دو ایزوتوپ از یک عنصر دارای خواص شیمیایی تقریباً یکسانی هستند و فقط با استفاده از اختلافات جرمی کوچک می توان به تدریج از هم جدا شد. (235U تنها 1.26٪ سبک تر از 238U است.) این مشکل افزایش می یابد زیرا اورانیوم به ندرت در شکل اتمی خود جدا می شود ، اما در عوض به عنوان یک ترکیب (235UF6 فقط 0.852٪ سبک تر از 238UF6 است.) آبشار مراحل مشابه غلظت های متوالی بالاتر تولید می کند از 235U. هر مرحله کمی محصول غلیظتر به مرحله بعدی منتقل می کند و باقیمانده کمی غلیظ کمتر به مرحله قبل برمی گرداند.

در حال حاضر دو روش تجاری عمومی برای غنی سازی در بین المللی به کار رفته است: انتشار گاز (به عنوان نسل اول) و سانتریفیوژ گاز (نسل دوم) که فقط 2٪ تا 2.5٪ به اندازه انتشار گاز (حداقل عامل " 20 "کارآمد تر). برخی از کارها در حال انجام است که می تواند از تشدید هسته ای استفاده کند. با این وجود هیچ شواهد موثقی مبنی بر افزایش مقیاس تولید فرآیندهای تشدید هسته ای وجود ندارد.

تکنیک های انتشار

انتشار گاز

در انتشار گاز از غشای نیمه تراوا برای جداسازی اورانیوم غنی شده استفاده می شود

مقاله اصلی: انتشار گاز

نفوذ گازی فناوری است که برای تولید اورانیوم غنی شده با مجبور کردن هگزا فلورید اورانیوم گازی (هگز) از طریق غشاهای نیمه تراوا استفاده می شود. این امر باعث ایجاد جدایی جزئی بین مولکولهای حاوی 235U و 238U می شود. در طول جنگ سرد ، انتشار گاز به عنوان یک روش غنی سازی اورانیوم نقش اصلی را ایفا می کند و از سال 2008 حدود 33٪ از تولید اورانیوم غنی شده را تشکیل می دهد ، اما در سال 2011 یک فناوری منسوخ تلقی می شود که به طور مداوم توسط نسل های بعدی تکنولوژی جایگزین می شود همانطور که گیاهان انتشار به پایان عمر خود می رسند. در سال 2013 ، تأسیسات Paducah در ایالات متحده متوقف شد ، این آخرین کارخانه انتشار گاز 235U در جهان بود.

مجری اراک ساختمان مهندسی ساز مجری ذیصلاح مجری کده

انتشار حرارتی

انتشار حرارتی از انتقال گرما در مایع یا گاز نازک برای انجام جداسازی ایزوتوپ استفاده می کند. این فرآیند از این واقعیت سوits استفاده می کند که مولکول های گاز سبک تر 235U به سمت یک سطح گرم پخش می شوند و مولکول های گاز 238U سنگین تر به سمت یک سطح سرد پخش می شوند. از کارخانه S-50 در اوک ریج ، تنسی در طول جنگ جهانی دوم برای تهیه مواد خوراکی فرآیند EMIS استفاده شد. به نفع انتشار گاز رها شد.

[ بازدید : 3533 ] [ امتیاز : 3 ] [ نظر شما : ]