منو
 کاربر Online
1708 کاربر online
 : فیزیک
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   کاربر offline حسین خادم 4 ستاره ها ارسال ها: 1813   در :  دوشنبه 14 فروردین 1385 [06:02 ]
  چرخه سوخت هسته‌اى چیست؟
 

چرخه سوخت هسته‌اى چیست؟

اورانیومى که از زمین استخراج مى شود، بلافاصله قابل استفاده در نیروگاه هاى تولید انرژى نیست. براى آنکه بتوان بیشترین بازده را از اورانیوم به دست آورد، فرآیندهاى مختلفى روى سنگ معدن اورانیوم صورت مى گیرد تا غلظت ایزوتوپ U235 که قابل شکافت است، افزایش یابد. چرخه سوخت اورانیوم نسبت به سوخت هاى رایج دیگر، از جمله زغال سنگ، نفت و گاز طبیعى به مراتب پیچیده تر و متمایزتر است. چرخه سوخت اورانیوم را چرخه سوخت هسته اى نیز مى گویند.

قسمتهای مختلف چرخه سوخت هسته‌ای

چرخه سوخت هسته اى از دو بخش انتهاى جلویى و انتهاى عقبى Front end و Back end تشکیل شده است. انتهاى جلویى چرخه، مراحلى است که منجر به آماده سازى اورانیوم به عنوان سوخت رآکتور هسته اى مى شود و شامل استخراج از معدن، آسیاب کردن، تبدیل، غنى سازى و تولید سوخت است. هنگامى که اورانیوم به عنوان سوخت مصرف شد و انرژى از آن به دست آمد، انتهاى عقبى چرخه آغاز مى شود تا ضایعات هسته اى به انسان و محیط زیست آسیبى نرسانند. این بخش عقبى شامل انباردارى موقتى، بازفرآورى کردن و انبار نهایى است.

  امتیاز: 0.00     
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   کاربر offline حسین خادم 4 ستاره ها ارسال ها: 1813   در :  سه شنبه 15 فروردین 1385 [08:43 ]
  اکتشاف و استخراج اورانیوم
 

اکتشاف و استخراج اورانیوم

ذخایر طبیعى اورانیوم، سنگ معدن اورانیوم است که بر اساس مقدار قابل استحصال از معدن محاسبه مى شود. با تکنیک ها و روش هاى زمین شناسى، معدن اورانیوم شناسایى مى شود و نمونه هایى از سنگ معدن به آزمایشگاه فرستاده مى شود. در آنجا، محلولى از سنگ معدن تهیه مى کنند و اورانیوم ته نشین شده را مورد بررسى قرار مى دهند تا بفهمند چه مقدار اورانیوم را مى توان از آن معدن استخراج کرد و چقدر هزینه مى برد. اورانیوم موجود در طبیعت معمولاً از دو ایزوتوپ U235 و U238 تشکیل مى شود که فراوانى آنها به ترتیب ۷۱/۰ درصد و ۲۸/۹۹ درصد است.

هنگامى که معدن شناسایى شد، به سه روش مى توان اورانیوم را استخراج کرد. استخراج از سطح زمین، استخراج از معادن زیرزمینى و تصفیه در معدن. دو روش نخست همانند دیگر روش هاى استخراج فلزات هستند ولى در روش سوم که در ایالات متحده استفاده مى شود، سنگ معدن در خود معدن تصفیه مى شود و اورانیوم به دست مى آید. سنگ معدن اورانیوم معمولاً از اکسید اورانیوم (U3O8) تشکیل شده است و غلظت آن در سنگ معدن بین ۰۵/۰ تا ۳/۰ درصد تغییر مى کند. البته این تنها منبع اورانیوم نیست. اورانیوم در برخى معادن فسفات با منشاء دریایى نیز وجود دارد که البته فراوانى بسیار کمى دارد، به طورى که حداکثر به ۲۰۰ ذره در یک میلیون ذره مى رسد. از آنجایى که این معادن فسفات مقادیر انبوهى تولید دارند، مى توان اورانیوم را با قیمت معقولى استحصال کرد.

آسیاب کردن

پس از استخراج سنگ معدن، تکه سنگ ها به آسیاب فرستاده مى شود تا خوب خرد شده، خرده سنگ هایى با ابعاد یکسان تولید شود. اورانیوم توسط اسید سولفوریک از دیگر اتم ها جدا مى شود، محلول غنى شده از اورانیوم تصفیه و خشک مى شود. محصول به دست آمده، کنسانتره جامد اورانیوم است که کیک زرد نامیده مى شود.

تبدیل

کیک زرد جامد است، ولى مرحله بعد (غنى سازى) از تکنولوژى بخصوصى بهره مى برد که نیازمند حالت گازى است. بنابراین کنسانتره اکسید اورانیوم جامد طى فرآیندى شیمیایى به هگزافلوراید اورانیوم (UF6) تبدیل مى شود. UF6 در دماى اتاق جامد است، ولى در دمایى نه چندان بالا به گاز تبدیل مى شود.

  امتیاز: 0.00     
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   کاربر offline حسین خادم 4 ستاره ها ارسال ها: 1813   در :  سه شنبه 22 فروردین 1385 [07:45 ]
  تکنولوژی غنی سازی
 



غنى سازى چیست؟

براى ادامه یک واکنش زنجیره اى هسته اى در قلب یک رآکتور آب سبک ، غلظت طبیعى اورانیوم ۲۳۵ بسیار اندک است. براى آنکه UF6 به دست آمده در مرحله تبدیل، به عنوان سوخت هسته اى مورد استفاده قرار گیرد، باید ایزوتوپ قابل شکافت آن را غنى کرد. البته سطح غنى سازى بسته به کاربرد سوخت هسته اى متفاوت است. براى یک رآکتور آب سبک، سوختى با ۵ درصد اورانیوم ۲۳۵ مورد نیاز است، درحالى که در یک بمب اتمى، سوخت هسته اى باید حداقل ۹۰ درصد غنى شده باشد. غنى سازى با استفاده از یک یا چند روش جداسازى ایزوتوپ هاى سنگین و سبک صورت مى گیرد. در حال حاضر، دو روش رایج براى غنى سازى اورانیوم وجود دارد که عبارتند از انتشار گاز و سانتریفوژ گاز.

غنی سازی با روش انتشار گاز

در روش انتشار گازى (دیفیوژن)، گاز طبیعى UF6 با فشار بالا از یک سرى سدهاى انتشارى عبور مى کند. این سد ها که غشاهاى نیمه تراوا هستند، اتم هاى سبک تر را با سرعت بیشترى عبور مى دهند. در نتیجه ۲۳۵UF6 سریع تر از ۲۳۸UF6 عبور مى کند. با تکرار این فرآیند در مراحل مختلف، گازى نهایى به دست مى آید که غلظت U235 بیشترى دارد. مهم ترین عیب این روش این است که جداسازى ایزوتوپ هاى سبک در هر مرحله نرخ نسبتاً پایینى دارد، لذا براى رسیدن به سطح غنى سازى مطلوب باید این فرآیند را به دفعات زیادى تکرار کرد که این خود نیازمند امکانات زیاد و مصرف بالاى انرژى الکتریکى است و بالتبع هزینه عملیات نیز بسیار افزایش خواهد یافت.

غنی سازی با روش سانتریفوژ گاز

در روش سانتریفوژ گاز، گاز UF6 را به مخزن هایى استوانه اى تزریق مى کنند و گاز را با سرعت بسیار زیادى مى چرخانند. نیروى گریز از مرکز موجب مى شود ۲۳۵Uf6 که اندکى از ۲۳۸UF6 سبک تر است، از مولکول سنگین تر جدا شود. این فرآیند در مجموعه اى از مخزن ها صورت مى گیرد و در نهایت، اورانیوم با سطحى غنى شده مطلوب به دست مى آید. هر چند روش سانتریفوژ گازى نیازمند تجهیزات گرانقیمتى است، هزینه انرژى آن نسبت به روش قبلى کمتر است.

غنی سازی با لیزر

امروزه فناورى هاى غنى سازى جدیدى نیز توسعه یافته است که همگى بر پایه استفاده از لیزر پیشرفت کرده اند. این روش ها که روش جداسازى ایزوتوپ با لیزر بخار اتمى (AVLIS) و جداسازى ایزوتوپ با لیزر مولکولى (MLIS) نام دارند، مى توانند مواد خام بیشترى را در هر مرحله غنى کنند و سطح غنى سازى آنها نیز بالاتر است.

  امتیاز: 0.00     
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   کاربر offline حسین خادم 4 ستاره ها ارسال ها: 1813   در :  چهارشنبه 30 فروردین 1385 [07:27 ]
  ساخت میله‌های سوخت هسته‌ای
 

ساخت میله‌هاى سوخت

تولید میله سوخت، آخرین مرحله انتهاى جلویى در چرخه سوخت هسته اى است. اورانیوم غنى شده که هنوز به شکل UF6 است، باید به پودر دى اکسید اورانیوم (۲ UO) تبدیل شود تا به عنوان سوخت هسته اى قابل استفاده باشد، پودر ۲ UOسپس فشرده مى شود و به شکل قرص درمى آید. قرص ها در معرض حرارت با دماى بالا قرار مى گیرند تا به قرص هاى سرامیکى سخت تبدیل شوند. پس از طى چند فرآیند فیزیکى، قرص هایى سرامیکى با ابعاد یکسان حاصل مى شود.

حال، متناسب با طراحى راکتور و نوع سوخت مورد نیاز، این قرص هاى کوچک را دسته دسته کرده و در لوله اى بخصوص قرار مى دهند. این لوله از آلیاژ بخصوصى ساخته شده است که در برابر خوردگى بسیار مقاوم است و در عین حال از رسانایى حرارتى بسیار بالایى برخوردار است. حال میله سوخت آماده شده است و براى استفاده در رآکتور به نیروگاه فرستاده مى شود.


  امتیاز: 0.00     
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   کاربر offline مجید آقاپور 4 ستاره ها ارسال ها: 1637   در :  چهارشنبه 06 اردیبهشت 1385 [07:40 ]
  چرخه سوخت هسته ای
 

img/daneshnameh_up/0/0c/200px-Nuclear_Fuel_Cycle.JPG


img/daneshnameh_up/e/ed/chp_nuclearfuelcycle1.jpg


img/daneshnameh_up/e/e9/fuel_cycle.JPG


img/daneshnameh_up/a/af/yellowcake.jpg

کیک زرد


  امتیاز: 0.00     
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   کاربر offline حسین خادم 4 ستاره ها ارسال ها: 1813   در :  شنبه 09 اردیبهشت 1385 [08:29 ]
  مدیریت زباله‌هاى هسته‌اى
 

انتهاى عقبى چرخه: مدیریت زباله‌هاى هسته‌اى

در نیروگاه هسته‌اى هم مثل دیگر فعالیتهاى بشرى، ضایعاتى تولید مى‌شود که به دلیل حساسیت مضاعف زباله هاى رادیواکتیو، مدیریت این ضایعات باید تحت قوانین و محدودیت هاى خاصى صورت بگیرد. در هر هشت مگاوات ساعت انرژى الکتریکى تولید شده در نیروگاه هسته اى، ۳۰ گرم زباله رادیواکتیو به وجود مى آید. براى تولید همین مقدار برق با استفاده از زغال سنگ پرکیفیت، هشت هزار کیلوگرم دى اکسید کربن تولید مى شود که در دما و فشار جو، ۳ استخر المپیک را پر مى کند. پس قابل توجه هست که حجم زباله هاى رادیواکتیو بسیار کمتر است، ولى خطر آنها به مراتب بیشتر است و مراقبت از آنها ضرورى تر و دشوارتر. زباله هاى رادیواکتیو بر اساس مقدار و نوع ماده رادیواکتیو به ۳ گروه تقسیم مى شوند:

سطح پایین

لباس هاى حفاظتى، لوازم، تجهیزات و فیلترهایى که حاوى مواد رادیواکتیو با عمر کوتاه هستند. اینها نیازى به پوشش حفاظتى ندارند و معمولاً فشرده شده یا آتش زده مى شوند و در چاله هاى کم عمق دفن شده و انبار مى شوند.

سطح متوسط

رزین ها، پسمانده هاى شیمیایى، پوشش میله سوخت و مواد نیروگاه هاى برق هسته اى جزء زباله هاى سطح متوسط طبقه بندى مى شوند. اینها عموماً عمر کوتاهى دارند، ولى نیاز به پوشش محافظ دارند. این زباله ها را مى توان درون بتن قرار داد و در مخزن زباله ها گذاشت.

سطح بالا

همان سوخت مصرف شده رآکتورها است و نیاز به پوشش حفاظتى و سردسازى دارند. این زباله‌ها مراحل مدیریت ویژه‌ای دارد که در قسمت بعدی به آن میپردازیم.

  امتیاز: 0.00     
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   ناشناس   در :  دوشنبه 11 اردیبهشت 1385 [08:56 ]
  یک پرسش (از طریق تماس با ما)
 

نام و نام خانوادگی:
ندا نعمتی
باسلام من دانشجوی رشته فیزیک هستم.موضوع پروزه ای که انتخاب کرده ام انرزی اتمی وغنی سازی اورانیوم است.از شما خواهش میکنم در صورت امکان چند کتاب دراین زمینه به من معرفی بفرمائید.با تشکر ادرس ایمیل من:
nn_mehr2000@yahoo.com

  امتیاز: 0.00    نمایش یاسخ های این پست  
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   کاربر offline محمدموسویان 2 ستاره ها ارسال ها: 47   در :  چهارشنبه 13 اردیبهشت 1385 [12:29 ]
  قشنگ وطولانی
 

سلام
مطالبتون خیلی قشنگه
ولی این قدر طولانیه حوصله نداشتم بخونمشون!!!
یه فکری بکنین
کمتر و مختصرتر بنویسید

  امتیاز: 0.00     
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   کاربر offline مجید آقاپور 4 ستاره ها ارسال ها: 1637   در :  دوشنبه 10 مهر 1385 [07:51 ]
  افزایش 50 درصدی کارایی سوخت هسته‌ای
 

`موسسه فناوری ماساچوست` (ام.آی.تی) اعلام کرد، محققان آمریکایی یک سوخت راکتور طراحی کرده‌اند که به اعتقاد آنان می‌تواند نیروگاه‌های هسته‌ای را ‪ ۵۰‬درصد قدرتمندتر و ایمن‌تر کند. به گزارش رویترز از نیویورک، محققان می‌گویند فناوری جدید آنها حدود ده سال دیگر برای مصرف تجاری در راکتورهای کنونی آماده خواهد بود. در یک راکتور هسته‌ای، حرارت حاصل از شکافت اتم‌های اورانیوم، بخار لازم برای تولید برق را به وجود می‌آورد.

هم ‌اکنون یک کامیون پر از سوخت اورانیوم در یک راکتور هسته‌ای می‌تواند الکتریسیته کافی برای یکسال یک شهر تولید کند. دانشمندان ام.آی.تی معتقدند که روشی یافته‌اند که این سوخت را کارا تر می‌کند و بازده آن را حدود ‪ ۵۰‬درصد افزایش می‌دهد. سوخت اورانیوم معمولا به شکل گلوله‌های سفالی استوانه‌ای شکل با قطر حدود نیم اینچ درآورده می‌شود.

این گلوله‌ها شبیه نوع صاف و سیاه قرص‌های غذا برای حیوانات کوچک هستند. `پاول هژلار` و `موجد کاظمی` از ام.آی.تی به همراه دانشمندانی از `وستینگ هاوس` و سایر شرکت‌ها، به تازگی یک پروژه سه ساله را برای بخش انرژی آمریکا به پایان رساندند. این محققان می‌خواستند دریابند که چگونه می‌توان کارایی سوخت راکتورهای آبی تحت فشار را افزایش داد ضمن آن که آستانه ایمنی آنها را حفظ کرد.

حدود دو سوم از ‪ ۱۰۳‬راکتور فعال در آمریکا، راکتورهای آبی‌تحت فشار هستند که در آنها از فشار زیاد برای جلوگیری از جوشیدن آب استفاده می‌کنند. دانشمندان شکل این سوخت را از استوانه‌های جامد به لوله‌های توخالی تغییر دادند و بدین ترتیب سطح مساحتی را که به آب اجازه می‌دهد در داخل و خارج از این گلوله‌ها جریان یابد، افزایش دادند و با این کار میزان انتقال حرارت را بیشتر کردند.

طرح جدید این سوخت به مراتب ایمن‌تر نیز هست زیرا در دمای حدود ‪۷۰۰‬ درجه به دمای عملیاتی می‌رسد که بسیار پایین‌تر از ‪ ۱۸۰۰‬درجه برای سوخت معمولی و ‪ ۲۸۴۰‬درجه است که نقطه ذوب سوخت اورانیوم است. `هژلار` که یک دانشمند عالی رتبه پژوهشگر در بخش علوم هسته‌ای و مهندسی ام.آی.تی است می‌گوید تجاری کردن سوخت طراحی شده جدید حدود ده سال به طول می‌انجامد.

  امتیاز: 0.00