تحقیق چرخه سوخت هسته ای ( ورد)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..docx) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 10 صفحه

 قسمتی از متن word (..docx) : 
 

1
‏مقدمه
‏انرژى هسته‌اى با توجه به ویژگىهاى ‏حیرت انگیزش در آزاد سازى حجم بالایى از انرژى در قبال از میان رفتن مقادیر ناچیزى ‏از جرم ، به عنوان جایگزین سوختهاى پیر فسیلى که ناجوانمردانه در حال بلعیده شدن ‏هستند، مطرح شده است. ایران نیز با وجود منابع گسترده نفت و گاز به دلیل کاربردهاى ‏بهترى که سوختهاى فسیلى نسبت به سوزانده شدن در کوره‌ها و براى تولید حرارت دارند، ‏براى دستیابى به این نوع از انرژى تلاشهایى را از سالهاى دور داشته است و در سالهاى ‏پس از انقلاب همواره مورد اتهام واقع شده که هدف اصلیش نه فناورى صلح آمیز که رسیدن ‏به فناورى تسلیحات هسته‌اى است.
‏چرخه سوخت هسته‌اى شامل مراحل استخراج ، ‏آسیاب ، تبدیل ، ‏غنى سازى ‏، ساخت سوخت باز تولید و ‏راکتور هسته‌اى ‏است و به یک معنا کشورى که در چرخه ‏بالا به حد کاملى از خودکفایى و توسعه رسیده باشد با فناورى تولید سلاحهاى هسته‌اى ‏فاصله چندانى ندارد.
‏استخراج
‏در ‏فناورى هسته‌اى ‏، خواه صلح آمیز باشد یا نظامى ، ‏ماده بنیادى مورد نیاز، اورانیوم است. اورانیوم از معادن زیر زمینى و همچنین ‏حفاریهاى روباز قابل استحصال است. این ماده به رغم آنکه در تمام جهان قابل دستیابى ‏است، اما سنگ معدن تغلیظ شده آن به مقدار بسیار کمى قابل دستیابى است. زمانى که ‏اتمهاى مشخصى از اورانیوم در یک واکنش زنجیره‌اى
2
‏دنباله دار که به دفعات متعدد ‏تکرار شده ، شکافته مى‌شود، مقادیر متنابهى انرژى آزاد مى‌شود، به این فرآیند ‏شکافت هسته‌اى ‏مى‌گویند.
‏فرآیند شکاف در یک ‏نیروگاه هسته‌اى ‏به آهستگى و در یک سلاح هسته‌اى با ‏سرعت بسیار روى مى‌دهد، اما در هر دو حالت باید به دقت کنترل شوند. مناسبترین حالت ‏اورانیوم براى شکافت هسته‌اى ایزوتوپهاى خاصى از 235U (‏یا 239Pu) ‏است. ایزوتوپ ها ، اتمهاى یکسان با ‏تعداد نوترونهاى متفاوت هستند. به هرحال 235U ‏به دلیل تمایل باطنى به شکافت در ‏واکنشهاى زنجیرى و تولید انرژى حرارتى به عنوان «ایزوتوپ شکافت» شناخته شده ‏است.
‏هنگامى که اتم 235U ‏شکافته مى‌شود دو یا سه نوترون آزاد مى‌کند. این نوترونها با سایر اتمهاى 235U ‏برخورد کرده و باعث شکاف آنها و تولید ‏نوترونهاى جدید مى‌شود. براى روى دادن یک ‏واکنش هسته‌اى ‏به تعداد کافى از اتمهاى 235U ‏براى امکان ادامه یافتن این واکنشها ‏بصورت زنجیرى و البته خودکار نیاز است. این جرم مورد نیاز به عنوان «جرم بحرانى» ‏شناخته مى‌شود. باید توجه داشت که هر 1000 اتم طبیعى اورانیوم شامل تنها حدود هفت ‏اتم 235U ‏، یعنی (0.7 درصد) بوده و 993 ‏اتم دیگر از نوع 238U ‏هستند که ‏اصولا کاربردى در فرآیندهاى هسته‌اى ندارند.
4
‏تبدیل اورانیوم
‏سنگ معدن اورانیوم استخراج شده در ‏آسیاب خرد و ریز شده و به پودر بسیار ریزى تبدیل مى‌شود. پس از آن طى فرآیند ‏شیمیایى خاصى خالص سازى شده و بصورت یک حالت جامد به هم پیوسته که از آن به عنوان «‏کیک زرد» (yellow cake) ‏یاد مى‌شود، درمى‌آید. ‏کیک زرد شامل 70 درصد اورانیوم بوده و داراى خواص پرتوزایى (radioactive) ‏است. هدف ‏پایه‌اى دانشمندان هسته‌اى از فرآیند غنى سازى افزایش میزان اتمهاى 235U ‏است که براى این هدف اورانیوم باید ‏اول به گاز تبدیل شود.
‏با گرم کردن اورانیوم تا دماى 64 درجه سانتیگراد حالت ‏جامد به گاز ‏هگزا فلوئورید اورانیوم (UFG) ‏تبدیل مى‌شود. هگزافلوئورید اورانیوم خورنده و ‏پرتوزا است و باید با دقت جابجا شود، لوله‌ها و پمپها در کارخانه‌هاى تبدیل کننده ‏بصورت ویژه‌اى از آلیاژ آلومینیوم و نیکل ساخته مى‌شوند. گاز تولیدى همچنین باید از ‏نفت ‏و روغنهاى گریس به جهت جلوگیرى از واکنشهاى ‏ناخواسته شیمیایى دور نگه داشته شود.
‏غنى سازى اورانیوم
‏هدف ‏غنى سازى ‏مشخصا افزایش میزان 235U _ ‏ایزوتوپ شکافت _ است. اورانیوم مورد ‏نیاز در مصارف صلح آمیز نظیر راکتورهاى هسته‌اى نیروگاهها باید شامل دو تا سه درصد
4
235U ‏باشد، اما اورانیوم مورد نیاز ‏در ‏تسلیحات اتمى ‏باید شامل بیش از نود درصد 235U ‏باشد. شیوه متداول غنى سازى اورانیوم ‏سانتریفوژ ‏کردن گاز است. در این روش هگزافلوئورید ‏اورانیوم در یک محفظه استوانه‌اى با سرعت بالا در شرایط گریز از مرکز قرار مى‌گیرد. ‏این کار باعث جدا شدن ایزوتوپهاى با جرم حجمى بالاتر از 235U ‏مى‌شود (238U). 238U ‏در طى فرآیند گریز از مرکز به سمت ‏پائین محفظه کشیده شده و خارج مى‌شود، اتمهاى سبکتر 235U ‏از بخش میانى محفظه جمع آورى و جدا مى ‏شود.
235U ‏تجمع یافته پس از ‏آن به محفظه‌هاى گریز از مرکز بعدى هدایت مى‌شود. این فرآیند بارها در میان زنجیرى ‏از ‏دستگاههاى گریز از مرکز ‏در کنار هم چیده شده تکرار ‏مى‌شود تا خالصترین میزان اورانیوم بسته به کاربرد آن به دست آید. از اورانیوم غنى ‏شده در دو نوع سلاح هسته‌اى استفاده مى‌شود، یا بصورت مستقیم در ‏بمبهاى اورانیومى ‏و یا طى چند مرحله در ‏بمبهاى پلوتونیومى ‏مورد استفاده قرار مى ‏گیرد.
‏بمب اورانیومى
‏هدف نهایى طراحان بمبهاى هسته‌اى ‏رسیدن به یک جرم «‏فوق بحرانى» ‏است که باعث ایجاد ‏یک سرى واکنشهاى زنجیره‌اى به همراه تولید حجم بالایى از حرارت ‏مى‌شود. در یکى از ‏ساده‌ترین نوع طراحى این بمبها یک جرم زیر بحرانى کوچکتر به جرم بزرگترى شلیک