كيف يتم تخصيب اليورانيوم



تخصيب اليورانيوم : يستخدم اليورانيوم كمصدر للطاقة في المفاعلات النووية وتم استخدامه في صناعة أول قنبلة ذرية التي سقطت على هيروشيما في عام 1945، ويتم استخلاص اليورانيوم كمادة خام تسمى بيتشبلند ، ويتكون اليورانيوم من عدة نظائر ذات أوزان ذرية مختلفة ومستويات مختلفة من النشاط الإشعاعي ويتم استخدامه في تفاعلات الانشطار، ويجب زيادة كمية نظير 235U إلى مستوى يسمح بالانشطار في المفاعلات النووية أو القنبلة الذرية، وهذه العملية تسمى تخصيب اليورانيوم ، وهناك عدة طرق للقيام بذلك.
حيث تتطلب الغالبية العظمى من مفاعلات الطاقة النووية وقود اليورانيوم المخصب الذي يتم فيه رفع نسبة نظير اليورانيوم إلى- 235 من المستوى الطبيعي البالغ 0.7% إلى حوالي 3.5٪ ومنها إلى 5٪، وتحتاج عملية التخصيب إلى الحصول على اليورانيوم في شكل غاز، لذلك يتم مروره من المناجم عبر محطة تحويل يتم فيها تحول أوكسيد اليورانيوم إلى سادس فلوريد اليورانيوم.
كيف يتم تخصيب اليورانيوم :
– عملية الاثراء : يحتوي معظم اليورانيوم المخصب على 235U فقط من اليورانيوم ، في حين أن معظم اليورانيوم الموجود في الطبيعة هي النظير المستقر نسبيا 238U، وهناك نوع من التفاعل الانشطاري الذي يتم استخدامه على اليورانيوم حتى يتم رفعه إلى مستوى 235U ليتم استخدام اليورانيوم بشكل فعال.
يحتاج اليورانيوم المستخدم في معظم محطات الطاقة النووية إلى إثراء المستوى من 3 إلى 5٪ للحصول على اليورانيوم الفعال المخصب، حيث تم تصميم عدد قليل من المفاعلات النووية التي تستخدم اليورانيوم الغير مخصب، مثل مفاعل كاندو في كندا ومفاعل ماغنوكس في المملكة المتحدة، لذلك يحتاج اليورانيوم المستخدم في صنع القنابل الذرية والرؤوس الحربية إلى القيام بعملية الإثراء بنسبة 90٪ .
– تحويل اليورانيوم الخام إلى غاز : تتطلب معظم الطرق الموجودة حاليًا لتخصيب اليورانيوم أن يتم تحويه إلى غاز منخفض الحرارة، حيث يتم ضخ غاز الفلورين في محطة تحويل اليورانيوم، فيتفاعل غاز أوكسيد اليورانيوم مع الفلور لإنتاج سادس فلوريد اليورانيوم (UF6)، ثم يتم عمل الغاز لفصل وجمع نظير 235U.
– يتم التركيز في عملية تخصيب اليورانيوم على -235U ، مخلفا 85٪ من اليورانيوم عن طريق فصل سداسي فلورايد اليورانيوم الغازي إلى مجرىين: أحدهما يثري إلى المستوى المطلوب من اليورانيوم -235 ثم يمر إلى المرحلة التالية من دورة الوقود، ويتم استنفاد التيار الآخر من اليورانيوم 235 الذي يسمى اليورانيوم المستنفد والذي ليس له استعمال فوري.
– إثراء اليورانيوم : بعدما يتم تحويل اليورانيوم الخام إلى غاز، يحدث انتشار للغاز في أجهزة الطرد المركزي للغاز وذلك هو الامر الأكثر شيوعا، ولكن من المتوقع أن تحل محلهما عملية فصل النظائر عن طريق الليزر.
– تحويل اليورانيوم إلى الشكل الصلب : بعدما يتم الانتهاء من تخصيب اليورانيوم يتم نقل UF6 المخصب إلى محطة تصنيع الوقود حيث يتم تحويله إلى مسحوق ثاني أكسيد اليورانيوم، ثم يتم ضغط هذا المسحوق لتشكيل اجراز الوقود الصغيرة ، والتي يتم تسخينها بعد ذلك لصنع مادة خزفية صلبة ، ثم يتم إدخالها في أنابيب رقيقة لتشكيل قضبان الوقود، ثم يتم تجميع قضبان الوقود لتشكيل مجموعات الوقود التي يبلغ طوله عدة أمتار.