يورانيوم مخصب

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
(بالتحويل من تخصيب اليورانيوم)
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
أجهزة الطرد المركزي في أحد المعامل بالولايات المتحدة الأمريكية.

اليورانيوم المخصب هو نوع من اليورانيوم التي تكون فيه نسبة يورانيوم-235 كانت قد تمت زيادتها من خلال عملية فصل نظائر. اليورانيوم الطبيعي هى 99.284٪238U نظير, 235U فقط تشكل حوالي 0.711٪ من وزنه. 235U هو فقط نوية موجودة في الطبيعة (في أي كمية ملموسة ) هذه مادة انشطارية مع حرارة النيوترون.[1]

اليورانيوم المخصب هو عنصر حاسم لكلا من محطات توليد الطاقة النووية المدنية والعسكرية لإنتاج سلاح نووي . و الوكالة الدولية للطاقة الذرية لمحاولات رصد ومراقبة إمدادات اليورانيوم المخصب والعمليات التى تهدف إلى ضمان توليد الطاقة النووية الآمنة والحد من انتشار الأسلحة النووية. خلال مشروع مانهاتن أعطي اليورانيوم المخصب الاسم الرمزي oralloy، نسخة مختصرة من سبائك أوك ريدج ، بعد موقع المنشآت حيث يجرى تخضيب اليورانيوم.[بحاجة لمصدر] لا يزال يستخدم مصطلح oralloy أحيانا للإشارة إلى اليورانيوم المخصب. وهناك حوالي 2000 طن (t, Mg) من اليورانيوم عالي التخصيب في العالم,[2] ينتج معظمها لإنتاج الأسلحة النووية، تسيير السفن، وكميات صغيرة لمفاعلات الأبحاث.

238U المتبقي بعد التخصيب يعرف باسم يورانيوم منضب (DU)، وهو أقل بكثير بالنسبة لمستواه الإشعاعي من اليورانيوم الطبيعي حتى, وإن كان لا يزال كثيفا جدا وخطرا للغاية في شكل حبيبات - هذه الحبيبات هي منتج جانبى طبيعي الذي يجعله من المفيد لصناعة الدروع -أسلحة اختراق و وقاية من الإشعاع. في الوقت الحاضر، لا يزال 95 في المئة من المخزون في العالم من اليورانيوم المنضب في التخزين الآمن.

الفئات[عدل]

اليورانيوم المخصب قليلا (SEU)[عدل]

طبل الكعكة الصفراء (خليط من رواسب اليورانيوم)

اليورانيوم المخصب قليلا (SEU) لديه 235U تركيز 0.9٪ إلى 2٪. هذا الصنف الجديد يمكن استخدامه ليحل محل وقوداليورانيوم الطبيعي (NU) في بعض مفاعلات الماء الثقيل مثل مفاعل كندوا. الوقود المصمم مع SEU يمكن أن يوفر فوائد إضافية مثل تحسين السلامة أو المرونة التشغيلية، وعادة ما كانت تعتبر الفوائد في مجال السلامة مع الحفاظ على نفس الظرف التشغيلي. تحسينات السلامة يمكن أن تخفض ردود فعل التفاعل الإيجابي مثل معامل الفجوات التفاعلى. ستسهم التحسينات التشغيلية في زيادة خفض تكاليف استخدام الوقود مما يتيح أن تكون هناك حاجة أقل من اليورانيوم و حزم أقل من وقود المفاعل. وهذا بدوره يقلل من كمية الوقود المستخدمة وتكاليفها الإدارية اللاحقة.[بحاجة لمصدر]

المقال الأصلي: قنابل المواد المخصبة

اليورانيوم الطبيعي[عدل]

اليورانيوم 238 (أزرق غامق)، اليورانيوم 235 (أزرق فاتح)

يكاد اليورانيوم أن يكون العنصر الوحيد الطبيعي الذي يمكن أن ينتج طاقة نووية (إلى جانب الثوريوم) ، يحتوي اليورانيوم الطبيعي على ذرات ذات كتلات مختلفة تسمى النظائر وتتكون أغلبها من العنصرين اليورانيوم-238 و اليورانيوم-235 . والنسب الموجودة طبيعيا كما يلي:

  • (اليورانيوم 238): 99.3 %
  • (اليورانيوم 235) :0.7 %
  • النظائر الأخرى : 0.01%

إن نسبة اليورانيوم-235 تبلغ حوالي 0.7%، عملية التخصيب الخفيفة تتضمن رفع هذه النسبة بحيث يكون لدينا نسبة يورانيوم-235 قدرها 0.9 % إلى 2% أو أكثر من ذلك ، يتميز اليورانيوم-235 بأنه قابل للانشطار مع انتاج طاقة كبيرة، إن نسبة يورانيوم 235 حوالي 5% تسمح بتشغيل المفاعلات النووية المستخدمة لإنتاج الطاقة الكهربائية.

كما ترفع نسب اليورانيوم-235 إلى 20% (أي يكون تكوين المنتج 20% يورانيوم-235 ونحو 80%يورانيوم-238 ) ، ويستخدم هذا المنتج في تشغيل مفاعل أبحاث صغير وكذلك لإنتاج النظائر المشعة التي تستخدم في الطب وأحيانا في الصناعة حيث تصدر أشعة ذات نفاذية عالية، كما تصلح تلك النسبة لإنتاج بلوتونيوم-239 القابل للانشطار مثل اليورانيوم-235 .

لصناعة الأسلحة النووية يتطلب نسبة يورانيوم-235 بنسبة نحو 90% ، أو كذلك بلوتونيوم-239.

أثناء تخصيب اليورانيوم الطبيعي لاستخدامه كوقود نووي في المفاعلات أو السلاح النووي ـ يتكون منتج ثانوي تكون نسبة اليورانيوم-235 فيه أقل من 0.7% ، ويطلق عليه اسم "اليورانيوم المستنفذ " .

عملية التخصيب[عدل]

1-التخصيب هو عملية فصل اليورانيوم 238 واليورانيوم 235، ويتم بواسطة الطرد المركزي لغاز اليورانيوم. حيث يتم تغذية الاسطوانة الدوارة (الطرد المركزي) -التي تدور بسرعة كبيرة على قاعدة يديرها محرك - بغاز سادس فلوريد اليورانيوم (سداسي فلوريد اليورانيوم ) . يذهب اليورانيوم في حالته الغازية إلى جهاز الطرد المركزي ويعرض لسرعة دوران من 50 - 70 ألف دورة في الدقيقة.

2- تتجمع الجزيئات الأكثر ثقلاً من اليورانيوم-238 على جدار الأسطوانة ويهبط وهو اليورانيوم الأقل تخصيباً.

3- تتجمع الجزيئات الأخف من اليورانيوم-235 بالقرب من مركز الاسطوانة ويتحرك لأعلى.

4- يتم سحب اليورانيوم-235 المخصب من الأسطوانة الأولى وترسل إلى أسطوانة ثانية للطرد المركزي، بذلك ترتفع نسبة تخصيب اليورانيوم بعد مرور الغاز على عدة أسطوانات طرد مركزي.

أنظر : مفاعل نووي

اليورانيوم المخصب[عدل]

يستخدم اليورانيوم المخصب تخصيباً عالياً مثل 90% يورانيوم-235 في صناعة القنابل النووية . اليورانيوم الذي يستخدم كوقود في المفاعلات النووية يكفيه نسبة تخصيب نحو 3.5 % من اليورانيوم-235. ويستخدم المفاعل كمية من اليورانيوم قدرها بين 40 طن إلى 100 طن (من سبيكة يورانيوم-238 و يورانيوم-235) حسب قدرة المفاعل النووي المراد بناءه.

الأسلحة النووية[عدل]

خلال فترة عام يمكن لعدد 1500 من أجهزة الطرد المركزي أن تنتج كمية كافية من اليورانيوم عالي التخصيب لإنتاج قنبلة نووية واحدة، في حالة الأسلحة النووية يكون مستوى اليورانيوم-235 فوق 90% مقارنة بنسبة اليورانيوم-238 ، وبذلك تكون كمية أنوية ذرات اليورانيوم 235 قابلاً للإنشطار بعدد كافي لإنتاج الإنفجار النووي .

يوجد عنصر يصنع صناعياً ولاوجود له في الطبيعة قابل للإنشطار مثل اليورانيوم-235 ، وهذا العنصر هو البلوتونيوم-239، ويمكن تصنيعه في مفاعل صغير يعمل باليورانيوم المخصب بنسبة 20%، في مثل هذا المفاعل يتكون المفاعل من قضبان متراصة من سبيكة يورانيوم بنسبة 80% يورانيوم -238 و 20% يورانيوم-235 ، ويستخدم ماء ثقيل لتهدئة النيوترونات والتبريد (يتميز الماء الثقيل بضعف امتصاصه للنيوترونات )، عندما يعمل المفاعل تنتج من انشطار اليورانيوم-235 أعداداً هائلة من النيوترونات، فتمتص ذرة اليورانيوم-238 نيوتروناً وتتحول إلى يورانيوم-239 وهذا يتحول بسرعة إلى بلوتونيوم-239.

يمكن عندئذ فصل البلوتونيوم-239 عن اليورانيوم بواسطة عملية كيميائية سهلة ، وتصنيع قنابل نووية من البلوتونيوم-239 النقي، الكمية المطلوبة منه نحو 6 كيلوجرام.

مواضيع متعلقة[عدل]

مراجع[عدل]

  1. ^ OECD Nuclear Energy Agency (2003). Nuclear Energy Today. OECD Publishing. صفحة 25. ISBN 9789264103283. 
  2. ^ Thomas B. Cochran (Natural Resources Defense Council) (12 June 1997). "Safeguarding Nuclear Weapon-Usable Materials in Russia". Proceedings of international forum on illegal nuclear traffic. 

وصلات خارجية[عدل]