تخصيب اليورانيوم

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

عملية تخصيب اليورانيوم Uranium enrichment عبارة عن عزل نظائر عناصر كيميائية محددة Isotope separation من عنصر ما لغرض زيادة تركيز نظائر أخرى للحصول على مادة تعتبر مشبعة بالنظير المطلوب على سبيل المثال عزل نظائر معينة من اليورانيوم الطبيعي للحصول على اليورانيوم المخصب واليورانيوم المنضب. وتتم عملية التخصيب على مراحل حيث يتم في كل مرحلة عزل كميات أكبر من النظائر غير المرغوبة حيث يزداد العنصر تخصيبا بعد كل مرحلة لحد الوصول إلى نسبة النقاء المطلوبة.

على سبيل المثال اليورانيوم المخصب عبارة عن يورانيوم تمت زيادة نسبة نظائر اليورانيوم-235 فيه وإزالة النظائر الأخرى. وعملية التخصيب هذه صعبة ومكلفة وتكمن الصعوبة أن النظائر الذي يراد إزالتها من اليورانيوم شبيهة جدا من ناحية الوزن للنظائر الذي يرغب بالإبقاء عليها وتخصيبها ويتم عملية التخصيب باستخدام الحرارة عبر سائل أو غاز لتساهم في عملية عزل النظائر غير المرغوبة وهناك طرق أخرى أكثر تعقيدا كاستعمال الليزر أو الأشعة الكهرومغناطيسية.

المقال الأصلي: قنابل المواد المخصبة

اليورانيوم الطبيعي[عدل]

: أزرق غامق :اليورانيوم 238 وأزرق فاتح : اليورانيوم235

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%

عملية التخصيب تتضمن رفع نسبة اليورانيوم-235 إلى أكثر من 7و0% بحيث يكون لدينا نسبة يورانيوم-235 قدرها 5و3 % أو 0و5% أو أكثر من ذلك . يتميز اليورانيوم-235 بأنه قابل للانشطار مع انتاج طاقة كبيرة . (5و3% إلى 0و5%) 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 نفاذة شديدة . كما تصلح تلك النسبة لإننتاج 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 7و0% ، ويطلق عليه اسم "اليورانيوم المستنفذ " .

عملية التخصيب[عدل]

يورانيوم هكسا فلوريد (أصفر اللون).

1-التخصيب هو عملية فصل اليورانيوم 234 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 (يورانيوم هكسا فلوريد ) . 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 تخصيبا عاليا مثل 90% يورانيوم-235 في صناعة القنابل النووية . اليورانيوم الذي يستخدم كوقود في المفاعلات الذرية يكفيه نسبة تخصيب نحو 5و3 % من اليورانيوم-235. ويستخدم المفاعل كمية من اليورانيوم قدرها بين 40 طن إلى 100 طن (من سبيكة يورانيوم-238 و يورانيوم-235)بحسب قدرة المفاعل النووي المراد بناءها.


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 يكون اليورانيوم 235 قابلا للإنشطار والانفجار.

يوجد عنصر يصنع صناعيا وليس طبيعي 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 أعدادا هائلة من النيوترونات، فتمتص ذرة اليورانيوم-238 نيوترونا وتتحول إلى يورانيوم-239 وهذا يتحول بسرعة إلى بلوتونيوم-239.

يمكن عنئذ 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]

وصلات خارجية[عدل]