“`html
در سال های اخیر، با پیشرفت هایی که در زمینه انرژی هسته ای به وجود آمده، برخی از واژه ها و مفاهیم وارد زبان فارسی شده‌اند. هرچند که این واژه‌ها در رسانه‌ها زیاد شنیده می‌شود، اما برخی از آنها برای مردم زیاد واضح نیستند. یکی از این واژه‌ها “سانتریفیوژ” است.
سانتریفیوژ انواع و شکل های مختلفی دارد و یکی از کاربردهای آن در تولید انرژی هسته‌ای است. یکی از ساده‌ترین نمونه‌های استفاده از این تکنیک، ریختن سبزی‌های شسته شده در یک سبد مخصوص و چرخاندن آن با دست و گرفتن آب اضافی از آنهاست.
سانتریفیوژ به هر دستگاهی گفته می‌شود که با سرعت زیاد می‌چرخد و از نیروی گریز از مرکز برای پرتاب کردن مواد داخل خود به سمت بیرون استفاده می‌کند.
برای درک این فرآیند، می‌توان یک آزمایش ساده انجام داد. یک سطل آب را بردارید و در حالی که تا نیمه پر از آب است، با سرعت بچرخانید و بعد آن را پرتاب کنید.
به وضوح می‌بینید که به دلیل نیروی گریز از مرکز، آب از سطل خارج نمی‌شود. این اصل پایه‌ای برای سیستم‌های سانتریفیوژ است.
در یک سانتریفیوژ واقعی نیز فرآیند مشابهی اتفاق می‌افتد. با چرخش سریع محفظه، هر چیزی که درون آن است، تحت فشار به سمت بیرون هدایت می‌شود. این دستگاه می‌تواند هر مواد مختلفی را شامل شود، از نمونه‌های خونی گرفته تا مواد شیمیایی، بنابراین نمونه‌های آن بسیار متنوع است.
به عنوان مثال، ناسا یک سانتریفیوژ بزرگ دارد که از آن برای ایجاد نیروهای شدید در برابر فضانوردان استفاده می‌شود. نیروی گریز از مرکز تولید شده در این سانتریفیوژ، شبیه نیروی گرانشی است که فضانوردان در زمان پرتاب فضاپیماها تجربه می‌کنند.
سانتریفیوژ یکی از ارکان اصلی فرآیند غنی‌سازی اورانیوم است.
در فرایند تولید سوخت هسته‌ای و استفاده از آن در نیروگاه‌ها که به منظور تولید انرژی مانند برق انجام می‌شود، سانتریفیوژها نقش کلیدی در غنی‌سازی اورانیوم دارند و بدون آنها، غنی‌سازی اورانیوم به شدت دشوار می‌شود.
پس از استخراج سنگ معدن اورانیوم از معادن، آن را آسیاب کرده و به صورت پودر در می‌آورند. برآوردها نشان می‌دهد که از هر تن سنگ معدن اورانیوم، حدود 140 کیلوگرم اورانیوم طبیعی به دست می‌آید که فقط می‌توان حدود یک کیلوگرم اورانیوم خالص 235 به دست آورد، یعنی به طور کلی، از هر هزار کیلوگرم سنگ معدن اورانیوم، یک کیلوگرم اورانیوم خالص حاصل می‌شود.
سپس، اسید سولفوریک به مواد افزوده می‌شود و پس از چند مرحله دیگر، اکسید اورانیوم با اسید سولفوریک ترکیب شده و در نهایت سولفات اورانیل به دست می‌آید. با اضافه کردن حلال‌های مخصوص به سولفات اورانیل، ماده جامدی به نام “کیک زرد” به وجود می‌آید که شامل 70 درصد اورانیوم و دارای خواص پرتوزایی است. برای غنی‌سازی اورانیوم، ابتدا کیک زرد باید با اتم فلوئور ترکیب شود تا به صورت گاز هگزافلورايد اورانیوم درآید. از اینجا به بعد است که غنی‌سازی اورانیوم با استفاده از تکنولوژی سانتریفیوژ کامل می‌شود.
البته روش‌های مختلفی برای این کار وجود دارد، اما بررسی‌ها نشان داده‌اند که استفاده از سانتریفیوژ بهترین و مؤثرترین روش برای غنی‌سازی اورانیوم است.
تاریخچه
غنی‌سازی اورانیوم با استفاده از تکنولوژی سانتریفیوژ برای اولین بار حدود 40 سال پیش به وسیله مهندسی آلمانی به نام “زیپه” انجام شد.
این فناوری از آن زمان با تغییرات و پیشرفت‌های مختلفی همراه بوده است. روش سانتریفیوژ در مقیاس صنعتی برای نخستین بار در هلند در دهه 60 میلادی به کار گرفته شد. برای این کار نیاز به توسعه مواد با استحکام و خواص خاص و ساخت یاتاقان‌های پیشرفته برای سانتریفیوژهایی با سرعت بالا بود. این روش همچنین در آلمان و انگلستان توسعه یافت و در سال 1970، سه کشور آلمان، هلند و انگلستان شرکت URENCO را برای توسعه این فرآیند و خدمات غنی‌سازی به بازار بین‌المللی تأسیس کردند.
این فرآیند در دهه 80 در کشورهای آمریکا…
“`
کشورهایی مانند فرانسه، ژاپن، استرالیا و چند کشور دیگر از سانتریفیوژ استفاده می‌کنند. باید اشاره کرد که این روش برای جدا کردن مواد با جرم‌های مختلف از یک قرن پیش آغاز شده است، اما در آن زمان بحثی درباره غنی‌سازی وجود نداشت. از سال 1919 میلادی این روش برای جداسازی ایزوتوپ‌های گازها مورد استفاده قرار گرفت. در جنگ جهانی دوم، سانتریفیوژ برای غنی‌سازی اورانیوم به کار رفت.
علاوه بر کاربرد این روش در غنی‌سازی هسته‌ای، استفاده از سانتریفیوژ مزایای زیادی برای دانشمندان در رشته‌های مختلف دارد. با استفاده از این تکنیک، دانشمندان می‌توانند مایعات را جدا کرده و به ذرات سازنده آنها تقسیم کنند. جالب اینجاست که بعد از متوقف کردن فرآیند سانتریفیوژ، ذرات جدا شده دیگر به هم ترکیب نمی‌شوند.
یکی دیگر از کاربردهای سانتریفیوژ در پزشکی و تجزیه و تحلیل نمونه‌های خونی است. وقتی نمونه خون در دستگاه سانتریفیوژ قرار می‌گیرد، دستگاه با سرعت بسیار زیاد شروع به چرخش می‌کند و در نهایت، عناصر تشکیل‌دهنده خون از هم جدا می‌شوند؛ به طوری که سلول‌های خونی در کف محفظه و سلول‌های پلاسما به بالای محفظه می‌روند.
امروزه، استفاده از این تکنیک در فعالیت‌های هسته‌ای به دلیل پیچیدگی‌هایی که دارد، فرآیندی سخت و پرهزینه محسوب می‌شود و تنها برخی کشورهای جهان قادر به استفاده از آن هستند. معمولاً فناوری این تکنیک به دلیل مزایای زیادش در دسترس کشورهای دیگر قرار نمی‌گیرد.
منبع: rasekhoon.net