كيف يتم تخصيب اليورانيوم
تخصيب اليورانيوم : يتم استخدام اليورانيوم كمصدر للطاقة في المفاعلات النووية وتم استخدامه في تصنيع أول قنبلة ذرية التي سقطت على هيروشيما في عام 1945، ويتم استخراج اليورانيوم كمادة خام تسمى بيتشبلند، ويتألف اليورانيوم من عدة نظائر ذات أوزان ذرية مختلفة ومستويات مختلفة من النشاط الإشعاعي، ويتم استخدامه في تفاعلات الانشطار. يجب زيادة كمية النظير 235U إلى مستوى يسمح بالانشطار في المفاعلات النووية أو القنبلة الذرية، وتسمى هذه العملية تخصيب اليورانيوم، وهناك عدة طرق للقيام بذلك.
تحتاج معظم مفاعلات الطاقة النووية إلى وقود اليورانيوم المخصب، الذي يتم رفع نسبة نظير اليورانيوم ٢٣٥ من مستوى طبيعي يبلغ ٠.٧٪ إلى حوالي ٣.٥٪ و ٥٪، لذا يتم تحويل أكسيد اليورانيوم إلى سادس فلوريد اليورانيوم بعد مرور اليورانيوم من المناجم ومروره بمحطة التحويل، وذلك لضمان حصول المادة الخام على شكل غاز.
كيف يتم تخصيب اليورانيوم :
– عملية الاثراء : يحتوي معظم اليورانيوم المخصب على 235U فقط من اليورانيوم، بينما يتكون معظم اليورانيوم الموجود في الطبيعةمن النظير المستقر نسبياً 238U. ويتم استخدام نوع من التفاعل الانشطاري على اليورانيوم لرفع نسبة 235U إلى مستوى يمكن استخدامه 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 المتاحة حاليا لتخصيب اليورانيوم أن يتم تحويله إلى غاز ذو درجة حرارة منخفضة، حيث يتم ضخ غاز الفلورين في محطة تحويل اليورانيوم، فيتفاعل غاز أوكسيد اليورانيوم مع الفلور لإنتاج سادس فلوريد اليورانيوم (UF6)، ثم يتم فصل الغاز وجمع نظير 235U.
يتم التركيز في عملية تخصيب اليورانيوم على نوع اليورانيوم -235، ما يؤدي إلى تكوين 85٪ من اليورانيوم المتبقي، عن طريق فصل غاز اليورانيوم السداسي الفلوريد ليتم تخصيبه في مسار واحد للحصول على مستوى اليورانيوم -235 المطلوب، ثم يتم توجيهه إلى المرحلة التالية من دورة الوقود. ويتم استنفاد التيار الآخر من اليورانيوم -235، المعروف باليورانيوم المستنفد، والذي لا يستخدم حاليا.
– إثراء اليورانيوم : بعد تحويل اليورانيوم الخام إلى غاز، يحدث انتشار للغاز في أجهزة الطرد المركزي للغاز، وهذا هو الأمر الأكثر شيوعًا، ولكن من المتوقع أن تحل مكانه عملية فصل النظائر باستخدام 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.