سانتريفيوژ چیست

طي سال‌هاي گذشته و همزمان با پيشرفت‌هاي چشمگيري كه در زمينه استفاده از انرژي هسته‌اي به ويژه در كشورمان صورت گرفته است، مجموعه‌اي از مفاهيم و عبارات علمي نيز وارد زبان‌ها از جمله زبان فارسي مي‌شود كه اگرچه به صورت روزمره بارها و بارها در رسانه‌ها شنيده مي‌شوند اما برخي از آنها در اذهان مردم شفافيت چنداني ندارند. يكي از اين عبارات «سانتريفيوژ» است كه در سال‌هاي اخير در كشورمان نيز پيشرفت‌هاي خيره‌كننده‌اي در زمينه توليد و به كارگيري آن در استفاده صلح آميز از انرژي هسته‌اي صورت گرفته است. با اين حال بد نيست بدانيم كه سانتريفيوژ انواع و اقسام مختلفي داشته و استفاده از آن در بحث انرژي هسته‌اي تنها يكي از موارد كاربردي آن است. شايد ساده‌ترين نوع استفاده از اين تكنيك، ريختن سبزي‌هاي شسته شده در سبدي مخصوص و چرخاندن آن با استفاده از دستگيره و خارج نمودن آب اضافي از آنها باشد.
سانتريفيوژ به هر دستگاهي گفته مي‌شود كه با سرعت زيادي به دور خود چرخيده و در همين حال با استفاده از نيروي گريز از مركز ايجاد شده مواد درون خود را نيز به بيرون پرتاب مي‌كند. بررسي اين فرآيند در نوع خود كار ساده‌اي است. آزمايشي ساده مي‌تواند بسياري از علامت پرسش‌ها را از ميان بردارد. سطل آبي را برداشته و درحالي كه تا نيمه پر از آب است با سرعت به دور خود چرخانده و پس از چند دور پرتاب كنيد. به خوبي ديده مي‌شود كه به واسطه نيروي گريز از مركز ايجاد شده، آب درون سطل از آن بيرون نمي‌ريزد. اين پايه و اساس سيستم‌هاي سانتريفيوژ به حساب مي‌آيد.
در يك سانتريفيوژ واقعي نيز فرآيند مشابهي روي مي‌دهد. به واسطه چرخش بسيار سريع محفظه‌اي به دور خود، هر آنچه در درون آن وجود دارد به سمت بيرون تحت فشار قرار مي‌گيرد. اين دستگاه مي‌تواند در برگيرنده هر ماده‌اي باشد. از نمونه‌هاي خوني گرفته تا مواد شيميايي مختلف. از اين رو نمونه‌هاي آن بسيار متنوع است. به عنوان مثال ناسا داراي سانتريفيوژ عظيمي است كه از آن براي قرار دادن فضانوردان در معرض نيروهاي شديد استفاده مي‌شود. نيروي گريز از مركز توليد شده در اين سانتريفيوژ مي‌تواند شبيه‌سازي بسيار مناسبي از نيروي گرانشي باشد كه در زمان پرتاب فضاپيماها بر بدن فضانوردان وارد مي‌شود.

سانتريفيوژ، لازمه اصلي غني‌سازي اورانيوم

در فرآيند توليد سوخت هسته‌اي و استفاده از آن در نيروگاه‌ها كه با هدف توليد انرژي نظير الكتريسيته صورت مي‌گيرد، سانتريفيوژها نقش اساسي را در غني‌سازي اورانيوم ايفا مي‌كنند به طوري كه در صورت نبود آنها عملا مانع بزرگي بر سر راه غني‌سازي اورانيوم به وجود مي‌آيد. پس از آن‌كه سنگ معدن اورانيوم از معادن استخراج شد، آسياب شده و به شكل پودر درميآيد. براساس برآوردهاي صورت گرفته شده از هر تن سنگ معدن اورانيوم بالغ بر 140‌‌كيلوگرم اورانيوم طبيعي حاصل مي‌شود كه فقط مي‌توان حدود يك كيلوگرم اورانيوم خالص 235 به دست آورد يعني در مجموع يك كيلوگرم اورانيوم خالص از هر هزار كيلوگرم سنگ معدن اورانيوم. در ادامه اسيد سولفوريك به مواد افزوده شده و پس از طي‌شدن چند مرحله ديگر اكسيد اورانيوم با اسيد سولفوريك تركيب مي‌شود و در نهايت سولفات اورانيل حاصل مي‌شود و در آخر با افزودن حلال‌هاي مخصوصي به سولفات اورانيل، ماده جامدي به نام كيك زرد به وجود مي‌آيد كه شامل 70 درصد اورانيوم بوده و داراي خواص پرتوزايي مي‌باشد. براي غني‌سازي اورانيوم، بايد ابتدا كيك زرد را با اتم فلوئور تركيب كرده و به صورت گاز هگزا‌فلورايد اورانيوم درآورد. از اينجا به بعد است كه غني‌سازي اورانيوم به واسطه استفاده از فناوري سانتريفيوژي كامل مي‌شود. البته روش‌هاي مختلفي براي اين منظور وجود دارد اما بررسي‌ها نشان داده‌اند كه استفاده از سانتريفيوژ بهترين و مؤثرترين روش براي غني‌سازي اورانيوم به حساب مي‌آيد.
غني‌سازي اورانيوم با استفاده از فناوري سانتريفيوژ براي نخستين بار حدود 40 سال پيش به وسيله مهندس آلماني به نام زيپه صورت گرفت. البته از آن زمان تا به اكنون اين فناوري با تغييرات و پيشرفت‌هاي گوناگوني همراه بوده است. در كل 2 روش سانتريفيوژ و پخش گازي پايه صنعتي غني‌سازي در كل جهان وجود دارد. روش سانتريفيوژ در مقياس صنعتي ابتدا در هلند در دهه 60 ميلادي مورد استفاده قرار گرفت، براي اين منظور توسعه مواد با استقامت و خواص ويژه و ساخت ياطاقان‌هاي پيشرفته براي سانتريفيوژهايي با سرعت دوراني زياد لازم مي‌بود. در آلمان و انگلستان نيز اين روش توسعه يافت و در سال 1970 سه كشور آلمان، هلند و انگلستان شركتURENCO را براي توسعه اين فرآيند و عرضه سرويس غني‌سازي به بازار بين‌المللي تشكيل دادند. اين فرآيند در دهه 80 در كشورهاي آمريكا، فرانسه، ژاپن، استراليا و چند كشور ديگر نيز به كار گرفته شده است. البته بايد يادآوري كرد كه استفاده از سانتريفيوژ براي جداسازي مواد با جرم‌هاي ويژه مختلف از صد سال پيش شروع شده است ولي در آن زمان بحث غني‌سازي به هيچ‌وجه مطرح نبود، به طوري كه از سال 1919 ميلادي اين روش براي جداسازي ايزوتوپ گازها مورد استفاده قرار گرفت؛ تا اين‌كه در جنگ جهاني دوم از دستگاه سانتريفيوژ براي غني‌سازي اورانيوم استفاده شد.
جداي از استفاده از اين فرآيند در غني‌سازي هسته‌اي، استفاده از آن براي دانشمندان علوم مختلف مزاياي قابل توجهي داشته است. دانشمندان مي‌توانند با استفاده از اين تكنيك به جداسازي مايعات و تفكيك آنها به ذرات سازنده آنها بپردازند و جالب اين است كه پس از توقف فرآيند سانتريفيوژ، ذرات جدا شده ديگر با يكديگر تركيب نمي‌شوند. يكي ديگر از موارد استفاده سانتريفيوژ در امور پزشكي و تجزيه و تحليل نمونه‌هاي خوني است. زماني كه نمونه خوني در دستگاه سانتريفيوژ قرار مي‌گيرد، دستگاه شروع به چرخش بسيار سريع كرده و در ادامه عناصر سازنده خون از يكديگر جدا مي‌شوند به طوري كه سلول‌هاي خوني در كف محفظه و سلول‌هاي پلاسما به بالاي محفظه مي‌روند. امروزه استفاده از اين تكنيك در فعاليت‌هاي هسته‌اي به دليل پيچيدگي‌ها و دشواري‌هايي كه دارد، فرآيندي سخت و پرهزينه به حساب مي‌آيد و از اين تكنيك تنها برخي كشورهاي جهان مي‌توانند از آن استفاده كنند و معمولا فناوري آن به جهت مزاياي قابل توجهي كه به همراه دارد در دسترس ساير كشورها قرار نمي‌گيرد. با اين حال در چند سال اخير بحث استفاده از سانتريفيوژها در غني‌سازي اورانيوم در داخل كشور به شدت دنبال شده و نتيجه تحقيقات به عمل آمده در اين زمينه خودكفايي كشور را به دنبال داشته است.

فاطمه پورمزرعه
جام جم

مقالات مقالات مقالات مقالات مقالات مقالات مقالات آموزشگاه رایانه اخبار ایران و جهاناخبار ایران و جهاناخبار ایران و جهانبانک سوال و جوابجوان امروزدانلود نرم افزار