این روزها یكی از واژه هایی كه در ارتباط با مباحث انرژی هسته ای، به طور مكرر شنیده می شود دستگا ه های «سانتریفوژ» است.

در مطلبی كه از پی می آید، مولف كوشیده است با اطلاعاتی در حد دانش عمومی خوانندگان روزنامه، سانتریفوژ را شرح دهد.

اولین سانتریفوژ صنعتی دنیا بیش از نیم قرن پیش توسط یك دانشمند آلمانی به نام زیپه اختراع شد و به طور عملیاتی مورد استفاده قرار گرفت. البته تكنولوژی آن با سانتریفوژهای امروزی فرق زیادی داشت، ولی اصول كار آن فرقی با سانتریفوژهای امروزی نداشت.

در صنعت سوخت هسته ای، این وسیله نقشی اساسی دارد جهت جدا كردن ایزوتوپ های اورانیوم۲۳۵ و اورانیوم۲۳۸در گاز هگزافلوراید اورانیوم(UF۶) از سانتریفوژ استفاده می شود. البته روش های متعددی مانند جداسازی ایزوتوپی الكترومغناطیسی، پخش دیفوزیون گازی، دیفوزیون گرمایی، فرآیندهای آئرودینامیكی، جداسازی ایزوتوپی لیزری، تبادل یونی و فرایند جداسازی پلاسمایی وجود دارد ولی در بیش از ۹۵درصد صنعت هسته ای جهان، اورانیوم به وسیله یكی از دو روش سانتریفوژ گازی و پخش گازی جدا شده و غنی می شود.

سانتریفوژ دستگاه استوانه ای شكلی است كه درست مثل توربین هواپیما پره هایی در وسط آن وجود دارد. این پره ها به طور متوسط در هر ثانیه ۱۰۰۰ دور می زنند. در نتیجه این چرخش، اورانیوم سنگین روی دیواره آخرین سانتریفوژ قرار می گیرد و اورانیوم۲۳۵در كنار آن می نشیند. باید هزاران سانتریفوژ در كنار هم قرار گیرند تا بتوان با كمك مجموعه آنها اورانیوم را غنی كرد ایران در فرآیند كاربردی غنی سازی از روش سانتریفوژ گازی استفاده می كند.

در روش پخش گازی، هگزافلوراید اورانیوم تحت فشار از میان یك سری دیافراگم ها یا غشاهای متخلخل عبور كرده و از آنجایی كه اورانیوم ۲۳۵ سبك تر از اورانیوم ۲۳۸ می باشد آنها سریعتر حركت كرده و امكان كمی بیشتری برای عبور از سوراخ های موجود در غشا را دارند.

گاز UF۶ كه از طریق غشا پخش می شود اندكی غنی بوده ضمن اینكه آنچه نمی تواند گذر كند از اورانیوم ۲۳۵ تهی است.

در روش پخش گازی دوران سریع ماده سبب می شود تا ایزوتوپ های سنگین تر به طرف دیواره خارجی حركت كنند. عامل جداسازی در این روش به تفاوت جرمی ایزوتوپ هایی كه باید جداسازی شوند بستگی دارد در غنی سازی اورانیوم با روش سانتریفوژ گازی، از تعداد زیادی سیلندر دوار كه به صورت موازی و متوالی كنار هم قرار داده شده اند استفاده می شود.

دستگاه های سانتریفوژ به صورت آبشاری یا كاسكد(سیستم غنی سازی دنباله ای) به هم مرتبط هستند این دوران باعث ایجاد یك نیروی گریز از مركز می شود، به طوری كه مولكول های گازی سنگین تر به طرف خارج سیلندر حركت كرده و مولكول های گازی سبك تر در قسمت مركزی(محورگردنده) جمع می شوند.

گاز به داخل یك سری لوله های خلأ وارد شده كه هر یك شامل یك گردنده با بیش از دو متر طول و قطر ۱۵تا۲۰سانتیمتر هستند. گردنده ها با سرعت بالای ۵۰۰۰۰ تا ۷۰۰۰۰ دور در دقیقه، مولكول های سنگین تر حاوی اورانیوم ۲۳۸ در لبه خارجی سیلندر متمركز می شوند. افزایش اورانیوم ۲۳۵ نیز در مركز وجود دارد. جهت جداسازی بالاتر نیاز به سانتریفوژهای با سرعت بالاتر و استفاده از تعداد بیشتری از آنها است.

باید یادآور شد كه به دلیل سرعت های دوران بسیار بالا، طراحی آنها و همچنین مواد استفاده شده در آنها از نظر متالوژی پیچیده بوده و دقت بالایی را طلب می كند. گاز UF۶ خورنده بوده، بنابراین باید تمام اجزایی كه با این ماده در تماسند مقاوم در برابر خوردگی باشند .

جهت بالا بردن ظرفیت جداسازی سانتریفوژها باید طول گردنده و سرعت دیواره گردنده افزایش یابد. برای ساخت گردنده ها از آلیاژ های آلومینیوم، فولاد ماراژین، تیتانیوم و یا تركیباتی كه با برخی شیشه های خاص تقویت شده كه با نام فیبرهای كربنی معروف هستند،استفاده می شود؛ البته متداولترین ماده در حال حاضر، فولاد ماراژین است یك سانتریفوژ مدرن از زمان راه اندازی، به مدت بیش از ۱۰سال می تواند بدون نگهداری به كار خود ادامه دهد.

از مراكز مهم غنی سازی اورانیوم كه از روش پخش گازی استفاده می كنند در اروپا می توان به گروناو(Gronau) آلمان و یورنكو كه متشكل از شركت های انگلیسی، آلمانی و هلندی هستند نام برد كه مكان آن در capenhurst بریتانیا می باشد.

روسیه هم به عنوان یك غول صنعتی در این زمینه از چهار مركز كه چهل درصد ظرفیت جهان را تولید می كند از همین شیوه پخش گازی استفاده می كند. آمریكا هم تكنولوژی سانتریفوژ گازی را در آینده نزدیك جایگزین تكنولوژی سانتریفوژهای پخش گاز قدیمی می كند زیرا این روش نسبت به روش قدیمی به انرژی كمتری برای رسیدن به جداسازی مشابه نیاز دارد.

ژاپن، چین، برزیل، پاكستان و شاید كره شمالی هم جهت غنی سازی اورانیوم از چنین روشی استفاده می كنند. به طور كلی مجموعه آبشارهای بزرگ سانتریفوژ گازی كه در كشورهای فرانسه، آلمان، بریتانیا و چین مورد استفاده قرار می گیرند برای تولید اورانیومی است كه برای مصرف داخلی و نیز صادرات است، اما در ژاپن تولید آن فقط جهت مصرف داخلی است.

باتوجه به این آمار می توان دریافت كه در حال حاضر و آینده هم سانتریفوژهای گازی مهمترین نوع جهت غنی سازی اورانیوم در سطح جهان بوده و هر روز در جهت افزایش تكنولوژی و راندمان آن كار می شود؛ البته لازم به ذكر است كه روسیه این صنعت عظیم را به عنوان یادگاری ارزشمند از اتحادجماهیرشوروی سابق به ارث برده است و در حال حاضر تأمین كننده سوخت هسته ای تعداد زیادی از راكتورهای قدرت دنیا بوده و از این نظر در دنیا پیش رو است.

رامتین راوند