يكشنبه ۳۰ مرداد ۱۳۸۴
چرخه سوخت هسته اي
000018.jpg
رامتين راوندي
انرژي هسته اي با تحولات بازار نفت و افزايش قيمت نفت به عنوان يكي از منابع جايگزين نفت در اكثر كشورها از گذشته مورد توجه قرار گرفته است.
براي آشنايي با تحولات اين صنعت در كشورمان و تلاش هايي كه از سوي كارشناسان داخلي صورت گرفته، گزارشي در اين زمينه تهيه شده كه از نظر خوانندگان مي گذرد.

شايد بتوان اين چرخه را يكي از پيچيده ترين و پرزحمت ترين فرآيندهاي صنعتي از آغاز تا پايان كار به حساب آورد. زيرا شامل چندين مرحله حساس و ويژه بوده و تكنولوژي بالايي به همراه كار اجرايي بسيار جهت نصب تأسيسات عظيم آن طلب مي كند. اگر خواسته شود روند پيشرفت اين چرخه در ايران مورد بررسي و تجزيه و تحليل قرار گيرد در ابتدا مي توان به معدن ساغند يزد در بيابان هاي لم يزرع كوير مركزي ايران اشاره نمود. اين معدن بزرگترين معدن اورانيوم خاورميانه با ذخيره تخميني ۵۸/۱ ميليون متريك تن سنگ معدن اورانيوم، با عيار متوسط ۵۵۳ PPM (قسمت در ميليون است). اين معدن ظرفيت  توليدي معادل ۱۲۰۰۰۰ متريك تن سنگ معدن در سال را دارا مي باشد. معدن ساغند داراي دو چاه قائم هر كدام به عمق ۳۵۰ متر است. وسعت اين معدن بيش از ۸/۱ كيلومترمربع بوده و يكي از پيشرفته ترين معادن ايران مي باشد كه مي توان از آن به عنوان يك شهر زيرزميني مدرن ايراني در كوير مركزي نام برد. به نظر مي رسد ايران پيشرفت زيادي در تجهيز معادن اورانيوم داشته و به فن آوري مدرن معادن عميق اورانيوم دست يافته است. البته به غير از ساغند يزد پتانسيل هاي معادن اورانيوم نهفته در ساير نقاط ايران وجود دارد كه در مقطع كنوني در مرحله مطالعات امكان سنجي قرار دارد. پس از استخراج سنگ معدن اورانيوم از اين معدن، آن را در اردكان (شهري در مركز ايران) به پودر اورانيوم ناخالص (u3o8) كه اصطلاحاً به آن كيك زرد مي گويند تبديل مي كنند. پس از آن در اصفهان كيك زرد در يك عمليات پيچيده تبديل به هگزا فلور اورانيوم شده سپس در مركز غني سازي اورانيوم گاز UF6 به مركز دستگاه هاي سانتيريفوژ تزريق مي شود. در اثر چرخش پره دستگاه و ايجاد اختلاف غلظت ايزوتوپي، در بالا و پايين دستگاه مي توان ايزوتوپ هاي سبك و سنگين را از يكديگر جدا كرد. در اينجا ايزوتوپ سنگين، اورانيوم ۲۳۸ و ايزوتوپ سبك اورانيوم ۲۳۵ مي باشد. در دنباله بحث مقداري هم به فعاليت هاي انجام شده در زمينه تبديل اورانيوم به فلورايد (UCF) اصفهان پرداخته خواهد شد. اين طرح يكي از اصلي ترين طرح هاي سازمان انرژي اتمي به شمار مي رفته و مي رود. البته اين طرح بايد حدود ۱۴ سال پيش توسط چيني ها به پايان مي رسيد ولي طرف خارجي بنا به دلايلي راه اندازي را بنا بر ادعاهايي انجام نداد. به هر حال به كمك نيروي ايراني راه اندازي تعدادي از خطوط فرايندي اصلي طرح UCF صورت پذيرفت. پروژه توليد AUC (آمونيم اورانيل كربنات) اولين خط توليدي در طرح UCF است كه هدف آن توليد كريستال AUC با درجه خلوص بالا از كيك زرد (U3O8 ناخالص) بوده و خوراك اين خط U3O8 ناخالص با حداقل درجه خلوص ۷۵% وزني است. اين فرآيند از فرآيندهايي مانند تبديل U3O8 ناخالص به 2UO2(NO3، فرآيند تخليص و فرآيند توليد كريستال AUC و واحدهاي فرعي ديگري تشكيل شده است.
به طوري كه در كارخانجات UCF فرآيندهاي توليد AUC، ۲UO، UF4، UF6 و ... انجام مي گيرد. بايد توجه داشت كه محصولات نهايي و مياني طرح UCF از استاندارد خاصي برخوردارند به طوري كه وجود برخي ناخالصي ها در حد PPM مي تواند محصول را از حالت استاندارد و مورد نظر خارج كند. پس از اينكه در كارخانه UCF اصفهان گاز UF6 توليد شد بايد آن را جهت غني سازي به مراكز غني سازي اورانيوم برد تا مقدار اورانيوم ۲۳۵ را به مقدار حداكثر ۵ درصد غني كنند. فرآيند غني سازي يكي از پرهزينه ترين مراحل چرخه سوخت هسته اي مي باشد كه نياز به تكنولوژي بالايي دارد. قبل از آنكه به بحث غني سازي پرداخته شود بايد گفت كه به طور كلي طرح UCF اصفهان از چندين پروژه مهم تشكيل شده است و اهداف اصلي آن عبارتند از:
- توليد دي اكسيد اورانيوم (UO2) طبيعي و غني شده
- اورانيوم طبيعي و غني شده
طرح UCF خود از چند پروژه مهم هسته اي و غيرهسته اي تشكيل شده است. از اين پروژه هاي مهم هسته اي مي توان به پروژه هاي ذيل اشاره كرد:
الف ) پروژه توليد AUC از U3O8 ناخالص به صورت دو خط توليدي مستقل
ب) پروژه توليد UO2 از AUC به صورت دو خط توليدي مستقل
ج) پروژه توليد UF4 از UO2
د) پروژه توليد UF6 از UF4
و) پروژه توليد اورانيوم(U) فلزي از ۴UF  غني شده
ه) پروژه توليد U فلزي غني شده از UF6 غني شده
ز) پروژه توليد UO2 غني شده از UF6  غني شده
با توجه به موارد اشاره شده در فوق مي توان نتيجه گرفت كه چقدر كار بايد جهت تحقق آن انجام پذيرد زيرا هر كدام از پروژه هاي فوق داراي پيچيدگي خاصي بود و تكنولوژي و تجربه خاصي را طلب مي كند. به عنوان مثال مطالعات و طراحي فرايندهاي اصلي پروژه توليد AUC در بهمن ماه سال ۱۳۷۹ شروع شد و در اسفند سال ۱۳۸۲ به مرحله راه اندازي رسيد و واحدهاي فرعي آن در حال حاضر در مرحله نصب هستند. در پروژه UCF كليه طراحي هاي پايه و تفصيلي براساس استانداردهاي رايج در صنعت (ASME، ANSI، API، ASTM، MSS و ...) انجام شده است. به دستاوردهاي پروژه UCF كه يكي از حلقه هاي مهم چرخه سوخت هسته اي  مي باشد مي توان به موارد زير اشاره كرد:
- دستيابي به دانش فني بسياري از تجهيزات و دستگاه ها و در نهايت فرآيند توليد AUC براي اولين بار در كشور.
- تربيت نيروي متخصص جوان و به وجود آوردن حس اعتماد و باور به نيروي داخلي.
- ارتقاء سطح كيفي بسياري از شركت هاي سازنده داخلي.
- ايجاد اشتغال به صورت مستقيم و غيرمستقيم.
شايد اين فكر در ذهن خواننده القاء شود با وجود اينكه اين تكنولوژي در خارج از ايران وجود دارد بنابراين چه لزومي داشت كه اين همه مشكلات و زمان توسط نيروي داخلي كشيده و صرف شود تا چنين تأسيساتي ساخته شود. بايد در پاسخ گفت كه دانش فني صنايع هسته اي معمولاً در انحصار بعضي كشورهاي خارجي صنعتي است كه بر اثر فشارهاي سياسي قابل انتقال به كشورهاي ديگر نيست. همچنين در صنايع هسته اي كليه فعاليت ها از قبيل راه اندازي و استفاده از تركيبات اورانيوم دار با هماهنگي پادمان و با مجوز آژانس بين المللي انرژي اتمي انجام مي شود.
يك حلقه مهم و در واقع پرهزينه ترين حلقه چرخه سوخت هسته اي بحث غني سازي اورانيوم مي باشد. در غني سازي اورانيوم از روش هاي مختلفي استفاده مي شود ولي يكي از روش هاي مهم و صنعتي در دنياي امروز روش پخش (ديفوزيون) گازي مي باشد بدين شكل كه از UF6 گازي جهت اين منظور استفاده مي شود. فردي به نام گراهان در سال ۱۸۶۴ ميلادي پي برد كه مولكول هاي گازي با جرم مولكولي گاز نسبت عكس دارند. از اين پديده براي غني سازي اورانيوم مي توان استفاده نمود. بدين صورت كه UF6  گازي شكل را از ستون هايي كه جدار آنها از اجسام متخلخل ساخته شده عبور مي دهند. لازم به ذكر مي باشد كه منافذ موجود در جسم متخلخل بايد قدري بيشتر از شعاع اتمي باشد. در غني سازي تعريفي به نام ضريب جداسازي وجود دارد كه با اختلاف جرم مولكول ها متناسب است. در حال حاضر غني سازي اورانيوم به روش فوق يعني استفاده از سانتريفوژ در دنيا در حال انجام است. البته در حال حاضر غني سازي به كمك ليزر هم در دنيا روي آن تحقيقات زيادي انجام مي گيرد و غني سازي به كمك ليزر هم صورت مي گيرد. البته پرداختن به تكنيك غني سازي به كمك ليزر فرصت ديگري را طلب مي كند.
در غني سازي اورانيوم هدف اين است كه مقدار ايزوتوپ اورانيوم ۲۳۵ را از مقدار حدود ۷/۰ درصد در سنگ معدن اورانيوم به حدود ۴ الي ۵ درصد (جهت استفاده به عنوان سوخت در راكتورهاي هسته اي) رسانده شود. البته اين كار پرخرج بوده زيرا از چندين هزار كيلو سنگ معدن اورانيوم حدوداً ۱۴۰ كيلوگرم اورانيوم طبيعي به دست مي آيد كه حدود فقط يك كيلوگرم اورانيوم ۲۳۵ خالص در آن وجود دارد. تجربه صنعتي در دنيا نشان داده كه براي غني كردن اورانيوم تا حدود ۴ الي ۵ درصد بيش از ۲۰۰۰ دستگاه سانتريفوژ نياز است كه آن هم به صورت Cascade پشت سر هم قرار مي گيرند تا بتوانند نسبت ايزوتوپ هاي اورانيوم ۲۳۵ و ۲۳۸ را از سانتريفوژي به سانتريفوژ ديگر به مقدار ۰۱/۰ درصد تغيير دهند. بعد از آن كه نسبت اورانيوم ۲۳۵ به اورانيوم ۲۳۸ به ۴ الي ۵ درصد رسيد براي تخليص كامل از سانتريفوژهاي بسيار قوي استفاده مي كنند. از اورانيوم طبيعي و يا اورانيوم غني شده با غناي ۱ تا ۵ درصد به عنوان سوخت در نيروگاه هاي اتمي استفاده مي كنند. در ايران هم فعاليت هايي در زمينه غني سازي اورانيوم در نطنز صورت گرفته كه البته در حال حاضر به صورت داوطلبانه به حالت تعليق قرار دارد در سايت نطنز هم از غني سازي به كمك سانتريفوژ استفاده مي شود. بعد از آنكه UF6 غني شد، بايد براي تهيه ميله سوخت UO2 دوباره به مركز UCF ارسال شود. UO2 يا دي اكسيد اورانيوم پودري به رنگ قهوه اي سوخته با چگالي تقريباً ۱۱ و دماي ذوب بسيار بالا (حدود ۲۸۰۰ درجه سانتيگراد) و قابليت شگرف شكل پذيري كه به دليل همين خصوصيات و برخي خواص ديگر در اكثريت قريب به اتفاق راكتورهاي اتمي به عنوان ماده تشكيل دهنده سوخت برگزيده شده است. در طول چرخه سوخت از معدن تا راكتور اتمي دوبار با فرآيند توليد UO2 روبه رو مي شويم يك بار از U3O8 و يا AUC طبيعي و بار ديگر از UF6 غني شده كه البته روش توليد در دو مورد تفاوت دارد. در روش اول كه در UCF اجرا شده، معمولاً اين كار با تزريق هيدروژن (تركيبي از H2 و N2) به داخل راكتور در دماي بالاي ۴۰۰ درجه عمل احياء انجام مي گيرد كه خالي از خطر نيست ولي در روشي اجرا شده در UCF اين عمل بدون تزريق گاز H2 قابل اجرا است. البته واكنش به اين ترتيب با حساسيت هاي جديدي روبه رو مي شود كه با اتخاذ تدابير لازم قابل كنترل مي باشد. در اين پروژه دماي بالاي ۹۰۰ درجه سانتي گراد و دوار بودن راكتور مشكلات عمده اي بر سر راه طراحي و اجرا ايجاد مي كند كه حل كردن آنها در UCF اصفهان انرژي بسياري برده است. زيرا عدم تكيه بر تزريق گاز هيدروژن حادث شدن واكنش احياء را بسيار حساس كرده و شرايط بسيار شكننده و كم ثبات در داخل راكتور ايجاد مي كند. با توجه به توضيحات فوق مي توان دريافت كه تكنولوژي چرخه سوخت هسته اي، صنعتي پيچيده بوده و دست يافتن به تمام زواياي آن تلاشي بسي شگرف را طلب مي كند. در پايان لازم است جهت افزايش اطلاعات عمومي گفته شود كه در صنايع نظامي از غني سازي به روش فوق استفاده نمي شود. بمب هاي اتمي را از پلوتونيوم ۲۳۹ كه سنتز و تخليص شيميايي آن بسيار ساده تر مي باشد تهيه مي كنند. در عمل كليه بمب هاي اتمي موجود در زرادخانه هاي دنيا از پلوتونيوم تهيه مي شود. پلوتونيوم ۲۳۹ در طبيعت وجود ندارد. بلكه آن را به صورت مصنوعي تهيه مي كنند. اين ماده بسيار سمي را در داخل راكتور از واكنش اورانيوم ۲۳۸ با نوترون به دست مي آورند.

اقتصاد انرژي
توليد نفت روسيه طي هفت ماه گذشته افزايش يافت
فارس: مركز آمارهاي دولتي روسيه اعلام كرد: ميزان توليد نفت اين كشور طي هفت ماه نخست سال جاري ميلادي نسبت به مدت مشابه سال قبل، بيش از ۲/۲ درصد افزايش يافته است.
خبرگزاري ريانووستي گزارش داد: توليد نفت روسيه در اين مدت بيش از ۲/۲ ميليون تن افزايش خواهد يافت.
بر اساس اين گزارش، توليد نفت روسيه طي ماه جولاي ۲۰۰۵ ميلادي نسبت به مدت مشابه سال قبل نيز بيش از ۱/۱ درصد رشد داشته است.مركز آمار روسيه افزود: اين در حالي است كه ميزان توليد نفت روسيه طي سال ۲۰۰۴ ميلادي نيز نسبت به سال ۲۰۰۳ ميلادي، بيش از ۹/۸ درصد رشد داشته است.روسيه امسال بيش از ۴۸۵ ميليون تن نفت خام توليد خواهد كرد كه از اين رقم بيش از ۲۸۵ ميليون تن به كشورهاي خارجي صادر خواهد شد.
ميزان تقاضاي نفت چين افزايش مي يابد
فارس: موسسه مالي جي پي مورگان در تازه ترين گزارش خود پيش بيني كرد: ميزان تقاضاي نفتي چين تا پايان سال جاري ميلادي و اوايل سال آينده به شدت افزايش خواهد يافت.
به گزارش پايگاه اينترنتي داوجونز با افزايش تقاضاي نفتي پالايشگاههاي چين طي ماههاي آينده بايد شاهد رشد تقاضاي نفتي اين كشور باشيم.اين موسسه معتبر مالي تأكيد كرد: استناد به آمارهاي واردات نفتي چين طي شش ماه نخست سال ۲۰۰۵ ميلادي به هيچ وجه به معناي ادامه اين روند تا پايان سال جاري و حتي اوايل سال ۲۰۰۶ ميلادي نخواهد بود.تصميم اخير چين مبني بر افزايش ارزش يوان خود در برابر دلار آمريكا نيز طي ماههاي آينده اثرات خود را بيشتر نمايان خواهد ساخت و واردات نفتي اين كشور را بيش از پيش افزايش خواهد داد.
توسعه ميادين فروزان و اسفنديار بهار سال ۸۶ به پايان مي رسد
فارس: قائم مقام شركت مهندسي و توسعه نفت گفت: طرح توسعه ميادين نفتي فروزان و اسفنديار ارديبهشت ماه سال ۸۶ به پايان مي رسد.
علي اكبر وحيدي آل آقا اظهار داشت: طرح توسعه ميادين نفتي فروزان و اسفنديار به علت انجام اموري چون احداث خط لوله دچار تاخير شده است.
در مي سال ۲۰۰۲ ميلادي وزارت نفت ايران قراردادي از نوع بيع متقابل با شركت پترو ايران كه شعبه اي از شركت ملي نفت ايران است براي توسعه ميدانهاي نفتي فروزان و اسفند يار به ارزش ۵۵۰ ميليون دلار امضا كرد.
پترو ايران پيش بيني كرد، توليد روزانه اين حوزه را از ۴۰ هزار بشكه كنوني به ۱۰۵ هزار بشكه در روز تا اواخر سال ۲۰۰۵ ميلادي افزايش دهد.
عباس وكيل مدير عمليات توليد شركت نفت فلات قاره پيش از اين به خبرگزاري فارس گفته بود: حجم توليد نفت از ميادين حوزه شركت نفت فلات قاره تا پايان برنامه چهارم توسعه به روزانه يك ميليون بشكه افزايش مي يابد كه اين ميزان با احتساب افزايش توليد در ميادين سروش و نوروز، فروزان و اسفنديار و سلمان و درود خواهد بود.

اقتصاد
ادبيات
اجتماعي
انديشه
سياست
علم
ورزش
|  ادبيات  |  اقتصاد  |   اجتماعي  |  انديشه  |  سياست  |  علم  |  ورزش  |  
|   صفحه اول   |   آرشيو   |   چاپ صفحه   |