پیشرفت هایی انرژی هسته ای ایران
20 فروردین ماه سال 1385 خبر دستیابی ایران به فناوری غنی سازی اورانیوم و راه اندازی یک زنجیره کامل غنی سازی در نطنز اعلام شد در پی این خبر با تصویب شورای عالی انقلاب فرهنگی، به پاس قدردانی از تلاش های افتخار آمیز دانشمندان جوان ایران اسلامی، بیستم فروردین ماه، مقارن با تکمیل چرخه سوخت هسته ای در تقویم رسمی ایرانیان روز ملی فناوری هسته ای نام گرفت.
از دیرباز آرزوی بشر دستیابی به منبعی از انرژی بوده که علاوه بر آنکه بتواند مدت مدیدی از آن استفاده کند، تولید پسماندهای خطرناک نیز در پی نداشته باشد. اکنون در هزاره سوم میلادی این آرزوی به ظاهر دست نیافتنی کم کم به واقعیت پیوسته است و بشر خود را آماده می سازد تا با ساخت اولین رآکتور گرما هسته ای (همجوشی هسته ای) آرزوی دیرینه خود را یعنی تولید سوختی پاک و ارزان به نام هیدروژن با انرژی تولیدی سرشار و پسماندی بسیار پاک به نام هلیوم را به منصه ظهور رساند .
همان طور که می دانیم این فناوری در برگیرنده بسیاری از علوم مهندسی و پایه است و منحصراً در اختیار تعداد کمی از کشورهای جهان است اهمیت کسب این فناوری موجب جهش علمی در همه زمینه های علمی و صنعتی در کشورمان شده است.
دست آوردهای موثر و قابل تامل در زمینه های مختلف صنعتی ، کشاورزی و… نشان از استفاده صلح آمیز ایران از این فناوری دارد که موارد زیر از آن جمله اند :
از نمونه پیشرفت های اخیر ایران در عرصه تولید انرژی هسته ای می توان در صنعت داروسازی به تولید رادیو داروها اشاره کرد که این رادیو داروها ، داروهای نشاندار رادیو اکتیومی باشند که به بیمار تزریق یا خورانده می شوند. این دارویی هسته ای یا رادیو فارماکولوژی روش دارویی خاصی است که با ترکیبات، آزمایش یا تزریق مناسب رادیو دارو به مریض ارتباط دارد.
با توجه به اهمیت این نوع داروها در درمان برخی بیماریها، سازمان انرژی اتمی ایران توانست به تولید انبوه رادیو داروی مولیبدن 99 – تکنسیم M 99 در کشور و خودکفایی در این زمینه دست یابد. این ماده دارویی که در تشخیص بسیاری از بیماری ها از جمله بیماری هایی که نیاز به اسکن از ماهیچه های قلبی، مغز استخوان، غدد بزاقی، تیروئید، پاراتیروئید، شش ها، کبد، کلیه و … دارند در تمام مراحل توسط پژوهشمتخصصان و فارغ التحصیلان دانشگاه های داخلی تهیه و تولید شده است.
ماده مولیبدن 99 – تکنسیم M 99 در حال حاضر تنها در چند کشور از جمله بلژیک، کانادا، آفریقای جنوبی، هلند، انگلیس، چین و هند تولید می شود و ایران جزء معدود کشورهای تولید کننده این رادیو دارو است.
دستیابی جوانان و دانشمندان متعهد و فرزندان غیور ایران اسلامی به چرخه سوخت هسته ای نشانی آشکار از اقتدار، عزت و استقامت در برابر زیاده خواهی دول اسکتباری بود که تنها با اتکال به ذات لایزال الهی و تلاش، پشتکار و جهاد علمی عظیم، میسر شد.موفقیت های شگرف دانشمندان ایرانی نمودی از خدامحوری و خودباوری جوانان این مرز و بوم بود که در شرایط سخت تحریم و انزوای علمی جهانی توانستند مقتدرانه و عزتمندانه، ایران اسلامی را در جمع معدود کشورهای دارنده این فناوری حیاتی به جهانیان معرفی کنند
در صنایع، تولید کیک زرد یا Yellowcake که به نام اورانیا (Urania) هم شناخته می شود از دیگر دستاوردهای محققان کشور بوده است در واقع کیک زرد خاک معدنی اورانیوم است که پس از گذراندن مراحل تصفیه و پردازشهای لازم از سنگ معدنی آن تهیه می شود. تهیه این ماده به منزله رسیدن به بخش میانی مراحل مختلف تصفیه سنگ معدن اورانیوم است. کیک زرد به طور معمول با آسیاب کردن و پردازشهای شیمیایی بر روی سنگ معدن اورانیوم بصورت پودر زبر و زردرنگی به دست می آید که قابلیت حل شدن در آب را ندارد. کیک زرد عموما برای تهیه سوخت رآکتورهای هسته ای به کار برده می شود. در واقع این ماده پس از پردازش به UO2 یا اورانینیت (Uraninite) تبدیل و برای استفاده در میله های سوختی به کار می رود.
در حوزه کشاورزی محققان کشور با استفاده از فناوری هسته ای موفق به تولید ارقام اصلاح شده گونه های گیاهی چون گندم مقاوم به خوابیدگی( ورس) در مناطق شور چون گرمسار، ورامین، طبس، یزد، قم و اشتهارد، جو اصلاح شده متحمل به سرما برای کشت در مناطق سرد، پنبه اصلاح شده دارای مقاومت نسبی به بیماری قارچی و "رتیسیلیوز" و بهبود خواص کیفی، ایجاد تیپ های مختلف زودرس و بی دانه نارنگی شدند.
القای موتاسیون توسط اشعه گاما در پرتو دهی پرتقال تامسون "ناول" به منظور ایجاد ژنوتیپ ها با صفات برتر، مطالعه اثر سطوح مختلف گوگرد و مایع تلقیح باکتری های ریزبیوم و تیوباسیلوس بر عملکرد تثبیت ازت، جذب برخی عناصر غذایی ارقام سویا به روشهای ایزوتوپی، تاثیر شدت های پرتو دهی گاما در زمانهای مختلف پس از برداشت بر انبارهای توده ای پیاز، تهیه و تولید موتانت های مقاوم به آنتی یوتیک باکتریهای آنتا گونیت برای استفاده در مطالعات مزرعه ای، بررسی تاثیر منابع مختلف کود نیتروژنه و تعداد تقسیط بر عملکرد کمی و کیفی کلزا با استفاده از نیتروژن 15 هسته ای و بررسی سازگاری و مقایسه عملکرد لاینهای موتانت ها و ارقام پیشرفته سویا، افزایش زمان نگهداری سیب و سیر با استفاده از روش پرتو دهی و ارزیابی کمی و کیفی موتانت های زود رس از دیگر موفقیتهای کشور در زمینه کشاورزی هسته ای به شمار می رود.
دستیابی جوانان و دانشمندان متعهد و فرزندان غیور ایران اسلامی به چرخه سوخت هسته ای نشانی آشکار از اقتدار، عزت و استقامت در برابر زیاده خواهی دول اسکتباری بود که تنها با اتکال به ذات لایزال الهی و تلاش، پشتکار و جهاد علمی عظیم، میسر شد.موفقیت های شگرف دانشمندان ایرانی نمودی از خدامحوری و خودباوری جوانان این مرز و بوم بود که در شرایط سخت تحریم و انزوای علمی جهانی توانستند مقتدرانه و عزتمندانه، ایران اسلامی را در جمع معدود کشورهای دارنده این فناوری حیاتی به جهانیان معرفی کنند.
امروز جهاد علمی باید سرلوحه فعالیت های جوانان ایران اسلامی قرار گیرد تا کشور را به قله های رفیع علم، دانش و قدرت اول اقتصادی، علمی و فناوری تبدیل کند.در زمان حاضر دانشمندان و متخصصان جوان هسته ای کشورمان، توانایی اجرای پیچیده ترین مراحل تولید سوخت هسته ای را دارند و این علم در اذهان ایرانی ساخته و پرداخته شده و با هیچ قطعنامه ای نمی توان از اعتلای آن جلوگیری کرد.
سرعت پیشرفت علم و فناوری در دنیای امروز به حدی است که کشورها را در یک عرصه رقابت جدی قرار می دهد و جمهوری اسلامی نیز نمی تواند از تجربه، علم و دانش جهانی به دور باشد و همگام با جهانیان حرکت نکند و یا قدرتهای علمی، فناوری، سیاسی و نظامی حاکم بر جهان را نشناسد.
دستاوردهای جدید هسته ای ایران ، چه مشخصاتی دارد؟
در رآکتور تحقیقاتی تهران میله های هسته ای بارگذاری شد که توسط متخصصان ایرانی ساخته شده و با جایگیری در قلب رآکتور تهران، نیاز ایران به کشورهای تولیدکننده اورانیوم 20 درصد غنی شده مرتفع می شود. میله های رآکتور تحقیقاتی تهران هم در داخل کشور تولید شده است.سوخت هسته ای با غنای 20 درصد در مجتمع سوخت رآکتورهای هسته ای اصفهان تولید و پس از طراحی فنی و رعایت استانداردهای ایمنی برای بهره برداری به رآکتور تهران منتقل شده است.
این مجتمع سوخت که از نوع کنترلی است جهت آزمون بلندمدت و بهره برداری در رآکتور تهران برای تولید رادیو داروها به طور همزمان مورد استفاده قرار خواهد گرفت. با راه اندازی خط تولید این مجتمع سوخت و بهره برداری در رآکتور تهران تمامی رادیوداروهای موردنیاز کشور در داخل تامین و از خروج ارز جلوگیری خواهد شد. به این ترتیب آخرین گام موثر در تکمیل فرآیند چرخه سوخت هسته ای، یعنی ساخت سوخت و بارگذاری مجتمع های سوخت در داخل قلب رآکتور توسط متخصصان هسته ای کشور برداشته شد.
همچنین رادیوداروهای رونمایی شده ، به دست متخصصان ایرانی تولید شده ودر درمان و پیشگیری از بیماری های صعب العلاج کاربرد دارد.
ماشین های نسل جدید سانتریفیوژ دارای خاصیت جدا کنندگی (SWU) و خوراک 3 یعنی سه برابر سانتریفیوژهای نسل یک و دو است. همچنین راندمان (Performance) این سانتریفیوژها نیز به طور قابل ملاحظه ای نسبت به سانتریفیوژهای نسل اول و دوم بیشتر است و ضایعات بسیار کمتری از نسل های قبلی دارد. ایران از سه سال پیش با رساندن تعداد سانتریفیوژهای خود به عدد هفت هزار، رویکرد اصلی خود را بر افزایش بازده و کاهش ضایعات به جای افزایش تعداد ماشین ها متمرکز شد. همچنین اولین زنجیره ماشین های سانتریفیوژ نسل جدید با روتور کامپوزیتی و واحد کاری جداسازی شش (swu ) مورد بهره برداری قرار گرفت.
در این جا لازم است به طور مختصر سانتریفیوژ را معرفی کنیم. سانتریفیوژ به هر دستگاهی گفته می شود که با سرعت زیادی به دور خود چرخیده و در همین حال با استفاده از نیروی گریز از مرکز ایجاد شده مواد درون خود را نیز به بیرون پرتاب می کند. بررسی این فرآیند در نوع خود کار ساده ای است. آزمایشی ساده می تواند بسیاری از علامت پرسش ها را از میان بردارد. سطل آبی را برداشته و درحالی که تا نیمه پر از آب است با سرعت به دور خود چرخانده و پس از چند دور پرتاب کنید. به خوبی دیده می شود که به واسطه نیروی گریز از مرکز ایجاد شده، آب درون سطل از آن بیرون نمی ریزد. این پایه و اساس سیستم های سانتریفیوژ به حساب می آید.
طی هفته گذشته ازز برخی دستاوردهای جدید و ارزشمند دانشمندان هسته ای کشور رونمایی شد.این دستاوردها صفحه سوخت با اورانیوم 20 درصد، افزایش تعداد ماشین های سانتریفوژ و طراحی، تولید و راه اندازی نسل جدید ماشین های سانتریفوژ و چند رادیو دارو می باشد
در یک سانتریفیوژ واقعی نیز فرآیند مشابهی روی می دهد. به واسطه چرخش بسیار سریع محفظه ای به دور خود، هر آنچه در درون آن وجود دارد به سمت بیرون تحت فشار قرار می گیرد. این دستگاه می تواند در برگیرنده هر ماده ای باشد. از نمونه های خونی گرفته تا مواد شیمیایی مختلف. از این رو نمونه های آن بسیار متنوع است. به عنوان مثال ناسا دارای سانتریفیوژ عظیمی است که از آن برای قرار دادن فضانوردان در معرض نیروهای شدید استفاده می شود. نیروی گریز از مرکز تولید شده در این سانتریفیوژ می تواند شبیه سازی بسیار مناسبی از نیروی گرانشی باشد که در زمان پرتاب فضاپیماها بر بدن فضانوردان وارد می شود.
سانتریفیوژ، لازمه اصلی غنی سازی اورانیوم
در فرآیند تولید سوخت هسته ای و استفاده از آن در نیروگاه ها که با هدف تولید انرژی نظیر الکتریسیته صورت می گیرد، سانتریفیوژها نقش اساسی را در غنی سازی اورانیوم ایفا می کنند به طوری که در صورت نبود آنها عملا مانع بزرگی بر سر راه غنی سازی اورانیوم به وجود می آید. پس از آن که سنگ معدن اورانیوم از معادن استخراج شد، آسیاب شده و به شکل پودر درمیآید. براساس برآوردهای صورت گرفته شده از هر تن سنگ معدن اورانیوم بالغ بر 140 کیلوگرم اورانیوم طبیعی حاصل می شود که فقط می توان حدود یک کیلوگرم اورانیوم خالص 235 به دست آورد یعنی در مجموع یک کیلوگرم اورانیوم خالص از هر هزار کیلوگرم سنگ معدن اورانیوم. در ادامه اسید سولفوریک به مواد افزوده شده و پس از طی شدن چند مرحله دیگر اکسید اورانیوم با اسید سولفوریک ترکیب می شود و در نهایت سولفات اورانیل حاصل می شود و در آخر با افزودن حلال های مخصوصی به سولفات اورانیل، ماده جامدی به نام کیک زرد به وجود می آید که شامل 70 درصد اورانیوم بوده و دارای خواص پرتوزایی می باشد. برای غنی سازی اورانیوم، باید ابتدا کیک زرد را با اتم فلوئور ترکیب کرده و به صورت گاز هگزا فلوراید اورانیوم درآورد. از اینجا به بعد است که غنی سازی اورانیوم به واسطه استفاده از فناوری سانتریفیوژی کامل می شود. البته روش های مختلفی برای این منظور وجود دارد اما بررسی ها نشان داده اند که استفاده از سانتریفیوژ بهترین و موثرترین روش برای غنی سازی اورانیوم به حساب می آید.
غنی سازی اورانیوم با استفاده از فناوری سانتریفیوژ برای نخستین بار حدود 40 سال پیش به وسیله مهندس آلمانی به نام زیپه صورت گرفت. البته از آن زمان تا به اکنون این فناوری با تغییرات و پیشرفت های گوناگونی همراه بوده است. در کل 2 روش سانتریفیوژ و پخش گازی پایه صنعتی غنی سازی در کل جهان وجود دارد. روش سانتریفیوژ در مقیاس صنعتی ابتدا در هلند در دهه 60 میلادی مورد استفاده قرار گرفت، برای این منظور توسعه مواد با استقامت و خواص ویژه و ساخت یاطاقان های پیشرفته برای سانتریفیوژهایی با سرعت دورانی زیاد لازم می بود. در آلمان و انگلستان نیز این روش توسعه یافت و در سال 1970 سه کشور آلمان، هلند و انگلستان شرکتURENCO را برای توسعه این فرآیند و عرضه سرویس غنی سازی به بازار بین المللی تشکیل دادند. این فرآیند در دهه 80 در کشورهای آمریکا، فرانسه، ژاپن، استرالیا و چند کشور دیگر نیز به کار گرفته شده است. البته باید یادآوری کرد که استفاده از سانتریفیوژ برای جداسازی مواد با جرم های ویژه مختلف از صد سال پیش شروع شده است ولی در آن زمان بحث غنی سازی به هیچ وجه مطرح نبود، به طوری که از سال 1919 میلادی این روش برای جداسازی ایزوتوپ گازها مورد استفاده قرار گرفت؛ تا این که در جنگ جهانی دوم از دستگاه سانتریفیوژ برای غنی سازی اورانیوم استفاده شد.
جدای از استفاده از این فرآیند در غنی سازی هسته ای، استفاده از آن برای دانشمندان علوم مختلف مزایای قابل توجهی داشته است. دانشمندان می توانند با استفاده از این تکنیک به جداسازی مایعات و تفکیک آنها به ذرات سازنده آنها بپردازند و جالب این است که پس از توقف فرآیند سانتریفیوژ، ذرات جدا شده دیگر با یکدیگر ترکیب نمی شوند. یکی دیگر از موارد استفاده سانتریفیوژ در امور پزشکی و تجزیه و تحلیل نمونه های خونی است.
سانتریفیوژها نقش اساسی را در غنی سازی اورانیوم ایفا می کنند به طوری که در صورت نبود آنها عملا مانع بزرگی بر سر راه غنی سازی اورانیوم به وجود می آید
زمانی که نمونه خونی در دستگاه سانتریفیوژ قرار می گیرد، دستگاه شروع به چرخش بسیار سریع کرده و در ادامه عناصر سازنده خون از یکدیگر جدا می شوند به طوری که سلول های خونی در کف محفظه و سلول های پلاسما به بالای محفظه می روند. امروزه استفاده از این تکنیک در فعالیت های هسته ای به دلیل پیچیدگی ها و دشواری هایی که دارد، فرآیندی سخت و پرهزینه به حساب می آید و از این تکنیک تنها برخی کشورهای جهان می توانند از آن استفاده کنند و معمولا فناوری آن به جهت مزایای قابل توجهی که به همراه دارد در دسترس سایر کشورها قرار نمی گیرد. با این حال در چند سال اخیر بحث استفاده از سانتریفیوژها در غنی سازی اورانیوم در داخل کشور به شدت دنبال شده و نتیجه تحقیقات به عمل آمده در این زمینه خودکفایی کشور را به دنبال داشته است.
منبع: irna-mehrnews-hamshahrionlin-aftabir -seemorgh
11