تحقیق چرخه سوخت هسته چیست

لینک دانلود خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش اماده پرینت )

تعداد : 3 صفحه

---

 قسمتی متن : 

چرخه سوخت هسته چیست؟اورانیومی زمین استخراج شود، بلافاصله قابل استفاده نیروگاههای تولید انرژی نیست. انکه بتوان بیشترین بازده اورانیوم دست اورد، فرایندهای مختلفی سنگ معدن اورانیوم صورت گیرد غلظت ایزوتوپ u-235 قابل شکافت است، افزایش یابد.چرخه سوخت اورانیوم نسبت سوخت رایج دیگر، جمله ذغال سنگ، نفت گاز طبیعی، مراتب پیچیده تر متمایزتر است. چرخه سوخت اورانیوم چرخه سوخت هسته گویند. چرخه سوخت هسته دو بخش انتهای جلویی انتهای عقبی ( front end , Back end ) تشکیل شده است. انتهای جلویی چرخه، مراحلی منجر اماده سازی اورانیوم عنوان سوخت راکتور هسته شود شامل استخراج معدن، اسیاب کردن، تبدیل، غنی سازی تولید سوخت است.

اکتشاف استخراجذخایر طبیعی اورانیوم، سنگ معدن اورانیوم براساس مقدار قابل استحصال معدن محاسبه شود. تکنیک روش زمین شناسی، معدن اورانیوم شناسایی شود نمونه سنگ معدن ازمایشگاه فرستاده شود. انجا، محلولی سنگ معدن تهیه کنند اورانیوم ته نشین شده بررسی قرار دهند بفهمند چه مقدار اورانیوم توان معدن استخراج کرد چقدر هزینه برد.اورانیوم موجود طبیعت معمولا دو ایزوتوپ u-235 u-238 تشکیل شود فراوانی انها ترتیب 71/0 درصد 28/99 درصد است.هنگامی معدن شناسایی شد، سه روش توان اورانیوم استخراج کرد: استخراج سطح زمین، استخراج ازمعادن زیرزمینی تصفیه معدن. دو روش نخست همانند دیگر روش استخراج فلزات هستند، ولی روش سوم ایالات متحده استفاده شود، سنگ معدن خود معدن تصفیه شود اورانیوم بدست اید. سنگ معدن اورانیوم معمولا اکسید اورانیوم (u3o8) تشکیل شده غلظت سنگ معدن بین 05/0 3/0 درصد تغییر کند.البته تنها منبع اورانیوم نیست. اورانیوم برخی معادن فسفات منشا دریایی وجود دارد البته فراوانی بسیار کمی دارد، طوری حداکثر 200 ذره میلیون ذره رسد. انجایی معادن فسفات مقادیر انبوهی تولید دارند، توان اورانیوم قیمت معولی استحصال کرد.

اسیاب کردنپس استخراج سنگ معدن، تکه سنگ اسیاب فرستاده شود خوب خرد شده، خرده سنگ ابعاد یکسان تولید شود. اورانیوم توسط اسید سولفوریک دیگر اتم جدا شود، محلول غنی شده اورانیوم تصفیه شود خشک شود. محصول دست امده، کنستانتره جامد اورانیوم کیک زرد نامیده شود.

تبدیل کیک زرد جامد است، ولی مرحله بعد ( غنی سازی ) تکنولوژی بخصوصی بهره برد نیازمند حالت گازی است. بنابراین کنستانتره اکسید اورانیوم جامد طی فرایندی شیمیایی هگزافلورایداورانیوم ( UF6 ) تبدیل شود. UF6 دمای اتاق جامد است، ولی دمایی نه چندان بالا گاز تبدیل شود.

غنی سازی ادامه یک واکنش زنجیره هسته قلب یک راکتور اب سبک، غلظت طبیعی اورانیوم 235 بسیار اندک است. انکه UF6 دست امده مرحله تبدیل، عنوان سوخت هسته استفاده قرار گیرد، باید ایزوتوپ قابل شکافت غنی کرد. البته سطح غنی سازی بسته کاربرد سوخت هسته متفاوت است. یک راکتور اب سبک، سوختی 5 درصد اورانیوم 235 نیاز است؛ حالی یک بمب اتمی، سوخت هسته باید حداقل 90 درصد غنی شده باشد. غنی سازی استفاده یک چند روش جداسازی ایزوتوپ سنگین سبک صورت گیرد. حال حاضر، دو روش رایج غنی سازی اورانیوم وجود دارد عبارتند انتشار گاز سنتریفوژ گاز.در روش انتشار گازی ( دیفیوژن )، گاز طبیعی UF6 فشار بالا یک سری سدهای انتشاری عبور کند. سدها غشاهای نیمه تراوا هستند، اتمهای سبک تر سرعت بیشتری عبور دهند، نتیجه UF6235 سریع تر UF6238 عبور کند. تکرار فرایند مراحل مختلف گازی نهایی دست اید غلظت u235 بیشتری دارد. مهم عیب روش جداسازی ایزوتوپ سبک هر مرحله نرخ نسبتا پایینی دارد، لذا رسیدن سطح غنی سازی مطلوب باید فرایند دفعات زیادی تکرار کرد این، خود نیازمند امکانات زیاد مصرف بالای انرژی الکتریکی دنبال هزینه عملیات بسیار افزایش خواهد یافت.در روش سانتریفور گاز، گاز UF6 طبیعی مخزن استوایی تزریق کنند گاز سرعت بسیار زیادی چرخانند. نیروی گریز مرکز موجب شود UF6235 اندکی UF6238 سبک تر است، مولکول سنگین تر جدا شود.این فرایند مجموعه مخزن صورت گیرد نهایت، اورانیوم سطح غنی شده مطلوب دست اید. هر چند روش سنتریفوژ گازی نیازمند تجهیزات گرانقیمتی است، هزینه انرژی نسبت روش قبلی کمتر است. امروز فناوری غنی سازی جدیدی توسعه یافته است، همگی پایه استفاده لیزر پیشرفت کرده اند. روش روش جداسازی ایزوتوپ لیزر بخار اتمی (AVLIS) جداسازی ایزوتوپ لیزر مولکولی (MLIS) نام دارند، توانند مواد خام بیشتری رادر هر مرحله غنی کنند سطح غنی سازی انها بالاتر است.

ساخت میله سوختتولید میله سوخت، اخرین مرحله انتهای جلویی چرخه سوخت هسته است. اورانیوم غنی شده هنوز شکل UF6 است، باید پودر دی اکسید اورانیوم (UO2) تبدیل شود عنوان سوخت هسته قابل استفاده باشد، پودر UO2 سپس فشرده شود شکل قرص اید. قرص معرض حرارت دمای بالا قرار گیرند قرص سرامیکی تبدیل شوند. پس طی چند فرایند فیزیکی، قرص سرامیکی ابعاد یکسان حاصل شود. حال، متناسب طراحی راکتور نوع سوخت نیاز، قرص کوچک دسته دسته کرده لوله بخصوص قرار دهند. لوله الیاژ بخصوصی ساخته شده برابر خوردگی بسیار مقاوم عین حال رسانایی حرارتی بسیار بالایی برخوردار است. حال میله سوخت اماده شده استفاده راکتور نیروگاه فرستاده شود.

انتهای عقبی چرخه سوخت هسته ای: مدیریت زباله هسته ایدر نیروگاه هسته مثل دیگر فعالیت بشری، ضایعاتی تولید شود دلیل حساسیت مضاعف زباله رادیواکتیو، مدیریت زمان ضایعات باید تحت قوانین محدودیت خاصی صورت بگیرد. هر هشت مگاوات ساعت انرژی الکتریکی تولید شده نیروگاه هسته ای، 30 گرم زباله رادیواکتیو وجود اید. تولید همین مقدار برق استفاده زغال سنگ پر کیفیت، هشت هزار کیلوگرم دی اکسید کربن تولید شود دما فشار جو، 3 استخر المپیک پر کند. بینید حجم زباله رادیواکتیو بسیار کمتر است، ولی خطر انها مراتب بیشتر مراقبت انها مراتب بیشتر مراقبت انها ضرورتی تر دشوارتر. زباله رادیواکتیو براساس مقدار نوع ماده رادیواکتیو 3 گروه تقسیم شوند:

الف- سطح پایین: لباس حفاظتی، لوازم، تجهیزات فیلترهایی حاوی مواد رادیواکتیو عمر کوتاه هستند. نیازی پوشش حفاظتی ندارند معمولا فشرده شده اتش زده شوند چاله کم عمق دفن شده انبار شوند.

ب- سطح متوسط: رزین ها، پس مانده شیمیایی، پوشش میله سوخت مواد نیروگاههای برق هسته جزو زباله سطح متوسط طبقه بندی شوند. اینها عموما عمر کوتاهی دارند، ولی نیاز پوشش محافظ دارند. زباله توان درون بتون قرار داد مخزن زباله گذاشت.

ج- سطح بالا: همان سوخت مصرف شده راکتورها نیاز پوشش حفاظتی سردسازی دارند. مراحل مدیریت ضایعات عبارتند از:

انبارداری موقتیسوخت مصرف شده راکتور خارج شود، بسیار داغ رادیواکتیو تشعشع یونهای فراوانی تاباند. رو باید سرد کرد تابیدن پرتوهای رادیواکتیو محیط جلوگیری کرد. کتار هر راکتور، استخرهایی انبار کردن سوخت مصف شده وجود دارد. استخرها، مخزن بتونی مسلح لایه فولاد زنگ نزن هستند 8 متر عمق دارند پر اب هستند. اب میله سوخت مصرف شده خنک کند عنوان پوششی حفاظتی برابر تابش رادیواکتیو عمل کند. مرور زمان، شدت گرما تابش رادیواکتیو کاهش یابد، طوری پس چهل سال، یک هزارم مقدار اولیه ( زمانی راکتور خارج شده ) رسد.

بازفراوری انبارنهایی3 درصد سوخت مصرف شده یک راکتور اب سبک ضایعات بسیار خطرناک رادیواکتیو است. مواد توان روش شیمیایی یکدیگر جدا کرد اگر شرایط اقتصادی قوانین حقوقی اجازه دهد، توان سوخت مصرف شده تهیه سوخت هسته جدید بازیافت کرد.کارخانه فرانسه انگلستان وجود دارند مرحله بازفراوری سوخت نیروگاههای کشورهای اروپای ژاپن انجام دهند. البته کار ایالات متحده ممنوع است.رایج شیوه بازفراوری، purex نام دارد مخفف عبارت جداسازی اورانیوم پلوتونیوم است. ابتدا میله سوختی یکدیگر جدا کنند اسید نیتریک حل کنند؛ سپس استفاده مخلوطی فسفات تری بوتیل یک حلال هیدرو کربن، اورانیوم پلوتونیوم مصرف نشده جدا کنند عنوان سوخت جدید مراحل تهیه سوخت فرستند. ضایعات هسته سطح بالا پس جدا سازی، حرارت دهند پودر تبدیل شود. پس فرایند اهی کردن خوانده شود، پودر شیشه مخلوط کنند ضایعات محفظه محبوس کنند. فرایند شیشه سازی نام دارد. شیشه مایع ذخیره سازی درون محفظه جنس فولاد ضد زنگ قرار گیرند محفظه منطقه پایدار ( نظر جغرافیایی ) انبار کنند. پس یک هزار سال، شدت تابش رادیواکتیو ضایعات هسته مقدار طبیعی کاهش پیدا کند. نقطه امروز، انتهای چرخه سوخت هسته است.