تحقیق در مورد اورانیوم غنی شده

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 20 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

مقدمه

سنگ معدن اورانیوم موجود در طبیعت از دو ایزوتوپ 235U به مقدار 0.7 درصد و 238U ‏به مقدار 3.99 درصد تشکیل شده است. سنگ معدن را ابتدا در اسید حل کرده و ‏بعد از تخلیص فلز ، اورانیوم را بصورت ترکیب با اتم فلوئور (9F ) و بصورت مولکول ‏اورانیوم هگزا فلوراید تبدیل می‌کنند که به حالت گازی است. سرعت متوسط ‏مولکولهای گازی با جرم مولکولی گاز نسبت عکس دارد.

غنی سازی با دستگاه سانتریفیوژ

سانتریفیوژ دستگاهی است که برای جدا سازی مواد از یکدیگر بر اساس وزن آنها استفاده می‌شود. این دستگاه مواد را با سرعت زیاد حول یک محور به گردش در می‌آورد و مواد متناسب با وزنی که دارند از محور فاصله می‌گیرند. در واقع در این روش برای جدا سازی مواد از یکدیگر از شتاب ناشی از نیروی گریز از مرکز استفاده می‌گردد، کاربرد عمومی این دستگاه برای جداسازی مایع از مایع و یا مایع از جامد است. سانتریفیوژهایی که برای غنی سازی اورانیوم استفاده می‌شود حالت خاصی دارند که برای گاز تهیه شده‌اند که به آنها Hyper-Centrifuge گفته می‌شود. پیش از آنکه دانشمندان از این روش برای غنی سازی اورانیوم استفاده کنند از تکنولوژی خاصی بنام Gaseous Diffusion به معنی پخش و توزیع گازی استفاده می‌کردند.

غنی سازی با دیفوزیون گازی Gaseous Diffusion

گراهان در سال 1864 پدیده‌ای را کشف کرد که در آن سرعت متوسط مولکولهای ‏گاز با معکوس جرم مولکولی گاز متناسب بود. از این پدیده که به نام دیفوزیون ‏گازی مشهور است برای غنی سازی اورانیوم استفاده می‌کنند. در عمل اورانیوم ‏هگزا فلوراید طبیعی گازی شکل را از ستونهایی که جدار آنها از اجسام متخلخل ‏‏(خلل و فرج دار) درست شده است عبور می‌دهند. سوراخهای موجود در جسم ‏متخلخل باید قدری بیشتر از شعاع اتمی یعنی در حدود 2.5 آنگسترم (7-‏25x10 سانتیمتر) باشد.

ضریب جداسازی متناسب با اختلاف جرم مولکولها است. روش غنی سازی ‏اورانیوم تقریبا مطابق همین اصولی است که در اینجا گفته شد. با وجود این ‏می‌توان به خوبی حدس زد که پرخرج ترین مرحله تهیه سوخت اتمی همین ‏مرحله غنی سازی ایزوتوپها است، زیرا از هر هزاران کیلو سنگ معدن اورانیوم ‏‏140 کیلوگرم اورانیوم طبیعی بدست می‌آید که فقط یک کیلوگرم 235U ‏خالص در آن وجود دارد. Gaseous Diffusion از جمله تکنولوژیهایی بود که ایالات متحده طی جنگ جهانی دوم در پروژه‌ای بنام منهتن (Manhattan) برای ساخت بمب هسته‌ای ، با کمک انگلیس و کانادا به آن دست پیدا کرد.

در این روش با تکرار استفاده از این صفحات فیلتر مانند ، بصورت آبشاری (Cascade) ، میزان 235U را به مقدار دلخواه بالا می‌بردند. این روش اولین راهکارهای صنعتی برای غنی سازی اورانیوم بود که کابرد عملی پیدا کرد. نمونه‌ای از سانتریفیوژهای گازی آبشاری که برای غنی سازی اورانیوم از آنها استفاده می‌شود. Hyper-Centrifuge اما در روش استفاده از سانتریفیوژ برای غنی سازی اورانیوم ، تعداد بسیار زیادی از این دستگاهها بصورت سری و موازی بکار می‌برند تا با کمک آن بتوانند غلظت 235U را افزایش دهند.

گاز هگزافلوراید اورانیوم (UF6) در داخل سیلندرهای سانتریفیوژ تزریق می‌شود و با سرعت زیاد به گردش در آورده می‌گردد. گردش سریع سیلندر ، نیروی گریز از مرکز بسیار قوی تولید می‌کند و طی آن مولکولهای سنگینتر (آنهایی که شامل ایزوتوپ 238U هستند) از مرکز محور گردش دورتر می‌گردند و برعکس آنها که مولکولهای سبکتری دارند (حاوی ایزوتوپ 235U ) بیشتر حول محور سانتریفیوژ قرار می‌گیرند.

در این هنگام با استفاده از روشهای خاص گازی که حول محور جمع شده است جمع آوری شده به مرحله دیگر یعنی دستگاه سانتریفیوژ بعدی هدایت می‌گردد. میزان گاز هگزافلوراید اورانیوم شامل 235U که در این روش از یک واحد جداسازی بدست می‌آید به مراتب بیشتر از مقداری است که در روش قبلی (Gaseous Diffusion) بدست می‌آید، به همین علت است که امروزه در بیشتر نقاط جهان برای غنی سازی اورانیوم از این روش استفاده می‌کنند.

تحقیق در مورد اورانیوم

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 5 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

اورانیم

اورانیم عنصری است شیمیایی، با علامت اختصاری U ، عدد اتمی آن 92 و جرم اتمی (عدد جرمی) آن 03/238 است. نقطه ذوب آن 3/1132 درجه سلسیوس، نقطه جوش آن 3818 درجه سلسیوس و چگالی آن 05/19 در 20 درجه سلسیوس است. فلزی است شکلپذیر و به رنگ سفید نقره ای. اتم اورانیم سنگین ترین اتم یک عنصر طبیعی است. در پوسته زمین بسیار فراوان تر از عنصرهای معروفی مانند ید، جیوه و نقره است. اما در بیشتر سنگهای اورانیم دار، فقط مقدار خیلی کمی از این فلز وجود دارد. اورانیم هرگز به صورت خالص در طبیعت یافت نمی شود. از نظر شیمیایی بسیار واکنشپذیر است و به آسانی با بیشتر غیرفلزها وبعضی از اسیدها مانند اسیدئیدروکلریک ترکیب می شود.

این فلز دو ویژگی مهم دارد. یکی اینکه رادیواکتیو است، یعنی اتمهای آن به طور طبیعی شکسته می شوند و اشعه آزاد می کنند. از این اشعه در پزشکی، کشاورزی، صنعت، زمین شناسی و زیست شناسی استفاده می کنند. دوم اینکه بعضی از اتمهای آن شکافتپذیرند، یعنی می توان به طور مصنوعی از راه تاباندن نوترون، هسته آنها را به دو جزء شکافت که در نتیجه انرژی خیلی زیادی آزاد می شود. از این انرژی هسته ای در نیروگاهها برای تولید برق استفاده می کنند. در ساختن بمب اتمی و دیگر سلاحهای هسته ای نیز از همین انرژی استفاده می شود. در گذشته های بسیار دور از ترکیبهای اورانیم در ساختن شیشه رنگی استفاده می کردند. واژه اورانیم از نام سیاره اورانوس گرفته شد. این سیاره هشت سال پیش از اورانیم کشف شده بود.

رادیواکتیویته و شکافتپذیری

اورانیم چند اتم گوناگون دارد، ولی همه آنها از نظر شیمیایی رفتار یکسانی دارند. در هسته این اتمها تعداد نوترون ها متفاوت است، اما همه آنها 92 پروتون دارند. به این چنین اتمها ایزوتوپ می گویند. اورانیم 234، اورانیم 235 و اورانیم 238، سه ایزوتوپ اورانیم هستند که در طبیعت یافت می شوند. تعداد پروتون ها در هسته اتمهای این سه ایزوتوپ 92 است، اما عدد جرمی، یعنی مجموع تعداد نوترون های آنها به ترتیب 234، 235، و 238 است. علاوه بر اینها، دانشمندان تاکنون یازده ایزوتوپ مصنوعی اورانیم نیز ساخته اند. همه ایزوتوپ های اورانیم رادیواکتیو هستند.

اورانیم 235 تنها ایزوتوپ طبیعی اورانیم است که به آسانی شکافته می شود، اما مقدار آن فقط 71/0درصد اورانیم طبیعی است. اورانیم 238 که به سختی شکافته می شود 28/99 درصد اورانیم طبیعی را تشکیل می دهد. مقدار اورانیم 234 در اورانیم طبیعی فقط 0054/0 درصد است.

مهمترین سنگ معدنهای اورانیم عبارتند از: پچبِلنده، اورانینیت، کوفینیت، برانِریت، تورب،رنیت و کارنوتیت. پچبِلنده مخلوطی از اکسیدهای گوناگون اورانیم است و بیش از هر سنگ معدن دیگری اورانیم دارد، یعنی در حدود 45 تا 85 درصد. تاکنون مقدار اورانیم خالص در همه سنگ معدنهای دنیا را حدود 23 میلیون تن برآورد کرده اند. مهمترین ذخیره های اورانیم در زئیر، کانادا، چک، استرالیا، ایالات متحد امریکا و اتحاد جماهیر شوروی (سابق) قرار دارد.

از راه ردیابی اشعه رادیواکتیو اورانیم به وسیله ابزارهای ویژه ای به نام شمارگر گایگر، به محل ذخیره های سنگ معدن اورانیم پی می برند. پس از استخراج سنگ معدن، نخست آن را آسیا می کنند. بعد آن را به کارخانه تغلیظ می برند و تا آنجا که امکان دارد از سنگ معدنهای دیگر جدا می کنند. سپس با استفاده از مواد شیمیایی گوناگون، ناخالصیهای آن را جدا می کنند. محصول این کارخانه ماده ای است به نام کیک زرد. این ماده را با فلوئور ترکیب می کنند و سپس به کارخانه غنی سازی می برند تا در آنجا ایزوتوپ های مختلف را از یکدیگر جدا کنند. اساس روشهایی که در بیشتر کارخانه های غنی سازی اورانیم به کار می رود تفاوت جرم اتمی ایزوتوپ هاست. اورانیم غنی شده نسبت به اورانیم طبیعی درصد بیشتری اورانیم 235 دارد.

اورانیوم

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 82

تحقیق درباره اورانیوم و انرژی هسته ای

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 14

اورانیوم و انرژی هسته ای

نمونه ای سنگ معدنی اورانیوم

تعدادی از دوستان در نامه های ارسالی از ما خواسته اند که راجع به انرژی اتمی اطلاعاتی را تهیه کنیم.در اینجا ضمن تشکر از همکاری شما در جهت دادن به نوشته های فریا، طی چند نوشته با زبانی ساده به بررسی موضوعاتی که به تهیه انرژی از اورانیوم منتهی می شود، می پردازیم.

اورانیوم (Uranium) یکی از چگالترین فلزات رادیو اکتیو است که در طبیعت یافت می شود.این فلز در بسیاری از قسمتهای دنیا در صخره ها، خاک و حتی اعماق دریا و اقیانوس ها وجود دارد.اگر بخواهید از میزان موجودیت آن ایده ای بدست آورید باید بگوییم که میزان وجود و پراکندگی آن از طلا، نقر یا جیوه بسیار بیشتر است.

اورانیوم در طبیعت بصورت اکسید و یا نمک های مخلوط در مواد معدنی (مانند اورانیت یا کارونیت) یافت می شود.این نوع مواد اغلب از فوران آتشفشانها بوجود می آیند و نسبت وجود آنها در زمین چیزی معادل دو در میلیون نسبت به سایر سنگها و مواد کانی است.این فلز به رنگ سفید نقره ای است و کمی نرم تر از استیل بوده و تقریبآ قابل انعطاف است.

اورانیوم در سال 1789 توسط مارتین کلاپورت (Martin Klaproth) شیمی دان آلمانی از نوعی اورانیت بنام Pitchblende کشف شد.وجه تسمیه این فلز به کشف سیاره اورانوس بازمی گردد که هشت سال قبل از آن، ستاره شناسان آنرا کشف کرده بودند.اورانیوم یکی از اصلی ترین منابع گرمایشی در مرکز زمین است و بیش از 40 سال است که بشر برای تولید انرژی از آن استفاده می کند.

دانشمندان معتقد هستند که اورانیوم بیش از 6.6 بیلیون سال پیش در اثر انفجار یک ستاره بزرگ بوجود آمده و در منظومه شمسی پراکنده شده است.

برای درک بهتر از توانایی اورانیوم در تولید انرژی لازم است نگاهی به ساختمان اتمی این فلز داشته باشیم.

اورانیوم را بهتر بشناسیم

اورانیم را درواقع می توان سنگین ترین (به بیان دقیقتر چگالترین) عنصر در طبیعت نامید.شاید بد نباشد بدانید که در این میان هیدروژن سبکترین عناصر طبیعت است.

اورانیوم خالص حدود 18.7 بار از آب چگالتر است و همانند بسیاری از دیگر مواد رادیو اکتیو در طبیعت بصورت ایزوتوپ یافت می شود.

بطور ساده ایزوتوپ حالت خاصی از حضور یک عنصر در طبیعت است که در هسته آن به تعداد مساوی - با عنصر اصلی - پروتون وجود دارد اما تعداد نوترون های آن متفاوت است.بنابراین طبق این تعریف ساده می توان دریافت که ایزوتوپ های یک عنصر عدد اتمی مشابه خود عنصر را خواهند داشت اما وزن اتمی متفاوتی دارند.

نمایی از یک رآکتور هسته ای

اورانیوم شانزده ایزوتوپ دارد که هریک از آنها دارای وزن اتمی خاصی هستند.حدود 99.3 درصد از اورانیومی که در طبیعت یافت می شود ایزوتوپ 238 (U-238) است و حدود 0.7 درصد ایزوتوپ 235 (U-235)، سایر ایزوتوپ ها بسیار نادر هستند.

در این میان ایزوتوپ 235 برای بدست آوردن انرژی از نوع 238 آن بسیار مهمتر است چرا که U-235 (با فراوانی تنها 0.7 درصد) آمادگی آنرا دارد که تحت شرایط خاص شکافته شده و مقادیر زیادی انرژی آزاد کند.به این ایزوتوپ Fissil Uranium، به معنای اروانیوم شکافتنی هم گفته می شود و برای این عملیات از اصطلاح شکافت هسته ای یا Nuclear Fission استفاده می شود.

اورانیوم نیز همانند سایر مواد رادیواکتیو دچار پوسیدگی و زوال می شود.مواد رادیو اکتیو دارای این خاصیت هستند که از خود بطور دائم ذرات آلفا و بتا و یا اشعه گاما منتشر می کنند.U-238 باسرعت بسیار کمی فسیل می شود و نیمه عمر آن چیزی در حدود 4,500 میلون سال (تقریبآ معادل عمر زمین) است.

این موضوع به این معنی است که با فسیل شدن اورانیوم با همین سرعت کم انرژی معادل 0.1 وات برای هر یک تن اورانیوم تولید می شود و این برای گرم نگاه داشتن هسته زمین کافی است.

نگاه ساده به شکاف هسته ای اورانیوم

گفتیم که U-235 قابلیت شکاف هسته ای دارد.این نوع از اتم اورانیوم دارای 92 پروتون و 143 نوترون است (بنابراین جمعآ 235 ذره در هسته خود دارد و به همین دلیل U-235 نامیده می شود)، کافی است یک نوترون دریافت کند تا بتواند به دو اتم دیگر تبدیل شود.این عمل با بمباران نوترونی هسته انجام می گیرد، در این حالت یک اتم U-235 به دو اتم دیگر تقسیم می شود و دو ، سه و یا بیشتر نوترون آزاد می شود.نوترون های آزاد شده خود با اتم های دیگر U-235 ترکیب می شوند و آنها را تقسیم کرده و به همین منوال یک واکنش زنجیره ای از تقسیم اتم های U-235 تشکیل می شود.

اتم U-235 با دریافت یک نوترون به اورانیوم 236 تبدیل می شود که ثبات و پایداری نداشته و تمایل دارد به دو اتم با ثبات تقسیم شود.انجام عمل تقسیم باعث آزاد شدن انرژی می