هیدرو متالورژی اورانیوم 1/ Hydrometallurgy of uranium 1

دوشنبه, ۱۳ تیر ۱۴۰۱، ۰۸:۲۰ ق.ظ

در این سری مقالات مطالبی مفید به محوریت هیدرومتالورژی اورانیوم که قسمتی از چرخه سوخت هسته ای می باشد را ارائه می کنیم . که شامل سه مرحله ی اصلی لیچینگ (یا فروشویی )، خالص سازی و رسوب گیری می باشد.

In this series of articles, we present materials related to uranium hydrometallurgy, which is a part of the nuclear fuel cycle. which includes three main stages of leaching (or leaching), purification and sedimentation.

مقاله ی اول حیطه های فناوری هسته ای

The first article: nuclear technology fields

نکات مربوط به اسلاید بالا را در زیر اشاره خواهم کرد:

I will mention the points related to the above slide below:

فناوری هسته ای شامل حیطه های بسیار زیادی می شود که با توجه به اینکه در کدام سازمان از کدام کشور دنیا به این حیطه پرداخته می شود متفاوت می باشد. که در اینجا به 5 دسته بندی مهم آن می پردازیم و در ادامه بصورت جزئی تر وارد حیطه ی چرخه ی سوخت هسته ای شده و توضیحات مرتبط با هیدرومتالورژی اورانیوم را بیان می کنیم:
Nuclear technology includes many areas that differ according to which organization from which country in the world this area is dealt with. Here, we will discuss its 5 important categories, and then we will go into the nuclear fuel cycle in more detail and give explanations related to uranium hydrometallurgy:
در حیطه ی کاربرد پرتو ها همانطور هم که از نام آن مشخص است از پرتوهای عناصر رادیو اکتیو استفاده می شود برای استفاده های کشاورزی یا امنیتی و مسائل روزمره ی زیاد دیگری که به عنوان رشته ای نو ظهور کرده است و از انرژی هسته ای برای خدمت به بشریت استفاده نموده است. در اینجا یکی از این مثال ها را توضیح می دهیم ؛ برای بررسی و تحقیق بیشتر و یافتن مثال های دیگر می توانید به منابع موجود که بسیار هم زیاد و در دسترس هستند مراجعه کنید. ازاین پرتوها استفاده می شود برای آن که مدت ماندگاری میوه ها و محصولات کشاورزی را افزایش بدهیم بدین صورت که اگر پرتوهای گاما به آفت ها و حشرات ریز تابیده شود باعث عقیم شدن آن ها خواهد شد و این آفت ها بطور طبیعی ازبین رفته و محصولات مدت بیشتری خواهند ماند و این علاوه برصرفه جویی های انرژی و زمان صرف شده، از لحاظ اقتصادی نیز بسیار به صرفه خواهد بود.
In the field of application of radiation, as its name suggests, the radiation of radioactive elements is used for agricultural or security purposes and many other daily issues that have emerged as a new field and from nuclear energy to serve It has been used by humanity. Here we explain one of these examples; For more research and to find other examples, you can refer to the available resources, which are many and available. These rays are used to increase the shelf life of fruits and agricultural products in such a way that if gamma rays are irradiated on pests and small insects, they will be sterilized and these pests will disappear naturally and the products will last longer. will stay more and this will be very economical in addition to energy and time savings
.
در واقع می توانیم بگوییم که یکی دیگر از کاربردهای این پرتو های عناصر رادیو اکتیو در پزشکی برای تشخیص و درمان می باشد که بدون شک یکی از مهمترین استفاده هایی است که از صنعت هسته ای می شود. در تشخیص بیماری ها به این ترتیب عمل می شود که مقداری مشخص از مواد رادیو اکتیو با دز معلوم و مجاز به بدن تزریق می شود . و از طرف دیگر پرتو های اشعه ی x به بدن تابیده شده و بازتاب آن ها توسط دیتکتورها جذب و در نهایت توسط تصاویری تخصصی آماده می شود که پزشکان از این تصاویر استفاده کرده و بیماری های را تشخیص می دهند به عنوان مثال در طرز کار سیستم قلبی می توان ازآن ها اطلاعات با ارزشی بدست آورد.( برای اطلاعات بیشتر به فیزیک هسته ای و پزشکی مر اجعه کنید). در مو رد درمان نیز با پرتو درمانی ها می توان برای ازبین بردن تومورهای سرطانی استفاده نمود که بافت معیوب بدن را توسط پرتوها ی ساطع شده از عناصر رادیو اکتیو مشخص و خاص تحت تمرکز قرار داده و از پیشرفت آن در بدن جلوگیری می شود.
In fact, we can say that another application of these rays of radioactive elements in medicine is for diagnosis and treatment, which is undoubtedly one of the most important uses of the nuclear industry. In the diagnosis of diseases, it is done in such a way that a certain amount of radioactive material is injected into the body with a known and allowed dose. And on the other hand, x-rays are irradiated to the body and their reflection is absorbed by detectors and finally prepared by specialized images that doctors use these images to diagnose diseases, for example, in the way the system works. Valuable information can be obtained from them. (For more information, refer to nuclear physics and medicine). In the end of the treatment, radiation therapy can be used to eliminate cancerous tumors, which focus on the defective tissue of the body by the rays emitted from certain and specific radioactive elements and prevent its progress in the body
حال این سوال مطرح می شود که این مواد پرتوزا ی طبیعی را چگونه باید تهیه کنیم ؟ برای جواب به این پریش باید بگوییم که روش های متفاوتی برای این کار و جود دارد . یکی از این ها استفاده از شتاب دهنده ها است. روش دیگر رآکتورها می باشد . در رآکتور های هسته ای موادی تحت انواع تابش ها قرار می گیرند و به اصطلاح فعال اکتیو می شوند. با توجه به این که چه عنصری باشند نیمه عمر مشخص و مخصوص به خود را دارند که از چند ثانیه شروع و تا چند میلیون سال ادامه دارد . میتوان گفت هرچقدر که عناصر سنگین تر باشند نیمه عمر بیشترخواهند داشت و بیشتر طول می کشد با به پایداری برسند . به هر وجه رآکتورها یکی از تجهیزاتی هستند که می توان این رادیو دارو ها را با استفاده از آن ها بدست آورد. راکتورها ی هسته ای با استفاده از کاربری که از آن ها انتظار می رود انواع گوناگونی دارند. اما آنچه بیشتر تحت عنوان رآکتورهای هسته ای برای ما شناخته شده است و حدود80 سال از ساخت این رآکتورهای اولیه می گذرد همان رآکتورهای قدرت هستند که برای مصارف نظامی ساخته شدند. اما پس از جنگ جهانی دوم بیشتر تحقیقات حول رآکتورهای قدرت متمرکز شدند. رآکتورهای قدرت به منظور تولید حرارت ساخته می شوند تا آب را به بخار تبدیل کرده و توربین های بسیار بزرگی را به حرکت در آورند و از آن طریق ژنراتورها انرژی مکانیکی توربین های را به انرژی الکتریسیته تبریل نمایند. تما م فعل و انفعالاتی که در درون رآکتور اتفاق می افتد شامل دنیایی بسیار وسیع و گسترده است که تمام عوامل دخیل بر کنترل براین واکنش ها را توسط سیستم های مکانیکی و الکتریکی و امروزه توسط سیستم های پیشرفته تر می توان کنترل نمود که محوریت حیطه ی رآکتور و متخصصین آن می باشد.
Now the question arises, how should we prepare these natural radioactive materials? To answer this question, we must say that there are different methods for this work. One of these is the use of accelerators. Another method is reactors. In nuclear reactors, materials are subjected to various types of radiation and become so-called active. Depending on what element they are, they have a specific half-life that starts from a few seconds and lasts up to several million years. It can be said that the heavier the elements, the longer the half-life and the longer it takes to reach stability. In any case, reactors are one of the equipments that can be used to obtain these radiopharmaceuticals. There are different types of nuclear reactors depending on the intended use. But what is more known to us as nuclear reactors, and about 80 years have passed since the construction of these initial reactors, are the same power reactors that were built for military purposes. But after World War II, most of the research was focused on power reactors. Power reactors are built to produce heat to turn water into steam and drive very large turbines, and through that, generators convert the mechanical energy of the turbines into electrical energy. All the interactions that happen inside the reactor include a very wide world where all the factors involved in the control of these reactions can be controlled by mechanical and electrical systems and today by more advanced systems that focus on Reactor and its specialists
.
معمولا رآکتورهای هسته ای در دو نوع قدر ت که برای تولید برق استفاده می شوند و تحقیقاتی که برای کارهای تحقیقاتی و این گونه مسائل استفاده می شوند. اما سوال اینجاست که سوخت رآکتور های چگونه تامین می شنوند؟
در حقیقت مواد شکافت پذیر به عنوان سوخت رآکتور مورد استفاده قرار می گیرند. معروف ترین مواد شکافت پذیر اورانیوم 235 می باشد. چرخه ی سوخت هسته ای از استخراج اورانیوم از معدن اورانیوم شروع شده و تا ساخت قرص ها ی سوخت و قرار دادن آن ها درغلاف های مخصوص که معمولا از جنس زیر کونیوم ساخته می شود ادامه پیدا خواهد کرد. در این سری مقاله بیشتر به این قسمت خواهیم پرداخت تا به جایی که عملیات هیدرومتالورژی اورانیوم در آن انجام می شود. آنگاه عملیات فروشویی و خالص سازی و رسوب گیری آن نیز مطرح می شود که در جای خود بطور مفصل بررسی خواهد شد.
Usually, nuclear reactors are in two types of power, which are used to generate electricity and research, which are used for research work and such issues. But the question is, how are the fuel for the reactors supplied?
In fact, fissile materials are used as reactor fuel. The most famous fissile material is uranium 235. The nuclear fuel cycle starts from the extraction of uranium from the uranium mine and will continue until the production of fuel pellets and placing them in special casings that are usually made of sub-conium. In this series of articles, we will focus more on this part to the place where uranium hydrometallurgy operations are carried out. Then the washing operation and its purification and sedimentation are also mentioned, which will be examined in detail.