هیدرو متالورژی اورانیوم 3 / Hydrometallurgy of uranium 3
مقاله ی سوم : تبدیل کیک زرد اورانیوم به قرص های سوخت
همان گونه که در شکل هم دیده می شود کیک زرد تولید شده را به کارخانه های تولید گاز UF6 انتقال داده تا در آنجا به این گاز تبدبل گردد. دلیل این کار اینست که درصر اورانیومی که بعنوان فیسایل کار شکافت و تولید انرژی را انجام می دهد در کیک زرد بسیار کم است لذا نیاز است تا این درصد افزایش پیدا کند. کار افزایش درصد اورانیومی که کار تولید انرژی را انجام میدهد را غنی سازی گویند. بعبارت ساده تر کیک زرد قدرت این را ندارد که رآکتور های قدرت را به بحرانیت (criticality) برساند اما قرص های سوختی که غنای اورانیوم در آنها بالا است این توانایی را دارند که رآکتور را به در جه ای از بحرانیت برسانند. هرچقدر که غنای اورانیوم بیشتر باشد این کار ساده تر انجام خواهد پذیرفت.
حال که ضرورت افزایش غنا در سوخت و غنی سازی را بیان نمودیم به معرفی نحوه ی انجام این کار خواهیم پرداخت:
از آنجا که جداسازی های اتمی را حت تر از جداسازی های ایزوتوپی می باشند و سابقه ی بیشتری هم نسبت به جداسازی های ایزوتوپی دارند از این سابقه می توان برای جداسازی های ایزوتوپی استفاده نمود. از روش های گوناگونی که برای جداسازی های ایزوتوپی وجود دارد تماما ماده بصورت گاز بوده ولذا کار جداسازی با توجه به ساز وکار های متفاوتی که باتوجه به نوع این روش ها آن را مشخص می گرداند انجام می گردد. به همین خاطر اورانیوم را ابتدا باید به مخلوطی گازی تبدیل نموده وسپس با توجه روش های گفته شده معادلات حاکم بر پدیده های در حال جریان در آن دستگاه ها را نوشته و با حل آن ها مقادیر خروجی و وردی و خلوص هرکدام را اندازه گیری می کنیم. اینک این بحث پیش خواهد آمد که چگونه هسته های سنگین اورانیوم را به گاز تبدیل نموده تا علاوه بر این که هزینه های بسیار سنگینی تا این مرحله برای تهیه ی کیک زرد شده است هدر رفت کمی داشته باشد و همچنین بازدهی بالایی هم داشته باشد. به همین خاطر طبق تجربه گاز فلوئور که گاز تک ایزوتوپی است انتخاب می شود. البته ویژگی های منحصر بفرد این گاز آن را در اولویت انتخاب این گاز بعنوان گاز پایه برای این صنعت قرار داده است.
لذا در مرحله ی 3 و 4 شکل فوق این دو مرحله یعنی تبدیل کیک زرد به گاز فلوئور و افزایش غنای اورانیوم درآن انجام می شود.
در تاسیسات دیگر اورانیوم غنی شده به شکل های جامدی در آمده و تبدیل به دی اکسید اورانیوم می شوند. در حقیقت قرص های سوختی که در درون رآکتور های هسته ای قرار می گیرند و با برخورد نوترون به آن ها کار شکافت و تولید انرژی را انجام میدهند از همین جنس می باشند.
در پایان این قرص ها را قطری در حدود 9 میلیمتر دارند در درون میله هایی که قطر آن ها مقداری از 9 میلیمتر بیشتر است قرار میدهند البته یک فضای خالی ما بین این قرص های سوخت و غلاف تعبیه می شود که با گاز هلیوم پرشده و پاره های شکافت تولید شده بواسطه ی برخوردهای نوترون با هسته های اورانیوم در این فضا قرار می گیرند . اتفاقات بسیار جالب و حائز اهمیتی در همین محدوده برای قرص های سوخت می افتد که به تنهایی موضوعی بسیار گسترده است و مطالب بسیار زیادی در این باره توسط محققین انتشار یافته وشبیه سازی هایی نیز انجام شده است که در جای دیگر با یستی به آن بپردازیم. لیکن کل این مجموعه که حاوی قرص های سوخت بهمراه غلاف می باشد را تحت عنوان میله های سوخت میشناسیم به همین خاطر پس از این هرگاه از میله های سوخت نامی برده شد منظور همین میله های حاوی قرص های سوخت هستند که در داخل قلب رآکتور قرار داده می شوند.
کل این 6 مرحله شامل چرخه ی سوخت هسته ای می باشد که بسیار گسترده وسیع بوده و جزئی از ارکان مهندسی و فرآیند های هسته ای بشمار می رود.
