تحقیق در مورد هیدروژن و پیل سوختی 25

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

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

تعداد صفحه : 25 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

فهرست صفحه

پیش گفتار

مقدمه

ویژگیهای سوخت هیدروژنی

فناوریهای تولید هیدروژن

فناوریهای عرضه و ذخیره هیدروژن

فناوری ذخیره سازی هیدروژن

ذخیره سازی عرضه و ذخیره هیدروژن

ذخیره سازی هیدروژن بصورت مایع

ذخیره سازی هیدروژن به کمک آلیاژهای فلزی مخصوص و تشکیل هیدرید های فلزی

فناوری انتقال و پخش هیدروژن

انتقال از طریق خط لوله

انتقال از طریق جاده و راه آهن

انتقال از طریق دریا

فناوریهای مصرف هیدروژن- پیلهای سوختی

هیدروژن و پیل سوختی

مقدمه

مصرف گسترده و کلان انرژی حاصل ازسوختهای فسیلی اگرچه رشد سریع اقتصادی جوامع مدرن صنعتی را به همراه داشته است اما بواسطه نشر آلاینده های حاصل از احتراق و افزایش غلظت گاز کربنیک در اتمسفر و پیامدهای آن، جهان را با تغییرات برگشت ناپذیر و تهدید آمیزی مواجه ساخته است. افزایش دمای کره زمین، تغییرات آب و هوایی، بالا آمدن سطح آب دریاها و نهایتا تشدید منازعات بین المللی از جمله این پیامدها محسوب می شوند. از دیگر سوی اتمام قریب الوقوع منابع فسیلی و پیش بینی افزایش قیمتها بیش از پیش بر اهمیت و لزوم جایگزین سیستم انرژی فعلی تاکید دارد.

مجموعه انرژیهای تجدید پذیر روز به روز سهم بیشتری در سیستم تامین انرژی جهان بعهده می گیرند. این منابع امکان پاسخگویی همزمان به هر دو مشکل اساسی منابع فسیلی را نوید می دهند. انرژیهای تجدید پذیر بویژه برای کشورهای در حال توسعه از جاذبه بیشتری برخوردار است، لذا در برنامه ها و سیاستهای بین المللی از جمله در برنامه های سازمان ملل متحد در راستای توسعه پایدار جهانی، نقش ویژه ای به منابع تجدید پذیر انرژی محول شده است اما سازگار کردن این منابع انرژی با سیستم فعلی مصرف انرژی جهانی هنوز با مشکلاتی همراه است که بررسی و حل آنها حجم مهمی از تحقیقات علمی جهان را دردهه های اخیر به خود اختصاص داده است

کارشناسان بر این باور هستند که با جایگزینی انرژیهای پاک بجای انرژیهای پاک بجای انرژیهای پاک بجای انرژیهای حاصل از سوختهای فسیلی می توان از میزان آلودگیهای زیست محیطی کاست. از خطرات ناشی از جلوگیری به عمل آورد.

در دهه 1980 میلادی شواهد علمی نشان می داد که انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از فعالیتهای انسانی خطراتی را برای آب و هوای جهان بوجود آورده است و به این ترتیب افکار عمومی، لزوم ایجاد کنفرانسهای بین المللی دوره ای و تشکیل پیمان نامه ای برای حل این مساله را احساس کرد. در سال 1997 میلادی کنوانسیون تغییرات آب و هوایی با هدف تثبیت غلظت گازهای در اتمسفر تا سطحی که از تداخل خطرناک فعالیتهای بشر با سیستم آب و هوایی جلوگیری شود، پروتکل کیوتو را مطرح نمود و به موجب این پروتکل کشورهای صنعتی ملزم به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای می شوند.

هدف نهایی این کنوانسیون دستیابی به تثبیت غلظت گازهای گلخانه ای در اتمسفر تا سطحی است که از تداخل خطرناک فعالیتهای بشر با سیستم آب و هوایی جلوگیری نماید . چنین سطحی باید در یک چهار چوب زمانی کافی حاصل گردد تا اکوسیستمها بطور طبیعی خود را با تغییرات آب و هوایی وفق دهند و اطمینان حاصل شود که امنیت غذایی تهدید نمی شود و توسعه اقتصادی بطور پایدار ایجاد می گردد؛ از انرژیهای تجدید پذیر روز به روز سهم بیشتری در سیستم تامین انرژی جهان را به عهده می گیرد.

منابع انرژی تجدیدپذیر بصورت تناوبی در دسترس هستند و بخودی خود قابل حمل یا ذخیره سازی نیستند و به همین خاطر نمی توانند بصورت سوخت بخصوص در بخش حمل و نقل مورد استفاده قرار گیرند. تا کنون متداولترین سوخت جهت استفاده در بخش حنل و نقل در بسیاری از کشورهای دنیا بنزین و گازوئیل بوده است.

خودروهایی که سوخت بنزین با گازوئیل مصرف می کنند موجب انتشار مواد مضر و آلاینده با ترکیبات شیمیایی پیچیده می شوند. با آنکه تنمیدات مختلفی جهت کاهش در کشورهای پیشرفته بکار گرفته شده است، لیکن این برنامه ها در شهرهای بزرگ مسئله تولید مواد آلاینده را به حد کاهی کاهش نداده است. وقتی سوختهای فسیلی با ترکیب هیدروکربورهای مختلف بطور ناقص می سوزد، منو اکسید کربن تولید می شود که ماده ای بسیار سمی است. برخی ترکیبات کربن ترکیبات موجود در سوخت به صورت نسوخته و ذرات جامد کربن روی هم انباشته شده و به همراه

تحقیق در مورد تاریخچه پیل سوختی 12 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

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

تعداد صفحه : 12 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

تاریخچه پیل سوختی

اگر چه پیل‌سوختی به تازگی به عنوان یکی از راهکارهای تولید انرژی الکتریکی مطرح شده است ولی تاریخچه آن به قرن نوزدهم و کار دانشمند انگلیسی سرویلیام گرو بر می‌گردد. او اولین پیل‌سوختی را در سال 1839 با سرمشق گرفتن از واکنش الکترولیز آب، طی واکنش معکوس و در حضور کاتالیست پلاتین ساخت.

واژه "پیل‌سوختی" در سال 1889 توسط لودویک مند و چارلز لنجر به کار گرفته شد. آنها نوعی پیل‌سوختی که هوا و سوخت ذغال‌سنگ را مصرف می‌کرد، ساختند. تلاش‌های متعددی در اوایل قرن بیستم در جهت توسعه پیل‌سوختی انجام شد که به دلیل عدم درک علمی مسئله هیچ یک موفقیت آمیز نبود. علاقه به استفاده از پیل سوختی با کشف سوخت‌های فسیلی ارزان و رواج موتورهای بخار کمرنگ گردید.

فصلی دیگر از تاریخچه تحقیقات پیل‌سوختی توسط فرانسیس بیکن از دانشگاه کمبریج انجام شد. او در سال 1932 بر روی ماشین ساخته شده توسط مند و لنجر اصلاحات بسیاری انجام داد. این اصلاحات شامل جایگزینی کاتالیست گرانقیمت پلاتین با نیکل و همچنین استفاده از هیدروکسیدپتاسیم قلیایی به جای اسید سولفوریک به دلیل مزیت عدم خورندگی آن می‌باشد. این اختراع که اولین پیل‌سوختی قلیایی بود، “Bacon Cell” نامیده شد. او 27 سال تحقیقات خود را ادامه داد تا توانست یک پیل‌سوختی کامل وکارا ارائه نماید. بیکون در سال 1959 پیل‌سوختی با توان 5 کیلووات را تولید نمود که می‌توانست نیروی محرکه یک دستگاه جوشکاری را تامین نماید.

تحقیقات جدید در این عرصه از اوایل دهه 60 میلادی با اوج گیری فعالیت‌های مربوط به تسخیر فضا توسط انسان آغاز شد. مرکز تحقیقات ناسا در پی تامین نیرو جهت پروازهای فضایی با سرنشین بود. ناسا پس از رد گزینه‌های موجود نظیر باتری (به علت سنگینی)، انرژی خورشیدی(به علت گران بودن) و انرژی هسته‌ای (به علت ریسک بالا) پیل‌سوختی را انتخاب نمود.

تحقیقات در این زمینه به ساخت پیل‌سوختی پلیمری توسط شرکت جنرال الکتریک منجر شد. ایالات متحده فن‌آوری پیل سوختی را در برنامه فضایی Gemini استفاده نمود که اولین کاربرد تجاری پیل‌سوختی بود.

پرت و ویتنی دو سازنده موتور هواپیما پیل‌سوختی قلیایی بیکن را به منظور کاهش وزن و افزایش طول عمر اصلاح نموده و آن را در برنامه فضایی آپولو به کار بردند. در هر دو پروژه پیل‌سوختی بعنوان منبع انرژی الکتریکی برای فضاپیما استفاده شدند. اما در پروژه آپولو پیل‌های سوختی برای فضانوردان آب آشامیدنی نیز تولید می‌کرد. پس از کاربرد پیل‌های سوختی در این پروژه‌ها، دولت‌ها و شرکت‌ها به این فن‌آوری جدید به عنوان منبع مناسبی برای تولید انرژی پاک در آینده توجه روزافزونی نشان دادند.

از سال 1970 فنآوری پیل‌سوختی برای سیستم‌های زمینی توسعه یافت. تحریم نفتی از سال1973-1979 موجب تشدید تلاش دولتمردان امریکا و محققین در توسعه این فن‌آوری به جهت قطع وابستگی به واردات نفتی گشت.

در طول دهه 80 تلاش محققین بر تهیه مواد مورد نیاز، انتخاب سوخت مناسب و کاهش هزینه استوار بود. همچنین اولین محصول تجاری جهت تامین نیرو محرکه خودرو در سال1993 توسط شرکت بلارد ارائه شد.

کاربردهای پیل سوختی نیروگاهی

بازار مولدهای نیروگاهی پیل‌سوختی بسیار گسترده است و کاربردهای دولتی، نظامی و صنعتی را شامل می‌شود. همچنین به عنوان نیروی پشتیبان در مواقع اضطراری در مخابرات، صنایع پزشکی، ادارات، بیمارستان‌ها، هتل‌های بزرگ و سیستم‌های کامپیوتری به کار می‌رود.

پیل‌های سوختی نسبتاً آرام و بی‌صدا هستند لذا جهت تولید برق محلی مناسبند. علاوه بر کاهش نیاز به گسترش شبکه توزیع برق، از گرمای تولیدی از این نیروگاه‌ها می‌توان جهت گرمایش و تولید بخار آب استفاده نمود.

این نیروگاه‌ها در مصارف کوچک بازدهی الکتریکی بالایی دارند و همچنین در ترکیب با نیروگاه‌های گاز طبیعی بازدهی الکتریکی آنها به 70-80% می‌رسد.

مزیت دیگر این نیروگاه‌ها عدم آلودگی محیط زیست است. خروجی نیروگاه‌های پیل‌سوختی بخار‌آب می باشد.

نیروگاه‌های پیل سوختی قابلیت استفاده از سوخت‌های مختلف مانند متانول، اتانول، هیدروژن، گاز طبیعی، پروپان و بنزین را دارند و مانند سایر نیروگاه‌ها محدود به استفاده از یک منبع انرژی خاص نیست. از زمانیکه اولین پیل‌سوختی نیروگاهی در دهه 60 تولید گشت، تا کنون در مجموع 650 سیستم کامل با توان بیش از 10 کیلووات (میانگین آن 200 کیلووات است) ساخته شد. تقریباً 90 درصد از این واحدها با گاز طبیعی تغذیه می شود. البته استفاده از سوخت‌های جایگزین نظیر بیوگاز و گاز ذغال نیز پیشرفت قابل ملاحظه‌ای داشته است. در این بخش نیروگاه انواع متنوع پیل‌سوختی به کار رفته است. در ابتدا از پیل‌سوختی اسید فسفریک آغاز گردید و سپس پیل‌سوختی پلیمری و پیل‌سوختی کربنات مذاب جایگزین آن گشتند. در حالیکه پیل‌سوختی اکسید جامد در آینده بازار را به قبضه در خواهد آورد.

در بخش پیل‌های سوختی نیروگاهی کوچک (زیر 10 کیلووات) نیز رشد قابل ملاحظه‌ای را شاهد بودیم. تعداد این واحدها اکنون به 1900 رسیده است. این سیستم جهت مصارف خانگی و بازارهایی از قبیل UPS ونیروی پشتیبان در اماکن دوردست کاربری دارد. نیمی از محصولات در آمریکای شمالی توسعه یافته است.

در بخش سیستم‌های نیروگاهی کوچک 20 درصد سهم بازار را پیل‌سوختی اکسیدجامد و مابقی را پیل‌سوختی پلیمری تشکیل می‌‌دهد. بازار پیل‌سوختی کوچک در ژاپن که به مصارف خانگی اختصاص دارد، منحصراً با پیل‌سوختی پلیمری است و امید است تا انتهای سال 2005 محصولات به بازار عرضه گردند.

فروش تعدادی از واحدهای نیروگاهی کوچک آغاز شده است که از جمله آنها سیستم GenCore شرکت Plug Power می باشد(توان 5 کیلووات، 15000 دلار)

تحقیق در مورد گردش مواد سوختی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

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

تعداد صفحه : 15 صفحه

 قسمتی از متن .DOC : 

گردش مواد سوختی

استخراج اورانیم ـ تخلیة زباله ها و دوباره غنی سازی

گردش مواد سوختی هسته ای یعنی چه ؟

نیروگاههای اتمی برای ادامه فعالیت خود باید از مواد سوختی استفاده کنند. این مواد پس از سوختن ‌نیاز به تخلیه و انتقال دارند . هسته های شکافت پذیری که هنوز در عناصر سوختی مصرف شده موجود است ، باید بازیافت شود و زباله های غیر مفید و خطرناک باید از بین برود. تمام این مراحل را در مجموع تحت عنوان « گردش مواد سوختی » شرح می دهند.

این چرخه با استخراج اورانیم و توریم از معادن سطحی یا زیر سطحی آغاز می شود. آماده سازی سنگ معدن و اجرای روشهای تبدیل و غنی سازی پیش از فراهم آمدن عناصر سوختی ، لازم است . پس از اجرای این مراحل عناصر سوختی فراهم شده به راکتورها حمل می شوند. تخلیه مواد زاید اتمی دقیقاً به اندازة تدارک مواد سوختی اتمی برای نیروگاه اتمی اهمیت دارد. عمل تخلیه با برداشت عناصر سوختی مصرف شده آغاز می شود. این مواد پس از برداشت از راکتور نخست در یک استخر کاهش پرتوزایی (که آب را خنک می کند) انبار می شوند آنگاه به یک انبار میانی انتقال می یابند و سپس به تاسیسات دوباره غنی سازی منتقل می شوند در آنجا مواد دوباره قابل استفاده و زباله های اتمی از یکدیگر جدا می شوند. از مواد سوختی بازیافتی عناصر سوختی جدید فراهم می شود. زباله های رادیو اکتیو در کارگاهی به نام تاسیسات ایمن سازی و محدود سازی بسته بندی و پس از آن به انبارهای نهایی زیر زمینی منتقل می شود .

اورانیم چگونه به دست می آید ؟

اورانیم فلزی سنگین است که از سنگ معدن اورانیم به دست می آید . معروفترین سنگ معدن اورانیم ظاهراً نوعی اورانیت است که از 95 درصد اکسید اورانیم تشکیل شده است و گاهی به صورت صخره های چند تنی یافت می شود( این نوع اورانیت معمولاً دارای رنگ قهوه أی تا سیاه است) . متاسفانه اغلب سنگ معدنهای دیگر مقدار بسیار کمتری اورانیم در خود دارند. استخراج هنگامی مقرون به صرفه است که حداقل یک کیلوگرم اورانیم از هر تن سنگ معدن به دست آید. سنگ معدن استخراج شده از معادن زیر زمینی یا سطحی ، باید نخست آماده شود . این سنگ ها خرد ، آسیاب و با آب قلیایی شستشو می شوند پس از طی دیگر مراحل آماده سازی اورانیم متراکم یا کنسانتره اورانیم که بیش از 70% اورانیم در خود دارد و کیک زرد نامیده می شود به دست می آید . این محصول برای آماده سازی بیشتر به محل دیگری حمل می شود.

اورانیم غنی شده چگونه تولید می شود ؟

اورانیم خالص طبیعی برای استفاده در نیروگاههای اتمی مناسب نیست ، زیرا فقط 7/0 درصد آن از نوع شکاف پذیر 238U- و 3/99 درصد آن از نوع سنگین تر و شکاف ناپذیر 238 U- است .

سوخت اتمی بیشتر نیروگاههای اتمی باید حدود 3 درصد 235 U- داشته باشد . بنابراین اورانیم باید تا این غلظت غنی شود. چون دو ایزوتوپ اورانیم از نظر شیمیایی از یکدیگر قابل تشخیص نیستند برای غنی سازی از تفاوت وزنی آنها استفاده می شود. نخست اورانیم با کمک فلوئور به گار هگزا فلوئورید اورانیم (UF6) به عبارت دیگر به ترکیبی از اورانیم و فلوئور تبدیل می شود . در این مرحله برای جداسازی دو ایزوتوپ اورانیم از یکدیگر روشهای متفاوتی وجود دارد.

در روش لوله های جدا کننده گاز UF6 در لوله های کوچکی که انحنایی نیم دایره دارند با شتاب وارد می شود. نیروی گریز از مرکز ایجاد شده گاز دارای 238 U- را با شدت بیشتر به خارج می راند به نحوی که این گاز می تواند از گاز سبکتر 235 U- جدا شود . بدیهی است که با این روش جداسازی کامل دو ایزوتوپ ممکن نیست . ولی اگر تعداد بیشتری از این واحدهای جدا کننده را به صورت زنجیره ای به یکدیگر مربوط کنند ، بالاخره گازی به دست می آید که در آن اتمهای 235 U- به حد کافی وجود دارد. در روش گاز افشانی گاز UF6 با فشار از غشایی عبور داده می شود. در این عمل گاز سبکتر 235 U- سریعتر از گاز سنگین تر 238 U- از منفذهای دیافراگم عبور می کند. این روش نیز تا حدودی موجب جداسازی ایزوتوپها از یکدیگر می شود.

تحقیق در مورد گردش مواد سوختی 12 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

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

تعداد صفحه : 15 صفحه

 قسمتی از متن .DOC : 

گردش مواد سوختی

استخراج اورانیم ـ تخلیة زباله ها و دوباره غنی سازی

گردش مواد سوختی هسته ای یعنی چه ؟

نیروگاههای اتمی برای ادامه فعالیت خود باید از مواد سوختی استفاده کنند. این مواد پس از سوختن ‌نیاز به تخلیه و انتقال دارند . هسته های شکافت پذیری که هنوز در عناصر سوختی مصرف شده موجود است ، باید بازیافت شود و زباله های غیر مفید و خطرناک باید از بین برود. تمام این مراحل را در مجموع تحت عنوان « گردش مواد سوختی » شرح می دهند.

این چرخه با استخراج اورانیم و توریم از معادن سطحی یا زیر سطحی آغاز می شود. آماده سازی سنگ معدن و اجرای روشهای تبدیل و غنی سازی پیش از فراهم آمدن عناصر سوختی ، لازم است . پس از اجرای این مراحل عناصر سوختی فراهم شده به راکتورها حمل می شوند. تخلیه مواد زاید اتمی دقیقاً به اندازة تدارک مواد سوختی اتمی برای نیروگاه اتمی اهمیت دارد. عمل تخلیه با برداشت عناصر سوختی مصرف شده آغاز می شود. این مواد پس از برداشت از راکتور نخست در یک استخر کاهش پرتوزایی (که آب را خنک می کند) انبار می شوند آنگاه به یک انبار میانی انتقال می یابند و سپس به تاسیسات دوباره غنی سازی منتقل می شوند در آنجا مواد دوباره قابل استفاده و زباله های اتمی از یکدیگر جدا می شوند. از مواد سوختی بازیافتی عناصر سوختی جدید فراهم می شود. زباله های رادیو اکتیو در کارگاهی به نام تاسیسات ایمن سازی و محدود سازی بسته بندی و پس از آن به انبارهای نهایی زیر زمینی منتقل می شود .

اورانیم چگونه به دست می آید ؟

اورانیم فلزی سنگین است که از سنگ معدن اورانیم به دست می آید . معروفترین سنگ معدن اورانیم ظاهراً نوعی اورانیت است که از 95 درصد اکسید اورانیم تشکیل شده است و گاهی به صورت صخره های چند تنی یافت می شود( این نوع اورانیت معمولاً دارای رنگ قهوه أی تا سیاه است) . متاسفانه اغلب سنگ معدنهای دیگر مقدار بسیار کمتری اورانیم در خود دارند. استخراج هنگامی مقرون به صرفه است که حداقل یک کیلوگرم اورانیم از هر تن سنگ معدن به دست آید. سنگ معدن استخراج شده از معادن زیر زمینی یا سطحی ، باید نخست آماده شود . این سنگ ها خرد ، آسیاب و با آب قلیایی شستشو می شوند پس از طی دیگر مراحل آماده سازی اورانیم متراکم یا کنسانتره اورانیم که بیش از 70% اورانیم در خود دارد و کیک زرد نامیده می شود به دست می آید . این محصول برای آماده سازی بیشتر به محل دیگری حمل می شود.

اورانیم غنی شده چگونه تولید می شود ؟

اورانیم خالص طبیعی برای استفاده در نیروگاههای اتمی مناسب نیست ، زیرا فقط 7/0 درصد آن از نوع شکاف پذیر 238U- و 3/99 درصد آن از نوع سنگین تر و شکاف ناپذیر 238 U- است .

سوخت اتمی بیشتر نیروگاههای اتمی باید حدود 3 درصد 235 U- داشته باشد . بنابراین اورانیم باید تا این غلظت غنی شود. چون دو ایزوتوپ اورانیم از نظر شیمیایی از یکدیگر قابل تشخیص نیستند برای غنی سازی از تفاوت وزنی آنها استفاده می شود. نخست اورانیم با کمک فلوئور به گار هگزا فلوئورید اورانیم (UF6) به عبارت دیگر به ترکیبی از اورانیم و فلوئور تبدیل می شود . در این مرحله برای جداسازی دو ایزوتوپ اورانیم از یکدیگر روشهای متفاوتی وجود دارد.

در روش لوله های جدا کننده گاز UF6 در لوله های کوچکی که انحنایی نیم دایره دارند با شتاب وارد می شود. نیروی گریز از مرکز ایجاد شده گاز دارای 238 U- را با شدت بیشتر به خارج می راند به نحوی که این گاز می تواند از گاز سبکتر 235 U- جدا شود . بدیهی است که با این روش جداسازی کامل دو ایزوتوپ ممکن نیست . ولی اگر تعداد بیشتری از این واحدهای جدا کننده را به صورت زنجیره ای به یکدیگر مربوط کنند ، بالاخره گازی به دست می آید که در آن اتمهای 235 U- به حد کافی وجود دارد. در روش گاز افشانی گاز UF6 با فشار از غشایی عبور داده می شود. در این عمل گاز سبکتر 235 U- سریعتر از گاز سنگین تر 238 U- از منفذهای دیافراگم عبور می کند. این روش نیز تا حدودی موجب جداسازی ایزوتوپها از یکدیگر می شود.

گردش مواد سوختی 12 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 15

گردش مواد سوختی

استخراج اورانیم ـ تخلیة زباله ها و دوباره غنی سازی

گردش مواد سوختی هسته ای یعنی چه ؟

نیروگاههای اتمی برای ادامه فعالیت خود باید از مواد سوختی استفاده کنند. این مواد پس از سوختن ‌نیاز به تخلیه و انتقال دارند . هسته های شکافت پذیری که هنوز در عناصر سوختی مصرف شده موجود است ، باید بازیافت شود و زباله های غیر مفید و خطرناک باید از بین برود. تمام این مراحل را در مجموع تحت عنوان « گردش مواد سوختی » شرح می دهند.

این چرخه با استخراج اورانیم و توریم از معادن سطحی یا زیر سطحی آغاز می شود. آماده سازی سنگ معدن و اجرای روشهای تبدیل و غنی سازی پیش از فراهم آمدن عناصر سوختی ، لازم است . پس از اجرای این مراحل عناصر سوختی فراهم شده به راکتورها حمل می شوند. تخلیه مواد زاید اتمی دقیقاً به اندازة تدارک مواد سوختی اتمی برای نیروگاه اتمی اهمیت دارد. عمل تخلیه با برداشت عناصر سوختی مصرف شده آغاز می شود. این مواد پس از برداشت از راکتور نخست در یک استخر کاهش پرتوزایی (که آب را خنک می کند) انبار می شوند آنگاه به یک انبار میانی انتقال می یابند و سپس به تاسیسات دوباره غنی سازی منتقل می شوند در آنجا مواد دوباره قابل استفاده و زباله های اتمی از یکدیگر جدا می شوند. از مواد سوختی بازیافتی عناصر سوختی جدید فراهم می شود. زباله های رادیو اکتیو در کارگاهی به نام تاسیسات ایمن سازی و محدود سازی بسته بندی و پس از آن به انبارهای نهایی زیر زمینی منتقل می شود .

اورانیم چگونه به دست می آید ؟

اورانیم فلزی سنگین است که از سنگ معدن اورانیم به دست می آید . معروفترین سنگ معدن اورانیم ظاهراً نوعی اورانیت است که از 95 درصد اکسید اورانیم تشکیل شده است و گاهی به صورت صخره های چند تنی یافت می شود( این نوع اورانیت معمولاً دارای رنگ قهوه أی تا سیاه است) . متاسفانه اغلب سنگ معدنهای دیگر مقدار بسیار کمتری اورانیم در خود دارند. استخراج هنگامی مقرون به صرفه است که حداقل یک کیلوگرم اورانیم از هر تن سنگ معدن به دست آید. سنگ معدن استخراج شده از معادن زیر زمینی یا سطحی ، باید نخست آماده شود . این سنگ ها خرد ، آسیاب و با آب قلیایی شستشو می شوند پس از طی دیگر مراحل آماده سازی اورانیم متراکم یا کنسانتره اورانیم که بیش از 70% اورانیم در خود دارد و کیک زرد نامیده می شود به دست می آید . این محصول برای آماده سازی بیشتر به محل دیگری حمل می شود.

اورانیم غنی شده چگونه تولید می شود ؟

اورانیم خالص طبیعی برای استفاده در نیروگاههای اتمی مناسب نیست ، زیرا فقط 7/0 درصد آن از نوع شکاف پذیر 238U- و 3/99 درصد آن از نوع سنگین تر و شکاف ناپذیر 238 U- است .

سوخت اتمی بیشتر نیروگاههای اتمی باید حدود 3 درصد 235 U- داشته باشد . بنابراین اورانیم باید تا این غلظت غنی شود. چون دو ایزوتوپ اورانیم از نظر شیمیایی از یکدیگر قابل تشخیص نیستند برای غنی سازی از تفاوت وزنی آنها استفاده می شود. نخست اورانیم با کمک فلوئور به گار هگزا فلوئورید اورانیم (UF6) به عبارت دیگر به ترکیبی از اورانیم و فلوئور تبدیل می شود . در این مرحله برای جداسازی دو ایزوتوپ اورانیم از یکدیگر روشهای متفاوتی وجود دارد.

در روش لوله های جدا کننده گاز UF6 در لوله های کوچکی که انحنایی نیم دایره دارند با شتاب وارد می شود. نیروی گریز از مرکز ایجاد شده گاز دارای 238 U- را با شدت بیشتر به خارج می راند به نحوی که این گاز می تواند از گاز سبکتر 235 U- جدا شود . بدیهی است که با این روش جداسازی کامل دو ایزوتوپ ممکن نیست . ولی اگر تعداد بیشتری از این واحدهای جدا کننده را به صورت زنجیره ای به یکدیگر مربوط کنند ، بالاخره گازی به دست می آید که در آن اتمهای 235 U- به حد کافی وجود دارد. در روش گاز افشانی گاز UF6 با فشار از غشایی عبور داده می شود. در این عمل گاز سبکتر 235 U- سریعتر از گاز سنگین تر 238 U- از منفذهای دیافراگم عبور می کند. این روش نیز تا حدودی موجب جداسازی ایزوتوپها از یکدیگر می شود.