سانتریفیوژ چیست؟

سانتریفیوژ چیست؟
طی سال های گذشته و همزمان با پیشرفت هایی که در زمینه استفاده از انرژی هسته ای صورت گرفته است ، مجموعه ای از مفاهیم و عبارات نیز وارد زبان روزمره فارسی شده که اگر چه بارها در رسانه ها شنیده می شوند‌،اما برخی از آنها در اذهان مردم شفافیت چندانی ندارند. یکی از این عبارات "سانتریفیوژ" است.
سانتریفیوژ انواع و اقسام مختلفی داشته و استفاده از آن در بحث تولید انرژی هسته ای تنها یکی از موارد کاربردی آن است . شاید ساده ترین نوع استفاده از این تکنیک ، ریختن سبزی های شسته شده در سبدی مخصوص و چرخاندن آن با استفاده از دستگیره و خارج نمودن آب اضافی از آنها باشد.
سانتریفیوژ به هر دستگاهی گفته می شود که با سرعت زیادی به دور خود چرخیده و در همین حال با استفاده از نیروی گریز از مرکز ایجاد شده ، مواد درون خود را نیز به بیرون پرتاب می کند.

بررسی این فرایند در نوع خود کار ساده ای است . آزمایشی ساده می تواند بسیاری از علامت ها پرسش ها را از میان بردارد . سطل آبی را برداشته و در حالی که تا نیمه پر از آب است ، با سرعت به دور خود چرخانده و پس از چند دور پرتاب کنید.
به خوبی دیده می شود که به واسطه نیروی گریز از مرکز ایجاد شده ، آب درون سطل از آن بیرون نمی ریزد. این امر ، پایه و اساس سیستم های سانتریفیوژ به حساب می آید .
در یک سانتریفیوژ واقعی نیز فرایند مشاهبی روی می دهد . به واسطه چرخش بسیار سریع محفظه ای به دور خود، هر آن چه در درون آن وجود دارد به سمت بیرون تحت فشار قرار می گیرد . این دستگاه می تواند در بر گیرنده هر ماده ای باشد ، از نمونه های خونی گرفته تا مواد شیمیایی مختلف از این رو نمونه های آن بسیار متنوع است .

به عنوان مثال ناسا دارای سانتریفیوژ عظیمی است که از آن برای قرار دادن فضا نوردان در معرض نیروهای شدید استفاده می شود. نیروی گریز از مرکز تولید شده در این سانتریفیوژ می تواند شبیه سازی بسیار مناسبی از نیروی گرانشی باشد که در زمان پرتاب فضاپیماها بر بدن هوا نوردان وارد می شود.
سانتریفیوژ لازم اصلی غنی سازی اورانیوم
 در فرایند تولید سوخت هسته ای و استفاده از آن در نیروگاه ها ، که با هدف تولید انرژی نظیر الکتریسته صورت می گیرد ، سانتریفیوژها نقش اساسی را در غنی سازی اورانیوم ایفا می کنند، به طوری که در صورت نبود آنها عملا مانع بزرگی بر سر راه غنی سازی اورانیوم به وجود می آید .

پس از که سنگ معدن اورانیوم از معادن استخراج شد ، آسیاب شده و به شکل پودر در می آید .بر اساس برآوردهای صورت گرفته از هر تن سنگ معدن اورانیوم بالغ بر 140 کیلوگرم اورانیوم طبیعی حاصل می شود که فقط می توان حدود یک کیلوگرم اورانیوم خالص 235 به دست آورد ، یعنی در مجموع یک کیلوگرم اورانیوم خالص از هر هزار کیلوگرم سنگ معدن اورانیوم.

در ادامه ، اسید سولفوریک به مواد افزوده شده و پس از طیشدن چند مرحله دیگر ، اکسید اورانیوم با اسید سولفوریک ترکیب می شود و در نهایت سولفات اورانیل حاصل می شود و در آخر با افزودن حلال های مخصوصی به سولفات اورانیل ، ماده جامدی به نام کیک زرد به وجود می آید که شامل 70 درصد اورانیوم بوده و دارای خواص پرتوزایی (رادیواکتیویته ) است . برای غنی سازی اورانیوم ، باید ابتدا کیک زرد را با اتم فلوئور ترکیب کرد و به صورت گاز هگزافلوراید اورانیوم درآورد. از اینجا به بعد است که غنی سازی اورانیوم به واسطه استفاده از فناوری سانتریفیوژی کامل می شود.
البته روش های مختلفی برای این کار وجود دارد ، اما بررسی ها نشان داده اند که استفاده از سانتریفیوژ بهترین و موثرترین روش برای غنی سازی اورانیوم است .
تاریخچه
 غنی سازی اورانیوم با استفاده از فناوری سانتریفیوژ برای نخستین بار حدود 40 سال پیش به وسیله مهندسی آلمانی به نام "زیپه" صورت گرفت.
البته از آن زمان تا اکنون این فناوری با تغییرات و پیشرفت های گوناگونی همراه بوده است . روش سانتریفیوژ در مقیاس صنعتی ابتدا در هلند در دهه 60 میلادی به کار گرفته شد . برای این منظور توسعه مواد با استقامت و خواص ویژه و ساخت یاتاقان های پیشرفته برای سانتریفیوژهایی با سرعت دورانی زیاد لازم بود. در آلمان و انگلستان نیز این روش توسعه یافت و در سال 1970 سه کشور آلمان ، هلند و انگلستان شرکت URENCO را برای توسعه این فرایند و عرصه سرویس غنی سازی به بازار بین المللی تشکیل داده اند.

این فرایند در دهه 80 در کشورهای آمریکا ، فرانسه ، ژاپن ، استرالیا و چند کشور دیگر نیز به کار گرفته شد. البته باید یادآوری کرد که استفاده از سانتریفیوژ برای جداسازی مواد با جرم های ویژه مختلف از صد سال پیش شروع شده است ، ولی در آن زمان بحث غنی سازی به هیچ وجه مطرح نبود. از سال 1919 میلادی این روش برای جداسازی ایزتوپ گازها استفاده شد . در جنگ جهانی دوم هم سانتریفیوژ برای غنی سازی اورانیوم به کار رفت.
جدا از استفاده از این فرایند در غنی سازی هسته ای ، استفاده از آن برای دانشمندان علوم مختلف مزایای قابل توجهی داشته است . دانشمندان می توانند با استفاده از این تکنیک ، به جداسازی مایعات و تفکیک آنها به ذرات سازنده آنها بپردازند و جالب این است که پس از توقف فرایند سانتریفیوژ ،ذرات جدا شده دیگر با یکدیگر ترکیب نمی شوند.

یکی دیگر از موارد استفاده از سانتریفیوژ ، در مور پزشکی ، و تجزیه و تحلیل نمونه های خونی است . زمانی که نمونه خونی در دستگاه سانتریفیوژ قرار می گیرد ، دستگاه شروع به چرخش بسیار سریع کرده و در ادامه ، عناصر سازنده خون از یکدیگر جدا می شوند؛ طوری که سلول های خونی در کف محفظه و سلول های پلاسما به بالای محفظه می روند.
امروزه استفاده از این تکنیک در فعالیت های هسته ای به دلیل پیچیدگی ها و دشواری هایی که دارد ، فرایندی سخت و پر هزینه به حساب می آید و از این تکنیک تنها برخی کشورها جهان می توانند استفاده کنند، و معمولا فناوری آن به جهت مزایای قابل توجهی که به همراه دارد در دسترس سایر کشورها قرار نمی گیرد.
منبع:rasekhoon.net