فكرة مبسطة عن اليورانيوم

[فارس الفيزياء]

اليورانيوم:-
اليورانيوم هو عنصر فلزي موجود في الطبيعة على شكل معدن ويعتبر من أعقد المعادن المعروفة على سطح الأرض من الناحية الكيماوية حيث يتكون من عشرات العناصر المتداخلة مع بعضها البعض ، وتعد ذرة عنصر اليورانيوم أعقد ذرة حيث تحتوي على 92 بروتون و 146 نيترون يدور حولها 92 إلكترون بمسارات معقدة جداً وعنصر اليورانيوم يختلف عن بقية العناصر كون له نظيران مختلفان أي نوعان من الذرات كل ذرة تحمل عدداً من النيترونات مختلف عن نوع الذرة الأخرى.
يوجد اليورانيوم الطبيعي في القشرة الأرضية بنسبة 3 جرامات في الطن الواحد وأيضاً في ماء البحر بنسبة 3 مليجرامات في الطن الواحد إذاً هو عنصر نادر ، يتكون اليورانيوم الطبيعي في الغالبية من خليط من نظيرين مشعين هما اليورانيوم 238 ، 235 هي مجموعات البروتونات والنيترونات في نواة النظير وتسمى بالوزن "الكتلة" الذرية.
حيث إن هذا الخام لا يوجد بكثرة في كل دول العالم وإنما يوجد في دول محدودة جداً هي كندا وأمريكا وجنوب أفريقيا وأستراليا ,نيجيريا.

2.1/ جهاز الطرد المركزي :-
يتكون جهاز الطرد المركزي من غلاف أسطواني مفرغ من الهواء يدور بداخله أسطوانة بسرعة كبيرة هذه الأسطوانة تدور تقريباً بدون أي نوع من الاحتكاك بواسطة محرك كهربائي مثبت في أسفل الجهاز ومغناطيس قوي من الأعلى والشكل التالي يوضح جهاز الطرد المركزي.

توجد هنا صورة

3.1 / عملية تخصيب اليورانيوم :-
هي عبارة عن عزل نظائر عناصر كيميائية محددة من عنصر ما لغرض زيادة تركيز نظائر أخرى للحصول على مادة مشبعة بالنظير المطلوب على سبيل المثال عزل نظائر معينة من اليورانيوم الطبيعي للحصول على اليورانيوم المخصب والمنضب "المستنفد".
وبمعنى آخر اليورانيوم المخصب هو عبارة عن يورانيوم تمت زيادة نسبة نظائر اليورانيوم 235 فيه وإزالة النظائر الأخرى ، وعملية التخصيب هذه صعبة جداً ومعقدة ومكلفة ، وتكمن الصعوبة في أن النظائر التي يراد إزالتها من اليورانيوم شبيهة جداً من ناحية الوزن للنظائر التي يرغب الإبقاء عليها وتخصيبها.
وتتم عملية التخصيب بعدة طرق هي الليزر والانتشار الغازي والأشعة الكهرومغناطيسية وجهاز الطرد المركزي التي تعتبر من أفضل الطرق من الناحية الاقتصادية مقارنة بالطرق الأخرى وسنتناول في هذه الورقة طريقة تخصيب اليورانيوم بواسطة الطرد المركزي.

صورة توضيحية 4.1 / خطوات تخصيب اليورانيوم بالطرد المركزي:-
تتم عملية التخصيب بالطرد المركزي في عدة خطوات أولها تحويل اليورانيوم إلى غاز في شكل يورانيوم سداسي الفلور ، ولأن فرق الكتلة بين جزيئات غاز النظيرين بسيطة يتم تخصيب اليورانيوم في خطوات متتالية في كل خطوة يتم زيادة نسبة اليورانيوم 235 حتى النسبة المطلوبة . وفي الخطوة التالية يتم تغذية جهاز الطرد المركزي بغاز اليورانيوم سداسي الفلور ونتيجة لسرعة دوران الاسطوانة المقدر بحوالي من 50 إلى 70 ألف دورة في الدقيقة يتحرك الغاز في اتجاهين الثقيل بتركيز أقل من اليورانيوم 235 يبقى في مركز الاسطوانة وبعمل فارق حراري على الاسطوانة يمكن فصل الغازين في اتجاه قمة وقاع الاسطوانة ، حيث يتم امتصاصها عن طريق أنابيب موصلة بالخطوة التالية للتخصيب.
وتوصل اسطوانات الطرد المركزي بالتوالي والتوازن مع بعضها البعض حتى تصل درجة التركيز المطلوبة لليورانيوم 235 ، ويصل عدد تلك الاسطوانات إلى المئات وتوضع في مكان يسمى بمحطة الطرد المركزي.
/ استخدامات اليورانيوم المخصب :-
أهم استخداماته في المجالين التاليين :-
1- الاستخدام السلمي:- حيث يستخدم اليورانيوم المخصب الذي وصلت فيه درجة تركيز اليورانيوم 235 القابل للانشطار من 3 % إلى 5 % في صناعة وقود المفاعل النووي لإنتاج الطاقة ، حيث أنه تعمل المفاعلات النووية على مبدأ الانشطار النووي وذلك من خلال انشطار نواة الذرة مما يؤدي إلى إطلاق طاقة حرارية وبهذا تعتبر مادة اليورانيوم 235 هي الوقود الرئيسي المستخدم في المفاعلات النووية ، ويحدث الانشطار النووي لذرات اليورانيوم بإطلاق النيترونات عليها ، وعندما تنشطر الذرات فإنها تطلق النيترونات واصطدام هذه النيترونات مع ذرات أخرى يسبب انشطارها فيتم تحرير المزيد من النيوترونات ، ويتم التحكم بمعدل الانشطار النووي في المفاعل باستخدام قضبان من مادة الكاديوم التي تقوم بامتصاص بعض النيوترونات المتحررة فهي تسمح بتنظيم الانشطار النووي والتحكم الآمن به ، كما يستخدم نظام تبريد مائي للتخلص من الحرارة المفرطة التي تنتج في أثناء العملية ، ويستخدم البخار الذي يتم توليده لتدوير التربينات التي تولد الطاقة الكهربائية وبذلك فلإنتاج 133 ميغا وات يحتاج المفاعل إلى 25 طن من اليورانيوم المخصب والتي يتم إنتاجها من 210 طن من اليورانيوم الطبيعي.
2 - الاستخدام العسكري:- حيث يستخدم اليورانيوم المخصب في إنتاج الأسلحة النووية (قنابل ، رؤوس نووية) ولكي يتم إنتاج أسلحة نووية يشترط أن تكون نسبة اليورانيوم 235 المخصب من 20 % إلى 90 % وهذا يتوقف على نوعية السلاح وتندرج الدول التي تمتلك أسلحة نووية حسب الترتيب التالي وهي :- أمريكا ، روسيا ، بريطانيا ، فرنسا ، الصين ، العدو الصهيوني ، الهند ، باكستان ، وأخيراً كوريا الشمالية وكذلك في الوقت الحاضر تسعى إلى امتلاكها إيران.
و بناء على ما تقدم يتضح أن استخدام اليورانيوم المخصب في المجال السلمي والعسكري يتوقف على نسبة تركيز اليورانيوم 235 وبهذا يعتبر تخصيب اليورانيوم سلاحا ذا حدين يمكن استخدامه في الخير أو الشر حسب النوايا.

الخلاصة :-
بناء على ما سبق نستنتج ما يلي :-
1 - أن اليورانيوم الطبيعي يتكون من خليط من نظيرين مشعين هما اليورانيوم 238 بنسبة 99.3 % واليورانيوم 235 بنسبة 0.7 %
2- أن اليورانيوم المخصب هو عبارة عن زيادة نسبة اليورانيوم 235 عن طريق تقنية الطرد المركزي لكي يصبح جاهز للاستعمال في المجال السلمي أو العسكري.
منقول
لكن ماحبيت ان نبدأ البحث فيه هو استخدام الليزر فى هذه العمليات وارجو الاستزادة من علمكم

[$فيزيائية موت$]

موضووووووعك مذهل وثري
مشكور وما قصرت ، ننتظر جديدك

[ماجد طه]

يعطيك العافية وبارك الله فيك
معلومات ثمينة
لكن أين الصور أخي الكريم
دمت بخير

[عمور911]

مشكور على هذا العمل الجيد

[فارس الفيزياء]

يا جماعة انا بانتظار مشاركتكم معى فى موضوع فصل اليورانيوم
عن طريق الليزر

[ديمة الود]

http://www.arabsys.net/pic/thanx/2.gif

[فارس الفيزياء]

شكرا لكم جميعا

[الأستاذ المحاضر]

شكرا جزيلا

[robin]

Thank You
soooooooooo
much

[فارس الفيزياء]

ياريت احد يتحدث عن تقنية اثراء اليورانيوم بالليزر

[علي عمير]

كيف حالك إن شاء الله دائما بخير ؟ هل يمكن تحقيق اندماج النواه دون الحاجه الى انشطارها

[فارس الفيزياء]

يمكن ذلك على حسب معلوماتى البسيطة فالاتدماج عكس الانشطار
وهويحتاج الى طاقة كبيرة جدا
اما الانشطار فلايحتاج الى طاقة كبيرة

[Nobel]

شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك ... لك مني أجمل تحية .

[كابتن الحق]

جميل جدا

شكرا على الطرح

[عميد الفيزياء]

يعافيك اخوي على هالطرح المميز

[المشاااكسه]

فارس الفيزياء
الله يعطيك العافيه
موضيعك دائما مميزه
لاهنت
ياليت اذا عندك
كتب عن اليورانيوم
تفيدنا
لاتبخل علينا بعلمك

[هكروك ياقلبي]

السلام عليكم ورحمه اله وبركاته...
هناك ثلاث طرق لفصل اليورانيوم 1-الطرد المركزي 2-الانتشار الغازي 3-الفصل بالليزر

واليك طريقه الفصل بالليزر


الفصل بالليزر
هذه الطريقة مازلت في الطور التجريب والاختبار، وفيها تُستخدم توليفة من ضوء الليزر وشحنة كهربائية لفصل نظائر اليورانيوم.
طريقة فصل النظائر بالليزر تسمى طريقة البخار الذري تسخِّن حزمة من الإلكترونات قطعة من اليورانيوم عند قاعدة حاوية مغلقة، محولة اليورانيوم إلى بخار (غاز)، ثم يُخترق بحزمة ليزرية. ويوالف تردد الحزمة بحيث تستطيع الإلكترونات في ذرات اليورانيوم 235 امتصاص الضوء، ولا تستطيع إلكترونات ذرات اليورانيوم 238 ذلك.
عندما يمتص إلكترون اليورانيوم 235 هذا الضوء يحصل على طاقة تكفيه لترك الذرة، وتغير هذه العملية التوازن الكهربائي للذرة، فالإلكترون يحمل شحنة كهربائية سالبة، بينما تحمل النواة شحنة كهربائية موجبة واحدة أو أكثر، وفي الذرة العادية يكون عدد الشحنات الموجبة مساويًا لعدد الشحنات السالبة، ولذلك تكتسب الذرة شحنة موجبة عندما يتركها إلكترون، ويقول العلماء عن هذه الحالة إن الذرة تحولت إلى أيون موجب، وهكذا يؤيِّن ضوء الليزر ذرات اليورانيوم 235، ولا يؤيِّن ذرات اليورانيوم 238.
عند صعود البخار الساخن إلى أعلى تجذب ألواح تجميع سالبة الشحنة في قمة الحاوية أيونات اليورانيوم 235 الموجبة، ولأن ألواح التجميع أبرد من الغاز فإن اليورانيوم 235 يتكثف عليه (يتحول من غاز إلى سائل).
ويتقطر اليورانيوم 235 من ألواح التجميع إلى حاويات خاصة، مكونًا كتلة صلبة. ثم تجمع الكتل الصلبة وتنقى وتؤكسد لاستخدامها وقودًا نوويًا، وفي نفس الأثناء ينتقل اليورانيوم 238، المتعادل كهربائيًا، عبر الألواح المشحونة، ثم يتكثف فوق لوحة نفايات قرب قمة الحاوية.
في إحدى التقنيات الليزرية تسخن وحدة كهربائية قطعة من اليورانيوم منتجة بخارًا. وتعمل حزمتان ليزريتان معًا لتأيين ذرات اليورانيوم 235 في البخار، ثم تجمع لوحة موجبة الشحنة أيونات اليورانيوم 235، تاركة بخار ذرات اليورانيوم 238 تخرج عبر فتحة في قمة الحاوية.
تستهلك طريقة فصل النظائر بالليزر طاقة كهربائية أقل بكثير من الطاقة التي تستهلكها طريقة الانتشار الغازي، كما أن تكلفة معدات طريقة الفصل بالليزر أقل بكثير من تكلفة معدات طريقة الطرد المركزي. ولذلك تجري الشركات المدعومة حكوميًا في فرنسا واليابان والولايات المتحدة التجارب لاستخدام طريقة فصل النظائر بالليزر.
منقوول..

[الباحث العراقي]

مشكور جدا ً

[لودي*]

جزاك الله ألف خير وكثر الله من أمثالك

[مرجانه]

شكرا لك اخ فارس

[فارس الفيزياء]

الف شكر على الطرح المتميز

[nuclear-expert]

ياخي في الاسلام......... هذا الموضوع المقتبس عن التخصيب بالليزر مفيد جدا


The atomic vapor laser isotope separation (AVLIS) process is based on the fact that 235 U atoms and 238 U atoms absorb light of different frequencies (or colors). Although the absorption frequencies of these two isotopes differ only by a very small amount (about one part in a million), the dye lasers used in AVLIS can be tuned so that only the 235 U atoms absorb the laser light. As the 235 U atom absorbs the laser light, its electrons are excited to a higher energy state. With the absorption of sufficient energy, a 235 U atom will eject an electron and become a positively charged ion. The 235 U ions may then be deflected by an electrostatic field to a product collector. The 238 U atoms remain neutral and pass through the product collector section and are deposited on a tails collector.

The AVLIS process consists of a laser system and a separation system. The separator system contains a vaporizer and a collector. In the vaporizer, metallic uranium is melted and vaporized to form an atomic vapor stream. The vapor stream flows through the collector, where it is illuminated by the precisely tuned laser light. The AVLIS laser system is a pumped laser system comprised of one laser used to optically pump a separate dye laser, which produces the light used in the separation process. Dye master oscillator lasers provide precise laser beam frequency, timing, and quality control. The laser light emerging from the dye master oscillator laser is increased in power by passage through a dye laser amplifier. A total of three colors are used to ionize the 235 U atoms.

Many countries are pursuing some level of AVLIS research and/or development, and major programs exist in the United States, France, Japan, and probably Russia. Principal advantages of the AVLIS process include a high separation factor, low energy consumption (approximately the same as the centrifuge process), and a small volume of generated waste. However, no country has yet deployed an AVLIS process, although several have demonstrated the capability to enrich uranium with the process.

Lawrence Livermore National Laboratory was responsible for the development of the Atomic Vapor Laser Isotope Separation process for enriching uranium and transfer of the technology to the U.S. Enrichment Corporation (USEC). The Atomic Vapor Laser Isotope Separation process was operated in 1985 at the Former K-25 Site at the East Tennessee Technology Park. DOE spent more than $1.7 billion developing the technology. USEC announced in June 1999 that it was suspending further In July 1994, the USEC Board of Directors authorized their management to begin taking necessary steps to commercialize AVLIS technology. In April 1995, USEC and DOE entered into an agreement that provided for the transfer of intellectual and physical property pertaining to AVLIS enrichment technology to USEC. USEC expected to operate AVLIS commercially in 2004. The U.S. Enrichment Corporation came to the conclusion that AVLIS would never be profitable. In June 1999, USEC announced that it was discontinuing its development of the AVLIS process. While USEC owns the AVLIS technology, the Department retains the right to utilize the intellectual property for government purposes. When USEC terminated development of the AVLIS technology, it argued that the rates of return were not sufficient to outweigh the risks and ongoing capital expenditures necessary to develop and construct an AVLIS production plant. USEC had spent about $100 million in development of the technology since the corporation was privatized in July 1998. The estimated cost to develop AVLIS is $659 million

اقدر اجيب عن سؤال يطرح هنا

[امين الشيخ]

موضوع رائع
بارك الله فيك

[الحارث]

مشكوووووور والله يعطيك الف عافيه

[الهَياء]

بآرك الله فيكم (=

[باسل وردان]

الله يسلم هالايدين
موضوع مختصر ومفيد عن اليورانيوم