تشریح فرآیند غنی سازی اورانیوم توسط سانتریفوژ

خوراک هگزا فلوئورید اورانیوم که جهت فرآیند غنی سازی توسط سانتریفوژ ، به کارخانه آورده می شود ، می تواند توسط سیلندرهای X 48 یا Y 48 به واحد تامین خوراک کارخانه آورده شود .

واحد تغذیه کارخانه از سه قسمت اصلی و یک واحد حمل و نقل تشکیل می گردد .
سیلندرهای مذکور شامل مادهUF6 در فاز گازی شکل می باشد که به مرکز خوراک کارخانه آورده می شود .
جدول ( ۲-۴ )- مقایسه روشهای مختلف جداسازی از نظر میزان

 Separation technology Field of use Production per year Cost Electromagnetic (mass-spectroscopy effect) universal tens of grams high Chemical & phys. processes (rectification, chem. exchange etc) light elements tons low Gas diffusion elements forming gas compounds thousands of tons middle Gas centrifuge elements forming gas compounds thousands of tons low Laser (optical) separation elements having isotope shift of spectrum lines kilograms middle Plasma ion-cyclotron effect (under developing – the USA, Russia) universal hundreds of kilograms middle

پس از عملیات غنی سازی در سالن زنجیره و یا در واقع واحد آبشار ، محصول به همراه پسماند تولید شده از سالن زنجیره خارج و برای انجماد سازی به سالن مربوطه هدایت خواهد گردید . در این واحد نیز محصول به شکل جامد در مخازن مربوطه جمع آوری خواهد شد .
 مخازن محصول پس از تعیین و کنترل وزن و میزان غنای اورانیوم جهت تبدیل به اکسید اورانیوم و میله سوخت به کارخانه سوخت هسته ای انتقال داده خواهد شد . فرآیند ذکر شده بطور خلاصه شامل مراحل آورده شده به شکل زیر است : محصول غنی شده سالن غنی سازی مرکز حمل محصول مرکز انجماد سازی واحد مرکز خوراک اورانیوم طبیعی محصول تهی شده به شکل UF6 در حقیقت وظیفه اصلی واحد تغذیه خوراک ، تهیه و آماده سازی UF6 برای سالن زنجیره و یا در اصطلاح خود تـالار آبشـار می باشد . این خـوراک می تواند توسط سیلندرهای X 48 و یا Y 48 به سالن زنجیره انتقال پیدا نماید .

در جدول ( ۲-۵ ) مشخصات سیلندرها و سایر اجزاء مورد نیاز در طی فرآیند آورده شده است .

 2-5-1- قسمت تغذیه خوراک خوراک اورانیوم باید هنگام ارسال به سانتریفوژها دارای فشار پایینی جهت جداسازی ایزوتوپها در فرآیند باشد . مخزن نگهداری اورانیوم در داخل مخازن بزرگتری به شکـل استوانـه افقی قرار دارند که این مخـازن را اتوکـلاو می نامند .
مخزن اتوکلاو به گونه ای ساخته می شود که از هرگونه نفوذ رطوبت به داخل آن جلوگیری شده و جهت اطمینان کار ، هوای داخل آن نیز تخلیه شده و نیتروژن به جای آن تزریق می شود . با تنظیم دما و فشار داخل اتوکلاو ، هگزا فلوئورید اورانیوم به حالت گازی شکل در می آید . البته باید در نظر داشت که این فشار همچنان برای واحد غنی سازی مناسب نبوده و بالاتر از مقدار مورد نیاز می باشد .
برای کاهش فشار گاز UF6 و ارسال آن به سالن زنجیره ، از شیر کاهنده فشار استفاده خواهد گردید . یک مخزن دیگر نیز جهت کاهش نوسانات خوراک در فرآیند مورد استفاده واقع می شود .
برای تبدیل حالت جامد UF6 به حالت گازی ، باید دمای سیلندر x 48 و یا y 48 در داخل اتوکلاو افزایش پیدا نماید ، لذا برای تامین این خواسته از اتوکلاو استفاده می شود . می توان با تنظیم دمای نیتروژن اطراف مخزن x 48 داخل اتوکلاو به حرارت مورد نظر دست یافت و چون دما با فشار رابطه مستقیم دارد ، باید در نظر داشت که افزایش دما باعث افزایش فشار خوراک نیز می شود که بدین جهت از کاهنده فشار استفاده خواهد گردید .
دستگاه سانتریفوژ همانگونه که در قسمت های قبل گفته شد ، دارای یک راندمانی می باشد که با میزان خوراک و نیز ارتفاع دستگاه و سرعت دورانی آن وابسته است . یک نکته دیگر را هم باید به آن اضافه نمود و آن این است که : دما نیز در این فرآیند تاثیر خواهد گذاشت . زیرا باعث تغییر در جرم حجمی گاز و نیز سایر نیروها در درون سانتریفوژ می شود .
 جدول ( ۲-۵ )- مواد و مشخصات اجزاء سیستم

حداقل ضخامت دیواره ضخامت اسمی دیواره مواد وسایل mm 7/12 mm 16 کربن استیل A S T M A 516 سیلندرهای UF6 (Y 48 وX 48 ) mm 8 mm 7/12 کربن استیل A S T M A 516 سیلندر محصول UF6 ( B30 ) 6/1mm ۶/۱ mm مونل / نیکل ASTM B162 بطری نمونه گیری ( s 1) 6/1mm mm 8/2 مونل / نیکل بطری نمونه گیری (s 2) not applicable mm 7/3 آلومینیوم و استینلس استیل لوله های محل عبور UF6 not applicable بیشتر ازmm 7/3 آلومینیوم و استینلس استیل شیرهای UF6 not applicable mm 8 استینلس استیل تله های خنک کننده

 اورانیومی که توسط کانتینر شماره x48 به واحد خوراک حمل می شود ، دارای ۷۱۱/۰ درصد ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۵ می باشد . این ماده بصورت جامد بوده و در فشار پایین تر از اتمسفر و در دمای محدودی درون کانتینر نگهداری می شود .

جدول ( ۲-۶ )- خلاصه برخی از مشخصات اتوکلاو
شکل ( ۲-۱۳ )

 Design parameters Main dimensions Design pressure Design temperature Operating Tmax Material UF6 bottles to be handled ۶ bar abs./vacuum 130 °C 110 °C carbon steel 48Y, 30B Length Length with the rail Height Width Total weight ۶۳۲۰ mm 11500 mm 2800 mm 3620 mm 6700 kg

فشار خوراک توسط کاهش دما پایین آورده خواهد شد .
در قسمت خوراک موادی که باید تحت کنترل و بررسی قرار داشته باشند شامل :
۱ – دمای مخزن UF6 : که باید در حدود ۷۰ درجه سانتیگراد تنظیم گردد و در این دما ، فشار تعادل معادل ۸/۱ بار ، خواهد بود پس از خروج گاز از مخزن و انتقال به سالن زنجیره ، فشار گاز درون سیلندر کاهش پیدا می نماید و می توان با تامین حرارت مورد نیاز ، مقداری از مایع درون مخزن را تبخیر نموده و بدین ترتیب جریان ثابتی را به بیرون هدایت نمود .
۲ – فشار مخزن تنظیم : فشار مخزن تنظیم کننده ، دقیقا هم اندازه فشار خروجی شیر کاهنده است که باید در محدوده مورد نظر تحت کنترل باشد .

 2-5-2- قسمت غنی سازی کار اصلی این واحد ، جـداسازی ایزوتوپها از یکدیگر است و خوراک ورودی به این قسمت پس از طی عملیات جـداسازی به دو خروجـی تبـدیل می شود : ی
کی محصول دلخواه و
دیگری محصول حاوی اورانیوم تهی شده از ایزوتوپ ۲۳۵ .

سپس این دو محصول جهت فرآیند انجماد سازی به قسمت مورد نظر انتقال داده می شوند . اورانیوم ۲۳۵ دارای ۳ نوترون کمتر از اورانیوم ۲۳۸ است که این اختلاف وزن ناشی از تفاوت نوترونها ، عامل جداسازی در دستگاهی است که روتور نامیده می شود . روتور یک استوانه آلومینیومی شکل است که با سرعت بالا در حالی که خوراک به خط مرکزی آن یعنی محور استوانه تزریق می شود می چرخد در این هنگام بدلیل سرعت بالای روتور ، ایزوتوپها که تحت نیروی گریز از مرکز قرار دارند به طرف دیواره حرکت می نمایند .

چون اورانیوم ۲۳۸ سنگین تر از اورانیوم ۲۳۵ است ، لذا غلظت آن در نزدیکی دیواره بیشتر خواهد بود و در نتیجه با نزدیک شدن به خط محوری استوانه ، غلظت ۲۳۵ بیشتـر از ۲۳۸ میگردد .

 شکل ( ۲-۱۰ )- شکل مخزن UF6

با توجه به آنچه ذکر شد این دو ایزوتوپ می توانند از دو قسمت که یکی نزدیکی دیواره و دیگری در نزدیکی محور می باشد از سانتریفوژ خارج شوند . چنانچه در قبل نیز اشاره شد ، قبل از گازدهی باید سیستم در وضعیت خلاء قرار گرفته باشد و هنگامی که شیر مخزن حاوی UF6 باز می شود ، این گاز با فشار ۸/۱ بار ، وارد یک شیر کنترل سرعت جریان خواهد گردید که قبل از کاهنده فشار قرار گرفته و دارای یک پس خـور می باشـد . از آنجائیـکه ماشین های سانتریفوژ بر روی سرعت جریان حساس می باشند ، این جزء نیز باید بوسیله دبی سنج دیگری بعد از کاهنده فشار و قبل از ارسال به واحد آبشار کنترل گردد . کاهش فشار در واحد خوراک ، در یک و یا دو مرحله انجام خواهد گرفت و یک تانک تنظیم کننده جریان نیز در بالای مسیر جریان اتوکلاو جهت هر شیر کاهنده فشار قرار داده شده است .

 شکل ( ۲-۱۱ )- نمایی از یک اتوکلاو افقی

شکل ( ۲-۱۲ )- حمل و نقل مخازن UF6

شکل ( ۲-۱۳ )- نحوه قرار گرفتن و اتصالات اتوکلاو افقی

 مشخصات اتوکلاو بکار رفته در شکل فوق به قرار ذیل می باشد : • اندازه های طراحی شامل : فشار طراحی : ۶ بار مطلق / خلاء دمای طراحی : ۱۳۰ درجه سانتیگراد حداکثر دمای کارکرد : ۱۱۰ درجه سانتیگراد جنس : کربن استیل ظروف حامل UF6 : 48Y , 30B • اندازه های اصلی طول :۶۳۲۰ میلیمتر طول با احتساب ریل : ۱۱۵۰۰ میلیمتر ارتفاع : ۲۸۰۰ میلیمتر عرض : ۳۶۲۰ میلیمتر وزن کل : ۶۷۰۰ کیلوگرم

شکل ( ۲-۱۴ )- نمایی از سیلندر UF6 که در اتوکلاو قرار دارد

 شکل ( ۲-۱۵ )- نمایی از یک اتوکلاو عمودی

 شکل ( ۲-۱۶ )- نحوه قراردادن مخازن UF6 در اتوکلاو

تجهیزات بکار رفته در اتوکلاو افقی شامل : • درب اتوکلاو و آب بندی باز و بسته شدن درب این نوع اتوکلاو ، تحت فشار هوای ۶ بار با تامین فشار لازم از یک کمپرسور صورت می گیرد .

 شکل ( ۲-۱۷ )- نمایی از نحوه قرار گرفتن سانتریفوژ

شکل ( ۲-۱۸ )- نمایی دیگر از نحوه قرار گرفتن سانتریفوژ

• سیستم تامین حرارت المنتهای الکتریکی با خروجی ۱۶۰ کیلووات برای تامین دما و حرارت مورد نیاز بکار می روند . این المنتها بطور مارپیچ بدور اتوکلاو و داخل آن بین جداره قرار گرفته اند .

• خنک کننده حلقه خنک کننده با پره های بکار گرفته شده بر روی لوله های آن همانند المنتها بدور اتوکلاو قرار داده شده و بهمراه المنتها کار تنظیم دما را بر عهده خود دارد . مواد مورد استفاده در لوله های سیستم خنک کننده ، آهن ۴۰ DN می باشد . شکل ( ۲-۱۹ )- نمای بالایی و لوله های متصل به سانتریفوژ
• توزین در اتوکلاو مورد بحث ، ۴ عدد سنسور الکترونیکی برای اندازه گیری وزن بکار رفته است .
• تجهیزات نمونه گیری اتوکلاو میتواند مجهز به وسایل لازم جهت اندازه گیری نمونه های لازم از UF6 باشد . شکل ( ۲-۲۰ )- شمای فرآیند غنی سازی
• سیستم گردش هوا یک فن در اتوکلاو در بین المنتها و سیستم خنک کننده جهت تبادل دما و یکنواخت کردن آن در داخل اتوکلاو قرار گرفته است . در این فن یک تسمه موتور را به محور چرخشی متصل می نماید . شکل ( ۲-۲۱ )- اتصال سانتریفوژ به زمین
 • چرخش ، محورها و لوله فلزی مخزن UF6 در مدت انتقال UF6 ، مخزن مربوطه می تواند تا حدود ۱۵۰ درجه چرخش نماید و این کار معمولا بطور دستی صورت می گیرد . بدین منظور لوله های انعطاف پذیر بکار برده خواهد شد . برای بستن درب اتوکلاو نیز از چرخ دنده های مخصوصی استفاده می شود .

شکل ( ۲-۲۲ )- شکل سانتریفوژ جریان مخالف

• بالابر و ریل برای انتقال مخزن UF6 به داخل اتوکلاو از یک بالابر مخصوص روی ریل که می تواند شامل مشخصات زیر باشد استفاده خواهد گردید : قدرت الکتریکی موتور : ۵/۱ کیلو وات سرعت انتقال : ۵ متر در دقیقه حداکثر فاصله انتقال : حدود ۳۲ متر وزن بالابر : ۷۰۰ کیلو گرم وزن پایه برای مخزن ۳۰B : 450 کیلوگرم

شکل ( ۲-۲۳ )- سالن زنجیره سانتریفوژ

 • عایق بندی حرارتی مواد عایق بندی از نوع SFS 3976-60M1.2-0 , 5P5 می باشد . ۶۰ میلیمتر از پشم و شیشه بهمراه PVC و نیز ورق استیل به ضخامت ۵/۰ میلیمتر . در هر سانتریفوژ سه خط لوله قرار گرفته است که در بالای آن بوده و یکی برای محصول دلخواه و دیگری برای محصول تهی شده و سومی هم برای خـوراک ورودی به سانتریفـوژ می باشد .
هر سه این خطوط توسط شیـر به روتـور متصل هستنـد تا در صورت نیاز مثلا : هنگام آسیب دیدگی بتوان جریان گازها را قطع نمود . علاوه بر سه قسمت قبلی ، یک لوله نیز نصب شده است تا در صورت نیاز بتوان گاز موجود در سانتریفوژ را تخلیه نمود . با توجه به چهار قسمت ذکر شده در بالای هر روتور ، باید چهار شیر نیز در نظر گرفته شود که قبل از اتصال هر یک از قسمتهای مذکور به روتور در مسیر آن برای قطع و وصل جریان گاز قرار بگیرد . فرآیند جداسازی در واحد غنی سازی زنجیره ای ، در فشار پایین کار می کند و چون حتی مقدار کمی از ناخالصی ، اثر نامطلوبی بر روی روتورها خواهد گذاشت ، لذا یک قسمت خالص سازی باید با دقت ، کار خلوص را به انجام برساند . همانگونه که از مطالب آورده شده در قبل معلوم می گردد ، کار این روتورها بر اساس اختلاف وزن موجود بین ایزوتوپها می باشد .

شکل ( ۲-۲۴ )- مراحل فرآیند فرآوری و غنی سازی اورانیوم خوراک تازه از ۷۱۱/۰ درصد اورانیوم ۲۳۵ تشکیل شده است که باید به حدود غنای ۴ تا ۵ درصد برای سوخت مورد تقاضا برسد . از آنجائیکه به علت اختلاف وزنی ناچیز این دو ایزوتوپ ، رسیدن به غنای مورد نظر با استفاده از یک روتور مقدور نیست ، بنابراین از یک زنجیره از سانتریفوژها که بطور سری قرار گرفته اند استفاده خواهد شد .
فاکتور جداسازی برای روتور براساس درصد وزنی ۲۳۵ به ۲۳۸ در محصول بدست آمده از آن ، متناظر با سرعت خوراک ورودی معلوم می باشد . این فاکتور بوسیله که بین ۱۸/۱ تا ۲/۱ می باشد ، نمایش داده می شود .
در هرحال هر روتور این درصد را افزایش خواهد داد و با توجه به فاکتور ۲/۱ برای هر روتور بخوبی می توان دریافت که برای رسیدن به غلظت مورد نظر باید تعداد زیادی دستگاه سانتریفوژ بطور سری کار کنند و با ارسال محصول هر مجموعه از روتورها به روتورهای بعدی و نیز بازگشت اورانیوم تهی شده از هر مجموعه روتور به روتورهای قبلی ، به درصد مورد نیاز دست خواهیم یافت . در واقع یک زنجیره از روتورها ، غنا در محصول را تا ۵ درصد و نیز میزان ۲۳۵ در پسماند را به حدود ۲/۰ درصد خواهد رسانید .

 2-5-3- واحد جامد سازی در قسمت جامد سازی ، محصول و پسماند بدست آمده از واحد غنی سازی ( سالن زنجیره ) ، بطور جداگانه در دو مخزن نگهداری می شود و این عملیات طی دو مرحله صورت خواهد پذیرفت :

 2-5-3-1- مرحله اول : جمع آوری گاز خروجی گاز خروجی از سالن زنجیره در یک تله خنک کننده در دمای پایین منتقل شده و پس از انتقال حرارت بین گاز ورودی به تله و نیز جداره آن ، دمای گاز پایین آمده و به شکل جامد در خواهد آمد . برای خنک نمودن تله ، از نیتروژن مایع استفاده می شود و برای حذف انتقال حرارت با محیط اطراف ، تله باید بطور کامل و مناسب عایق بندی شود . برای اینکه بتوان پس از پرشدن تله خنک کننده ، عملیات ذخیره سازی را ادامه داد ، از دو تله بصورت موازی استفاده خواهد شد و در این هنگام شیر نصب شده بر سر راه ورود گاز به تله ، جریان را به تله دوم هدایت می نماید.

 2-5-3-2- مرحله دوم : تبدیل هگزا فلوئورید جامد به مایع و نگهداری در مخازن مربوطه در این مرحله دمای تله خنک کننده توسط بخار و یا آب گرم بالا خواهد رفت . به هرحال باید در نظر داشت که : با افزایش دما ، فشار گاز نیز افزایش یافته و در هر دمایی تعادلی بین فاز مایع و گاز بوجود خواهد آمد . در این زمان شیر خروجی تله باز شده و مایع UF6 از پایین تله ، به مخزن جمع آوری فرستاده می شود و در مخزن ، بصورت جامد در خواهد آمد . بوسیله یک ردیاب الکتریکی که در مسیر جریان مایع تا مخزن نگهداری قرار گرفته است ، کل مسیر تحت کنترل قرار می گیرد تا احیانا مایع UF6 بصورت جامد در خط لوله ظاهر نشده و باعث قطع جریان در مسیر نگردد .

 2-5-3-3- وسایل مورد استفاده جهت جامد سازی با توجه به محصولات تولیدی در سالن زنجیره و مواد باقیمانده از فرآیند غنی سازی ۶ تله مورد نیاز خواهد بود که برای محصول دلخواه و تهی شده هر کدام دو تله و نیز دو تله هم برای پسماند ( مواد باقیمانده در مواقعی که دستگاه از کار افتاده و نیاز به بازسازی دارد ) در نظر گرفته می شود .

از آنجائیکه فشار گاز خروجی از سالن زنجیره حدود ۵ میلی بار است ، پس از ورود به تله خنک کننده و تبدیل به فاز جامد از حجم ماده کاسته شده و بدین ترتیب با ایجاد کاهش فشار و خلاء ، باعث می شود تا گاز انتقال یافته به داخل تله مکش شود . گاز UF6 پس از ورود به تله های خنک کننده و با افت حرارتی در آن تله ها ، ابتدا به مایع و سپس در فشار و دمای تعادل ، به فاز جامد تبدیل خواهد شد و با توجه به اینکه مقدار محصول مورد نیاز در مقایسه با اورانیوم تهی شده حجم بسیار کمتری را دارد ، لذا مخزن انباشت آن نیز می تواند کوچکتر باشد .
در قبل ذکر شد که : تله خنک کننده به یک پمپ خلاء وصل می باشد و چون گاز خروجی از تله دارای UF6 است و هنگام آسیب دیدگی پمپ ، ممکن است به محیط نشت پیدا کند ، لذا یک تله شیمیایی در مسیر خنک کننده با پمپ قرار گرفته است . تله شیمیایی از NaF و یا NaOH انباشته شده است که با ایجاد کمپلکس با UF6 باعث عدم نشت آن به محیط می شود .

۲-۵-۳-۴- روش جامد سازی قبل از ورود گاز به تله خنک کننده ، تله های مورد استفاده باید دارای خلاء کافی جهت فرآیند مربوطه باشند که این عمل توسط پمپ های خلاء انجام می گیرد . پس از خلاء نمودن دیواره تله ، اتانول بین این جداره تزریق شده و سپس نیتروژن مایع به دور جداره فرستاده می شود . پس از ورود گاز UF6 به تله و تماس با دیواره ، انتقال حرارت صورت گرفته و با سرد شدن گاز UF6 فشار آن نیز کاهش پیدا می نماید . در ابتدای کار و قبل از انجماد گاز UF6 ، میزان افت فشار ناچیزی ایجاد می شود اما پس از ایجاد کریستالهای جامد UF6 ، دما و فشار کاهش محسوسی پیدا خواهد نمود . مجموعه پوسته خنک کننده باید بتواند UF6 را سرد و جامد نماید .
دما برای این فرآیند حدود ۱۰۰- درجه سانتیگراد می باشد و با تنظیم جریان نیتروژن ، کنترل خواهد گردید . چنانچه دما کاهش یابد باعث می شود تا الکل موجود منجمد شده و در انتقال حرارت اختلال ایجاد گردد . موقعی که تمام سطح بستر تله خنک کننده از بلورهای UF6 پوشیده شد ، به دلیل ایجاد مقاومت حرارتی ، راندمان کار پایین خواهد آمد که در این مرحله گاز به تله دوم که از قبل تدارک دیده شده است هدایت می شود . پس از قطع جریان گاز تله اول ، جریان نیتروژن نیز قطع خواهد شد و پس از قطع جریان نیتروژن ، بدلیل انتقال حرارت جابجایی طبیعی ، دمای مخزن مقداری بالا می رود و بعد از آن نیز الکل توسط شیر تعبیه شده از مخزن خارج می گردد .
بدلیل عایق بندی مخزن مذکور ، حرارت به میزان ناچیزی وارد تله خواهد شد ، در ضمن از آنجائیکه مقداری الکل پس از خروج آن ، در بین جداره باقی مانده است لذا برای خارج کردن آن ، از نیتروژن استفاده می شود که خود باعث افت دما در تله خواهد شد . جریان نیتروژن باعث خروج الکل از مجـاری شده و چـون نمی خواهیـم به محیط بیرون سرایت نمایـد لذا آنرا به فاضلاب هدایت می نماییم . پس از اطمینان یافتن از خروج الکل از جداره و اینکه دما به حد کافی افزایش یافته است ، جریان گرم را به درون جداره خواهیم فرستاد . جریان گرم باید دمای مخزن را افزایش دهد .
بدلیل محدود بودن حجم مخزن و نیز بسته بودن شیرهای خروجی ، افزایش دما باعث افزایش فشار گاز شده و در دمای معین ، تعادلی بین دو فاز جامد و گاز ایجاد خواهد شد . در دمای ۶۴ درجه سانتیگراد و فشار ۵/۱ بار ، هگزا فلوئورید اورانیوم جامد ، شروع به ذوب شدن می نماید که این دما ، نقطه تعادل سه گانه فازها خواهد بود و تا همه جامد به مایع تبدیل نشده است ، دمای مخلوط افزایش پیدا نخواهد نمود . مخازنی که UF6 خارج شده از تله های خنک کننده را نگهداری می کنند ، باید قبل از ورود UF6 به درون آنها ، توسط شستشو و نیز تمیز نمودن همه آلودگیهای احتمالی ، آماده سازی شده باشند و پس از خشک نمودن باید آنرا تحت خلاء درآورده ، فشار خلاء نیز ۱ اتمسفر باشد . بنابر این چنانچه ۱۰ درصد از حجم مخزن خالی باشد ، فشار خلاء آن باید حدود ۱۰۰ میلی بار و یا ۱۰ کیلو پاسکال باشد .
 یعنی فشار خلائی معادل ۱۰۰ میلی بار کفایت می نماید . پس از آماده سازی مخزن نگهداری ، آنرا در نزدیک تله خنک کننده و در پایین دست آن قرار می دهند . سپس خروجی تله توسط یک خط لوله به شیر مخزن هدایت خواهد گردید . دمای این خط لوله باید حدود ۸۰ درجه سانتیگراد ثابت باقی بماند تا مانع از انجماد UF6 شود . پس از باز کردن شیر رابط ، جریان UF6 مایع ، وارد مخزن شده و با پایین آمدن فشار آن ، به گاز تبدیل خواهد شد . لذا مخزن باید مجددا تا دمای محیط خنک شود . پ
س از این مرحله و کاهش فشار که باعث گازی شدن UF6 می گردد و نیز کاهش دمای مخزن ، همزمان با انجماد UF6 تعادلی بین فاز جامد و گاز ایجاد خواهد شد و این اتفاق در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد و فشار ۱/۰ بار صورت می گیرد . پس از ورود همه مایع به مخزن ، فشار تله خنک کننده به ۱/۰ بار کاهش پیدا می نماید که این مسئله ، خود نشان دهنده تخلیه شدن تله خنک کننده خواهد بود . در این زمان شیر خروجی تله و نیز ورودی مخزن بسته شده و از آن جدا می شود .
با تخلیه یک تله خنک کننده ، مخزن نگهداری پر نشده و باید تا مرتبه بعدی بارگیری از تله بعدی ، در دمای ۲۵ درجه و فشار ۱/۰ بار نگهداری شود زیرا در این دما و فشار ، مایع UF6 به راحتی می تواند جریان داشته باشد . بعد از بستن شیر خروجی ، تله خنک کننده پر از گاز UF6 در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد خواهد شد و این گاز باید قبل از مرحله بعدی جامد سازی خنک شود . البته بستن شیر خروجی خود باعث می شود تا در مرحله بعدی ایجاد خلاء در تله ها ، از افت انرژی خلاء سازی جلوگیری شود . قبل از باز کردن شیر پسماند ، جریان گرم بسته خواهد شد و هوای فشرده به جای آن تزریق شده ، در نهایت الکل بین جداره فرستاده خواهد گردید .
در این هنگام شیر بسته می شود . سپس نیتروژن مایع نیز پیرامون آن تغذیه خواهد شد . نظر به اینکه فشار تله در حدود ۱/۰ بار است ، پس از سرد شدن تله در ۲۰ درجه سانتیگراد ، گاز UF6 شروع به جامد شدن نموده در نتیجه فشار کاهش خواهد یافت . همه UF6 در دمای ۷۰- درجه سانتیگراد جامد خواهد شد و بنابراین باز هم فشار کاهش می یابد و در این زمان شیر پسماند می تواند باز شود . مواردی که باید در طول این فرآیند تحت کنترل قرار داشته باشد شامل : سرعت جریان نیتروژن مایع و سیال گرم بخار می باشد . نیتروژن در اطراف پوسته ، باید در دمایی حدود ۱۰۰- درجه جریان داشته و چنانچه دما در کمتر از این مقدار تنظیم شود ، همان گونه که قبلا ذکر شده است ، باعث انجماد الکل و در نتیجه کاهش انتقال حرارت خواهد گردید . دمایی که برای کنترل محاسبه می شود می تواند ، دمای دیواره و یا دمای خود الکل باشد .
سرعت جریان بخار نیز باید به گونه ای تحت کنترل قرار گیرد که دمایی در حدود ۸۰ تا ۹۰ درجه سانتیگراد را ایجاد نماید . در هرحال باید در نظر داشت که فشار و دما وابسته به یکدیگر بوده و با افزایش هر کدام تحت شرایط ثابت از نظر حجم ، دیگری هم افزایش پیدا خواهد نمود و با توجه به وابستگی این دو گزینه نسبت به یکدیگر ، فشار حدود ۳/۲ تا ۵/۳ اتمسفر قرار خواهد داشت .

برگرفته از کتاب : ( بررسی تولید و انتشار سم HF در فرآیند غنی سازی اورانیوم )

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

The maximum upload file size: 512 مگابایت. You can upload: image, audio, video, document, other. Links to YouTube, Facebook, Twitter and other services inserted in the comment text will be automatically embedded.