(برقِ هسته ای)

برقِ هسته ای  _  ایزوتوپ مهم و پایدار اُورانیوم ۲۳۸(U238) یا اُورانیوم باروَر در تولید انرژی اِلکتریکی هسته ای

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)




نکته: اورانیوم 238 فراوانتر گاهی اوقات باروَر نامیده می شود.  شکافت نسبتاً به ندرت اتفاق می افتد، و حتی تحت بمباران با نوترون های پُر انرژی، احتمال شکافت بسیار کم است. آنچه بیشتر اتفاق می افتد این است که جذب نوترون باعث ناپایدار شدن هسته می شود. پس از چند روز، اورانیوم 239 به پلوتونیوم 239، یک رادیوایزوتوپ پلوتونیوم 239 برای تولید برق بسیار شکافت پذیر است و همچنین می تواند به عنوان سوخت هسته ای یا یک ماده تولید برقِ اتمی استفاده شود.

برای تولید (برق هسته ای) مواد ناپایدار برای اینکه به پایداری برسند، انرژی گسیل می‌کنند تا به حالت پایدار برسد. معمولاً عناصری شکافت پذیر هستند که جرم اتمی آن‌ها بالای ۱۵۰ باشد، 235U و 238U در معادن یافت می‌شود. ۹۹٫۳ درصد اورانیوم معادن 238U می‌باشد؛ و تنها ۰٫۷ درصد آن اورانیوم-۲۳۵ می‌باشد. از طرفی اورانیوم-۲۳۵ با نوترون‌های فوق حرارتی برهمکنش می‌کند. 





اُورانیوم 238U تنها با نوترون‌های تند(Fast)کار می‌کند، البته خوب جواب نمی‌دهد؛ بنابراین در صنعت و در نیروگاه‌های هسته‌ای از اُورانیوم-۲۳۵ به عنوان سوخت اصلی استفاده می‌شود؛ ولی به دلایل اینکه در طبیعت کم یافت می‌شود. بایستی از غنی‌سازی اُورانیوم استفاده شود، یعنی اینکه غلظت اُورانیم ۲۳۵ را از ۰٫۷ درصد به ۱ الی ۳ درصد برسانند. با این کار چگالی انرژی در سوخت افزایش میابد و عمر کاری مفید میله‌های سوخت بیشتر می‌شود.





بسیاری از محصولات تولیدی واکنش شکافت هسته‌ای شدیداً ناپایدارند و در نتیجه، قلب راکتور محتوی مقادیر زیادی نوترون پر انرژی، پرتوهای گاما، ذرات بتا و همچنین ذرات دیگر است. هر جسمی که در راکتور گذاشته شود، تحت بمباران این همه تابش‌های متنوع قرار می‌گیرد. یکی از موارد استعمال تابش راکتور تولید پلوتونیوم ۲۳۹ است. این ایزوتوپ که نیمه عمری در حدود ۲۴۰۰۰ سال دارد به مقدار کمی در زمین یافت می‌شود. پلوتونیوم ۲۳۹ از لحاظ قابلیت شکافت خاصیتی مشابه اورانیوم دارد. برای تولید پلوتونیوم ۲۳۹، ابتدا اورانیوم ۲۳۸ را در قلب راکتور قرار می‌دهند که در نتیجه واکنش‌هایی که صورت می‌گیرد اورانیوم ۲۳۹ به وجود می‌آید. اورانیوم ۲۳۹ ایزوتوپی ناپایدار است که با نیمه عمری در حدود ۲۴ دقیقه، از طریق گسیل ذره بتا، به نپتونیوم ۲۳۹ تبدیل می‌شود. نپتونیوم ۲۳۹ نیز با نیمه عمر ۲/۴ روز و گسیل ذره بتا واپاشیده و به محصول نهایی یعنی پلوتونیوم ۲۳۹ تبدیل می‌شود. در این حالت پلوتونیوم ۲۳۹ همچنان با مقادیری اورانیوم ۲۳۸ آمیخته‌است اما این ‌آمیزه چون از دو عنصر مختلف تشکیل شده‌است، به روش شیمیایی قابل جداسازی است.



نتیجه گیری :

اورانیوم 238 فراوانتر گاهی اوقات باروَر نامیده می شود.  شکافت نسبتاً به ندرت اتفاق می افتد، و حتی تحت بمباران با نوترون های پر ُانرژی، احتمال شکافت بسیار کم است. آنچه بیشتر اتفاق می افتد این است که جذب نوترون باعث ناپایدار شدن هسته می شود. پس از چند روز، اورانیوم 239 به پلوتونیوم 239، یک رادیوایزوتوپ پلوتونیوم 239 برای تولید برق بسیار شکافت پذیر است و همچنین می تواند به عنوان سوخت هسته ای یا یک ماده تولید برقِ اتمی استفاده شود.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک