مقدمه
انرژی هسته‌ای با توجه به ویژگیهای حیرت انگیزش در آزاد سازی حجم بالایی از انرژی در قبال از میان رفتن مقادیر ناچیزی از جرم ، به عنوان جایگزین سوختهای پیر فسیلی که ناجوانمردانه در حال بلعیده شدن هستند، مطرح شده است. ایران نیز با وجود منابع گسترده نفت و گاز به دلیل کاربردهای بهتری که سوختهای فسیلی نسبت به سوزانده شدن در کوره‌ها و برای تولید حرارت دارند، برای دستیابی به این نوع از انرژی تلاشهایی را از سالهای دور داشته است و در سالهای پس از انقلاب همواره مورد اتهام واقع شده که هدف اصلیش نه فناوری صلح آمیز که رسیدن به فناوری تسلیحات هسته‌ای است.

چرخه سوخت هسته‌ای شامل مراحل استخراج ، آسیاب ، تبدیل ، غنی سازی ، ساخت سوخت باز تولید و راکتور هسته‌ای است و به یک معنا کشوری که در چرخه بالا به حد کاملی از خودکفایی و توسعه رسیده باشد با فناوری تولید سلاحهای هسته‌ای فاصله چندانی ندارد.

استخراج
در فناوری هسته‌ای ، خواه صلح آمیز باشد یا نظامی ، ماده بنیادی مورد نیاز، اورانیوم است. اورانیوم از معادن زیر زمینی و همچنین حفاریهای روباز قابل استحصال است. این ماده به رغم آنکه در تمام جهان قابل دستیابی است، اما سنگ معدن تغلیظ شده آن به مقدار بسیار کمی قابل دستیابی است. زمانی که اتمهای مشخصی از اورانیوم در یک واکنش زنجیره‌ای دنباله دار که به دفعات متعدد تکرار شده ، شکافته می‌شود، مقادیر متنابهی انرژی آزاد می‌شود، به این فرآیند شکافت هسته‌ای می‌گویند.

فرآیند شکاف در یک نیروگاه هسته‌ای به آهستگی و در یک سلاح هسته‌ای با سرعت بسیار روی می‌دهد، اما در هر دو حالت باید به دقت کنترل شوند. مناسبترین حالت اورانیوم برای شکافت هسته‌ای ایزوتوپهای خاصی از 235U (یا 239Pu) است. ایزوتوپ ها ، اتمهای یکسان با تعداد نوترونهای متفاوت هستند. به هرحال 235U به دلیل تمایل باطنی به شکافت در واکنشهای زنجیری و تولید انرژی حرارتی به عنوان «ایزوتوپ شکافت» شناخته شده است.

هنگامی که اتم 235U شکافته می‌شود دو یا سه نوترون آزاد می‌کند. این نوترونها با سایر اتمهای 235U برخورد کرده و باعث شکاف آنها و تولید نوترونهای جدید می‌شود. برای روی دادن یک واکنش هسته‌ای به تعداد کافی از اتمهای 235U برای امکان ادامه یافتن این واکنشها بصورت زنجیری و البته خودکار نیاز است. این جرم مورد نیاز به عنوان «جرم بحرانی» شناخته می‌شود. باید توجه داشت که هر 1000 اتم طبیعی اورانیوم شامل تنها حدود هفت اتم 235U ، یعنی (0.7 درصد) بوده و 993 اتم دیگر از نوع 238U هستند که اصولا کاربردی در فرآیندهای هسته‌ای ندارند.

ادامه مطلب...