سوخت اصلی که اکثر راکتورهای هسته‌ای از آن استفاده می‌کنند چیست؟

با وجود پیشرفت‌های گسترده در صنعت انرژی، تولید برق از طریق نیروگاه‌های هسته‌ای همچنان یکی از روش‌های کارآمد و بحث‌برانگیز محسوب می‌شود. قلب تپنده این فرآیند، عنصر اورانیوم است که نقش محوری در تامین انرژی ایفا می‌کند. اما آیا تمام انواع اورانیوم برای این منظور مناسب هستند و چگونه این نیروگاه‌ها برق تولید می‌کنند؟

اورانیوم-۲۳۵؛ سوخت اصلی نیروگاه‌های هسته‌ای

به گزارش گجت نیوز، سوخت اولیه و غالب در راکتورهای هسته‌ای، ایزوتوپ اورانیوم-۲۳۵ است که به طور طبیعی یافت می‌شود. این نوع اورانیوم دارای خاصیت شکافت‌پذیری بالا است، به این معنا که می‌تواند با جذب نوترون‌های کند یک واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای را به راحتی حفظ کند.

این ویژگی اورانیوم-۲۳۵ را برای تولید انرژی از طریق فرآیند شکافت هسته‌ای بسیار کارآمد می‌سازد. هنگامی که اتم‌های اورانیوم-۲۳۵ شکافته می‌شوند، مقدار قابل توجهی انرژی آزاد می‌کنند که عمدتاً به شکل گرما است. این گرما برای تبدیل آب مایع به بخار مورد استفاده قرار می‌گیرد و بخار حاصل نیز توربین‌ها را به حرکت درآورده و برق تولید می‌کند.

تفاوت اورانیوم-۲۳۵ و اورانیوم-۲۳۸ در تولید انرژی

در حالی که اورانیوم-۲۳۵ بهترین گزینه برای سوخت راکتورهای هسته‌ای محسوب می‌شود، فراوان‌ترین شکل اورانیوم نیست و استخراج و پالایش آن دشوار است. فراوان‌ترین ایزوتوپ، اورانیوم-۲۳۸ است که به دلیل ساختار اتمی و تعداد زوج پروتون‌ها و نوترون‌ها، برای تولید انرژی هسته‌ای چندان مناسب نیست. این ایزوتوپ تنها با نوترون‌های پرانرژی شکافت‌پذیر است و قابلیت حفظ واکنش زنجیره‌ای با نوترون‌های کند را ندارد.

اورانیوم-۲۳۵ شامل ۹۲ پروتون و ۱۴۳ نوترون است و نیمه‌عمر آن به ۷۰۴ میلیون سال می‌رسد. برای استفاده از اورانیوم-۲۳۵ به عنوان سوخت، ابتدا باید آن را از معادن استخراج و سپس غنی‌سازی کرد، زیرا غلظت طبیعی آن بسیار کم است. سوخت غنی‌شده سپس به شکل میله‌های سوخت، شامل قرص‌هایی از اکسید اورانیوم در لوله‌های فلزی، تولید و در راکتورها استفاده می‌شود.

سرنوشت سوخت هسته‌ای مصرف‌شده

سوخت هسته‌ای در طول زمان تجزیه شده و کارایی خود را از دست می‌دهد. در ایالات متحده، نیروگاه‌های هسته‌ای سوخت مصرف‌شده خود را بازفرآوری و استفاده مجدد نمی‌کنند. استخراج و غنی‌سازی اورانیوم-۲۳۵ جدید اغلب مقرون‌به‌صرفه‌تر تلقی می‌شود. جالب است بدانید که سوخت مصرف‌شده هنوز حدود ۹۰ درصد از انرژی اولیه خود را در اختیار دارد. این سوخت طی یک فرآیند پیچیده دفع و ذخیره‌سازی می‌شود که بسته به سطح رادیواکتیویته آن، نیازمند سال‌ها مدیریت و نگهداری برای تضمین ایمنی است.

ناگفته‌های فرزاد موتمن از سینمای جنگ و ضدجنگ: دلم با مردم فلسطین است

بیشتر بخوانید:

عروس‌های دریایی راکتورهای هسته‌ای را از کار انداختند / شورش موجودات ژلاتینی علیه غول انرژی

ترامپ: ایران حتی نمی‌تواند برای مصارف پزشکی اورانیوم داشته باشد

تماشاخانه

جتی که مثل موشک سقوط کرد؛ رؤیای دختری که در آسمان ناتمام ماند

پناهگاه زیرزمینی کرد علیا؛ راز شهری که زیر زمین پنهان شده است / ۲ هزار سال پیش با الهام از لانه مورچه‌ها ساخته شد

فیلم های دیگر