به گزارش نافع، سنگ معدن را ابتدا در اسید حل کرده و ‏بعد از تخلیص فلز، اورانیوم را بصورت ترکیب با اتم فلوئور (9F ) و بصورت مولکول ‏اورانیوم هگزا فلوراید تبدیل می‌کنند که به حالت گازی است.

سرعت متوسط ‏مولکول‌های گازی با جرم مولکولی گاز نسبت عکس دارد.

غنی سازی با دستگاه سانتریفیوژ

سانتریفیوژ دستگاهی است که برای جدا سازی مواد از یکدیگر بر اساس وزن آنها استفاده می‌شود.

این دستگاه مواد را با سرعت زیاد حول یک محور به گردش در می‌آورد و مواد متناسب با وزنی که دارند از محور فاصله می‌گیرند.

در واقع در این روش برای جدا سازی مواد از یکدیگر از شتاب ناشی از نیروی گریز از مرکز استفاده می‌گردد، کاربرد عمومی این دستگاه برای جداسازی مایع از مایع و یا مایع از جامد است.

سانتریفیوژهایی که برای غنی سازی اورانیوم استفاده می‌شود حالت خاصی دارند که برای گاز تهیه شده‌اند که به آنها Hyper-Centrifuge گفته می‌شود.

پیش از آنکه دانشمندان از این روش برای غنی سازی اورانیوم استفاده کنند از تکنولوژی خاصی به نام Gaseous Diffusion به معنی پخش و توزیع گازی استفاده می‌کردند.

غنی سازی با دیفوزیون گازی Gaseous Diffusion

گراهان در سال 1864 پدیده‌ای را کشف کرد که در آن سرعت متوسط مولکول‌های ‏گاز با معکوس جرم مولکولی گاز متناسب بود.

از این پدیده که به نام دیفوزیون ‏گازی مشهور است برای غنی سازی اورانیوم استفاده می‌کنند.

در عمل اورانیوم ‏هگزا فلوراید طبیعی گازی شکل را از ستون‌هایی که جدار آنها از اجسام متخلخل ‏‏(خلل و فرج دار) درست شده است عبور می‌دهند.

سوراخ‌های موجود در جسم ‏متخلخل باید قدری بیشتر از شعاع اتمی یعنی در حدود 2.5 آنگسترم (7-‏25x10 سانتیمتر) باشد.

ضریب جداسازی متناسب با اختلاف جرم مولکول‌ها است. با وجود این ‏می‌توان به خوبی حدس زد که پرخرج ترین مرحله تهیه سوخت اتمی همین ‏مرحله غنی سازی ایزوتوپ‌ها است.

زیرا از هر هزاران کیلو سنگ معدن اورانیوم ‏‏140 کیلوگرم اورانیوم طبیعی بدست می‌آید که فقط یک کیلوگرم 235U ‏خالص در آن وجود دارد.

ديفوزيون گازي از جمله تکنولوژي‌هایی بود که ایالات متحده طی جنگ جهانی دوم در پروژه‌ای به نام منهتن برای ساخت بمب هسته‌ای، با کمک انگلیس و کانادا به آن دست پیدا کرد.

در این روش با تکرار استفاده از این صفحات فیلتر مانند، بصورت آبشاری (Cascade)، میزان 235U را به مقدار دلخواه بالا می‌بردند.

این روش اولین راهکارهای صنعتی برای غنی سازی اورانیوم بود که کابرد عملی پیدا کرد.

نمونه‌ای از سانتریفیوژهای گازی آبشاری که برای غنی سازی اورانیوم از آنها استفاده می‌شود.

اما در روش استفاده از سانتریفیوژ برای غنی سازی اورانیوم ، تعداد بسیار زیادی از این دستگاه‌ها بصورت سری و موازی بکار می‌برند تا با کمک آن بتوانند غلظت 235U را افزایش دهند.

گاز هگزافلوراید اورانیوم (UF6) در داخل سیلندرهای سانتریفیوژ تزریق می‌شود و با سرعت زیاد به گردش در آورده می‌گردد.

گردش سریع سیلندر، نیروی گریز از مرکز بسیار قوی تولید می‌کند و طی آن مولکول‌های سنگینتر (آنهایی که شامل ایزوتوپ 238U هستند) از مرکز محور گردش دورتر می‌گردند و برعکس آنها که مولکول‌های سبکتری دارند (حاوی ایزوتوپ 235U ) بیشتر حول محور سانتریفیوژ قرار می‌گیرند.

در این هنگام با استفاده از روشهای خاص گازی که حول محور جمع شده است جمع آوری شده به مرحله دیگر یعنی دستگاه سانتریفیوژ بعدی هدایت می‌گردد.

میزان گاز هگزافلوراید اورانیوم شامل 235U که در این روش از یک واحد جداسازی بدست می‌آید به مراتب بیشتر از مقداری است که در روش قبلی (Gaseous Diffusion) بدست می‌آید، به همین علت است که امروزه در بیشتر نقاط جهان برای غنی سازی اورانیوم از این روش استفاده می‌کنند.

بزرگترین دستگاه‌های آبشاری سانتریفیوژ در کشورهایی مانند فرانسه، آلمان، انگلستان و چین در حال غنی سازی اورانیوم هستد.

این کشورها علاوه بر مصرف داخلی به صادرات اورانیوم غنی شده نیز می‌پردازند. کشور ژاپن هم دارای دستگاه‌های بزرگ سانتریفیوژ است، اما تنها برای مصرف داخلی اورانیوم غنی شده تولید می‌کند.

غنی سازی اورانیم از طریق میدان مغناطیسی

یکی از روش‌های غنی‌سازی اورانیوم استفاده از میدان مغناطیسی بسیار قوی می‌باشد. در این روش ابتدا اورانیوم هگزا فلوئورید را حرارت می‌دهند تا تبخیر شود.

از طریق تبخیر، اتم‌های اورانیوم و فلوئورید از هم تفکیک می‌شوند. در این حالت ، اتم‌های اورانیوم را به میدان مغناطیسی بسیار قوی هدایت می‌کنند.

میدان مغناطیسی بر هسته‌های باردار اورانیم نیرو وارد می‌کند (این نیرو به نیروی لورنتس معروف می‌باشد) و اتمهای اورانیوم را از مسیر مستقیم خود منحرف می‌کند.

اما هسته‌های سنگین اورانیم (238U ) نسبت به هسته‌های سبکتر (235U ) انحراف کمتری دارند و درنتیجه از این طریق می‌توان 235U را از اورانیوم طبیعی تفکیک کرد.

کاربردهای اورانیوم غنی شده:

•شرایطی ایجاد کرده اند که نسبت
• 235U به 238U را به 5 درصد می‌‏رساند
•برای این کار و تخلیص کامل اورانیوم از سانتریفوژهای بسیار قوی استفاده ‏می‌کنند
•برای ساختن نیروگاه اتمی، اورانیوم طبیعی و یا اورانیوم غنی شده بین 1 تا 5 ‏درصد کافی است
•برای تهیه بمب اتمی حداقل 5 تا 6 کیلوگرم 235U صد درصد خالص نیاز ‏است. در صنایع نظامی از این روش استفاده نمی‌شود و بمبهای اتمی را از 239Pu که سنتز و تخلیص شیمیایی آن بسیار ساده‌تر است تهیه ‏می‌کنند

نحوه تولید سوخت پلوتونیوم رادیو اکتیو

این عنصر ناپایدار را در نیروگاه‌های بسیار قوی می‌سازند که تعداد نوترونهای ‏موجود در آنها از صدها هزار میلیارد نوترون در ثانیه در سانتیمتر مربع تجاوز ‏می‌کند. عملا کلیه بمب‌های اتمی موجود در زراد خانه‌های جهان از این عنصر ‏درست می‌شود.‏

روش ساخت این عنصر در داخل نیروگاههای هسته‌ای به این صورت که ‏ایزوتوپ‌های 238U شکست پذیر نیستند، ولی جاذب نوترون کم انرژی هستند.

تعدادی از نوترونهای حاصل از شکست 235U را ‏جذب می‌کنند و تبدیل به 239U می‌شوند. این ایزوتوپ از اورانیوم بسیار ‏ناپایدار است و در کمتر از ده ساعت تمام اتمهای بوجود آمده تخریب ‏می‌شوند.

در درون هسته پایدار 239U یکی از نوترونها خود به خود به ‏پروتون و یک الکترون تبدیل می‌شود.

بنابراین تعداد پروتون‌ها یکی اضافه شده و عنصر جدید را که 93 پروتون دارد ‏نپتونیوم می‌نامند که این عنصر نیز ناپایدار است و یکی از نوترونهای آن خود به ‏خود به پروتون تبدیل شده و در نتیجه به تعداد پروتونها یکی اضافه شده و عنصر ‏جدید پلوتونیم را که 94 پروتون دارد ایجاد می‌کنند. این کار حدودا در مدت یک هفته ‏صورت می‌گیرد.
شکافت هسته‌ای چيست؟

شکافت هسته‌ای فرآیندی است که در آن یک اتم سنگین مانند اورانیوم به دو اتم سبکتر تبدیل می‌شود
اگر نوترون منفردی به یک قطعه ایزوتوپ 235U نفوذ کند، در اثر برخورد به هسته اتم 235U ، اورانیوم به دو قسمت شکسته می‌شود که اصطلاحا شکافت هسته‌ای نامیده می‌شود.

در واکنش‌های شکافت هسته‌ای مقادیر زیادی نیز انرژی آزاد می‌گردد (در حدود 200Mev)، اما مسئله مهمتر اینکه نتیجه شکستن هسته 235U ، آزادی دو نوترون است که می‌تواند دو هسته دیگر را شکسته و چهار نوترون را بوجود آورد.

این چهار نوترون نیز چهار هسته 235U را می‌شکنند. 4 هسته شکسته شده تولید 8 نوترون می‌کنند که قادر به شکستن همین تعداد هسته اورانیوم می‌باشند.

سپس شکست هسته‌ای و آزاد شدن نوترونها بصورت زنجیروار به سرعت تکثیر و توسعه می‌یابد. در هر دوره تعداد نوترون‌ها دو برابر می‌شود، در یک لحظه واکنش زنجیری خود بخودی شکست هسته‌ای شروع می‌گردد.

در واکنش‌های کنترل شده هسته‌ای تعداد شکست در واحد زمان و نیز مقدار انرژی بتدریج افزایش یافته و پس از رسیدن به مقداری دلخواه ثابت نگهداشته می‌شود.

انرژی شکافت هسته‌ای

کشف انرژی هسته‌ای در جریان جنگ جهانی دوم صورت گرفت و اکنون برای شبکه برق بسیاری از کشورها هزاران کیلو وات تهیه می کند (نیروگاه هسته‌ای).
بحران انرژی بر اثر بالارفتن قیمت نفت در سال 1973 استفاده از انرژی شکافت هسته‌ای بیشتر وارد صحنه کرد. در حال حاضر ممالک اروپایی انرژی هسته‌ای را تنها انرژی می‌دانند که می‌تواند در اکثر موارد جایگزین نفت شود.

استفاده از انرژی شکافت هسته‌ای که روی یک ماده قابل احتراق کانی که بصورت محدود پایه گذاری می‌شود.

برای سایر کشورها خطرات بسیار دارد در حال حاضر تولید الکتریسته با استفاده از شکافت هسته‌ای کنترل شده به میزان زیادی توسعه یافته و مورد قبول واقع شده است.

تولید انرژی هسته‌ای در کشورهای توسعه یافته بخش مهمی از طرح انرژی ملی را تشکیل می‌دهد.

انرژی بستگی هسته‌ای

می‌توان تصور کرد که جرم هسته، M ، با جمع کردن Z (تعداد پروتون‌ها) ضربدر جرم پروتون و N تعداد نوترون‌ها ضربدر جرم نوترون بدست می‌آید.

(M = Z×Mp + N×Mn)

از طرف دیگر M همیشه کمتر از مجموع جرمهای تشکیل دهنده‌های منزوی هسته است.

این اختلاف به توسط فرمول اينشتین توضیح داده می‌شود که رابطه بین جرم و انرژی هم ارزی جرم و انرژی را برقرار می‌سازد.

اگر یک دستگاه مادی دارای جرم باشد در این صورت دارای انرژی کلی E است. E = M C2 که در آن C سرعت نور در خلا و M جرم کل هسته مرکب از نوکلئونها و E مقدار انرژیی است که در اثر فروپاشی جرم M تولید می‌شود.

بنابر این اصول انرژی هسته‌ای بر آزاد سازی انرژی پیوندی هسته استوار است. هر سیستمی که دارای انرژی پیوندی بیشتر باشد پایدار می‌باشد.

در واقع جرم مفقود شده در واکنش‌های هسته‌ای طبق فرمول E = M C2 به انرژی تبدیل می‌شود.

پس انرژی بستگی اختلاف جرم هسته و جرم نوکلئونهای تشکیل دهنده آن است، که معرف کاری است که باید انجام شود تا نوکلئونها از هم جدا شوند.

مواد شکافتنی

مواد ناپایدار برای اینکه به پایداری برسند، انرژی گسیل می‌کنند تا به حالت پایدار برسد.

معمولا عناصری شکافت پذیر هستند که جرم اتمی آنها بالای 150 باشد ،235U و 238U در معادن یافت می‌شود.

99.3 درصد اورانیوم معادن 238U می‌باشد.و تنها 7% آن 235U می‌باشد. از طرفی 235U با نوترونهای کند پیشرو واکنش نشان می‌دهد. 238Uتنها با نوترونهای تند کار می‌کند، البته خوب جواب نمی‌دهد.

بنابر این در صنعت در نیروگاههای هسته‌ای 235U به عنوان سوخت محسوب می‌شود.

ولی به دلایل اینکه در طبیعت کم یافت می‌شود. بایستی غنی سازی اورانیوم شود، یعنی اینکه از 7 درصد به 1 الی 3 درصد برسانند.

شکافت 235U

در این واکنش هسته‌ای وقتی نوترون کند روی 235U برخورد می کند به 236U تحریک شده تبدیل می‌شود. نهایتا تبدیل به باریوم و کریپتون و 3 تا نوترون تند و 177 Mev انرژی آزاد می‌شود.

پس در واکنش اخیر به ازای هر نوکلئون حدود 1 Mev انرژی آزاد می‌شود. در واکنشهای شیمیایی مثل انفجار به ازای هر مولکول حدود 30 Mev انرژی ایجاد می‌شود.

لازم به ذکر است در راکتورهای هسته‌ای که با نوترون کار می‌کند، طبق واکنشهای به عمل آمده 2 الی3 نوترون سریع تولید می‌شود. حتما این نوترونهای سریع باید کند شوند.

آب سنگين چيست؟

آب سنگين نوع خاصي از مولکول‌هاي آب است که در آن ايزوتوپ‌هاي هيدروژن وجود دارد. اين نوع از آب کليد اصلي تهيه پلوتونيوم از اورانيوم طبيعي‌است و به همين علت توليد و تجارت آن با نظر قوانين بين‌المللي انجام و به شدت کنترل مي‌شود.
با کمک اين نوع آب مي‌توان پلوتونيوم لازم را براي سلاح‌هاي اتمي بدون نياز به غني‌سازي بالاي اورانيوم تهيه کرد.

از کاربردهاي ديگر اين آب مي‌توان به استفاده از آن در رآکتورهاي هسته‌اي با سوخت اورانيوم، به عنوان متعادل‌کننده (Moderator) به جاي گرافيت و نيز عامل انتقال گرماي رآکتور نام برد.

آب سنگين واژه‌اي‌است که معمولاً به اکسيد هيدروژن سنگين D2O يا 2H2O اطلاق مي‌شود. هيدروژن سنگين يا دوتريوم (Deuterium) ايزوتوپي پايدار از هيدروژن است که به نسبت يک به 6400 از اتم‌هاي هيدروژن در طبيعت وجود دارد و خواص فيزيکي و شيميايي آن به نوعي مشابه آب سبک H2O است.

اتم‌هاي دوتريوم ايزوتوپ‌هاي سنگيني هستند که برخلاف هيدروژن معمولي، هسته آنها شامل نوترون نيز هست. جانشيني هيدروژن با دوتريوم در مولکول‌هاي آب، سطح انرژي پيوندهاي مولکولي را تغيير مي‌دهد و به‌طور طبيعي خواص متفاوت فيزيکي، شيميايي و بيولوژيکي را موجب مي‌شود، به‌طوري که اين خواص را در کمتر اکسيد ايزوتوپي مي‌توان مشاهده کرد.

براي مثال، ويسکوزيته (Viscosity) يا به زبان ساده‌تر چسبندگي آب سنگين به مراتب بيش از آب معمولي است.

آب نيمه سنگين چنانچه در اکسيد هيدروژن تنها يکي از اتم‌هاي هيدروژن به ايزوتوپ دوتريوم تبديل شود نتيجه (HDO) را آب نيمه سنگين مي‌گويند.

در مواردي که ترکيب مساوي از هيدروژن و دوتريوم در تشکيل مولکول‌هاي آب وجود داشته باشند، آب نيمه سنگين تهيه مي‌شود، علت اين کار تبديل سريع اتم‌هاي هيدروژن و دوتريوم بين مولکول‌هاي آب است.

مولکول آبي که از 50 درصد هيدروژن معمولي (H) و 50 درصد هيدروژن سنگين(D) تشکيل شده‌است، در موازنه شيميايي حدود 50 درصد HDO و 25 درصد آب (H2O) و 25 درصد D2O خواهد داشت.

نکته مهم آن است که آب سنگين را نبايد با با آب سخت که اغلب شامل املاح زياد است و يا يا آب تريتيوم (T2O or 3H2O) که از ايزوتوپ ديگر هيدروژن تشکيل شده‌است، اشتباه گرفت.

تريتيوم، ايزوتوپ ديگري از هيدروژن است که خاصيت راديواکتيو دارد و بيشتر براي ساخت موادي به کار برده مي‌شود که از خود نور منتشر مي‌کنند.

آب با اکسيژن سنگين

آب با اکسيژن سنگين، در حالت معمول H218O است که به صورت تجارتي در دسترس است و بيشتر براي رديابي به کار برده مي‌شود. براي مثال، با جانشين کردن اين آب (با نوشيدن يا تزريق) در يکي از عضوهاي بدن مي‌توان در طول زمان ميزان تغيير در مقدار آب اين عضو را بررسي کرد.

اين نوع از آب به ندرت حاوي دوتريوم است و به همين علت خواص شيميايي و بيولوژيکي خاصي ندارد براي همين، به آن آب سنگين گفته نمي‌شود. ممکن است اکسيژن در آنها به صورت ايزوتوپ‌هاي O17 نيز موجود باشد، در هر صورت تفاوت فيزيکي اين آب با آب معمولي، فقط چگالي بيشتر آن است.

تاريخچه

هارولد يوري (Harold Urey , 1893-1981) شيميدان و از پيشتازان فعاليت روي ايزوتوپ‌ها که در سال 1934 جايزه نوبل در شيمي گرفت، در سال 1931 ايزوتوپ هيدروژن سنگين را که بعدها به منظور افزايش غلظت آب استفاده مي‌شد، کشف کرد.

همچنين سال 1933 گيلبرت نيوتن لوييس (Gilbert Newton Lewis شيميدان و فيزيکدان مشهور آمريکايي) استاد هارولد يوري، توانست نخستين بار نمونه آب سنگين خالص را با عمل الکتروليز بوجود آورد.

نخستين کاربرد علمي از آب سنگين را دو بيولوژيست به نام‌هاي هوسي (Hevesy) و هافر(Hoffer) در سال 1934 انجام دادند.

آنها از آب سنگين براي آزمايش رديابي بيولوژيکي، به منظور تخمين ميزان بازدهي آب در بدن انسان، استفاده کردند.

رآکتورهای آب سنگین

رآكتورهاي آب سنگين نيازي به اورانيوم غني شده ندارند و از اكسيد اورانيوم طبيعي به عنوان سوخت استفاده مي‌كنند.

اين فرايند، نياز به اورانيوم غني شده را مرتفع مي‌كند اما طراحي اين رآكتورها پيچيده و توليد آب سنگين نيز هزينه‌بر است.

آب سنگين از جداسازي نوعي از مولكول‌هاي آب با غلظت 1 در هر 7000 مولكول به دست مي‌آيد كه هيدروژن آن يك نوترون بيشتر از هيدروژن عادي دارد.

اين نوترون اضافه موجب مي‌شود تا عمل كندكنندگي نوترون‌هاي پر سرعت به اندازه‌اي برسد كه واكنش‌هاي زنجيره‌اي توليد انرژي از ميله‌هاي سوخت آغاز شود در حالي كه در رآكتورهاي قدرت آب سبك، اورانيوم غني شده درحد 3.5 درصد و بيش از آن براي انجام واكنش مورد نياز است.

در رآكتورهاي آب سنگين، اين ماده وظيفه خنك كردن ميله‌هاي سوخت، همزمان با كند كردن نوترون‌هاي پر انرژي را به عهده دارد.

رآکتور تحقیقاتی آب سنگین اراک

با نزديك شدن رآكتور تحقيقاتي تهران (كه حدود چهل سال پيش و با قدرت 5 مگاوات راه‌اندازي شده‌است) به پايان عمر كاري خودو نياز روز افزون كشور به انواع راديو ايزوتوپ‌هاي صنعتي و همچنين راديو داروها، رآكتور تحقيقاتي آب سنگين اراك با قدرت 40 مگاوات طراحي و مكان آن در نزديكي شهر خنداب در شمال غربي شهرستان اراك تعيين شد.

از آنجا كه اين رآكتور در زمان راه‌اندازي به مقدار زيادي آب سنگين نيازدارد مجتمع آب سنگين اراك همزمان با پي‌گيري ساخت ساختمان و رآكتور آماده شد و به بهره‌برداري رسيد تا بتواند نياز رآكتور را در زمان راه‌اندازي فراهم كند.

ساخت اين تأسيسات همچنين موجب آموزش متخصصان و آشنايي شركت‌هاي داخلي با استاندارهاي هسته‌اي مي‌شود و مي‌تواند راه را براي ساخت نيروگاه‌هاي قدرت آب سنگين در آينده فراهم كند.

کیک زرد چیست؟

کيک زرد يا Yellowcake که به نام اورانيا (Urania) هم شناخته مي‌شود در واقع خاک معدني اورانيوم است که پس از گذراندن مراحل تصفيه و پردازش‌هاي لازم از سنگ معدني آن تهيه مي‌شود.
تهيه اين ماده به منزله رسيدن به بخش مياني مراحل مختلف تصفيه سنگ معدن اورانيوم است و بايد توجه داشت که فاصله بسيار زيادي براي استفاده در بمب اتمي دارد.

روش تهيه کيک زرد کاملاً به نوع سنگ معدن به دست آمده بستگي دارد، اما به‌طور معمول با آسياب کردن و پردازش‌هاي شيميايي بر روي سنگ معدن اورانيوم، پودر زبر و زردرنگي به دست مي‌آيد که قابليت حل شدن در آب را ندارد و حدود 80 درصد غلظت اکسيد اورانيوم آن خواهد بود. اين پودر در دمايي معادل 2878 درجه سانتيگراد ذوب مي‌شود.

روش تهيه کیک زرد

ابتدا سنگ معدن با دستگاه هاي مخصوصي خرد و آسياب مي شود، پس از آن براي جداسازي اورانيم و بالابردن خلوص خاک سنگ، آن را در حمامي از اسيد سولفوريک، آلکالاين و يا پراکسيد مي‌خوابانند؛ اين عمل براي به دست آوردن اورانيوم خالص تر صورت مي‌شود.

سپس اين محصول به دست آمده را خشک و فيلتر مي‌کنند و نتيجه آن چيزي خواهد شد که به «کيک زرد» معروف است.

امروزه روش‌هاي جديدي براي تهيه اين پودر اورانيوم وجود دارد که محصول آنها بيش از آن که زرد باشد به قهوه‌اي و سياه نزديک است، در واقع رنگ ماده به دست آمده به ميزان وجود ناخالصي‌ها در اين پودر بستگي دارد.

نهادن اين نام بر روي اين محصول به گذشته بر مي‌گردد که کيفيت روش‌هاي خالص‌سازي سنگ معدن مناسب نبود و ماده به دست آمده، زرد رنگ بود.

مواد تشکيل‌دهنده کيک زرد

بخش اصلی کيک زرد (معادل 70-90 درصد وزني) شامل اکسيدهاي اورانيوم با فرمول شيميايي U3O8 و يا ساير اکسيدهاست و بقيه آن از ديگر موادي تشکيل شده‌است که مهم‌ترين آنها عبارتند از:

•هيدراکسيد اورانيوم با فرمول شيمايي UO2(OH)2 يا UO2)2(OH)2) که در صنايع ساخت شيشه و سراميک استفاده مي‌شود. اين ماده تشعشع راديواکتيو دارد و بايد با شرايط خاصي نگهداري و حمل شود.
•سولفات اورانيوم با فرمول شيميايي (U02S04) که ماده‌اي بي‌بو با رنگ زرد ليمويي‌است.
•اکسيد اورانيوم زرد (يا اورانيت سديم) با فرمول شيميايي Na2O (UO3)2.6H2O که ماده‌اي با رنگ زرد - نارنجي است.
•پراکسيد اورانيوم با فرمول شيميايي UO4·nH2O با رنگ زرد کم‌رنگ.
يکي از کاربردهاي کيک زرد، تهيه هگزا فلورايد اورانيوم است. اين گاز در وضع عادي حدود هفت صدم درصد شامل ايزوتوپ 235 و بقيه آن ايزوتوپ 238 است. در مرحله غني‌سازي درصد U-235 به حدود 5.3 يا حتي بيشتر افزايش داده مي‌شود.

کاربردهای کیک زرد

کيک زرد عموماً براي تهيه سوخت رآکتورهاي هسته‌اي به کار برده مي‌شود، در واقع اين ماده است که پس از پردازش‌هايي به UO2 تبديل و براي استفاده در ميله‌هاي سوختي به کار برده مي‌شود.

اين ماده همچنين مي‌تواند براي غني‌سازي به گاز هگزا فلورايد اورانيوم يا UF6 تبديل شود، چون در اين صورت مي‌توان چگالي ايزوتوپ‌هاي اورانيوم 235 را در آن افزايش داد.

در هر صورت کيک زرد در اغلب کشورهايي که معادن طبيعي اورانيوم دارند تهيه مي‌شود و توليد اين ماده مشکل خاصي ندارد و به‌طور متوسط ساليانه 64 هزار تن از اين ماده در جهان توليد مي‌شود.

کانادا، يکي از توليدکنندگان اين ماده است، اين کشور معادني دارد که خلوص سنگ اورانيوم آنها به 20 درصد هم مي‌رسد.

در آسيا نيز کشوري مانند قزاقستان صنايع بزرگ توليد اين پودر را دارد. قيمت اين پودر در بازارهاي بين المللي، هر کيلوگرم حدود 25 دلار است.

چرا سقف نیروگاه‌های اتمی گنبدی شکل است؟

شبکه‌ای كه در دو جهت دارای انحنا باشد آن را گنبد مي‌نامند
شاید رویه یک گنبد بخشی از یک کره یا یک مخروط یا اتصال چندین لايه باشد. گنبد‌ها سازه‌هایی با صلبیت بالا می‌باشند و برای دهانه‌های بسیار بزرگ تا حدود 250 متر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ارتفاع گنبد باید بزرگتر از 15% قطر پایه گنبد باشد. گنبدها دارای مرکز هستند.

سوخت یک نیروگاه هسته‌ای، اورانیوم است. اورانیوم عنصری است که در اکثر مناطق جهان از زیرزمین استخراج می‌شود.

اورانیوم بعد از مرحله کانه آرایی بصورت قرص‌های بسیار کوچکی در داخل میله‌های بلند قرار گرفته و داخل رآکتور نیروگاه نصب می‌شوند.

در داخل رآکتور یک نیروگاه اتمی، اتم‌های اورانیوم تحت یک واکنش زنجیره‌ای کنترل شده، شکافته می‌شوند.

در نیروگاه‌های هسته‌ای، معمولاً از یک سری میله‌های کنترل جهت تنظیم سرعت واکنش زنجیره‌ای استفاده می‌گردد.

عدم کنترل این واکنش‌ها می‌تواند منجربه تولید بمب اتم شود. اما در بمب اتم، تقریباً ذرات خالص اورانیوم 235 یا پلوتونیوم (باشکل و جرم معینی) باید با نیروی زیادی در کنارهم قرار گیرند.

واکنش‌های زنجیره‌ای همچنین باعث تولید یک سری مواد رادیواکتیو می‌شوند. این مواد در صورت رهایی می‌توانند به مردم آسیب برسانند.

بنابراین آنها را به شکل جامد نگهداری می‌کنند. این مواد در گنبدهای بتنی بسیار قوی نگهداری می‌شوند تا در صورت بروز حوادث مختلف ، خطری بوجود نیاید.

گنبد شکلa یک نوع گنبد از نوع دنده‌ای است. در صورتیکه تعداد دنده‌ها زیاد باشد باید به مسئله شلوغی اعضا در راس گنبد توجه شود که برای اجتناب از این مسئله بهتر است که برخی از دنده‌های نزدیک راس حذف شود. (شکل b)

گنبد دیگری به نام اشفدلر (مهندس آلمانی) در شکل (c) نشان داده شده است که تعداد زیادی از این نوع گنبدها بعد از قرن 19 توسط اشفدلر و دیگران ساخته شده است.

از ایرادات این گنبد می‌توان به مسئله شلوغی اعضا در راس اشاره کرد، که برای حل این مشکل همان راه حل بالا ارائه می شود. (شکل d)

نمونه دیگری از گنبدها گنبد "لملا " است .این گنبد را می توان به نوع ترکیبی از یک یا چند حلقه که با یکدیگر متقاطع هستند ،دانست (شکل های e-f)

شکل‌های (g و h) نوع دیگری از خانواده گنبدها را به نام گنبدهای دیامتیک نشان می‌دهد.
در شکل‌های (i و j) نمونه دیگری از گنبد های حبابی ملاحظه می‌کنید.

در شکل‌های (k و l) نمونه دیگری از گنبد ها به نا م گنبدهای ژئودزدیک ملاحظه می‌شود
اتصالات در گنبد‌های دنده‌ای و اشفلدر حتما صلب هستند. از لحاظ پخش منظم نیرو، گنبد هاس ژئودزدیک، دیامتیک و حبابی بسیار مناسب هستند.

از امتیازات سقف‌های گنبدی ذخیره مقاومتی بیشتر، به دلیل داشتن درجات نامعینی بالا، در مقایسه با سایر سازه‌های متداول است. همچنین سختی و صلبیت زیاد قابلیت استثنایی برای حمل بارهای بزرگ متمرکز و غیر متقارن می‌باشد.

سقف گنبدها بسیار محکم‌تر از سقف‌های معمولیست

براي درک ساده تر موضوع، تصور کنيد وقتي يک خودکار را روي کاغذ قرار مي‌دهيد و کاغذ را بلند مي‌کنيد، کاغذ نمي‌تواند نيروي وزن خودکار را تحمل کند، اما اگر همان کاغذ را کمي انحنا دهيد خواهيد ديد کاغذ انحنا داده شده تحمل وزن چند خودکار ديگر را هم دارد.