گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
بسیاری از افراد از اهمیت و نقش حیاتی سوخت راکتورهای هستهای در تولید انرژی پاک بیخبرند و نمیدانند این نیروگاههای عظیم با چه نوع عنصری کار میکنند.
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
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.
- دانشمندان پس از سالها به داخل راکتور ذوبشده فوکوشیما دست یافتند
- کشف راکتور هستهای طبیعی ۲ میلیارد ساله در آفریقا
- راکتورهای هستهای K-22 در راهند؛ آنچه باید در مورد فناوری آینده ناوهای هواپیمابر فرانسه بدانید
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.