(څلورمه برخه)

ليکوال :

پوهنوال ډاکترنظر محمد سلطانزی ځدراڼ

 ځای : ( دجرمني هیواد)                                                                               

 نيټه :   17-.01-.2010

 

دیورانیوم  دبډای کولوغازسینټریفوګ آله  (Gas centrifuge ):

 

په طبيعي يورانیوم کې د چاودېدونکي يورانیوم دوه سوه پينځه دېرش ايزوټوپU-235 ، دبډای کولو لپاره ډیرې کړنلارې منځته راغلې، چې اړينې يې دادي : د سنتريفوگ کړنلاره Uranium Gas Centrifuge) ) د ډيفوزيون يا د نفوذ کړنلاره Uranium Gas  Diffusion) ( او د لیزر کړنلاره    .(Laser processes)    

دیورانیوم دغني کولولپاره یوه اړینه آله دغازسینټریفوګ په نامه سره یادیږي .  په ۱–شکل کې  دغازسینټریفوګ یوه  آله ښوول شوې ده چې دسلندرډوله څرخیدونکې ټوټې cylindrical rotor ، یوپټ شوي پوښ casing اویوبرقي ماشین electric motor څخه جوړه ده . دآلې منځنۍ  برخه دهواڅخه تشه ده او دیومرکزي سوری څخه بډای شوی یورانیوم دوه سوه پینځه دیرش بهرته انتقال کیږي    . په نوموړې آله کې دطبیعي یورانیوم مخلوط څخه دیورانیوم دوه سوه اته دیرش Uranium-238  اود یورانیوم دوه سوه پینځه دیرش Uranium-235 برخې بیلیږی . دنوموړې موخې لپاره لومړی دیورانیوم هیکسافلورایدUF6 غازدسینټریفوګ منځ برخې ته ورننوځي اوهلته په څرخیدونکي حرکت پیل کوي .

یورانیوم هیکسافلوراید یوغازدی چې دهستوي بټۍ اوهستوي وسلولپاره دسونګ موادود تولیدپه موخه  کارول کیږي  . نوموړی غازچې  په لومړی درجه ډیرزهرجن غازدی  دیواتوم یورانیوم  Uاوشپږاتومونو  فلور اید Fڅخه جوړدی .

دیورانیوم هیکسافلوراید کیمیاوي فرمول   Uranium hexafluoride (UF₆)  :  

 

دغازسینټریفوګ دکارکولوفزیکي پرنسیپ په دې ولاړدی چې دغازپه مالیکولوباندې دهغوی دکتلې  m سره متناسب یوه مرکزی څکوونکې  قوه        F = mrω2  centripetal force   اغیزه کوي اوپه یوه ټاکلي واټن r  او مدارکې ګرځیدونکیرزاویوي تعجیل ω  ورکوي . دنوموړې قوې داغیزې په پایله کې دیورانیوم دوه سوه اته دیرش           Uranium-238 درانده مالیکولونه دسلیندربهرني  دیوال خواته اودیورانیوم دوه سوه پینځه دیرش Uranium-235                          ایزوټوپ سپک مالیکولونه دسلنډرمرکزي دیوال خواته تمبول کیږي . بلخوادآلې بریښنایزماشین دومره ډیرحرارت تولیدکوي چې په پایله کې دغازسینټریفوګ  آلې په اوږدوکې دتودوخې توپيرمنځ ته راځي .  د تودوخې دغه ګرادینت Gradient  یانې ځایزتوپيرهم دیوارنیوم په بیلولوکې خورا ګټوره اغیزه لري .دنوموړې آلې تخنیکي اغیزمنتوب اواقتصادي  اهمیت هغه مهال په ډاګه شوکله چې دکوزې پښتونخوا نامتو مسلمان ساینس پوه پښتون ډاکټر عبدالقدیرخان وکولای شوچې په  خپل ابتکاراونوښت سره  دغازسینټریفوګ ډیزاین اودپولادي موادوترکیب      ( آلیاژ alloy )ته  نوی جوړښت ورکړي .

نن ورځ په ټوله نړۍ کې دیورانیوم دغني کولوپه موخه دکوزې پښتونخوا ډاکټر عبدالقدیرخان  په نوښت دغازسینټریفوګ  ددې نوې ټکنالوژي څخه ګټه پورته کیږي .  داځکه چې دغازسینټریفوګ دغه ډول  آله دنوروطریقوپه پرتله یوخواپینځه ځله لږ دبريښنا انرژۍ  ته اړتیالري اوله دې کبله   اقتصادي  تمامیږي  او بلخوا دغازسینټریفوګ دسپک وزن په درلودلوسره لوړه ثمره ترلاسه کیږی .

   دیورانیوم دوه سوه پینځه دیرش دبډای کولوثمره دغازسینټریفوګ آلې داوږدوالي ، دڅرخیدونکې سلنډرrotors سرعت دډیرښت سره سم نورهم  زیاتیږي .   دغازسینټریفوګ یوه  آله په یوه کال کې لږڅه دیرش ګرامه 30 grams  په لوړه کچه بډای شوې یورانیوم  HEU  تولیدولای شي . په عمومي توګه سره سړی ویلاې شي چې که  په شمیر دیوزر  غازسینټریفوګ آلې  ولروچې دهرې یوې آلې طول یونیم متروي اودڅرخیدلوسرعت یې په یوه ثانیه کې څلورسوه متره   400 m/sec وي نوکولاې شو چې په یوه کال کې دپينځه ویشتونه تردیرشوکیلوګرا م   20-25 kilograms په لوړه کچه بډای شوی یورانیوم دوه سوه پینځه دیرش ترلاسه کړو.

دامپلوزیون ډوله هستوي وسلو implosion weapon  لپاره  چې دسونګ موادیې یورانیوم دوه سوه پینځه دیرش U235 ټاکل شوي وی لږڅه شل کیلوګرام  نوي په سل  کې بډای شوي یورانیوم ته 20 kg of 90% U235 اړتیاشته . دبېلګې په توګه د یوکیلوګرام په لوړه کچه بډای شوي یورانیوم دوه سوه پينځه دیرش دلاس ته راوړلولپاره یوسلوشپږاویاکیلوګرام 176 kg  طبیعي یورانیوم ته اړتیا شته . همدارنګه   دانرژي په تړاودیوکیلوګرام بډای شوي per kg of HEU یورانیوم لپاره د بیلولوکاردوه سوه دیرش واحدونه     230 SWU په کاردی .

·         په بله ویناکه وغواړوچې په یوه کال کې یوه هستوي وسله جوړه کړو نو دغازسینټریفوګ لږترلږه درې  نیم زره  3,500 centrifuges  آلو ته اړتیاشته ده .

 

 

۱-شکل

 

۱-شکل : د غاز سنټریفوګ  یوې ټاکلې فابریکې  Zippe-type  نمونه ښوول شوې ده چې دیورانیوم دوه سوه پینځه دیرش ایزوټوپ دبډای کولولپاره کارول کیږی . دیورانیوم مرکب هیکسافلوراید غاز      ( Uranium hexafluoride (UF6   د سنټریفوګ  پورتنۍ برخې ته ورننوځي . دیورانیوم  Uranium-238 ایزوټوپ د سنټریفوګ په لاندې برخه   اودیورانیوم Uranium-235 ایزوټوپ په پورتنۍ برخه کې راټولیږي . دیورانیوم دوه سوه اته دیرش U-238  اټومونه په توررنګ شوودایرواودیورانیوم دوه سوه پینځه دیرش  U-235 اټومونه په تشولږرنګ شوودایروباندې ښوول شوي دي . دڅرخیدونکې سلندر لاندنۍ برخه دومره تودیږي چې په پایله کې دیورانیوم هیکسافلوراید غاز په جریان راځي . دیورانیوم دوه سوه پینځه دیرش سپک مالیکولونه U-235 پورته خواته حرکت کوي  اودیورانیوم دوه سوه اته دیرش درانده مالیکونه په لاندې برخه کې  راټولیږي . په پایله کې په یورانیوم دوه سوه پینځه دیرش ( U-235) بډای شوې برخه دمرکزي نل څخه نوروسنتریفوګو نوته جریان کوي . غریب شوی یورانیوم دوه سوه اته دیرش  (Depleted uranium-238) دسیلندردیوال بهرنۍبرخې دوه نلونوپه مرسته  دښۍ اوکیڼې خواڅخه  مخکنی غازسنتریفوګ ته   جریان مومي . دیورانیوم د بډای کولولپاره  په زرګونو غازسنتریفوګونو ته اړتیاشته  چې دبریښنایز موازي سرکټ(Circuit)  په  توګه اویا څنګ په څنګ یوپه بل پسې تړل شوې وي (2)   .

 

دیورانیوم دبیلولوکارکمیت ( Separative Work Unit or SWU)

دیورانیوم  دبډای کولو په موخه په تخنیکې تړاودیو ځانګړي فزیکي کمیت څخه کاراخیستل کیږي چې د بیلولوکارکمیت  SWU په نامه سره یادیږي . په بله وینا   SWU دکارهغه اندازه ده چې د غازسنتریفوګ له خواترسره کیږي .  دنوموړي فزیکې کمیت واحد په کیلوګرام سره ښوول کیږي (1 kg SW) یانې هغه کارچې دیوکیلوګرام یورانیوم د بیلولواوغني کولولپاره په کارده  . دیورانیوم دبیلولوکارواحد SWU یوه داسې تابع ده چې په طبیعي یورانیوم باندې د غازسنتریفوګ   دډکولو feedstock په  مقدار اوهلته دبډای شوي  یورانیوم U-235 دمقدارترمنځ  اړیکې په ډاګه کوي  .

 دیورانیوم د بیلولوکارکمیت  =S SWU  دشمېرنې لپاره دلاندې ریاضي فرمول څخه ګټه پورته کیږي .

 

 

په پورتنۍ معادله کې هریوغړی لاندې مانالري :

t     هغه اندازه انرژي چې دیورانیوم دبیلولولپاره په کارده ،یانې دبیلولوکارکمیت  SWU اویاپه بله  مانا S  

t     دتولیدشوي یورانیوم (دغني شوي یورانیوم) مقدار P – product 

t     دیورانیوم  پاتې  شوې کتله  W– waste

t     د غازسنتریفوګ ته د یورانیوم وراچول شوې کتله F – feedstock

t      دپاتې شوي یورانیوم د تجزیې مقدار xW – waste 

t        دتولیدشوی یورانیوم دتجزیې مقدار xP – product

t     دډک شوي یورانیوم دتجزیې مقدار xF – feedstock

په لاندېني ګراف کې ښوول شوې ده چې په کومه اندازه طبیعي یورانیوم  په واحدکیلوګرام ته اړتیاشته ترڅوپه یوه تاکلې اندازه بډای شوی یورانیوم په واحدکیلوګرام  ترلاسه کړو .

دبیلګې په توګه ،

·         دیوکیلوګرام په ټیټه کچه بډای شوي یورانیوم  LEU دلاس ته راوړلولپاره اړین ده  چې دغازسنټریفوګ په لږڅه یوولس کیلوګرام طبیعي یورانیوم 11 kilograms U   ډک شی ( feedstock).  بلخوادهمدې کاردترسره کولوپه موخه  بایدچې دبیلولوکاراووه واحدونه  ( 7 separative work units (SWUs)  په کارواچول شي .

·         دیوه کال په موده کې دیو توپک ډوله هستوي بم  gun-type uranium bomb  دجوړولولپاره دبیلولوکارڅوارلس زره  واحدونه  SWUs 14,000 اولږڅه درې نیم زره  غازسنټریفوګونو ته اړتیاشته .

·         دیوې سپکې  اوبوهستوي بټۍ  دکارکولوپه موخه چې یوزرمیګا واټ  1000 MWe  ظرفیت ولري د بیلولوکار لږڅه  سلوڅخه تریوسلوشلوواحدونو 100-120,000 SWU پورې اړتیاشته ترڅوطبیعي یورانیوم دیوه کال په موده کې درې په سل کې بډای کړي .

·         دغازسنټریفوګ په دستګا کې دیوه بیلونکي کارواحد SWU لپاره لږڅه دسلوڅخه تردرې سوه کیلوواټ ساعت 100-300 kWh/SWU    انرژي په کارده .

 

دپلوتونیوم  تولید : (Plutonium Production)

په داسې حال کې چې  حرارتي  نیوترونونه  په  ډیراغیزمن  توګه دیورانیوم دوه سوه پینځه دیرش U-235  ایزوټوپ هستې   څخه رانیول کیږي اوپه پایله کې چوی  خو یورانیوم دوه سوه  اته دیرش U-238  کولای شی چې  لوړسرعت لرونکي نیوترونونه هم په هسته کې جزب کړي . په وروستي هستوي تعامل کې  دیورانیوم دوه سوه اته دیرش U-238   ایزوټوپ نه چوی بلکې  په یورانیوم دوه سوه نهه دیرش U-239  اوړی . دغه کړنلاره په دووپړاوونوکې ترسره کیږی اوهرځل یوه بیتا زره  e-   شړل کیږی  ترڅوپلوتونیوم Pu-239  ترلاسه شي .

دپام وړ:  سریع اویاپه بله ژبه چټګ نیوترون  fast neutron    یوازادنیوترون ته ویل کیږي  چې انرژي یې یومیګاالکترون  ولټ  1 MeV   اوسرعت یې  څوارلس زره کیلومتره په یوه ثانیه  14,000 km/s  کې قیمت ولري  . نوموړي نیوترونونه په یوه  هستوي چاودنه لکه دیورانیوم دوه سوه پينځه دیرش هستې په چاودنه  کې منځ ته راځي. بلخواحرارتي نیوترون thermal neutron  یوازادنیوترون ته ویل کیږي  چې انرژي یې دیو الکترون و لټ (   0.025 eV )  څخه لږوي   اوسرعت یې  لږڅه دوه کیلومتره په یوه ثانیه    2.2 km/s) )   کې قیمت ولري 

دیادولووړده چې په طبیعي یورانیوم کې  دچاودیدنکي یورانیوم دوه سوه پینځه دیرش  هستې څخه  چټک نیوترونونه  بهرته شړل کیږي اودګاونډیو یوراینوم دوه سوه اته دیرش U-238  په هسته  کې خښ پاتې کیږی  . په پایله کې دنوموړی اتوم هسته په هیجان راځي  اودبیتاتجزیې په مرسته زیاتۍ (اضافګي) انرژي دلاسه ورکوي . دنوموړې موخې لپاره دهستې یونیوترون  په یوپروتون اوړی اودهستې څخه دبریښنایزچارج دتعادل ساتلولپاره یوالکترون بهرته راوځي . په پایله کې دنیپتونیوم هسته Np-239  ترلاسه کیږي .  دهستوي تعامل معادله په لاندې دول ده .

 

 

 

دپام وړ: یورانیوم دوه سوه نهه دیرش  U-239   یورادیواکتیوایزوټوپ دی اوفزیکي نیمایې وخت   یې لږڅه ۲۳  دقیقې دی . نوموړی ایزوټوپ دبیتاتجزیه  beta decay  ترسره کوی او دهستې څخه یوالکترون (بیتا زره ) شړي . په پایله کې  دنیپتونیوم  )  239 Np (neptunium). رادیواکتيو هسته منځ ته راځی .   دنیپتونیوم هسته هم رادیواکتیو خواص لري اویوځل بیا دبیتا تجزیه منځ ته راځي  اود   هستې   څخه یوالکترون (بیتا زره ) شړي . دوروستي ایزوټوپ فزیکي نیمایی وخت   (half-life 56 hours)  ۵۶ ساعته دی . په وروستي پړاوکې  دپلوتونیوم دوه سوه نهه Pu-239  دیرش چاودیدونکي سونګ مواد ترلاسه کیږي .

 

په ۱۹۴۲ زکال کې لومړی هستوي بټۍ جوړه شوه چې دهستوي سونګ موادو په توګه یې دطبیعي یوارنیوم څخه کارواخیست اوچاودیدونکی پلوتونیم دوه سوه نهه دیر ش Pu-239   ایزوټوپ ترلاسه شو. دغه بټۍ دغازپه مرسته سړه کیدله اودنیوترونودسرعت کمولوپه  موخه یې  دګرافیت څخه ګټه پورته کړه (  graphite-moderated .) . تجربووښووله چې که په یوه هستوي بټۍ کې   په سل کې شل   20-percent  بډای شوی یورانیوم ولروچې دحرارتي انرژۍ تولیدیې یومیګاواټ- ورځ وټاکل شي 1 megawatt-day   نوپه ورځ کې یوازی یوګرام   1 gramپلوتونیم ترلاسه کیږی .  دنوموړې تجربې پر بنسټ  ویلاې شو:  که چیرته یوسل میګا واټ هستوي بټې  100 MW(t)   په کارپیل وکړي نوپه یوه ورځ کې سل ګرام  پلوتونیوم تولیدکوي . په بله وینا وروسته له دوو میاشوڅخه کولای شي چې دومره پلوتونیوم تولیدکړي چې دیوې هستوي وسلې لپاره بس دی .

 

په  ۱۹۰۵  ز کال کې  جرمني  فزیک پوه  البرت  اینشټاین Albert Einstein  وړاندوینه وکړه چې  انرژی E   اوکتله   m  په  خپل ذات کې  دیوه بل سره معادل  دي . په دې مانه چې که دیوه جسم کتله  په فضاکې دنورسرعت مربع    C²  سره ضرب کړونوهغه انرژی ترلاسه کیږي چې  په همدغه کتله کې خوندي ساتل شوې ده .  دالبرت اینشټاین قانون په لاندې ډول  لیکلای شو:

 

په بله وینا موږکولای شوچې انرژي    E په کتله   اوبرعکس کتله په انرژي واړوو. دبیلګې په توګه که چیرته یوکیلوګرام  یورانیوم دوه سوه پینځه دیرش بشپړوچوي نودکتلې کمښت یې (massdefect)  یې یوګرام 1g  دی .  په دې چاودنه کې دتولیدشووبڅرکواونیوترونوټوله کتله  نهه سوه نهه نوي  ګرامه  ده یان  999 g   . په بله وینا دیورانیوم دوه سوه پینځه دیر ش یوازی  یوګرام کتله  په انرژی اوړي .  دیوګرام کتلې انرژی  دالبرت اینشټاین دفرمول په اساس په لاندې ډول محاسبه کوو.  (په دغه شمیرنه کې داسانتیاپه موخه ګرام   g  په کیلوګرام  kg او په فضاکې دنورسرعت  قیمت درې سوه زره کیلومتره په یوه ثانیه کې 300 000 km/s  کاږو.)

 

 

پایله : دیوګرام یورانیوم دوه سوه پینځه دیرش کتلې انرژۍ  لږڅه لس په طاقت دڅوارلس ژول سره معادل ده . په بله وینا لس تیرا ژول  1 Terajoule = 10¹² J  سره معادل دی .

 

یوژول Joule = J  هغه کارته ویل کیږي چې دیونیوټن N    قوې په واسطه ترسره کیږي ترڅویوکیلوګرام کتله   یومتر وخوځوی . په بله وینایوژول هغه انرژۍ  ده چې که وغواړویوه مڼه سم سیخ  په یومترارتفاع پورته کړونویوژول انرژۍ ورته   په کارده . یوژول انرژي کولای شوچې په واټ ثانیه هم واړوو. 

 

 

 

(دڅلورمې  برخې پای)

په درنښت

پوهنوال ډاکترنظر محمد سلطانزی ځدراڼ

 

 

 

1.       http://www.spiegel.de/international/world/0,1518,grossbild-1241420-565699,00.html

2.       http://www.euronuclear.org/info/encyclopedia/g/gascentrifuge.htm

3.       http://en.wikipedia.org/wiki/Enriched_uranium#Gas_centrifuge

4.       http://www.globalsecurity.org/wmd/intro/u-centrifuge.htm