يورانيوم مخصب: الفرق بين النسختين

'''اليورانيوم المخصب''' هو نوع من [[اليورانيوم]] التي تكون فيه نسبة [[يورانيوم-235]] كانت قد تمت زيادتها من خلال عملية [[فصل نظائر|فصل النظائر]] . اليورانيوم الطبيعي يحتوي على نسبة 99.284٪ من [[يورانيوم-238|²³⁸U]] ونسبة 0.711٪ من [[نظير|النظير]] ²³⁵U اليورانيوم -235 ( ²³⁵U ) هو فقط الذي يصلح لتشغيل [[مفاعل نووي]] يعمل بالماء الخفيف (الماء المعتاد) لإنتاج الطاقة الكهربائية؛ هذا لأنه ينشطر عند امتصاصه لنيوترون بطيء. أما اليورانيوم-238 فلا ينشطر ينسبة محسوسة بامتصاصه لنيوترون بطيء. لهذا يستخدم الماء العادي في تشغيل المفاعل النووي ،النووي، حيث يقوم بتهدئة سرعة النيوترونات ،النيوترونات، ولهذا يسمى الماء "مهدئ " في المفاعل النووي Moderator.<ref>{{مرجعاستشهاد كتاببكتاب|المؤلفمؤلف=OECD Nuclear Energy Agency|العنوانعنوان=Nuclear Energy Today|الناشرناشر=OECD Publishing|سنة=2003|الرقم المعياري=9789264103283|الصفحةصفحة=25|مسار=http://books.google.com/books?id=PvL7twdmK9sC&pg=PA25| مسار الأرشيفأرشيف = https://web.archive.org/web/20160426211211/https://books.google.com/books?id=PvL7twdmK9sC&pg=PA25 | تاريخ الأرشيفأرشيف = 26 أبريل 2016 }}</ref>

اليورانيوم المخصب هو عنصر حاسم لكلا من [[الطاقة النووية|محطات توليد الطاقة النووية]] المدنية والعسكرية لإنتاج [[سلاح نووي]] . و تقوم [[الوكالة الدولية للطاقة الذرية]] برصد ومراقبة إمدادات اليورانيوم واليورانيوم المخصب و العمليات المتعلقة به إلى جميع البلدان (ماعدا الخمسة أو ستة البلدان الكبار التي قامت بتصنيع أسلحة نووية) ؛ وهذا بهدف منع انتشار الأسلحة النووية في العالم ( [[معاهدة الحد من انتشار الأسلحة النووية]] ).

خلال [[مشروع مانهاتن]] أعطي '''اليورانيوم المخصب ''' الاسم الرمزي '''oralloy'''، نسخة مختصرة من [[سبائك]] [[أوك ريدج]] ، حسب موقع المنشآت حيث يجرى [[تخصيب اليورانيوم]].{{بحاجة لمصدر|تاريخ=مايو 2013}} لا يزال يستخدم مصطلح oralloy أحيانا للإشارة إلى اليورانيوم المخصب. وهناك حوالي 2000 [[طن]] من اليورانيوم عالي التخصيب في العالم,<ref>{{cite web|url=http://docs.nrdc.org/nuclear/files/nuc_06129701a_185.pdf | title=Safeguarding Nuclear Weapon-Usable Materials in Russia | author=Thomas B. Cochran ([[Natural Resources Defense Council]]) | publisher=Proceedings of international forum on illegal nuclear traffic| date = 12 June 1997| مسار الأرشيف = https://web.archive.org/web/20120722184311/http://docs.nrdc.org/nuclear/files/nuc_06129701a_185.pdf | تاريخ الأرشيف = 22 يوليو 2012 }}</ref> ينتج معظمها لإنتاج [[الأسلحة النووية]]، وتشغيل [[مفاعل نووي|المفاعلات النووية لإنتاج الطاقة الكهربائية]] (ويوجد منها ما يزيد عن 430 مفاعل نووي لغنتاج الطاقة في العالم) ، و تسيير [[السفن]] و [[الغواصات]]، وكميات صغيرة [[مفاعل نووي للأبحاث|لمفاعلات البحوث العلمية]].

اليورانيوم المخصب يحتوي على نسبة من اليورانيوم أعلى من 7و0% وهي نسبته في اليورانيوم الطبيعي ،الطبيعي، الجزء الأكبر ومقداره 99% يشكله [[نظير|النظير]] اليورانيوم-238 . لتشغيل [[مفاعل نووي]] يجب رفع نسبة اليورانيوم-235 في اليورايوم (الطبيعي) حتى يصلح لإنتاج الطاقة . يحتاج [[مفاعل الماء الخفيف]] مثلا إلى نسبة تخصيب 5.3% من اليورانيوم-235 والبافي يكون من اليورانيوم-238. ما يتبقى من يورانيوم بعد عملية التخصيب يعرف

يستغل هذا اليورانيوم المنضب في صناعة [[مركبة مدرعة|الدروع]] و حواجز [[وقاية من الإشعاع]] ، بل وكذلك [[أسلحة إختراق]] بسبب [[كثافة|كثافته]] الكبيرة. في الوقت الحاضر، لا يزال 95 في المئة من المخزون في العالم من اليورانيوم المنضب في التخزين الآمن.

'' اليورانيوم المخصب قليلا '' (SEU) لديه ²³⁵U تركيز 0.9٪ إلى 2٪. هذا الصنف الجديد يمكن استخدامه ليحل محل [[وقود نووي]] من [[يورانيوم|اليورانيوم الطبيعي]] (NU) في بعض [[مفاعل الماء الثقيل المضغوط|مفاعلات الماء الثقيل]] مثل [[مفاعل كندو]] الذي بنته [[كندا]].

الوقود المصمم مع SEU يمكن أن يوفر فوائد إضافية مثل تحسين السلامة أو المرونة التشغيلية، وعادة ما كانت تعتبر الفوائد في مجال السلامة مع الحفاظ على نفس الظرف التشغيلي. تحسينات السلامة يمكن أن تخفض ردود فعل التفاعل الإيجابي مثل [[معامل الفجوات]] التفاعلى. ستسهم التحسينات التشغيلية في زيادة خفض تكاليف استخدام الوقود مما يتيح أن تكون هناك حاجة أقل من اليورانيوم و حزم أقل من وقود المفاعل. وهذا بدوره يقلل من كمية الوقود المستخدمة وتكاليفها الإدارية اللاحقة.<ref name="مولد تلقائيا1">{{citeاستشهاد journalبدورية محكمة |urlمسار=http://www.princeton.edu/~aglaser/2005aglaser_why20percent.pdf |titleعنوان=About the Enrichment Limit for Research Reactor Conversion : Why 20%? |authorمؤلف=Alexander Glaser |publisherناشر=Princeton University |dateتاريخ=6 November 2005 |accessdateتاريخ الوصول=18 April 2014| مسار الأرشيفأرشيف = https://web.archive.org/web/20180517092418/http://www.princeton.edu/~aglaser/2005aglaser_why20percent.pdf | تاريخ الأرشيفأرشيف = 17 مايو 2018 }}</ref>

إن نسبة اليورانيوم-235 تبلغ حوالي 0.7%، عملية التخصيب الخفيفة تتضمن رفع هذه النسبة بحيث يكون لدينا نسبة يورانيوم-235 قدرها 0.9 % إلى 2% أو أكثر من ذلك ،ذلك، يتميز اليورانيوم-235 بأنه قابل للانشطار مع إنتاج طاقة كبيرة، إن نسبة يورانيوم 235 حوالي 5% تسمح بتشغيل المفاعلات النووية المستخدمة لإنتاج الطاقة الكهربائية.

عملية [[تخصيب اليورانيوم]] عبارة عن عزل [[نظير]] معين Isotope separation ، وهذ النظير المعين هو [[اليورانيوم-235]] الذي يصلح لإنتاج الطاقة الكهربائية في [[مفاعل نووي]]. اليورانيوم الطبيعي يحتوي على 0.7% من اليورانيوم-235 أما باقي اليورانيوم فهو اليورانيوم -238. والمطلوب من عملية التخصيب هو رفع نسبة اليورانيوم-235 في اليورانيوم الطبيعي إلى 5.3% حتى يمكن استخدامه في [[مفاعل الماء الخفيف|مفاعل نووي يعمل بالماء الخفيف]]. اليورانيوم المخصب إذا يمكن أن يكون ذو نسبة 5.3% من اليورانيوم-235 أو أعلى من ذلك (إنتاج أسلحة نووية يحتاج إلى تخصيب أعلى من 90%)، ويسمى الجزء من اليورانيوم المنزع منه اليورانيوم-235 "اليورانيوم المنضب"<ref name="مولد تلقائيا1" /> . وتتم عملية التخصيب على مراحل حيث يتم في كل مرحلة عزل كميات أكبر من النظير المرغوب فيه (اليورانيوم-235) حيث يزداد اليورانيوم تخصيبا بعد كل مرحلة لحد الوصول إلى نسبة النقاء المطلوبة (5.3% لإنتاج الطاقة الكهربائية في مفاعلات نووية ؛ أو 20% لمفاعلات البحوث العلمية أو 90% لإنتاج أسلحة نووية).

أول عملية تخصيب اتبعتها الولايات المتحدة خلال [[الحرب العالمية الثانية]] بغرض صناعة قنبلة هيروشيما النووية؛ تلك الطريقة هي طريقة [[إنتشار الغازي]]. في تلك العملية تستغل معدل نفاذية اليورانيوم-235 السريع عبر حاجز سيراميكي بالمقارنة بسرعة نفاذية اليورانيوم-238 في رفع نسبة اليورانيوم-235 في المخلوط. الطريقة تستغل اليورانيوم الطبيعي في حالة غازية (أي في درجة حرارة مرتفعة) ([[سداسي فلوريد اليورانيوم]] ). الطريقة الثانية هي طريقة [[الطرد المركزي]] ، وفيه أيضا يكون اليورانيوم الطبيعي في صورة غاز وفي درجة حرارة عالية. معامل الفصل بين النظيرين عبر مرحلة واحدة هو 1.3 للطريقة الطرد المركزي بالمقارنة بمعامل 1.005 للإنتشارللانتشار الحراري عبر حاجز,حاجز، وهي نسبة تعادل 1:50 من وجهة الطاقة المستخدمة . طريقة الطرد المركزي تتبع في تخصيب 54% من اليورانيوم المخصب في العالم.

1-التخصيب هو عملية فصل اليورانيوم-238 واليورانيوم-235، ويتم بواسطة [[طاردة مركزية غازية|الطرد المركزي]] لغاز اليورانيوم. حيث يتم تغذية الاسطوانة الدوارة ([[طرد مركزي|الطرد المركزي]]) -التي تدور بسرعة كبيرة على قاعدة يديرها محرك - بغاز ([[سداسي فلوريد اليورانيوم]] ) . يذهب سداسي فلوريد اليورانيوم (الكعكة الصفراء yellow Cake) في حالته الغازية إلى جهاز الطرد المركزي ويعرض لسرعة دوران من 50 - 70 ألف دورة في الدقيقة.

خلال فترة عام يمكن لعدد 1500 من أجهزة الطرد المركزي أن تنتج كمية كافية من اليورانيوم-235 عالي التخصيب لإنتاج قنبلة نووية واحدة، في حالة الأسلحة النووية تكون نسبة اليورانيوم-235 فوق 90% مقارنة بنسبة اليورانيوم-238 التي تبلغ عندئذ 10% . وبذلك تكون كمية أنوية ذرات اليورانيوم-235 القابل ً للإنشطارللانشطار قد تكونت بعدد كافي لإنتاج الإنفجارالانفجار النووي ؛ تلك الكمية يجب أن تزيد قليلا عما يسمى [[كتلة حرجة]] (نحو 50 كيلوغرام من اليورانيوم -235) .

يوجد عنصر يصنع صناعياً ولاوجود له في الطبيعة قابل للإنشطارللانشطار مثل اليورانيوم-235 ، وهذا العنصر هو [[بلوتونيوم-239|البلوتونيوم-239]]؛ ويمكن تصنيعه في مفاعل صغير يعمل باليورانيوم المخصب بنسبة 20% ، وكما تفيد وسائل الإعلام تتبع [[كوريا الشمالية]] هذه الطريقة للحصول على البلوتونيوم-239 لبناء أسلحتها النووية. في هذا المفاعل يتكون المفاعل من قضبان متراصة من سبيكة يورانيوم بنسبة 80% من اليورانيوم-238 و 20% من اليورانيوم-235 . ويستخدم [[ماء ثقيل]] لتهدئة النيوترونات والتبريد (يتميز الماء الثقيل بقلة امتصاصه للنيوترونات ) لتحفيز امتصاص اليورانيوم-238 للنيوترونات فيتحول إلى البلوتونيوم-239. عندما يعمل المفاعل تنتج من انشطار اليورانيوم-235 أعداداً هائلة من [[النيوترونات]]، فتمتص أنوية ذرات اليورانيوم-238 نيوترونات ً وتتحول إلى يورانيوم-239 وهذا يتحلل بسرعة إلى بلوتونيوم-239 عن طريق [[تحلل بيتا]].

يمكن عندئذ فصل [[بلوتونيوم-239|البلوتونيوم-239]] عن اليورانيوم بواسطة عملية كيميائية سهلة ،سهلة، وتصنيع قنابل نووية من البلوتونيوم-239 النقي، الكمية المطلوبة منه نحو 6 كيلوجرام.