أنوية اليورانيوم الطبيعي

الكيمياء واختلاف المادة و كيفية تفاعل الذرات لتكوين الجزيئات وكيفية تفاعل الجزيئات مع بعضها البعض كل هذا مرتبط بدراسه العلم وتفاعلات المادة وعلاقتها بالطاقة كل ماتريد معرفة عن الكيمياء في موقع ويكي العربي فتابعونا .

فكرة الاستنسال النووي

يتكون المفاعل من وحدات وقود رأسية تحتوي على مخلوط من أكسيد اليورانيوم والبلوتونيوم. وتتكون كل وحدة من قضبان الوقود محفوظة في أنابيب قطر 1 سم وأرتفاع نحو 3 متر منظمة في شكل القفص. ويتكون قلب المفاعل من عدد كبير من وحدات الوقود منظمة في شكل دائري يبلغ قطره 5 متر. ويُشكل المفاعل في منطقتين : المنطقة الداخلية وهي تحتوي على وحدات وقود اليورانيوم المخصب وتحيط بها منطقة تحتوي على اليورانيوم الطبيعي.

سير التفاعل النووي

وينظم سير التفاعل النووي في المفاعل قضبان ضبط مكونة من الحديد الصلب والبور أو من مادة أخرى تمتص النيوترونات. بواسطة قضبان الضبط يمكن ضبط معدل التفاعل بحيث يكون معدل إصدار النيورونات مساويا لمعدل امتصاصها.

تكتسب أنوية اليورانيوم الطبيعي وأغلبها يورانيوم-238 نيوترونا من المفاعل وتتحول إلى يورانيوم-239 وهذا يتحول على الفور بعد تحلله مرتين عن طريق تحلل بيتا إلى بلوتونيوم-239، وهو مادة نووية إنشطارية يمكن بعد استخلاصها بالطرق الكيميائية تعبئتها في وحدات وقود تُستخدم في مفاعل الماء المغلي أو مفاعل الماء المضغوط.

استنسال الوقود النووي

يتكون اليورانيوم الطبيعل من 99,3 % من النظير 238U ونحو 0,7 % من اليورانيوم-235 الإنشطاري 235U. ولاستخدامه في الفاعلات النووية المعتادة مثل مفاعل الماء المغلي لا بد من رفع نسبة اليورانيوم الإنشطاري يورانيوم-235 إلى نسبة بين 3% و 4% التي تصنع منها وحدات الوقود. وتسمى تلك العملية عملية تخصيب اليورانيوم.

تشغيل مفاعل نووي

وأثناء تشغيل مفاعل نووي يتحول جزء من اليورانيوم-238 إلى يورانيوم-239 عن طريق امتصاص نيوترون. وهذا النظير يجري عمليتان تحلل بيتا ويتحول إلى بلوتونيوم-239، وهو نظير إنشطاري لها تقريبا نفس الخواص الإنشطارية لليورانيوم-235D. وفي المفاعل يساعد جزء من البلوتونيوم-235 المتكون مع اليورانيوم-235 على إنتاج الطاقة. ويمكن بعد ذلك فصل جزء البلوتونيوم-239 الباقي من المادة النووية المستهلكة وخلطها باليورانيوم الطبيعي لصناعة وحدات وقود جديدة. تسمى الوحدادت المخلوطة الجديدة وحدات أكسيد موكس Mixed oxide fuel element (MOX).

وتتم التفاعل الذي يتحول فيه اليورانيوم-238 إلى بلوتونيوم-239 كالآتي:

{\displaystyle \mathrm {^{238}_{\ 92}U\ +\ _{0}^{1}n\ \longrightarrow \ _{\ 92}^{239}U\ {\xrightarrow {\beta ^{-}}}\ _{\ 93}^{239}Np\ {\xrightarrow {\beta ^{-}}}\ _{\ 94}^{239}Pu} }{\displaystyle \mathrm {^{238}_{\ 92}U\ +\ _{0}^{1}n\ \longrightarrow \ _{\ 92}^{239}U\ {\xrightarrow {\beta ^{-}}}\ _{\ 93}^{239}Np\ {\xrightarrow {\beta ^{-}}}\ _{\ 94}^{239}Pu} }