مقدمه

اورانیوم، عنصری کمیاب محسوب می شود. این عنصر کاربردهای ویژه‌ای دارد؛ بنابراین تهیه، تولید و بازار مصرف آن به گونه ای خاص کنترل می شود. این عمل توسط «آژانس بین المللی انرژی اتمی»، انجام می پذیرد.

در گذشتة نه چندان دور، هر یک از کشورها جداگانه فعالیت می نمودند؛ تا اینکه آژانس مزبور پایه گذاری شد. پس از فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی و تحول سیاسی در شرق اروپا، کشورهای بیشتری به آژانس مزبور، پیوستند. در حال حاضر، آژانس بین المللی انرژی اتمی ۱۲۰ عضو دارد؛ که کشور ما نیز یکی از آنان است.

در ایران،فعالیت های هسته ای زیر نظر سازمان انرژی اتمی انجام می شود. سازمان مزبور، از چند معاونت تشکی شده؛ که معاونت تولید سوخت هسته‌ای، یکی از آنان است. معاونت مورد نظر، از چند واحد تشکیل می شود؛ که واحدهای اکتشاف و استخراج، سوخت و کانه آرایی دو واحد مهم آن محسوب می شوند.

واحد اکتشاف و استخراج، فعالیت‌های مربوط به اکتشاف و استخراج کانسارهای اورانیوم را، به عهده دارد. واحد سوخت و کانه آرایی، در رابطه با فرآوری کانسنگ های اورانیوم دار، فعالیت می کند.

از نظر اکتشافی، فعالیت های گسترده ای انجام شده ؛ و دو سوم کشور توسط پروازهای هوایی و دورسنجی مورد بررسی قرار گرفته است؛ که این فعالیت ها همچنان ادامه دارد.

پس از کشف مناطقی که دارای معدن اورانیوم هستند مثل منطقه سلقه و معدنکاری اورانیوم و استخراج آن توسط فرآیندهای سنگ معدن آماده تغلیظ شده ، و جهت تهیه در نیروگاه های هسته‌ای مورد استفاده قرار می گیرد. امید است که در این پروژه توانسته باشم نمایی از چرخة سوخت هسته ای در ایران را به رشته تحریر درآورده باشم.

چکیده

با توجه به مصرف روز افزون انرژی درصنایع مختلف، برای تامین انرژی مورد نیاز صنایع مختلف از منابع متفاوتی استفاده می شود.یکی از بهترین و به صرفه ترین منابع انرژی در جهان سوخت هسته ای می باشد که تولید انرژی از سوخت هسته ای در راکتورهای هسته ای صورت می پذیرد و از لحاظ مقدار تولید انرژی در مقایسه با دیگر منابع تولید انرژی سوخت هسته ای از اهمیت خاصی برخوردار است برای تفهیم این موضوع ذکر این مطلب ضروری است که حرارتی که از ۵۰۰ گرم اورانیوم بدست می آید معادل حرارتی است که از ۱۵۰۰ تن زغال سنگ بدست می‌آید. بنابراین می توان گفت سوخت هسته ای یکی از بهترین و بزرگترین منابع تولید انرژی محسوب می شود. از آنجائیکه سوخت هسته ای مورد نیاز نیروگاههای هسته ای از ایزوتوپی از عنصر اورانیوم بنام اورانیوم ۲۳۸ که در طبیعت فراوان یافت می شود و ۹۹% از پوسته زمین را تشکیل می دهد تامین می شود. لذا اکتشاف این عنصر پرتوزا از اهمیت خاصی برخوردار است. مراحل مختلفی برای اکتشاف این عنصر استراتژیک طی می شود تا در نهایت به مناطق محدود امید بخش رسید. در مراحل اولیه ابتدا بررسی می شود که کانی سازی اورانیوم از لحاظ زمین شناسی در چه مناطقی می تواند وجود داشته باشد، بعد از مطالعات اولیه با توجه به این مطلب که عناصر سنگینی مثل اورانیوم در طبیعت از نظر ساختمان اتمی ناپایدار هستند ودائماً تمایل دارند که به حالت پایدار برگردند. این گرایش باعث تولید اشعة گاما، آلفا و بتا می‌شود. بیشترین تشعشات این عناصر اشعه گاما است و این اشعه نیز بوسیله شمارنده، سنتیلومتر، اسپکترومتر و سایر دستگاهها قابل اندازه گیری هستند.لذا برای پیدا کردن مناطقی که احتمال وجود عناصر رادیواکتیو در آنها وجود دارد. اشعه گاما را ابتدا دروسعت زیاد توسط اندازه گیری های هوایی توسط هواپیما یا هلی کوپتر برای مناطق وسیع وبزرگ تعیین می کنند. نتیجه این رادیومتری این عناصر می باشد. با پردازش و تفسیر دانسته های رادیومتری هوایی در محدوده هایی که با توجه به رادیومتری هوایی امید بخش تشخیص داده شد، عملیات رادیومتری زمینی و اندازه گیری اشعه گامای عناصر در مقیاس کوچکتر وزمینی انجام می شود تا در نهایت بعد از مراحل اکتشاف مقدماتی و تفضیلی و با حفر گمانه ها و تخمین ذخیره به کانسارهای اقتصادی اورانیوم رسید. پس از عملیات اکتشاف تفضیلی،مرحله بهره برداری و استخراج سنگهای حاوی  اورانیوم صورت می‌گیرد. در مرحله بعدی با فرآوری این سنگها توسط روشهای مختلف از جمله خردایش و آسیاب آنها، فلوتاسیون و لیچینگ کانیهای اورانیوم از سنگهای باطله جدا شده و بصورت یک کیک زرد رنگی از سنگها استحصال می شود. در مراحل بعدی این کیک زرد تحت عملیات غنی سازی انجام می گیرد و به اورانیوم غنی شده که همان سوخت هسته ای است تبدیل می شود. در این حالت اشعه گاما بسیار قوی است. اشعه های گاما از نظر منشاء تولید به دو دسته تقسیم می شوند:

۱- منشا اول سنگ طبیعی یا منابع طبیعی است.

۲- منشاء دوم تولیدات صنعتی می باشد مثل اورانیوم غنی شده برای مصرف در راکتورها.

اورانیوم طبیعی اشعه گامای ضعیفی دارد، اما اشعه گامای چشمه‌های مصنوعی، گامای فوق العاده قوی دارد. عمده مصرف اورانیوم غنی شده بصورت سوخت هسته ای در راکتورهای هسته ای برای تولید برق می باشد. اما مصارف دیگری نیز دارد که از جمله مصرف در راکتورهای تحقیقاتی برای مطالعات هسته ای می باشد. از این فرآورده  برای مصارف دیگر از جمله تولید رادیو داروها برای اندام و سلولهای سرطانی که فقط در آنها جذب می شود و آنها را از بین می برد نیز استفاده می کنند، رادیوداروها در راکتورهای تحقیقاتی بدست می آیند. مصرف دیگر استفاده از اشعه گامای حاصل از شکافت هسته ای در راکتورهای تحقیقاتی است که از این اشعه ای گاما برای مصارف پزشکی، کشاورزی و تولید رادیو داروها استفاده می کنند و مخربترین کاربرد آن استفاده از این منبع انرژی هسته ای در بمبهای اتمی و ویرانگر با شدت تخریب بالا می باشد.

فهرست مطالب
عنوان     صفحه
فصل اول: معرفی مواد پرتو زا
۱-۱- رادیواکتیو     ۲
۱-۱-۱- اثر شیمیایی     ۲
۱-۱-۲- اثر لومینسانس ( فسفرسانس)     ۲
۱-۱-۳- اثر یونیزاسیون     ۲
۱-۲- تاریخچه و کاربرد     ۷
۱-۲-۱- تاریخچه مواد رادیواکتیو    ۷
۱-۲-۲- کاربرد مواد رادیواکتیو     ۷
۱-۲-۲-۱- تکنولوژی هسته ای     ۷
۱-۳- شیمی عناصر رادیواکتیو     ۱۲
۱-۳-۱- شیمی اورانیوم     ۱۲
۱-۳-۲- شیمی توریوم     ۱۴
۱-۴- کانی شناسی اورانیوم و توریوم     ۱۴
۱-۴-۱- اتونیت     ۱۴
۱-۴-۲- کارنوتیت     ۱۵
۱-۴-۳- توربرنیت (کالکولیت)     ۱۵
۱-۴-۴- دیگر کانیهای اورانیوم و توریم     ۱۵
۱-۵- وسایل آشکارسای رادیواکتیو     ۱۷
۱-۵-۱- آشکارشازی اشعه   به کمک سنتیلومتر     ۱۷
۱-۵-۲- آشکارسازی رادیواکتیو به کمک شمارنده گایگر     ۱۷
۱-۵-۳- اسپکترومترهای اشعه      ۱۸
۱-۵-۴- روشهای اکتشافی اورانیوم آشکارسازی اشعه      ۲۳
۱-۵-۴-۱- امانومتری     ۲۳
۱-۵-۴-۲- ترک اچ     ۲۳
۱-۵-۴-۳- هلیوم متری     ۲۴
۱-۵-۴-۴- اتورادیوگرافی     ۲۴
۱-۶- معرفی اورانیوم ( خواص و کاربرد )     ۲۵
۱-۶-۱- منشاء و اهمیت خطرات رادیولوژیکی     ۲۶
۱-۶-۲- محتوی اورانیوم سنگها    ۲۹
۱-۶-۳-۱- کنگلومراها     ۳۱
۱-۶-۳-۲- ماسه سنگها     ۳۲
۱-۶-۳-۲-۱- کانسارهای پنکوفکوردانت    ۳۲
۱-۶-۳-۲-۲- کانسارهای هلالی شکل     ۳۴
۱-۶-۳-۲-۳- کانسارهای استک     ۳۵
۱-۶-۳-۳- کانسارهای نوع رگه ای شکل     ۳۶
۱-۶-۳-۴- کانسارهای رگه ای ماگمایی     ۳۸
۱-۶-۳-۵- کانسارهای نوع درون ماگمایی     ۳۹
۱-۶-۳-۶- کانسارهای نوع کالکریت     ۴۰
۱-۶-۳-۷- سنگهای فسفاتیک اورانیوم دار     ۴۱
۱-۶-۳-۸- شیلهای سیاه دریایی اورانیوم دار     ۴۲
فصل دوم :
۲-۱- کلیات اکتشاف رادیولوژی     ۴۴
۲-۱-۱- اصول فیزیکی اکتشاف اورانیوم به وسیله اندازه گیری تابش گاما    ۴۴
۲-۱-۲- منتشر کننده های تابش گاما     ۴۵
۲-۱-۳- فعل و انفعالات فرآیندهای پراکنش الکترومغناطیسی     ۵۲
۲-۱-۴- تابش گاما از سریهای K40,Th, U    ۵۴
۲-۱-۵- منابع تابش گاما     ۵۶
۲-۱-۶- تکنیکهای نمایش داده ها     ۵۷
۲-۲- اصول و مبانی مغناطیس سنجی     ۶۱
۲-۲-۱- خواص مغناطیسی سنگها و کانیها     ۶۱
۲-۲-۲- مغناطیس زمین    ۶۳
۲-۳- اندازه گیریهای مغناطیسی هوا برد    ۶۴
۲-۳-۱- اندازه گیریهای مغناطیسی هوابرد    ۶۴
۲-۳-۲-  اجزاء دستگاههای اساسی در مگنتومتری هوایی     ۶۵
۲-۳-۳- نصب سیستم آشکارساز    ۶۵
۲-۳-۴- ثبت خروجی و آشکار ساز     ۶۷
۲-۳-۵- روش اندازه گیری     ۶۷
۲-۳-۶- پردازش داده ها     ۷۰
۲-۳-۷- تفسیر نتایج     ۷۱
۲-۳-۸- فایده و محدودیتهای روش مغناطیسی هوایی     ۷۳
۲-۳-۹- قابلیتهای اجرایی روش مغناطیسی هوایی     ۷۴
فصل سوم : اکتشاف اورانیوم در ایران
۳-۱- تاریخچه سازمان انرژی اتمی ایران     ۷۷
۳-۲- فعالیتهای انجام شده در زمینه اکتشاف اورانیوم در ایران     ۷۷
۳-۲-۱- منطقه ساغند     ۷۷
۳-۲-۲- منطقه گچین (بندرعباس)     ۷۸
۳-۲-۳- منطقه انارک     ۷۹
۳-۲-۳-۱- ناحیه کالیکافی     ۷۹
۳-۲-۳-۲- ناحیه طالمسی     ۷۹
۳-۲-۴- منطقه جاموزیان     ۷۹
۳-۲-۵- منطقه عروسان     ۷۹
فصل چهارم : معدنکاری اورانیوم
۴-۱- معدنکاری اورانیوم     ۸۱
۴-۲- خصوصیات معدنکاری اورانیوم     ۸۱
۴-۳- روشهای معدنکاری اورانیوم     ۸۲
۴-۳-۱- روش استخراج روباز     ۸۲
۴-۳-۱-۱- ایمنی رادیولوژیکی در معادن روباز اورانیوم     ۸۳
۴-۳-۲- روشهای استخراج زیرزمینی     ۸۴
۴-۳-۲-۱- روش استخراج بلوکی یا تخریب بزرگ     ۸۵
۴-۳-۲-۲- روش استخراج با احداث طبقات فرعی     ۸۵
۴-۳-۲-۳- روش استخراج انباره ای     ۸۵
۴-۳-۲-۴- روش استخراج کند و آکند     ۸۶
۴-۳-۲-۵- روش زیربرش و پرکردن     ۸۶
۴-۳-۲-۶- روش استخراج چالهای طولانی و موازی     ۸۶
۴-۳-۲-۷- روش استخراج V.C.R    ۸۷
۴-۳-۲-۸- روش استخراج اتاق و پایه     ۸۷
۴-۳-۲-۹- روش جبهه کار کوتاه با خاکریزی     ۸۸
۴-۳-۲-۱۰- روش استخراج جبهه کار طولانی     ۸۸
فصل پنجم : فرآیند آماده سازی سنگ معدن استخراج شده
۵-۱- آماده سازی سنگ معدن     ۹۰
۵-۱-۱- سیلو     ۹۰
۵-۱-۲- سنگ شکن فکی     ۹۰
۵-۱-۳- سنگ شکن مخروطی     ۹۰
۵-۱-۴- الک متحرک نوسانی     ۹۰
۵-۱-۵- آسیاب گلوله ای دوار     ۹۱
۵-۱-۶- جداکننده مغناطیسی     ۹۱
۵-۱-۷- تیکنر     ۹۱
۵-۳- استخراج اورانیم از سنگ معدن     ۹۱
۵-۲-۱- فرایند لیچینگ     ۹۱
۵-۲-۱-۱- متغیرهای فرآیند     ۹۳
۵-۲-۱-۱-۱- اندازه سنگ معدن     ۹۳
۵-۲-۱-۱-۲- غلظت اسید     ۹۳
۵-۲-۱-۱-۳- اکسیداسیون     ۹۴
۵-۲-۱-۱-۴- درجه حرارت و زمان عملیات     ۹۴
۵-۲-۱-۱-۵- وزن مخصوص و گرانروی     ۹۵
۵-۲-۲- جداسازی جامد – مایع     ۹۵
۵-۳- خالص سازی و تغلیظ     ۹۶
۵-۳-۱- استخراج با حلال     ۹۷
۵-۳-۲- تبادل یونی با رزین     ۱۰۱
۵-۴- رسوب گیری     ۱۰۳
۵-۵- آبگیری و کلینه کردن     ۱۰۴
۵-۶- اطلاعات مربوط به مصرف مواد شیمیایی درکارخانه نیمه صنعتی     ۱۰۵
فصل ششم: مشخصات وخصوصیات دستگاهها
۶-۱- سیلو     ۱۱۱
۶-۲- سنگ شکن فکی     ۱۱۲
۶-۳- تسمه نقاله     ۱۱۳
۶-۴- سنگ شکن مخروطی     ۱۱۳
۶-۵- الکهای متحرک نوسانی     ۱۱۴
۶-۶- آسیاب گلوله ای دوار     ۱۱۵
۶-۷- طبقه بندی گننده مارپیچی     ۱۱۷
۶-۸- جدا کننده مغناطیسی    ۱۱۹
۶-۹- تیکنر     ۱۲۱
۶-۱۰- مخازن لیچینگ     ۱۲۲
۶-۱۱- صافی بشکه ای     ۱۲۳
۶-۱۲- سانتریفیوژ     ۱۲۴
۶-۱۳- مخلوط کننده وجدا کننده     ۱۲۶
۶-۱۴- جریان سنج     ۱۲۷
۶-۱۵- رسوب دهنده     ۱۲۹
۶-۱۶- کوره     ۱۲۹
فصل هفتم : نقش آزمایشگاه ها در فرآیند تغلیظ
۷-۱- آزمایشگاه فرآیند لیچینگ     ۱۳۱
۷-۲- آزمایشگاه فرآیند خالص سازی و تغلیظ     ۱۳۲
۷-۲-۱- استخراج با حلال     ۱۳۲
۷-۲-۲- استخراج با تبادل یونی توسط رزین     ۱۳۴
۷-۳- آزمایشگاه فرایند رسوب گیری     ۱۳۴
۷-۴- آزمایشگاه تجزیه و تحلیل مواد     ۱۳۵
فصل هشتم : آماده سازی محصول جهت استفاده در راکتورها و تولید برق    ۱۳۸

دانلود کنید