عملية فصل الدوامات في هيليكون

📅 آخر تحديث: ١٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١٨ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

تُعدّ عملية فصل الدوامة في هيليكون عملية تخصيب يورانيوم ديناميكية هوائية، مصممة حول جهاز يُسمى أنبوب الدوامة . وقد خطرت فكرة فصل النظائر لبول ديراك ، وحاول ابتكار جهاز مماثل عام 1934 في مختبر بيتر كابيتزا بجامعة كامبريدج. [ 1 ] كانت هناك طرق فصل أخرى أكثر عملية في ذلك الوقت، ولكن هذه الطريقة صُممت واستُخدمت في جنوب إفريقيا لإنتاج وقود المفاعلات بمحتوى يورانيوم-235 يتراوح بين 3 و5%، ويورانيوم مُخصّب بنسبة 80-93% لاستخدامه في الأسلحة النووية . طوّرت شركة تخصيب اليورانيوم في جنوب إفريقيا المحدودة (UCOR) هذه العملية، وشغّلت منشأة في بيليندابا (المعروفة باسم مصنع "Y") لإنتاج مئات الكيلوغرامات من اليورانيوم عالي التخصيب . تتطلب عمليات التخصيب الديناميكية الهوائية كميات كبيرة من الكهرباء، ولا تُعتبر عمومًا مُجدية اقتصاديًا نظرًا لاستهلاكها العالي للطاقة ومتطلباتها الكبيرة لإزالة الحرارة المهدرة . هناك جوانب أخرى تجعله مفيدًا، مثل البساطة، وعدم الحاجة إلى الدقة، حتى وإن كان ذلك مكلفًا. أُغلق مصنع التخصيب في جنوب إفريقيا في 1 فبراير 1990. [ 2 ] : 103

عملية

في عملية الفصل الدوامي ، يُحقن مزيج من غاز سداسي فلوريد اليورانيوم والهيدروجين بشكل مماس في أنبوب من أحد طرفيه عبر فوهات أو ثقوب، بسرعات تقارب سرعة الصوت . يتناقص قطر الأنبوب تدريجيًا لينتهي بفتحة صغيرة عند أحد طرفيه أو كليهما. ينتج عن هذا الحقن المماسي للغاز حركة حلزونية أو دوامية داخل الأنبوب، ويُسحب تياران من الغاز من طرفي الأنبوب الدوامي؛ حيث توفر قوة الطرد المركزي الفصل النظائري . يتلاشى التدفق الحلزوني الدوامي أسفل مدخل التغذية نتيجة الاحتكاك بجدار الأنبوب. ولذلك، يُصمم القطر الداخلي للأنبوب عادةً بشكل مخروطي لتقليل انخفاض سرعة التدفق الدوامي. تتميز هذه العملية بعنصر فصل ذي نسبة قطع صغيرة جدًا (نسبة تدفق المنتج إلى تدفق التغذية) تبلغ حوالي 1/20، وضغوط تشغيل عالية.

نظراً لصعوبة أعمال السباكة اللازمة لربط المراحل ببعضها، طُوّر التصميم إلى تقنية تصميم متسلسلة (أُطلق عليها اسم هيليكون)، حيث تُدمج 20 مرحلة فصل في وحدة واحدة، وتشترك جميع المراحل العشرين في زوج مشترك من ضواغط التدفق المحوري . ومن المتطلبات الأساسية لنجاح هذه الطريقة أن تنقل ضواغط التدفق المحوري تيارات متوازية ذات تركيبات نظائرية مختلفة بنجاح دون اختلاط يُذكر. تتكون وحدة هيليكون النموذجية من وعاء فولاذي أسطواني كبير يضم مجموعات الفصل العشرين، بالإضافة إلى ضاغطين (واحد مثبت على كل طرف)، ومبادلين حراريين مُبرّدين بالماء .

من مزايا هذه العملية عدم وجود مخاوف تتعلق بالتحول النووي نظرًا لتخفيف المواد الأولية بشكل كبير، بالإضافة إلى ملاءمتها للمعالجة الدفعية. وهذا يعني أن محطات هيليكون يمكن أن تكون صغيرة نسبيًا، مما يجعل هذه التقنية مصدر قلق فيما يتعلق بانتشار الأسلحة النووية .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ فارميلو، غراهام (2009). أغرب رجل: الحياة الخفية لبول ديراك . نيويورك: بيسيك بوكس. الصفحات 248-249 ، 307، 311، 313-314 ، 321، 431. ISBN  978-0-465-02210-6.
  2. ↑ دي فيلييرز، جيه دبليو؛ جاردين، روجر؛ ريس، ميتشل (1993). "لماذا تخلت جنوب أفريقيا عن القنبلة؟" . الشؤون الخارجية . 72 (5): 98-109 . doi : 10.2307/20045817 . ISSN 0015-7120 . JSTOR 20045817 .