به گزارش خبرنگار سیاست خارجی
گروه سیاسی باشگاه خبرنگاران، اطلاعاتی از دستاورهای سازمان انرژی هستهای که همزمان با بیستم فروردین با حضور حجتالاسلام والمسلمین حسن روحانی رئیس جمهور و علی اکبر صالحی رئیس سازمان انرژی ا تمی رونمایی شد را در گزارش زیر بخوانید.
ایزوتوپهای پایدار
ایزوتوپها گونههای مختلف اتمی یک عنصر هستند
که دارای عدد اتمی یکسان هستند. بنابراین جایگاه مشابهی در جدول تناوبی
عناصر دارند. عدد جرمی ایزوتوژپها با هم متفاوت است که این عامل ناشی از
اختلاف در تعداد نوترونهای هستهای آنها است. ایزوتوپها دارای خواص
شیمیایی بسیار مشابهی هستند و به طور کلی به دو دسته پایدار و ناپایدار
(رادیواکتیو) تقسیم میشوند. حدود 283 ایزوتوپ پایدار و بیش از 3200
ایزوتوپ ناپدار یا رادیواکتیو وجود دارند. ایزوتوپهای پایدار نسبت نوترون
به پروتون مناسبی دارند از این رو هیچ گونه گسیل ذره یا نشر پرتویاز هسته
آنها صورت نمیپذیرد، به عبارتی طول عمر آنها در مرتبه طول عمر کهکشان است.
ایزوتوپهای پایدار نقش بسیار تعیینکنندهای در تولید رادیوایزوتوپها
دارند.
کاربرد ایزوتوپهای پایدار
ایزوتوپهای پایدار
کاربرد بسیار وسیعی در صنعت، پزشکی، علوم هستهای زمین شناسی، کشاورزی،
داروسازی و تحقیقات علمی دارند. از نظر تاریخی استفاده از ایزوتوپهای
پایدار با رویکرد کاربری صلح آمیز فناوری اتمی از دهه 1960 برای توسعه
سوختهای راکتورهای هستهای و تولید رادیوایزوتوپهای صنعتی آغاز گردید. در
دهههای اخیر با پیشرفت فناوریهای تشخیص بیماری و تصویربردار هستهای،
بعد پزشکی کاربرد ایزوتوپهای پایدار بسیار حائز اهمیت شده است. در این
ارتباط شاید به جرأت بتوان گفت که نقش ایزوتوپها در بخش سلامت شامل تشخیص
دقیق بیماریها و درمان بیماریها بسیار خطرناک مانند انواع سرطانها،
بسیار پررنگ و غیرقابل اغماض باشد.
کاربردهای ایزوتوپهای پایدار را میتوان به صورت زیر بیان کرد:
1-تشخیص و درمان بیماریها
ایزوتوپهای
پایدار به عنوان ماده اصلی و یا ماده خام جهت تولید رادیو داروهای مختلف
کاربردهای وسیعی در علوم دارویی دارند. برخی از این کاربردها عبارتند از: تصویربرداری هستهای، تصویربرداری PET و SPET ، تشخیصهای رادیودارویی، درمانهای رادیو دارویی، رادیو تراپی خارجی، آنالیزهای بیوشیمی.
هر یک از این روش های فوق جهت تشخیص و یا درمان برخی از بیماریهای صعبالعلاج کاربردهای وسیعی دارند.
2- صنایع
از جمله کاربردهای ایزوتوپهای پایدار در صنایع مختلف میتوان به این موارد اشاره کرد: عکسبرداری گاما، سیستمهای اندازهگیری و ابزار دقیق، سیستمهای تشخیص گاز و دود، آنالیزها و فرآیندهای معدنی،
3- علوم زیست محیطی
از جمله کاربردهای ایزوتوپهای پایدار در علوم زیست محیطی میتوان به موارد ذیل اشاره کرد:
• تشخیص منبع آلودگی
• نظارت بر گازهای اتمسفری جهت تشخیص منابع طبیعی و یا غیرطبیعی
• مطالعات جوی
• بررسیهای چرخه آب
4- علوم زیستی
از جمله کاربردهای ایزوتوپهای پایدار در علوم زیست میتوان به موارد ذیل اشاره کرد:
بومشناسی
مسیرفتوسنتز
شبکه غذایی
چرخه مواد غذایی در داخل بدن
زادگاههای بشری
مطالعات متابولیک
طب ورزشی
سمشناسی
علاوه بر موارد فوق ایزوتوپهای پایدار در بسیاری علوم دیگر از جمله زمینشناسی و باستانشناسی کاربردهای وسیعی دارند.
روشهای جداسازی ایزوتوپهای پایدار
به
علت گسترش کاربردهای ایزوتوپهای پایدار در زمینههای مختلف تقاضا برای
مصرف آنها روز به روز در حال گسترش بوده و نیاز به توسعه روشهایی برای
جداسازی ایزوتوپهای مختلف وجود دارد. تاکنون روشهای متفاوتی برای جداسازی
ایزوتوپها توسعه یافته است که برای هر ایزوتوپ (بر حسب پارامترهایی همچون
خواص فیزیکی ایزوتوپ، ضریب جداسازی هر روش، غلظت اولیه و غنای نهایی مورد
نیاز و با در نظر گرفتن ظرفیت و نیاز بازار) یک روش جداسازی، اقتصادی
ومقرون به صرفه است. چند روش پرکاربرد جداسازی ایزوتوپ های پایدار عبارتند
از:
• سانتریفیوژ سانتریفیوژ یکی از روشهای صنعتی جداسازی
ایزوتوپهای پایدار است. در روش سانتریفیوژ جداسازی ایزوتوپها بر اساس
نیروی گریز از مرکز انجام میشود. در این روش فاکتور جداسازی به اختلاف جرم
اتمی ایزوتوپهای تحت جداسازی بستگی دارد. به همین خاطر استفاده از
سانتریفیوژ برای جداسازی ایزوتوپهای عناصر سنگین مناسب است. در یک
سانتریفیوژ چرخان با سرعت گردشی بالا نیروی بیشتری بر مولکولهای سنگینتر
اعمال میشود. میزان نیروی اعمال شده به جرم مولکولها بستگی دارد. در
نتیجه مولکولهای سنگین تر بیشتر به سمت جداره متمایل میشوند، اتصال چندین
سانتریفیوژ متوالی در یک زنجیره منجر به غنی سازی ایزوتوپ مورد نظر در حد
مطلوب خواهد شد.
امروزه شرکت بینالمللی یورنکو یکی از بزرگترین
شرکتهای تولیدکننده ایزوتوپهای پایدار با استفاده از روش سانتریفیوژ گازی
میباشد. این شرکت با همکاری و مشارکت سه کشور اروپایی آلمان، هلند و
انگلستان تشکیل شد و هدف اصلی آن غنیسازی ایزوتوپ اورانیوم 235 به روش
سانتریفیوژ بود. اما بعد از دهه 80 میلادی این شرکت با استفاده از تکنولوژی
سانتریفیوژ گازی، تولید برخی ایزوتوپهای پایدار را در دستور کار خود قرار
داد. جدول زیر ایزوتوپهای پایداری که این شرکت تولید میکند را نشان
میدهد.
• تقطیر
یکی از تفاوتهای ترکیبات ایزوتوپی با
یکدیگر تفاوت در خواص ترمودینامیکی آنهاست. یکی از این تفاوتها تفاوت در
فشار بخار و در نتیجه دمای جوش ایزوتوپهاست. ستون تقطیر برای جداسازی
ایزوتوپها بر مبنای تفاوتهای اندک در فشار بخار اجزای ایزوتوپی و از
طریق تبادل مکرر اجزا ( انتقال جرم) میان فازهای مایع و بخار کار میکند.
یکی از ویژگیهای برجسته روش تقطیر این است که در آن امکان چند برابر
کردن ضریب جداسازی اولیه با استفاده از مراحل تعادلی متعدد و با صرف
هزینههای عملیاتی معقول در مقایسه با سایر روشها وجود دارد. به همین خاطر
روش تقطیر یکی از متداولترین روشها برای جداسازی ایزوتوپها در مقیاس
صنعتی به شمار میآید. تقطیر یک روش موثر جداسازی ایزوتوپی در مقیاسهای
بزرگ در مورد بسیاری از عناصر سبک مثل کربن، نیتروژن، اکسیژن، نئون و ...
به شمار میآید. میتوان گفت که به دلیل نسبت اختلاف جرمی تقریبا بالا میان
ایزوتوپهای مختلف عناصر سبک مثل بور، کربن، نیتروژن یا اکسیژن یک روش
کاربردی برای جداسازی ایزوتوپی این عناصر، تقطیر است. در ادامه فرآیندهای
جداسازی ایزوتوپی، مخلوطهای گازی حاوی ایزوتوپهای مختلف وجود خواهد داشت
یعنی خوراک ورودی به ستون تقطیر یک گاز است. از آنجایی که یکی از ملزومات
فرآیند تقطیر تماس دو فاز مایع و گاز با هم است بنابراین اگر عملیات
جداسازی به روش تقطیر انجام پذیرد، لازم است دمای سیستم را تا زیر نقطه جوش
گاز خوراک (دمای تبریدی) پایین بیاید به طوری که امکان تشکیل فاز مایع در
سیستم فراهم شود. این نوع تقطیر اصطلاحا تقطیر تبریدی نامیده میشود. در
حقیقت تقطیر تبریدی شبیه به تقطیر عادی است به جز اینکه دمای سیستمهای
تقطیر تبریدی تا کمتر از K120 پایین آورده می شود تا امکان تشکیل فاز مایع
در سیستم مهیا گردد.
• روشهای جداسازی شیمیایی
تبادل شیمیایی
یکی از روشهای کارآمد و مهم در زمینه جداسازی ایزوتوپهای پایدار عناصری
مانند بور، لیتیم، نیتروژن، کربن، هیدروژن، سیلیسیم و گوگرد میباشد. در
واحدهای عملیاتی و صنعتی تبادل شیمیایی معمولا از واکنشهای شیمیایی
استفاده میشود که در آنها دو واکنشدهنده اصلی در دو فاز متفاوت تعادلی
مانند مایع/ گاز، جامد/ مایع و یا دو فاز مایع امتزاجناپذیر باشند. همچنین
تفاوت بین دمای دو فاز نیز در بالا بردن ضریب جداسازی این روش موثر است.
به طوری که در مواردی مانند تولید آب سنگین این روش کارآمدترین و
کمهزینهترین روش میباشد. این فرآیند در مقیاس صنعتی برای تولید
ایزوتوپهای لیتیم، بور و نیتروژن به کار میرود.
روشهای
جداسازی شیمیایی از اولین روشهای به کار رفته به منظور جداسازی ایزوتوپی
هستند. روشهای اصلی جداسازی ایزوتوپی که در این طبقهبندی قرار میگیرند
عبارتند از: روشهای کروماتوگرافی ( جذبی، توزیعی و آفینیتی) که شامل
تکنیکهای کروماتوگرافی یونی، گازی، مایع و سیال فوق بحرانی میباشند،
روشهای جداسازی بر مبنای استخراج طلا و روشهای الکتروشیمیایی
نفوذ گرمایی
در بسیاری از شرایط مانند
جداسازی ترکیباتی که اجزای تشکیلدهنده آنها خواص فیزیکی و شیمیایی بسیاری
نزدیکی به هم دارند، روشهای معمولی جداسازی، عملی نیست. در این شرایط بعضی
از روشهای غیرمرسوم جداسازی اهمیت ویژهای پیدا میکنند. یکی از این
روشها تکنیک جداسازی به کمک نفوذ گرمایی است که بر اساس این پایه استوار
است که گرادیان دما در یک مخلوط همگن باعث ایجاد گرادیان غلظت میشود. این
پدیده با روش های تجربی و تئوری مورد بررسی قرار گرفته است. این روش تا
کنون برای جداسازی ایزوتوپهای مختلفی مورد استفاده قرار گرفته و بیش از 20
ایزوتوپ مختلف با استفاده از آن تا غنای بیش از 99 درصد غنی شدند. در حال
حاضر روش نفوذ گرمایی به عنوان ابزار کارآمد غنیسازی برای جداسازی
ایزوتوپهای گران قیمت و نادر در ابعاد آزمایشگاهی یا نیمه صنعتی مورد
استفاده قرار میگیرد.
لیزر
در
دو دهه اخیر از روش کاملا متفاوت و موثرتری تحت عنوان "جداسازی ایزوتوپ با
لیزر" برای جداسازی ایزوتوپهای خاص، استفاده شده است. این روش بر اساس
این واقعیت استوار است که ایزوتوپهای مختلف از یک عنصر، طول موجهای
مختلفی از نوع لیزر جذب میکند. بنابراین یک پرتو لیزر را می توان به نحوی
تنظیم کرد که تنها اتمهایی را یونیزه کند که جز آن ایزوتوپ خاص میباشند.
سپس اتمهای یونیزه شده در یک صفحه خاص که دارای بار الکتریکی منفی
میباشند، جذب میشوند.
روش غشاء
بنابر
تعریف، غشاء لایه نازکی است که میتواند که اجزا یک سیال را به طور گزینش
پذیر جدا نماید. این جداسازی عموما بر اساس تفاوت بر اندازههای ملکولی
اجزا و یا تفاوت در دیگر خواص فیزیکی آنها انجام میشود. در یک فرآیند
غشائی عموما دو فاز وجود دارد که به وسیله فاز سوم (غشاء) به طور فیزیکی از
یکدیگر جدا شدند. غشاء انتقال جرم بین دو فاز را کنترل مینماید. به عبارت
دیگر سرعت انتقال اجزا از میان غشا با یکدیگر تفاوت ملموس دارد و غشا نسبت
به عبور برخی از اجزا گزینش گرا است. در طی فرآیند جداسازی غشائی یکی از
فازها از برخی اجزا غنی شده و فاز دیگر تهی میگردد.
الکترومغناطیس
در
روش جداسازی الکترومغناطیس از آهنرباهای بزرگ در جداسازی یونهای دو
ایزوتوپ استفاده میشود در این روش ذرات باردار در میدان مغناطیسی منحرف
شده و مقدار انحراف بستگی به جرم ذره دارد. یونهایی که دارای انرژی یکسان و
جرم مختلف هستند در میدان مغناطیسی مسیرهای مختلفی را طی میکنند. جداسازی
با این روش نیاز به صرف مقادیر زیادی انرژی دارد.
دپارتمان جداسازی و توسعه کاربرد ایزوتوپهای پایدار
با
توجه به تجربه موجود در داخل کشور توسعه فناوری جداسازی ایزوتوپهای
پایدار گام بزرگی در پیشبرد استفاده صلحآمیز از فناوری هستهای و پر کردن
خلا موجود در این زمینه، خواهد بود. در این راستا، دپارتمان جداسازی و
توسعه کاربرد ایزوتوپهای پایدار با رویکرد علمی و تمرکز بر روی اهداف ذیل
در یک برنامه استراتژیک شروع به کار نموده است:
دستیابی به دانش فنی جداسازی ایزوتوپهای مورد نیاز صنایع داخلی و کمک به تجاری سازی فرآیند تولید آن
استفاده موثر از زیرساخت موجود در زمینه سانتریفیوژ گازی به منظور تولید ایزوتوپهای پایدار
دستیابی به دانش فنی و بومیسازی انرژی کلیه فرآیندهای جداسازی ایزوتوپی در مقیاس آزمایشگاهی و پایلوت
کمک به توسعه کاربرد ایزوتوپهای پایدار در صنایع کشور به منظور ارتقا سطح صنایع و تکنولوژی موجود کشور
بررسی و پایش تکنولوژیهای جدید به منظور استفاده در حوزه جداسازی ایزوتوپهای پایدار و مدیریت تکنولوژی آنها
تدوین نقشه راه جهت تولید ایزوتوپ های پایدار
استفاده از سرریز دانش فنی جداسازی ایزوتوپ ها در جداسازی مواد بسیار خاص و با ارزش مورد نیاز دیگر صنایع کشور
ارتقا سیستم آموزشی و تربیت کادر پژوهشی متخصص در حوزه جداسازی و توسعه کاربرد ایزوتوپ های پایدار.
در ادامه با دیگر دستاوردهای نوین سازمان انرژی اتمی آشنا شوید.
نیروگاه بوشهر
طراحی، ساخت و تست پمپ کندانس دمای بالا RG مورد نیاز واحد اول نیروگاه اتمی بوشهر با کارفرمایی مدیریت بومی سازی شرکت تولید و توسعه انرژی اتمی است که ساخت این نوع پمپ کندانس دمای بالا برای اولین بار در داخل کشور و با هزینه یک چهارم قیمت نمونه خارجی انجام گرفت.
مرکز تولید و توسعه رادیوداروهای سیکلوترون در استان البرزمرکز پژوهش و تولید رادیوداروهای سیکلوترون که از مهم ترین پروژه های ملی سازمان انرژی اتمی محسوب می شود، با همکاری طرف های اروپایی و مطابق الزامات GMP طراحی و ساخته شده است.
این مرکز شامل ۷۵۰ متر مربع فضای اداری، HVAC و تاسیسات و ۳۵۰ متر مربع فضای کلین روم است.
مهمترین محصول این مرکز، رادیوداروی FDG است که جهت تصویربرداری پت مورد استفاده قرار می گیرد و نیاز بیش از ۱۰ بیمارستان را تامین کند.
دیگر محصول مهم و استراتژیک این مرکز، ژنراتور ژرمانیوم-گالیوم (پارس گالوژن) است که با تولید آن، ایران به عنوان پنجمین کشور تولید کننده جهانی و تنها تولید کننده آسیایی این محصول شناخته شده است.
پیشـرو
تسـا
مرکز بومی پرتودهی صنعتی در قزوین
این مرکز با اولین شتاب دهنده بومی و ارائه چهار باریکه خروجی متفاوت در راستای افقی و عمودی با انرژی های ۵ و ۱۰ مگا الکترون و حداکثر توان ۱۰۰ کیلووات ، آماده ارائه خدمات در کاربردهای مختلف بوده و علاوه بر ایجاد اشتغال مستقیم ۵۰ نفر ، نقش زیادی در افزایش تولید واحدهای نیازمند به خدمات پرتودهی و در نتیجه اشتغال غیر مستقیم خواهد داشت.
پروژه خردایش و پرعیارسازی سنگ اورانیوم مجتمع معدنی ساغند یزد
به منظور افزایش راندمان کارخانه تولید کیک زرد اردکان و کاهش هزینه های حمل ماده معدنی از معدن به کارخانه فرآوری، لازم است تا سنگ معدن استخراج شده از معادن زیرزمینی و روباز مجتمع ساغند خردایش، دانه بندی و پرعیارسازی گردد. به این منظور پروژه خردایش و پرعیارسازی (رادیومتریک سورتینگ) مجتمع معدنی ساغند طراحی، ساخت و اجرا گردید.
سوره
دی بوراید کروم
صفحه سوخت
لولههای بدون درز
هگزا فلورید ایریدیوم
هگزافلوید گوگرد
مرکز لیزر
لیزر دیوید تزویجی
لیزر کریستال باندینگ