طی سال های گذشته و همزمان با پیشرفت هایی كه در زمینه استفاده از انرژی هسته ای صورت گرفته است ، مجموعه ای از مفاهیم و عبارات نیز وارد زبان روزمره فارسی شده كه اگر چه بارها در رسانه ها شنیده می شوند‌،اما برخی از آنها در اذهان مردم شفافیت چندانی ندارند. یكی از این عبارات "سانتریفیوژ" است.

سانتریفیوژ انواع و اقسام مختلفی داشته و استفاده از آن در بحث تولید انرژی هسته ای تنها یكی از موارد كاربردی آن است . شاید ساده ترین نوع استفاده از این تكنیك ، ریختن سبزی های شسته شده در سبدی مخصوص و چرخاندن آن با استفاده از دستگیره و خارج نمودن آب اضافی از آنها باشد.

سانتریفیوژ به هر دستگاهی گفته می شود كه با سرعت زیادی به دور خود چرخیده و در همین حال با استفاده از نیروی گریز از مركز ایجاد شده ، مواد درون خود را نیز به بیرون پرتاب می كند.

بررسی این فرایند در نوع خود كار ساده ای است . آزمایشی ساده می تواند بسیاری از علامت ها پرسش ها را از میان بردارد . سطل آبی را برداشته و در حالی كه تا نیمه پر از آب است ، با سرعت به دور خود چرخانده و پس از چند دور پرتاب كنید.

به خوبی دیده می شود كه به واسطه نیروی گریز از مركز ایجاد شده ، آب درون سطل از آن بیرون نمی ریزد. این امر ، پایه و اساس سیستم های سانتریفیوژ به حساب می آید .

در یك سانتریفیوژ واقعی نیز فرایند مشاهبی روی می دهد . به واسطه چرخش بسیار سریع محفظه ای به دور خود، هر آن چه در درون آن وجود دارد به سمت بیرون تحت فشار قرار می گیرد . این دستگاه می تواند در بر گیرنده هر ماده ای باشد ، از نمونه های خونی گرفته تا مواد شیمیایی مختلف از این رو نمونه های آن بسیار متنوع است .

به عنوان مثال ناسا دارای سانتریفیوژ عظیمی است كه از آن برای قرار دادن فضا نوردان در معرض نیروهای شدید استفاده می شود. نیروی گریز از مركز تولید شده در این سانتریفیوژ می تواند شبیه سازی بسیار مناسبی از نیروی گرانشی باشد كه در زمان پرتاب فضاپیماها بر بدن هوا نوردان وارد می شود.

سانتریفیوژ لازم اصلی غنی سازی اورانیوم

در فرایند تولید سوخت هسته ای و استفاده از آن در نیروگاه ها ، كه با هدف تولید انرژی نظیر الكتریسته صورت می گیرد ، سانتریفیوژها نقش اساسی را در غنی سازی اورانیوم ایفا می كنند، به طوری كه در صورت نبود آنها عملا مانع بزرگی بر سر راه غنی سازی اورانیوم به وجود می آید .

پس از كه سنگ معدن اورانیوم از معادن استخراج شد ، آسیاب شده و به شكل پودر در می آید .بر اساس برآوردهای صورت گرفته از هر تن سنگ معدن اورانیوم بالغ بر 140 كیلوگرم اورانیوم طبیعی حاصل می شود كه فقط می توان حدود یك كیلوگرم اورانیوم خالص 235 به دست آورد ، یعنی در مجموع یك كیلوگرم اورانیوم خالص از هر هزار كیلوگرم سنگ معدن اورانیوم.

در ادامه ، اسید سولفوریك به مواد افزوده شده و پس از طیشدن چند مرحله دیگر ، اكسید اورانیوم با اسید سولفوریك تركیب می شود و در نهایت سولفات اورانیل حاصل می شود و در آخر با افزودن حلال های مخصوصی به سولفات اورانیل ، ماده جامدی به نام كیك زرد به وجود می آید كه شامل 70 درصد اورانیوم بوده و دارای خواص پرتوزایی (رادیواكتیویته ) است . برای غنی سازی اورانیوم ، باید ابتدا كیك زرد را با اتم فلوئور تركیب كرد و به صورت گاز هگزافلوراید اورانیوم درآورد. از اینجا به بعد است كه غنی سازی اورانیوم به واسطه استفاده از فناوری سانتریفیوژی كامل می شود.

البته روش های مختلفی برای این كار وجود دارد ، اما بررسی ها نشان داده اند كه استفاده از سانتریفیوژ بهترین و موثرترین روش برای غنی سازی اورانیوم است .

تاریخچه

 غنی سازی اورانیوم با استفاده از فناوری سانتریفیوژ برای نخستین بار حدود 40 سال پیش به وسیله مهندسی آلمانی به نام "زیپه" صورت گرفت.

البته از آن زمان تا اكنون این فناوری با تغییرات و پیشرفت های گوناگونی همراه بوده است . روش سانتریفیوژ در مقیاس صنعتی ابتدا در هلند در دهه 60 میلادی به كار گرفته شد . برای این منظور توسعه مواد با استقامت و خواص ویژه و ساخت یاتاقان های پیشرفته برای سانتریفیوژهایی با سرعت دورانی زیاد لازم بود. در آلمان و انگلستان نیز این روش توسعه یافت و در سال 1970 سه كشور آلمان ، هلند و انگلستان شركت URENCO را برای توسعه این فرایند و عرصه سرویس غنی سازی به بازار بین المللی تشكیل داده اند.

این فرایند در دهه 80 در كشورهای آمریكا ، فرانسه ، ژاپن ، استرالیا و چند كشور دیگر نیز به كار گرفته شد. البته باید یادآوری كرد كه استفاده از سانتریفیوژ برای جداسازی مواد با جرم های ویژه مختلف از صد سال پیش شروع شده است ، ولی در آن زمان بحث غنی سازی به هیچ وجه مطرح نبود. از سال 1919 میلادی این روش برای جداسازی ایزتوپ گازها استفاده شد . در جنگ جهانی دوم هم سانتریفیوژ برای غنی سازی اورانیوم به كار رفت.
جدا از استفاده از این فرایند در غنی سازی هسته ای ، استفاده از آن برای دانشمندان علوم مختلف مزایای قابل توجهی داشته است . دانشمندان می توانند با استفاده از این تكنیك ، به جداسازی مایعات و تفكیك آنها به ذرات سازنده آنها بپردازند و جالب این است كه پس از توقف فرایند سانتریفیوژ ،ذرات جدا شده دیگر با یكدیگر تركیب نمی شوند.

یكی دیگر از موارد استفاده از سانتریفیوژ ، در مور پزشكی ، و تجزیه و تحلیل نمونه های خونی است . زمانی كه نمونه خونی در دستگاه سانتریفیوژ قرار می گیرد ، دستگاه شروع به چرخش بسیار سریع كرده و در ادامه ، عناصر سازنده خون از یكدیگر جدا می شوند؛ طوری كه سلول های خونی در كف محفظه و سلول های پلاسما به بالای محفظه می روند.

امروزه استفاده از این تكنیك در فعالیت های هسته ای به دلیل پیچیدگی ها و دشواری هایی كه دارد ، فرایندی سخت و پر هزینه به حساب می آید و از این تكنیك تنها برخی كشورها جهان می توانند استفاده كنند، و معمولا فناوری آن به جهت مزایای قابل توجهی كه به همراه دارد در دسترس سایر كشورها قرار نمی گیرد.