انرژی هسته ای از معدن تا نیروگاه:
استفاده از انرژی هسته‌ای برای تولید برق روشی پیچیده اما کارامد برای تامین انرژی مورد نیاز بشر است. به طور کلی برای بهره‌برداری از انرژی هسته‌ای در نیروگاه‌های هسته‌ای، از عنصر اورانیوم غنی شده به عنوان سوخت در راکتورهای هسته‌ای استفاده می‌شود که ماحصل عملکرد نیروگاه، انرژی الکتریسته است. عنصر اورانیوم که از معادن استخراج می‌شود به صورت طبیعی در راکتورهای نیروگاه‌ها قابل استفاده نیست.
و به همین منظور باید آن را به روش های مختلف به شرایط ایده عال برای قرار گرفتن درون راکتور آماده کرد. اورانیوم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن Uو عدد اتمی آن ۹۲است. این عنصر دارای دمای ذوب هزار و ۴۵۰درجه سانتیگراد بوده و به رنگ سفید مایل به نقره‌ای، سنگین، فلزی و رادیواکتیو است و به رغم تصور عام، فراوانی آن در طبیعت حتی از عناصری از قبیل جیوه، طلا و نقره نیز بیشتر است.
چرخه سوخت هسته‌ای عبارت است از:
- فراوری سنگ معدن اورانیوم
- تبدیل و غنی‌سازی اورانیوم
- تولید سوخت هسته‌ای
- بازفرآوری سوخت مصرف شده
در حال حاضر چند کشور صنعتی جهان هر کدام در یک، چند و یا همه چهار مرحله یاد شده از چرخه سوخت هسته‌ای فعالیت می‌کنند.
روش‌های مختلف غنی‌سازی ـ به طور کلی اورانیوم را به چندین روش مختلف می‌توان غنی‌سازی کرد که این روش ها عبارتند از:
- سانتریفوژ گازی
- پخش گازی Gaseous Diffusion
- جداسازی اکلترومغناطیسی
- تبادل شیمیایی Chemical Exchange
- فتویونیزاسیون و فتودیساسیون لیزری
- نازل‌جداسازی Separation Nazzle
- جداسازی ایزوتوپ رزونانس سیکلوترونی
از بین تمامی این روش ها هم اکنون تنها دو روش سانتریفوژگازی و پخش گازی است که در مقیاس تجاری اهمیت داشته و کاربردهای عملی وسیع پیدا کرده‌اند.
عملکرد راکتور هسته ای:
همانطور که گفتیم، سوخت هسته‌ای شامل اورانیوم ۲۳۸و اورانیوم ۲۳۵ است که درصد اورانیوم ۲۳۵با روش های غنی‌سازی از حدود ۰/۷درصد در وضعیت طبیعی به حدود۲ تا ۵ درصد در وضعیت غنی شده افزایش یافته است. به زبان ساده، درون یک راکتور هسته‌ای اورانیوم ۲۳۵ به صورت کنترل شده توسط نوترون ها بمباران می‌شود. برخورد نوترون ها به هسته اتم اورانیوم ۲۳۵ سبب شکست این هسته شده که نتیجه شکست مذکور تولید انرژی و تولید نوترون های بیشتر است.