ايران و استخراج اورانيوم
نوشته ى عباس احمدى

خلاصه

در اين مقاله، مراحل پنج گانه ى استخراج و توليد اورانيوم در ايران، به زبان ساده شرح داده مى شود. اين مراحل پنج گانه عبارتند از: (۱) مرحله ى استخراج سنگ اورانيوم خام از معدن ساغند واقع در استان يزد (۲) مرحله ى تبديل سنگ اورانيوم خام به كيك زرد در كارخانه ى توليدكيك زرد اردكان واقع در استان يزد (۳) مرحله ى تبديل كيك زرد به گاز هگزا فلورايد اورانيوم در مركز تحقيات اتمى اصفهان (۴) مرحله ى غنى سازى گاز هگزا فلورايد اورانيوم در نيروگاه نطنز(۵) مرحله ى تبديل گاز غنى شده ى هگزافلورايد اورانيوم به ميله سوخت در آزمايشگاه جابر بن حيان، تهران.
***

مقدمه

در مقاله ى قبل، از برنامه ى غنى سازى اورانيوم در ايران، به تفضيل، سخن گفتيم. در آن مقاله نشان داديم كه چگونه گاز هگزا فلورايد اورانيوم (يو اف ۶)، در طبل هاى چرخنده ى نيروگاه نطنز، غنى مى شود و غلظت اورانيوم نيمه سنگين ( يو235) موجود در آن از هفت دهم در صد، به پنج در صد افزايش مى يابد، اما اين فقط يكى از مراحل متعدد توليد اورانيوم است. در سطور زير بقيه ى اين مراحل به زبان ساده شرح داده مى شود.
***

(۱) استخراج سنگ اورانيوم خام (Uranium Ore) از معدن ساغند در استان يزد

اورانيوم برخلاف تصور عوام، چندان فلز كميابى نيست. اگر فلز اورانيوم را با فلز نقره مقايسه كنيم، ذخاير اورانيوم چهل برابر فراوان تر از ذخاير نقره است. مهم ترين معدن اورانيوم در ايران، معدن ساغند است كه در دويست كيلومترى شهر يزد، قرار دارد. مساحت اين معدن حدود 150 كيلومتر مربع و ظرفيت آن حدود پنج هزار تن است.

از نظر فنى، معدن ساغند از دو بخش درست شده است: يكى ساغند ۱ كه در عمق 16 مترى از سطح زمين قرار دارد و داراى 750 تن سنگ اورانيوم است. ديگرى ساغند ۲ كه در عمق هفتاد مترى از سطح زمين قرار دارد و داراى چهار هزار و دويست و پنجاه تن سنگ اورانيوم مى باشد. استخراج از اين معدن دشوارتر است، زير بايد هفتاد متر زمين را بكنند تا به آن برسند. در حالی كه در ساغند ۱ كافى است كه حدود شانزده متر نقب بزنند تا به سنگ اورانيوم برسند.

اورانيوم در معدن ساغند، هرگز به صورت خالص يافت نمى شود، بلكه به صورت اكسيد اورانيوم مخلوط با ساير مواد شيميايى در داخل سنگ هاى معدنى وجود دارد. اكسيد اورانيوم (UO2) يا “يو-او-تو” از نظر شيميايى از يك ملكول اورانيوم و دو ملكول اكسيژن درست شده است. سنگ اورانيوم خام به رنگ سياه متمايل به قهوه اى است كه جلاى فلزى ندارد و مات و كدر مى باشد. اگر در بيابان هاى يزد به چنين سنگى برخورد كرديد، به آن دست نزنيد چون اين سنگ از خود تششعات اتمى ساطع مى كند و براى سلامت شما خطرناك است.

تصوير ۱- سنگ اورانيوم خام

ايران براى راه اندازى معدن ساغند ازكارشناسان كشورهاى آرژانتين، آلمان، چكسلواكى، مجارستان،و روسيه استفاده كرده است. اما مهمترين نقش را چينى ها مخصوصا پنجاه نفر از كارشناسان موسسه ى تحقيقاتى استخراج اورانيوم در پكن، ايفا كرده اند. در حال حاضر حدود 20 پژوهشگر و 80 مهندس ايرانى در معدن ساغند كار مى كنند كه قرار بوده است تعداد آن ها تا سال 2004 ميلادى به 235 نفر برسد، اما با ماجراهاى اخير، بيشتر مهندسان معدن ساغند، از كار بيكار خواهند شد و ميليون ها دﻻرى كه براى راه اندازى اين معدن و تربيت كادر فنى آن خرج شده است، بر باد خواهد رفت.
***

(۲) تبديل سنگ خام اورانيوم به كيك زرد (Yellow Cake) در كارخانه ى توليد كيك زرد اردكان در استان يزد

كارخانه ى توليد كيك زرد اردكان، در سال 1992 ميلادى تاسيس شد. در اين كارخانه، ابتدا سنگ اورانيوم خام را آسياب مى كنند و به صورت پودر در مى آورند. سپس به اين پودر،اسيد سولفوريك اضافه مى كنند. بر اثر اين فعل و انفعال، اكسيد اورانيوم (UO2) موجود در پودر با اسيد سولفوريك تركيب مى شود و به صورت سولفات اورانيل (Uranyl Sulfate) در مى آيد. فرمول شيميايى اين فعل و انفعال در زير نشان داده مى شود:

UO2 + 3SO4 → UO2(SO4)3

به اين سولفات اورانيل، حلال هاى مخصوصى اضافه مى كنند تا سر انجام آن را به ماده اى با فرمول (U3O8) تبديل مى نمايند. اين ماده از نظر شيميايى از سه ملكول اورانيوم و هشت ملكول اكسيژن درست شده است. به اين ماده، اصطلاحا، كيك زرد (Yellow Cake) مى گويند. از اين كيك زرد براى توليد گاز هگزا فلورايد اورانيوم در اصفهان استفاده مى شود.

تصوير ۲- كيك زرد

اردكان علاوه بر كارخانه ى توليد كيك زرد، دارى معادن اورانيوم نيز مى باشد. در مقام مقايسه با معدن ساغند كه در وسط بيابان و در فاصله ى دويست كيلومترى شهر يزد قرار دارد، معدن اردكان در نزديكى شهر و در فاصه ى 35 كيلومترى اردكان قرار دارد. نزديكى معدن به كارخانه دو مزيت عمده دارد: يكى آن كه در هزينه ى حمل و نقل سنگ معدن صرفه جويى مى شود و ديگر آن كه آسان تر مى توان خانه هاى سازمانى براى كادر فنى و خدماتى ساخت. به همين علت، به نظر مى رسد كه از چند سال پيش، عمليات استخراج اورانيوم از معدن اردكان نيز آغاز شده است.
***

(۳) تبديل كيك زرد به گاز هگزا فلورايد اورانيوم در مركز تحقيات اتمى اصفهان

در مركز تحقيات اتمى اصفهان، ابتدا كيك زرد را در اسيد نيتريك حل مى كنند. بر اثر اين عمل، ماده اى به نام نيترات اورانيوم (Uranium Nitrate) توليد مى شود. پس از جدا كردن نيترات از اين ماده، اكسيد اورانيوم (UO2) به دست مى آيد.

به اين اكسيد اورانيوم ماده اى به نام هيدروژن فلورايد(Hydrogen Floride) اضافه مى كنند. بر اثر اين عمل، اورانيوم با فلورايد تركيب مى شود و ماده اى به نام اورانيوم تترا فلورايد (Uranium Tetraflouride, UF4) توليد مى گردد. فرمول شيميايى اين فعل و انفعال در زير نشان داده مى شود:

UO2 + 4HF → UF4 + 4H2O

در سال 1998 ميلادى مذاكرات محرمانه اى بين مقامات ايران و چين براى خريد صد ها تن ماده ى هيدروژن فلورايد براى استفاده در مركز تحقيقات اتمى اصفهان انجام شد كه از سرنوشت و نتيجه ى آن اطلاعى در دست نيست.

سرانجام به گاز اورانيوم تترا فلورايد، گاز فلوراين (F2) اضافه مى كنند. بر اثر اين فعل و انفعال گاز تترا فلورايد اورانيوم با گاز فلوراين تركيب مى شود و تبديل به گاز هگزا فلورايد اورانيوم (Uranium Hexafluoride, UF6)مى گردد. از اين گاز براى غنى سازى اورانيوم در نطنز استفاده مى كنند. فرمول شيميايى اين فعل و انفعال در زير نشان داده مى شود:

UF4 + F2 → UF6

***
(۴) مرحله ى غنى سازى گاز هگزا فلورايد اورانيوم در نيروگاه نطنز

در اين مرحله گاز هگزا فلورايد اورانيوم را مى گيرند و غلظت اورانيوم نيمه سنگين و يا “يو235 “را در آن از هشت دهم در صد به پنج در صد افزايش مى دهند. جزييات مربوط به اين مرحله در مقاله ى “ايران و غنى سازى اورانيوم” به تفضيل شرح داده شده است و در اين جا از تكرار آن خود دارى مى شود

***
(۵) مرحله ى تبديل گاز غنى شده ى هگزافلورايد اورانيوم به ميله سوخت در آزمايشگاه جابر بن حيان، تهران

آزمايشگاه جابر بن حيان در مركز تحقيقات اتمى تهران قرار دارد. در اين آزمايشگاه، گاز غنى شده ى هگزافلورايد اورانيوم و يا گاز تترا فلورايد اورانيوم را با كلسيم مخلوط مى كنند. در اثر اين عمل فلز اورانيوم به وجود مى آيد كه به آن اصطلاحا ميله ى اورانيوم مى گويند. فرمول شيميايى اين فعل و انفعال در زير نشان داده مى شود:

UF4 + 2Ca -> U + 2CaF

اگر غلظت اورانيوم نيمه سنگين و يا “يو” 235 در ميله ى اورانيوم حدود پنج در صد باشد مى توان از آن به عنوان سوخت در نيروگاه هاى اتمى استفاده كرد. اما اگر غلظت اورانيوم نيمه سنگين در ميله ى اورانيوم حدود نود در صد باشد مى توان با آن بمب اتم ساخت.
***
 

نتيجه گيرى

در اين مقاله، مراحل پنج گانه ى استخراج و توليد اورانيوم در ايران، به زبان ساده شرح داده شد. اين مراحل پنج گانه عبارتند از: (۱) مرحله ى استخراج سنگ اورانيوم خام از معدن ساغند واقع در استان يزد. (۲) مرحله ى تبديل سنگ اورانيوم خام به كيك زرد در كارخانه ى توليدكيك زرد اردكان واقع در استان يزد. (۳) مرحله ى تبديل كيك زرد به گاز هگزا فلورايد اورانيوم در مركز تحقيات اتمى اصفهان. (۴) مرحله ى غنى سازى گاز هگزا فلورايد اورانيوم در نيروگاه نطنز. (۵) مرحله ى تبديل گاز غنى شده ى هگزافلورايد اورانيوم به ميله سوخت در آزمايشگاه جابر بن حيان، تهران.
***

Email: Abbas.Ahmadi@mailcity.com
Web site: http://AbbasAhmadi.tripod.com