دانلود پایان نامه انرژی هسته ای 175ص

دانلود پایان نامه انرژی هسته ای 8ص

فهرست مطالب

عنوان ............................................................................................. صفحه

فصل اول: معرفي مواد پرتو زا

1-1- راديواكتيو ......................................................................................................... 2

1-1-1- اثر شيميايي ..................................................................................................... 2

1-1-2- اثر لومينسانس ( فسفرسانس) .................................................................................. 2

1-1-3- اثر يونيزاسيون .................................................................................................. 2

1-2- تاريخچه و كاربرد .................................................................................................. 7

1-2-1- تاريخچه مواد راديواكتيو...................................................................................... 7

1-2-2- كاربرد مواد راديواكتيو ...................................................................................... 7

1-2-2-1- تكنولوژي هسته اي ....................................................................................... 7

1-3- شيمي عناصر راديواكتيو ......................................................................................... 12

1-3-1- شيمي اورانيوم ................................................................................................ 12

1-3-2- شيمي توريوم ................................................................................................. 14

1-4- كاني شناسي اورانيوم و توريوم ................................................................................. 14

1-4-1- اتونيت .......................................................................................................... 14

1-4-2- كارنوتيت ....................................................................................................... 15

1-4-3- توربرنيت (كالكوليت) .......................................................................................... 15

1-4-4- ديگر كانيهاي اورانيوم و توريم .............................................................................. 15

1-5- وسايل آشكارساي راديواكتيو ...................................................................................... 17

1-5-1- آشكارشازي اشعه به كمك سنتيلومتر ...................................................................... 17

1-5-2- آشكارسازي راديواكتيو به كمك شمارنده گايگر .............................................................. 17

1-5-3- اسپكترومترهاي اشعه ....................................................................................... 18

1-5-4- روشهاي اكتشافي اورانيوم آشكارسازي اشعه ........................................................... 23

1-5-4-1- امانومتري .................................................................................................. 23

1-5-4-2- ترك اچ ..................................................................................................... 23

1-5-4-3- هليوم متري ............................................................................................... 24

1-5-4-4- اتوراديوگرافي ............................................................................................ 24

1-6- معرفي اورانيوم ( خواص و كاربرد ) .......................................................................... 25

1-6-1- منشاء و اهميت خطرات راديولوژيكي ...................................................................... 26

1-6-2- محتوي اورانيوم سنگها........................................................................................ 29

1-6-3-1- كنگلومراها ................................................................................................ 31

1-6-3-2- ماسه سنگها ............................................................................................... 32

1-6-3-2-1- كانسارهاي پنكوفكوردانت............................................................................. 32

1-6-3-2-2- كانسارهاي هلالي شكل ............................................................................... 34

1-6-3-2-3- كانسارهاي استك ...................................................................................... 35

1-6-3-3- كانسارهاي نوع رگه اي شكل ............................................................................ 36

1-6-3-4- كانسارهاي رگه اي ماگمايي ............................................................................. 38

1-6-3-5- كانسارهاي نوع درون ماگمايي .......................................................................... 39

1-6-3-6- كانسارهاي نوع كالكريت .................................................................................. 40

1-6-3-7- سنگهاي فسفاتيك اورانيوم دار ........................................................................... 41

1-6-3-8- شيلهاي سياه دريايي اورانيوم دار ....................................................................... 42

فصل دوم :

2-1- كليات اكتشاف راديولوژي ........................................................................................ 44

2-1-1- اصول فيزيكي اكتشاف اورانيوم به وسيله اندازه گيري تابش گاما......................................... 44

2-1-2- منتشر كننده هاي تابش گاما ................................................................................. 45

2-1-3- فعل و انفعالات فرآيندهاي پراكنش الكترومغناطيسي ...................................................... 52

2-1-4- تابش گاما از سريهاي K40,Th, U............................................................................ 54

2-1-5- منابع تابش گاما ............................................................................................... 56

2-1-6- تكنيكهاي نمايش داده ها .................................................................................... 57

2-2- اصول و مباني مغناطيس سنجي ................................................................................ 61

2-2-1- خواص مغناطيسي سنگها و كانيها ........................................................................ 61

2-2-2- مغناطيس زمين................................................................................................ 63

2-3- اندازه گيريهاي مغناطيسي هوا برد.............................................................................. 64

2-3-1- اندازه گيريهاي مغناطيسي هوابرد........................................................................... 64

2-3-2- اجزاء دستگاههاي اساسي در مگنتومتري هوايي .......................................................... 65

2-3-3- نصب سيستم آشكارساز.......................................................................................... 65

2-3-4- ثبت خروجي و آشكار ساز ..................................................................................... 67

2-3-5- روش اندازه گيري ............................................................................................. 67

2-3-6- پردازش داده ها .............................................................................................. 70

2-3-7- تفسير نتايج ..................................................................................................... 71

2-3-8- فايده و محدوديتهاي روش مغناطيسي هوايي ............................................................ 73

2-3-9- قابليتهاي اجرايي روش مغناطيسي هوايي ................................................................. 74

فصل سوم : اكتشاف اورانيوم در ايران

3-1- تاريخچه سازمان انرژي اتمي ايران ................................................................................. 77

3-2- فعاليتهاي انجام شده در زمينه اكتشاف اورانيوم در ايران ..................................................... 77

3-2-1- منطقه ساغند ................................................................................................ 77

3-2-2- منطقه گچين (بندرعباس) .................................................................................... 78

3-2-3- منطقه انارك ................................................................................................. 79

3-2-3-1- ناحيه كاليكافي ............................................................................................ 79

3-2-3-2- ناحيه طالمسي ............................................................................................ 79

3-2-4- منطقه جاموزيان ............................................................................................. 79

3-2-5- منطقه عروسان .............................................................................................. 79

فصل چهارم : معدنكاري اورانيوم

4-1- معدنكاري اورانيوم ................................................................................................ 81

4-2- خصوصيات معدنكاري اورانيوم .................................................................................. 81

4-3- روشهاي معدنكاري اورانيوم ..................................................................................... 82

4-3-1- روش استخراج روباز ........................................................................................... 82

4-3-1-1- ايمني راديولوژيكي در معادن روباز اورانيوم ........................................................... 83

4-3-2- روشهاي استخراج زيرزميني .................................................................................... 84

4-3-2-1- روش استخراج بلوكي يا تخريب بزرگ ..................................................................... 85

4-3-2-2- روش استخراج با احداث طبقات فرعي .................................................................. 85

4-3-2-3- روش استخراج انباره اي ................................................................................... 85

4-3-2-4- روش استخراج كند و آكند ................................................................................ 86

4-3-2-5- روش زيربرش و پركردن .................................................................................... 86

4-3-2-6- روش استخراج چالهاي طولاني و موازي ............................................................... 86

4-3-2-7- روش استخراج V.C.R..................................................................................... 87

4-3-2-8- روش استخراج اتاق و پايه ................................................................................ 87

4-3-2-9- روش جبهه كار كوتاه با خاكريزي ....................................................................... 88

4-3-2-10- روش استخراج جبهه كار طولاني ..................................................................... 88

فصل پنجم : فرآيند آماده سازي سنگ معدن استخراج شده

5-1- آماده سازي سنگ معدن .......................................................................................... 90

5-1-1- سيلو ............................................................................................................ 90

5-1-2- سنگ شكن فكي ............................................................................................... 90

5-1-3- سنگ شكن مخروطي .......................................................................................... 90

5-1-4- الك متحرك نوساني ........................................................................................... 90

5-1-5- آسياب گلوله اي دوار ......................................................................................... 91

5-1-6- جداكننده مغناطيسي ......................................................................................... 91

5-1-7- تيكنر ............................................................................................................ 91

5-3- استخراج اورانيم از سنگ معدن ................................................................................... 91

5-2-1- فرايند ليچينگ .................................................................................................. 91

5-2-1-1- متغيرهاي فرآيند ........................................................................................... 93

5-2-1-1-1- اندازه سنگ معدن .................................................................................... 93

5-2-1-1-2- غلظت اسيد ........................................................................................... 93

5-2-1-1-3- اكسيداسيون ........................................................................................... 94

5-2-1-1-4- درجه حرارت و زمان عمليات ........................................................................ 94

5-2-1-1-5- وزن مخصوص و گرانروي ............................................................................ 95

5-2-2- جداسازي جامد – مايع ....................................................................................... 95

5-3- خالص سازي و تغليظ ............................................................................................ 96

5-3-1- استخراج با حلال ............................................................................................... 97

5-3-2- تبادل يوني با رزين ............................................................................................ 101

5-4- رسوب گيري ........................................................................................................ 103

5-5- آبگيري و كلينه كردن .............................................................................................. 104

5-6- اطلاعات مربوط به مصرف مواد شيميايي دركارخانه نيمه صنعتي ......................................... 105

فصل ششم: مشخصات وخصوصيات دستگاهها

6-1- سيلو ................................................................................................................ 111

6-2- سنگ شكن فكي ................................................................................................... 112

6-3- تسمه نقاله ........................................................................................................ 113

6-4- سنگ شكن مخروطي .............................................................................................. 113

6-5- الكهاي متحرك نوساني ........................................................................................... 114

6-6- آسياب گلوله اي دوار ............................................................................................. 115

6-7- طبقه بندي گننده مارپيچي ...................................................................................... 117

6-8- جدا كننده مغناطيسي............................................................................................. 119

6-9- تيكنر ................................................................................................................ 121

6-10- مخازن ليچينگ .................................................................................................... 122

6-11- صافي بشكه اي ................................................................................................. 123

6-12- سانتريفيوژ ........................................................................................................ 124

6-13- مخلوط كننده وجدا كننده ..................................................................................... 126

6-14- جريان سنج ....................................................................................................... 127

6-15- رسوب دهنده ................................................................................................... 129

6-16- كوره ............................................................................................................ 129

فصل هفتم : نقش آزمايشگاه ها در فرآيند تغليظ

7-1- آزمايشگاه فرآيند ليچينگ .......................................................................................... 131

7-2- آزمايشگاه فرآيند خالص سازي و تغليظ ......................................................................... 132

7-2-1- استخراج با حلال ............................................................................................... 132

7-2-2- استخراج با تبادل يوني توسط رزين .......................................................................... 134

7-3- آزمايشگاه فرايند رسوب گيري ..................................................................................... 134

7-4- آزمايشگاه تجزيه و تحليل مواد .................................................................................... 135

فصل هشتم : آماده سازي محصول جهت استفاده در راكتورها و توليد برق 138

مقدمه

اورانيوم، عنصري كمياب محسوب مي شود. اين عنصر كاربردهاي ويژه‌اي دارد؛ بنابراين تهيه، توليد و بازار مصرف آن به گونه اي خاص كنترل مي شود. اين عمل توسط «آژانس بين المللي انرژي اتمي»، انجام مي پذيرد.

در گذشتة نه چندان دور، هر يك از كشورها جداگانه فعاليت مي نمودند؛ تا اينكه آژانس مزبور پايه گذاري شد. پس از فروپاشي اتحاد جماهير شوروي و تحول سياسي در شرق اروپا، كشورهاي بيشتري به آژانس مزبور، پيوستند. در حال حاضر، آژانس بين المللي انرژي اتمي 120 عضو دارد؛ كه كشور ما نيز يكي از آنان است.

در ايران،فعاليت هاي هسته اي زير نظر سازمان انرژي اتمي انجام مي شود. سازمان مزبور، از چند معاونت تشكي شده؛ كه معاونت توليد سوخت هسته‌اي، يكي از آنان است. معاونت مورد نظر، از چند واحد تشكيل مي شود؛ كه واحدهاي اكتشاف و استخراج، سوخت و كانه آرايي دو واحد مهم آن محسوب مي شوند.

واحد اكتشاف و استخراج، فعاليت‌هاي...

چكيده

با توجه به مصرف روز افزون انرژي درصنايع مختلف، براي تامين انرژي مورد نياز صنايع مختلف از منابع متفاوتي استفاده مي شود.يكي از بهترين و به صرفه ترين منابع انرژي در جهان سوخت هسته اي مي باشد كه توليد انرژي از سوخت هسته اي در راكتورهاي هسته اي صورت مي پذيرد و از لحاظ مقدار توليد انرژي در مقايسه با ديگر منابع توليد انرژي سوخت هسته اي از اهميت خاصي برخوردار است براي تفهيم اين موضوع ذكر اين مطلب ضروري است كه حرارتي كه از 500 گرم اورانيوم بدست مي آيد معادل حرارتي است كه از 1500 تن زغال سنگ بدست مي‌آيد. بنابراين مي توان گفت سوخت هسته اي يكي از بهترين و بزرگترين منابع توليد انرژي محسوب مي شود. از آنجائيكه سوخت هسته اي مورد نياز نيروگاههاي هسته اي از ايزوتوپي از عنصر اورانيوم بنام اورانيوم 238 كه در طبيعت فراوان يافت مي شود و 99% از پوسته زمين را تشكيل مي دهد تامين مي شود. لذا اكتشاف اين عنصر پرتوزا...

-5-3- اسپكترومترهاي اشعه

اساس اين دستگاهها بر متناسب بودن پالسهاي الكتريكي خارج شده از فتومولتي پلاير[1]با پالسهاي نوراني وارده به آن ونيز متناسب بودن اين پالسهاي الكتريكي با انرژي اوليه اشعه برخورد كننده با دتكتور (آشكارساز) مي‌باشد. مهمترين مزيت اين دستگاهها جدا كردن تشعشعات ناشي از انواع ايزوتوپهاست كه اين امر كمك مهمي در تشخيص و شناسائي Source هاي ساطع كننده به ما مي كند، بعنوان مثال در اكثراسپكترومترهاي مورد استفاده ما تعيين مقدار تشعشعات ناشي از ‌‌ (ايزوتوپ راديواكتيو طبيعي پتاسيم) و نيز مجموع تشعشعات مورد نظر است. بدين منظور از آناليزورهاي الكترونيكي استفاده مي شود(Analyzor) . هر يك از اين آناليزورهاي به ازاي ولتاژ معيني كه ناشي از مقدار مشخصي اشعه دريافت شده توسط دتكتور (Detector) است بكار افتاده و به ازاي ولتاژ معين ديگري ( كه آن نيز ناشي از مقدار مشخصي ديگري از اشعه است) از كار

[1].Photomutiplier...

-3- اندازه گيريهاي مغناطيسي هوابرد

2-3-1- كاوش مغناطيسي

كاوش مغناطيسي در خشكي، از هواپيما و از كشتي قابل انجام است، البته طرز عمل در هر سه نوع متفاوت هستند. در سطح زمين قرائتهاي مغناطيسي معمولاً در يك سري نقاط ثابت صورت مي گيرند، اما در اندازه گيريهاي هوايي و دريايي ميدان مغناطيسي از گيرنده هاي در حال حركت بطور پيوسته ثبت مي‎شوند. اندازه گيري از توده هاي بزرگ مغناطيسي توسط مغناطيس سنجي هوايي مشكلي را ايجاد نمي كند بلكه اندازه گيري هوايي رخنمودهاي سنگي مغناطيسي كوچك با مشكلات عديده اي همراه است، زيرا قدرت تفكيك لازم براي جداسازي ناهنجاريها بطور قابل ملاحظه اي متناسب با افزايش ارتفاع كاهش مي يابد. تفسير زمين شناختي ناهنجاريهاي مغناطيسي ضعيف در مناطق ناشناخته عموماً غيرممكن است زيرا مغناطيس پذيري انواع مشخص كانيها به استثناء مگنتيك بطور قابل ملاحظه اي تغيير پيدا مي‎كند در نتيجه اين آنوماليها و محاسبات مغناطيس پذيري آنها نمي توانند به نوع سنگ مشخصي دلالت كنند. امروزه دريافته اند كه در مناطق محدود، تعدادي از انواع سنگها مقادير ميانگين ويژه اي از مغناطيس پذيري دارند. در اين موارد ممكن است بتوان توزيع و لايه بندي سنگها را از روي آنوماليهاي مغناطيسي تعيين كرد...

-2- آزمايشگاه فرايند خالص سازي و تغليظ

اصولاص، تصفيه و خالص سازي اورانيم به دو روش استخراج با حلال و استخراج با تبادل يوني توسط رزين به انجام مي رسد.

7-2-1- استخراج با حلال

روش تصفيه با حلال براي خالص سازي مواد بخصوص از زمان بكارگيري اورانيم به عنوان مادة مولد انرژي تكامل و رواج زيادي پيدا كرده، و فرايندهاي مختلفي در سطح صنعتي تدوين گرديده است؛ تكنيك تصفيه با حلال داراي سه مرحله به شرح زير مي‎باشد:

الف- استخراج با حلال[1]،

ب- شستشوي ناخالصي ها از حلال[2]و

ج- بازيابي مادة خالص از حلال.

طبيعت تصفيه فلزات با حلال و تشكيل كمپلكس هاي قابل انتقال به فاز آلي از اهميت اساسي برخوردار بوده و در نتيجه، منطقي است كه چگونگي انتقال فلز به فاز آلي را بر اساس ماهيت شيميايي آن طبقه بندي كرد. در اين طبقه بندي به طور كلي سه نوع انتقال صورت مي پذيرد:

• گروهي كه با فلز توليد يك مادة قابل انتقال به فاز آلي مي‎كند.
• دسته اي كه تشكيل تجمع يوني مي دهد،[3]
• رده اي كه باعث پوشيده شدن فلز با مولكولهاي مواد حلال مي گردد[4]

شرايط و پارامترهاي فرايند تصفيه با حلال در آزمايشگاه تعيين شده و عبارت است از:

• ظرفيت جذب فلز[5]
• غلظت حلال در رقيق كننده،
• نسبت حجمي فازها[6]
• تعيين مراحل استخراج و بازيابي

سرعت انتقال اورانيم

[1] Dapex Process, Eluex Process, Buflex Process, Purlex Process, Amex Process, etc.

[2] Scrubbing

[3] Ion Associatoin

[4] Salvation

[5] Loading Capacity

[6] Phase Ratio...

آماده سازي محصول جهت استفاده

در راكتورها و توليد برق

 

چرخه سوخت هسته اي محور اصلي تكنولوژي هسته اي در جهان به شمار مي رود و كشورهايي محدودي در جهان از اين تكنولوژي برخوردارند، علاوه بر تكنولوژي اين چرخه ديگر پارامترهاي مهم براي عدم دستيابي ديگر كشورها به اين تكنولوژي هزينه بالاي آن و مدت زمان زياد براي ايجاد چرخه سوخت است يعني دو پارامتر زمانبد بودن و پرهزينه بودن آن نقش مهمي دراكتساب اين تكنولوژي دارد.

به سبب دلايل ذكر شده در بالا براي بدست آوردن تكنولوژي چرخه سوخت، اكثر كشورهاي جهان نمي توانند از اين تكنولوژي بهره بگيرند و تنها 8 كشور در جهان داراي چرخه كامل سوخت هسته اي هستند.

چرخه سوخت هسته اي در چند مرحله دنبال مي شود كه مي توان شروع آنرا از معدن وخاتمه آنرا راكتور هسته اي دانست با اين ديدگاه چرخه سوخت از معدن تا راكتور هسته اي مراحل زير را طي مي كند.

1- اكتشاف و استخراج اورانيوم

2- كانه آرايي و فرآوري سنگ معدن اورانيوم

3- توليد فرآورده هاي اورانيوم UCF

4- توليد بسته هاي سوخت FMP

5- مجتمع ميله هاي سوخت براي استفاده در راكتور هسته اي :

كه در شكل مي توان مراحل و روند توليد سوخت هسته اي را مشاهده كرد. اولين مرحله چرخه سوخت هسته اي اكتشاف اورانيوم است در اين راستا شناسايي كانسارهاي اورانيوم كشور، ارزيابي ذخاير اورانيوم موجود در جهت تأمين سوخت نيروگاه هاي هسته اي الزامي مي باشد.

در مرحله اول اكتشاف اورانيوم اكتشاف هوايي راديومتري يك سوم كل كشور را پوشش داده و با استفاده از داده هاي اين پردازهاي هوايي راديومتري و داده هاي ماهواره...

منابع :

• حسني پاك، علي اصغر، شرف الدين، 1380 «تحليل داده هاي اكتشافي» انتشارات دانشگاه تهران، تهران، ايران، فصل دوم.
• ندافي- ف‌، قريب- ا، شارشاد- ع ، جوانشير- پ «آشنايي با سيكل سوخت هسته اي و پروژه تغليظ» زير نظر معاونت مواد اوليه و سوخت سازمان انرژي اتمي ايران فصل چهارم و پنجم و ششم
• قادري، محمدرضا، 1378 ، «سيمنار معدنكاري فرآوري كانسنگهاي اورانيوم دار زير نظر سازمان انرژي اتمي معاونت توليد سوخت هسته اي، فصل اول، سوم
• شاكري، كمال «پرتوزايي در مناطق اكتشافي و استخراجي» سازمان انرژي اتمي، گزارش داخلي، 1372
• واحد اكتشاف و استخراج سازمان انرژي اتمي ايران، «طراحي پايه معادن اورانيوم ساعته» واحد اكتشاف و استخراج، گزارش داخلي 1373.