مجلة عرب أستراليا سيدني
إخصاب اليورانيوم، ما هو؟ ولماذا هو محط الاهتمام؟
بقلم أ.د. سمير الزيدي
موضوع إخصاب اليورانيوم كان ومازال موضع الاهتمام فهو مصاحب لإنتاج الطاقة النووية في المفاعلات النووية التي تستخدم لإنتاج الكهرباء. وتستحوذ تلك الطاقة على نسبة عالية من انتاج الكهرباء في بعض الدول، ففي فرنسا على سبيل المثال تستحوذ الطاقة النووية على 70% من انتاج الكهرباء، وفي الولايات المتحدة حوالي 20%، كما أنه الأساس لإنتاج السلاح النووي، والدول التي تملك تقنية الإخصاب بإمكانها أن تنتج سلاحا نوويا، فما هو الإخصاب؟
اليورانيوم الطبيعي متوفر في كثير من الدول ورخيص الثمن نسيبا. حيث تملك أستراليا 24 % من خاماته تليها كازاخستان بمخزون يقدر 17%، ثم كندا 9% فالولايات المتحدة 7% ثم ناميبيا فالبرازيل وتملك كل منهما 6%. ولكن اليورانيوم الطبيعي لا أهمية كثيرة له دون ما يسمى “الإخصاب” أو “التخصيب” (والكلمة باللغة الإنجليزية هي “إثراءا” Enrichment).
يتكون اليورانيوم الطبيعي أساسا من نظيرين تختلف ذراتهما في الوزن لكنهما يتفاعلان كيميائيا بنفس الطريقة مع الذرات الأخرى هما اليورانيوم-235 (ولنسمه الخفيف) والباقي من اليورانيوم-238 (ولنسمه الثقيل). ولو أخذت عينة وزنها كيلوجراما واحداً من خام اليورانيوم الطبيعي لوجدته يحوي 7 جرامات فقط من الخفيف والباقي من الثقيل. أي أن نسبة الخفيف 7 بالألف (أي (0.7%.
اليورانيوم الخفيف هو الأساس لإنتاج الطاقة حالياً، وهو الأساس في الانفجارات النووية عن طريق التفاعل الانشطاري المتسلسل. لكن نسبته الضعيفة تجعله غير مناسب لهذين الغرضين واقتضى الأمر زيادة تلك النسبة. ولكون النضيرين يتفاعلان كيميائيا مع العناصر الأخرى بنفس الطريقة فإنه لا يمكن فصلهما عن بعضهما أو زيادة نسبة أحدهما للآخر بالطرق الكيميائية. والإخصاب أو الإثراء هو زيادة نسبة اليورانيوم الخفيف في مادة اليورانيوم والذي يتم بالطرق الفيزيائية. ويسمى اليورانيوم الذي زادت فيه هذه النسبة “مخصباً” واليورانيوم الذي قلت فيه النسبة أو نضّب منه اليورانيوم-الخفيف “منضبا”. وترتفع نسبة اليورانيوم الخفيف إلى الثقيل في معظم المفاعلات الحرارية العاملة حالياً إلى ما بين 3% إلى 5% بينما نسبة الإخصاب في القنبلة النووية تقارب 90%. وقد كانت أول قنبلة نووية بوزن 64 كيلوجراما وبنسبة إخصاب 80%. ويتم الإخصاب بالطرق الفيزيائية.
أما تقنيات الإخصاب الفيزيائية في الوقت الحاضر فهي بالدرجة الرئيسة طريقة “الطرد اللامركزي” وطريقة “انتشار الغاز”. وقد تميزت الطريقة الأولى على الثانية بصغر الحجم وقلة التكلفة مما أدى إلى انتشارها. بينما الطريقة الثانية مكلفة جداً ولا تملكها إلا دولاً محدودة من المهتمة بالصناعات النووية. وفي كلتا الطريقتين تحول خامة اليورانيوم أولاً إلى غاز (UF6). ففي الطرد اللامركزي يوضع الغاز داخل أسطوانة تدور بسرعة هائلة تتجمع فيها جزيئات اليورانيوم الثقيل قرب السطح والخفيف تبقى في الوسط ثم تتم عملية الفصل المرحلي، وتتكرر العملية على عدة مراحل إلى الوصول لدرجة الإخصاب المطلوبة. المبدأ الفيزيائي للعملية هو أنّ الأوزان الثقيلة عند الدوران تبتعد عن المركز أكثر من الأقل وزناً. فلو ربطت حجراً بخيط وحركته بيدك في حركة دائرية لوجدت أن الكبير يشد يدك إلى الخارج مبتعداً عن المركز أكثر من الصغير. أما في طريقة انتشار الغاز فإن الغاز الذي ذراته أخف وزناً ينتشر أسرع من الأثقل وزنا، كالدخان الخفيف الذي يتصاعد في الجو مبتعداً ومنفصلاً عن الهواء الثقيل، والطريقة بدورها تتم على عدة مراحل. وهناك طرق أخرى أقل أهمية.
إلا أنه يمكن صنع مواداً انشطارية غير اليورانيوم الخفيف عن طريق تحويل بعض المواد المتوفرة بالطبيعة إلى مادة انشطارية لو توفر مفاعل نووي. فيمكن مثلا تحويل الثوريوم-232 المتوفر بالطبيعة إلى اليورانيوم-233 عالي الانشطار أو إنتاج البلوتونيوم-239 من اليورانيوم المنضب. وهذا هو السبب في إصرار الوكالة الدولية للطاقة الذرية على مراقبة المفاعلات النووية في الدول الموقعة على اتفاقية حظر انتشار الأسلحة النووية بصورة مستمرة. أمّا الدول غير الموقعة فلا تخضع لمراقبة الوكالة الدولية وهي إسرائيل والهند وباكستان وكوريا الشمالية، والأخيرة كانت قد وقعت عليها ثم انسحبت.
ولإكمال الصورة فإن المفاعلات الكندية المسماة “كاندو” هي الوحيدة التي لا تحتاج إلى الإخصاب في وقودها وتستخدم اليورانيوم الطبيعي، لكنها تستخدم الماء الثقيل الذي يستخرج من البحار والمحيطات بطريقة سهلة نسبيا كعامل مساعد. إلا أن معظم الدول النووية ومنها الولايات المتحدة صنفت هذه المفاعلات على أنها خطرة لأسباب لا يسهل شرحها في هذا المقال. بعض الدول التي تستخدم هذه المفاعلات هي الهند والباكستان.
رابط مختصر-https://arabsaustralia.com/?p=30139