الانتشار الغازي (Gaseous Diffusion)

يعتبر الانتشار الغازي من أقدم الوسائل التي استخدمت لزيادة تركيز اليورانيوم - 235 في اليورانيوم الطبيعي. يتم أولاً تحويل مركبات اليورانيوم إلى سادس فلوريد اليورانيوم UF₆ الغازي ثم يترك هذا الغاز للانتشار خلال غشاء معين. يبين الشكل (1) خلية التخصيب بالانتشار الغازي خلال غشاء. وتعتمد هذه التقنية على انتشار جزيئات الغاز وتحركها حسب كتلتها. فعند درجة حرارة معينة تتساوى طاقة حركة الجزيئات ومن ثم إذا اختلفت كتل هذه الجزيئات فإن سرعاتها تختلف. وحيث أن كتلة U²³⁵ تختلف عن كتله U²³⁸ فإننا نتوقع اختلافاً في سرعتي هذين النظيرين. ومن ثم تنطلق نظائر U²³⁵ بسرعة أكبر من سرعة النظير الثقيل U²³⁸. لقد وجد أن:

(1)...............

حيث V₁, V₂ سرعتي الجزيئين M₁, M₂، على الترتيب.

M₁, M₂ كتلتي الجزيئين.

ويمكن تعريف معامل الفصل αSeparation Factor) ) حيث:

(2)............

حيث M₂, M₁ الوزن الجزيئي للغاز الخفيف والثقيل، على الترتيب.

ومن ثم نجد أنه في حالة UF₆ فإن:

وبالتالي فإن معدل التخصيب للمرحلة الواحدة منخفض وتحكمه العلاقة (2) التي تعتمد على كتلتي كل من النظيرين. تتركب الخلية من حيز يقسم غشاء إلى حيزين ثم يقوم ضاغط Compressor (غير مبين بالشكل) بتوفير ضغط مناسب ومنتظم على الغاز. بينما يقوم جهاز تبادل حراري بتبريد الغاز الذي يسخن تحت تأثير الضغط. وهناك صمام يقوم بتنظيم مرور الغاز. وحيث أن α صغيرة فإننا نحتاج لمئات أو آلاف من الخلايا التي تصف مع بعضها بعضاً على شكل متتابع Cascade. فمثلاً تحتاج إلى عدد يتراوح بين 1000 - 1500 من هذه الوحدات للحصول على تخصيب منخفض LEU (حوالي 4 %). لاحظ هنا ايضاً أننا نحتاج إلى طاقة كبيرة لتشغيل وحدات الانتشار الغازي حيث نحتاج إلى مصدر طاقة قوى لأحداث الضغط الكبير بين جانبي آلاف الأغشية.

الشكل (1)