سانتريفيوژ و موارد استفاده آن

سانتریفوژ (به فرانسوی: Centrifugus) (centrifugeuse به معنی مرکز و fugus- به معنی فرار از) یا گریزانه دستگاهی است که در آن با استفاده از نیروی گریز از مرکز مواد را از یکدیگر جدا می کنند. در این دستگاه محفظه ای که مواد جداشدنی در آن قرار دارد معمولاً به کمک یک موتور به سرعت حول یک محور می چرخد. سانتریفوژ دستگاهی است که از آن برای چرخاندن مواد با سرعت بالا استفاده می شود. دانشمندان معمولاً دستگاه سانتریفوژ را برای جدا کردن ذرات جامد از یک مایع یا تقسیم مخلوط مایعات به اجزای مختلف آن به کار می گیرند. مخلوط را درون لوله ای قرار می دهند که طوری قرار داده شده است که با چرخش دستگاه، به سمت خارج از مرکز حرکت می کند و به حالت افقی قرار می گیرند. در این حالت، نیروی گریز از مرکز می خواهد که مخلوط را برخلاف مرکز سانتریفوژ براندو از این نقطه دور کند و ذرات یا مایع سنگین تر بیش تر به سمت بیرون (یا ته مخلوط) رانده می شوند. وقتی سانتریفوژ از حرکت بازمی ایستد، مواد به همین حالت غیر مخلوط می مانند. خون و سایر نمونه های زیستی را معمولاً به وسیله دستگاه سانتریفوژ جدا می کنند. سریع ترین سانتریفوژ با نام «فرامرکز گریز» با سرعت ۲۰۰۰۰۰ دور در دقیقه می چرخد. از دستگاه های گریز از مرکز بزرگ برای انجام آزمایش بر روی خلبانان نظامی و فضانوردان استفاده می شود تا میزان مقاومت آنان در شتاب های بالا معلوم شود. این دستگاه برای جداسازی سوسپانسیون ها به کار می رود.

​

اساس کار سانتریفوژها

هر گاه جسمی با سرعت معینی حول یک مرکز با محور دوران کند نیرویی در جسم متحرک و در جهت عمود بر مسیر دوران و به سمت خارج از مرکز ایجاد می گردد؛ که به نیروی فراگریز یا نیروی گریز از مرکز موسوم است که مقدار آن از رابطه F=MRW2 که در آن R شعاع دوران M جرم جسم و V سرعت خطی و w سرعت زاویه ای است بدست می آید. محور دوران ممکن است به سه حال قائم، افقی یا مایل باشد. سانتریفیوژهایی که در صنعت اورانیوم کار برد دارند قدرتی برابر ۳۰۰ دور در ثانیه را دارند!

انواع سانتریفوژها

انواع دستگاه های مرکز گریز برای مصارف گوناگون ساخته شده است. نمونه های خانگی این دستگاه برای جداکردن آب از سبزی ها مثل کاهو و غیره بکار می رود. همچنین در ماشین های لباسشویی نیز برای خشک کردن لباس استفاده می شود. در نمونه های آزمایشگاهی برای جداکردن گلبولهای خون از پلاسما استفاده می شود.دستگاه های صنعتی با موتورهای قوی و در ابعاد بزرگ برای جدا کردن مواد بکار می رود. در کار غنی سازی اورانیوم نیز از دستگاه های مرکزگریز گازی استفاده می شود. در مقیاس آزمایشگاهی سانتریفیوژها برحسب به سانتریفوژهای با دور بالا، سانتریفوژهای با دور پایین، اولتراسانتریفوژ و میکروسانتریفوژها دسته بندی می شوند. سانتریفوژهای دوربالا خود نیز در دو نوع با ظرفیت بالا، و با ظرفیت پائین دسته بندی می شوند.

​

سانتريفيوژ لازمه اصلي غني سازي اورانيوم

در فرايند توليد سوخت هسته اي و استفاده از آن در نيروگاه ها ، كه با هدف توليد انرژي نظير الكتريسته صورت مي گيرد ، سانتريفيوژها نقش اساسي را در غني سازي اورانيوم ايفا مي كنند، به طوري كه در صورت نبود آنها عملا مانع بزرگي بر سر راه غني سازي اورانيوم به وجود مي آيد. پس ازآن كه سنگ معدن اورانيوم از معادن استخراج شد ، آسياب شده و به شكل پودر در مي آيد .بر اساس برآوردهاي صورت گرفته از هر تن سنگ معدن اورانيوم بالغ بر 140 كيلوگرم اورانيوم طبيعي حاصل مي شود كه فقط مي توان حدود يك كيلوگرم اورانيوم خالص 235 به دست آورد ، يعني در مجموع يك كيلوگرم اورانيوم خالص از هر هزار كيلوگرم سنگ معدن اورانيوم. در ادامه ، اسيد سولفوريك به مواد افزوده شده و پس از طيشدن چند مرحله ديگر ، اكسيد اورانيوم با اسيد سولفوريك تركيب مي شود و در نهايت سولفات اورانيل حاصل مي شود و در آخر با افزودن حلال هاي مخصوصي به سولفات اورانيل ، ماده جامدي به نام كيك زرد به وجود مي آيد كه شامل 70 درصد اورانيوم بوده و داراي خواص پرتوزايي (راديواكتيويته ) است. براي غني سازي اورانيوم ، بايد ابتدا كيك زرد را با اتم فلوئور تركيب كرد و به صورت گاز هگزافلورايد اورانيوم درآورد. از اينجا به بعد است كه غني سازي اورانيوم به واسطه استفاده از فناوري سانتريفيوژي كامل مي شود. البته روش هاي مختلفي براي اين كار وجود دارد، اما بررسي ها نشان داده اند كه استفاده از سانتريفيوژ بهترين و موثرترين روش براي غني سازي اورانيوم است.

فلزیاب چیست و فواید و کاربرد آن