کانسارهای اورانیوم ،استخراج و فراوری آن
استفاده از انرژي هستهاي براي توليد برق روشي پيچيده اما كارامد براي تامين انرژي مورد نياز بشر است. به طور كلي براي بهرهبرداري از انرژي هستهاي در نيروگاههاي هستهاي، از عنصر اورانيوم غني شده به عنوان سوخت در راكتورهاي هستهاي استفاده ميشود كه ماحصل عملكرد نيروگاه، انرژي الكتريسته است. عنصر اورانيوم كه از معادن استخراج ميشود به صورت طبيعي در راكتورهاي نيروگاهها قابل استفاده نيست و به همين منظور بايد آن را به روشهاي مختلف به شرايط ايده عال براي قرار گرفتن درون راكتور آماده كرد.
◄ اورانيوم:
اورانيوم يكي از عناصر شيميايي جدول تناوبي است كه نماد آن Uو عدد اتمي آن ۹۲است. اين عنصر داراي دماي ذوب هزار و ۴۵۰درجه سانتيگراد بوده و به رنگ سفيد مايل به نقرهاي، سنگين، فلزي و راديواكتيو است و به رغم تصور عام، فراواني آن در طبيعت حتي از عناصري از قبيل جيوه، طلا و نقره نيز بيشتر است. عنصر اورانيوم در طبيعت داراي ايزوتوپهاي مختلف از جمله دو ايزوتوپ مهم و پايدار اورانيوم ۲۳۵و اورانيوم ۲۳۸است. براي درك مفهوم ايزوتوپهاي مختلف از هر عنصر بايد بدانيم كه اتم تمامي عناصر از سه ذره اصلي پروتون، الكترون و نوترون ساخته ميشوند كه در تمامي ايزوتوپهاي مختلف يك عنصر، تعداد پروتونهاي هسته اتمها با هم برابر است و تفاوتي كه سبب بوجود آمدن ايزوتوپهاي مختلف از يك عنصر ميشود، اختلاف تعداد نوترونهاي موجود در هسته اتم است. به طور مثال تمامي ايزوتوپهاي عنصر اورانيوم در هسته خود داراي ۹۲ پروتون هستند اما ايزوتوپ اورانيوم ۲۳۸در هسته خود داراي ۱۴۶نوترون ( (۹۲+۱۴۶=۲۳۸و ايزوتوپ اورانيوم ۲۳۵داراي ۱۴۳نوترون( (۹۲+۱۴۳=۲۳۵در هسته خود است. اورانيوم ۲۳۵مهمترين ماده مورد نياز راكتورهاي هستهاي(براي شكافته شدن و توليد انرژي) است اما مشكل كار اينجاست كه اورانيوم استخراج شده از معدن تركيبي از ايزوتوپهاي ۲۳۸و ۲۳۵بوده كه در اين ميان سهم ايزوتوپ ۲۳۵بسيار اندك(حدود ۰/۷درصد) است و به همين علت بايد براي تهيه سوخت راكتورهاي هستهاي به روشهاي مختلف درصد اوانيوم ۲۳۵را در مقايسه با اورانيوم ۲۳۸بالا برده و بسته به نوع راكتور هستهاي به ۲تا ۵درصد رساند و به اصطلاح اورانيوم را غنيسازي كرد. کانسارهاي اورانيوم مقدمه اورانيوم (U) عنصري است راهبردي و مصارف عمده آن در نيروگاههاي اتمي و سلاحهاي هستهاي و به مقدار جزئي، مصارف دارويي و پژوهشي دارد. در فرايند تشکيل کانيهاي مختلف از ماگما، به دليل بزرگ بودن شعاع يوني اورانيوم، اين عنصر در مراحل اوليه تبلور ماگما، نمیتواند وارد شبکه هيچ يک از کانيها شود و تا مراحل آخر ماگما باقي میماند، بنابراين اورانيوم بيشتر در سنگهاي اسيدي متمرکز میشود، ميزان فراواني اوراينوم در کانيهايي مثل زيرکون،مونازيت،زينوتيومحد اکثر و دراليوين حداقل ممکن است. اورانينيت و پيچ بلند، مهمترين کانيهاي محيط احيايي هستند. کارنوتيت، مهمترين کاني محيط اکسيدان است.
◄ تقسيم بندي کانسارهاي اورانيوم:
کانسارهاي اورانيوم همراه کنگلومراي پرکامبرين کانسارهاي اورلانيوم موجود در کنگلومرا که به نوع پلاسر نيزر معروفند، قديميترين کانسارهاي اوراينيوم کشف شده محسوب میشوند. اين کانسارها در اواخر آرکئن و اوايل پروتوزوئيک در محدوده زماني 2/2 تا 75/2 ميليارد سال تشکيل و عمدتا در سپرهاي پرکامبرين (مناطق آرام تکتونيکي) افريقاي جنوبي کانادا، استراليا، برزيل، هندوستان و امريکا کشف شدهاند. مهمترين کانسارهاي پلاسر در افريقاي جنوبي و کانادا واقع شدهاند. اين کانسارها در حاشيه حوضههاي رسوبي کم عمق درون قاره اي و همراه رسوبات دلتايي تشکيل شده اند. به دليل عدم وجود اکسيژن آزاد، اورانينيت به صورت آواري حمل و در محيط رودخانهاي و يا حاشيه حوضههاي کم عمق درون قارهاي برجاي گذاشته شدهاند. کنگلومراي حاوي اورانيوم، داراي جور شدگي مناسيب است. اجزاي تشکيل دهنده کنگلومرا، بطور عمده از سنگهاي گرانيتي متعلق به اواخر آرکئن منشا گرفتهاند. قطعات کوارتز در داخل اين کنگلومرا فراوان يافت میشود و عيار اورانيوم، در جايي که قطعات کوارتز فراوان هستند، بالاست. از ويژگيهاي اين کنگلومرا، بالا بودن مقدار پيريت (10 تا 30 درصد)، وجود زيرکن و مونازيت را میتوان نام برد. کانسارهاي اورانيوم نوع دگر شيبي کانسارهاي اورانيوم نوع دکگر شيبي که به نوع دگهاي نيز معروفند، در محدوده زماني 1500 تا 1900 ميليون سال قبل تشکيل شدهاند، اين کانسارها در مناطق دگرشيبي، سنگهاي دگرگوني و سنگهاي رسوبي و آذرين که در مقايسه با ديگر انواع اين کانسار، داراي عيار بالايي است، يافت میشوند. کانيهاي مهم اين ذخاير عبارتند از: پيچ بلند و کافنيت کانسارهاي اورانيوم در ماسه سنگها مهمترين ذخاير اورانيوم دنيا در ماسه سنگهاي رودخانه اي تشکيل شده اند. حدود 45 درصد ذخاير اورانيوم کشف شده کشورهاي غربي و 95 درصد اورانيوم امريکا از نوع ماسه سنگ است. کانسارهاي اورانيوم نوع ماسه سنگ به سه گروه رول فرونت، آبراههاي و مسطح تقسيم میشوند. اين کانسارها، عمدتا از 400 ميليون سال پيش تاکنون تشکيل شدهاند. کانسارهاي کشف شده در کشورهاي مختلف از دوران گذشته تاکنون، عبارتند از: دوره کربونيفر تاترباس در افريقاي جنوبي و امريکاي جنوبي، پرمين در جنوب و شرق اروپا، دوران دوم در غرب امريکا و شرق اروپا و در دوران سوم در استراليا. سنگ در برگيرنده، از نوع ماسه سنگ، آرکوز يا توف است که در محيط رودخانه يا حوضچههاي کم عمق تشکيل شدهاند. کانيهاي مهم هر ذخيره عبارتند از: کارنوتيت، اورانينيت، پيچج بلند و کمپلکسهاي آلي اورانيوم دار. کانسارهاي اورانيوم همراه با سنگهاي آذرين دروني اورانيوم به دليل بزرگي شعاع يوني و ظرفيت زياد در پگماتيتها، نفلين سيانيتها، آلکالي گرانيتها، کربناتيتها و ساير سنگهاي اسيدي آلکالن و فوق آلکالن متمرکز مي شوند: نظريه اين سنگهاي آذرين آلکالن- پرآلکالن و کربناتيت ها در ريفت هاي داخل قاره اي تشکيل مي شوند. اورانيوم اکثرا همراه پيرو کلر، فسفاتها ومونازيت ديده میشود که در مقايسه با کانسارهاي ديگر، مشکل متالوژيکي دارند، مقدار Th، Nb و عناصر نادر خاکي (REE) اين ذخاير، بالايت. همچنين مقدار جزئي، اورانينيت و اورانوتوريت نيز يافت مي شود. کانسارهاي اورانيوم موجود در سنگهاي آتشفشاني آلاسکيت، تراکيت و ريوليتهاي آلکالن و پرآلکالن، که اکثرا در ريفت هاي (شکستگي) داخل قاره تشکيل میشوند، حاوي اورانيوم هستند. مقدار اورانيوم توف هاي اسيدي حدود دو برابر سنگهاي پلوتونيک (دروني) است. کانيهاي مهم اورانيوم عبارتند از: اورانينيت، کافنيت و برانريت، کاني سازي اکثرا حالت رگهاي دارد توف هاي غني از اورانيوم در صورتي که تحت تاثير فرايندهاي سطحي قرار گيرند به سرعت اکسيد شده در رسوبات رودخانهاي برجاي گذاشته خواهند شد.
