מחזור הדלק הגרעיני המלא של איראן: החל מייצור אורניום ועד לייצור דלק ורדיו-פרמצבטיקה

על ידי השגת טכנולוגיית מחזור דלק גרעיני מלא, איראן עשתה צעד חשוב לקראת עצמאות אנרגיה גרעינית; תהליך הכולל הכל, החל מהפקת אורניום ועד לייצור דלק ורדיו-פרמצבטיקה, מדגים את היכולות המדעיות והטכנולוגיות של המדינה.

על פי סוכנות הידיעות "תסנים", איראן היא אחת המדינות הבודדות בעולם שלמרות לחץ רב מצד המעצמות, הצליחה להשיג מחזור ייצור דלק גרעיני שלם. מחזור זה, הכולל הפקת עפרות אורניום, המרתן לגז UF6, העשרה, בניית קומפלקסים של דלקים, ייצור רדיואקטיביים וניהול פסולת, פותח תוך הסתמכות על יכולות מקומיות ותשתיות לאומיות.

בדוח זה נסקור בפירוט את המרכיבים השונים של מחזור זה ואת התקדמותה של איראן בכל מגזר.

1. הפקת אורניום

לאיראן יש משאבי אורניום טבעיים שזוהו ונוצלו במספר חלקים של המדינה. חלק מהמכרות הללו כוללים:

מכרה סאגאנד, יזד: מכרה זה ממוקם בעומק של יותר מ-350 מטרים באדמה והוא אחד מפרויקטי כריית האורניום הראשונים באיראן. אורניום ממכרה זה מועבר למפעל ארדקן שם הוא מומר לעוגה צהובה (U3O8).

מכרה גאצ'ין, בנדר עבאס: מכרה זה רדוד יותר ופעולות הכרייה והעיבוד מתבצעות באתר. בשל מיקומו הגיאוגרפי קרוב למים הדרומיים, למכרה זה חשיבות לוגיסטית רבה, ועל פי החדשות האחרונות, הכרייה ממכרה זה הופסקה מסיבות שונות.

על פי כמה דיווחים, כושר כריית האורניום הגיע ליותר מ-70 טון בשנה. השקעה בתעשיות כריית אורניום מצביעה על המעבר ארוך הטווח של איראן לעבר שרשרת אספקה עצמאית לייצור דלק גרעיני.

2. המרת חומרי גלם לגז אורניום הקספלואוריד (UF6)

ראשית, עפרת אורניום מופקת ממכרות, לאחר מכן העפרה נטחנת והופכת לאבקה. אבקת העפרה נשטפת בחומצה גופרתית כדי להפריד את האורניום מחומרים אחרים. התמיסה המתקבלת מיובשת ומסוננת, ומתקבלת עוגה צהובה.

לאחר חילוץ וייצור עוגה צהובה (U3O8), יש להמיר חומר זה לצורה שניתן להשתמש בה להעשרה. תהליך זה מתבצע במתקן המרת אורניום (UCF) באספהאן. מתקן זה, שהוא אחד ממתקני הגרעין המתקדמים ביותר במדינה, מסוגל להמיר U3O8 ל-UF6, UF4 ו-UO2.

תהליך ההמרה כולל שלבים כימיים מורכבים שבהם עוגה צהובה מומרת תחילה לאורניום דו-חמצני (UO2), לאחר מכן לאורניום טטראפלואוריד (UF4), ולבסוף לגז אורניום הקספלואוריד (UF6). גז זה הוא הצורה היחידה שניתן להשתמש בה בצנטריפוגות להעשרה.

הקיבולת השנתית של המרכז היא מאות טונות של גז UF6 ו-UO2. איראן הצליחה גם למקם ציוד לייצור מתכת אורניום, המשמש בתכנוני דלק מתקדמים ובמחקר חומרים גרעיניים.

בנוסף להסבה, מרכז UCF משמש כבסיס העיקרי לפיתוח ידע וטכנולוגיה בכימיה גרעינית במדינה. מחקר שנערך במרכז הוביל לשיפור איכות התהליך, הפחתת מזהמים ועלייה בפריון.

3. העשרת אורניום: טכנולוגיה מקומית על רקע סנקציות

תהליך העשרת האורניום פירושו הגדלת אחוז האיזוטופ U-235 בהרכב הטבעי של אורניום; איזוטופ המסוגל לביקוע גרעיני. באורניום טבעי, רק 0.7 אחוז מהאטומים הם U-235, וכמות זו חייבת להיות מוגדלת לשימוש בכורים.

צנטריפוגות גז; לב טכנולוגיית ההעשרה

באיראן נבחרה שיטת צנטריפוגת הגז להעשרה. בתהליך זה, גז UF6 (אורניום הקספלואוריד) נכנס לצנטריפוגות במהירויות סיבוב גבוהות מאוד. כוח צנטריפוגלי גורם לאיזוטופ הכבד יותר (U-238) לנוע רחוק יותר לצדדים ולאיזוטופ הקל יותר (U-235) לנטות למרכז. על ידי חזרה על תהליך זה בשרשרת של צנטריפוגות, ריכוז ה-U-235 מגיע לערך הרצוי.

פיתוח מקומי של צנטריפוגות; מ-IR-1 ל-IR-9

תחת התנאים הקשים של הסנקציות, איראן הצליחה גם לתכנן ולייצר סוגים מתקדמים של צנטריפוגות:

IR-1: הדור המקומי הראשון.

IR-2m ו-IR-4

IR-6: עם קיבולת גדולה מזו של IR-1, היא פועלת כעת בנתנז ובפורדו.

IR-8 ו-IR-9: דורות יעילים במיוחד בפיתוח

פיתוחים אלה הם עדות ברורה להישגיה של איראן בהנדסה הפוכה וחדשנות בתחום טכנולוגיית ההעשרה.

אתרי העשרה איראניים; מנתנז לפורדו

נתנז: לב העשרת איראן, עם אלפי צנטריפוגות פעילות, כולל אולמות תת-קרקעיים עמידים בפני התקפה.

פורדו: אתר בהרי קום שתוכנן במקור עבור 20% וכיום ביתם של צנטריפוגות IR-6.

אספהאן וכרג': אתר פיתוח, הרכבה ותחזוקה של צנטריפוגות.

4. בניית קומפלקס דלק גרעיני: קשר חיוני לעצמאות אנרגטית

מכלול הדלק הוא החלק במחזור ההופך אורניום מועשר לכדוריות, מוטות ומכלולים גדולים יותר (מכלולי דלק).

המרת גז UF6 ל-UO2

לפני שניתן לייצר כדוריות, יש להמיר את גז UF6 לאבקת אורניום דו-חמצני (UO2). שלב זה, המבוצע במתקן UCF באספהאן, דורש דיוק כימי גבוה מכיוון ש-UF6 הוא קורוזיבי מאוד וריאקטיבי.

ייצור כדוריות דלק

אבקת UO2 נדחסת בטמפרטורות גבוהות לכדוריות קרמיות עמידות. כדוריות אלה חייבות לעמוד בתקנים של צפיפות, טוהר, משקל וסבילות תרמית. איראן פיתחה כעת טכנולוגיה זו במלואה במפעל ייצור הדלק (FMP) באספהאן.

מכלול מוטות ודלק

הגלולות מונחות בתוך צינורות זירקוניום ומעוצבות למוטות ארוכים. כמה עשרות מוטות יוצרים יחד מכלול דלק. מכלולים אלה מועברים לאחר מכן לתחנות כוח, כמו תחנת הכוח בבושהר או כור המחקר בטהרן.

5. ייצור רדיואקטיבי: שימוש אזרחי בטכנולוגיה גרעינית

איראן היא אחת המדינות הבודדות באסיה המשתמשות באורניום מועשר לייצור רדיואיזוטופים רפואיים; יישום הומניטרי חיוני ומעורר הערכה.

כור המחקר בטהרן

בכור זה, מיוצרים איזוטופים רדיואקטיביים על ידי הקרנת נויטרונים על מטרות מתכת ספציפיות כגון מוליבדן או יוד. איזוטופים אלה משמשים לאבחון וטיפול במחלות כגון סרטן. כדי לייצר איזוטופים אלה, איראן זקוקה להעשרת אורניום של 20%, אותה השיגה מאז 2010 על ידי תכנון דלק מקומי עבור טהרן.

ייצור והפצה של תרופות רדיואקטיבליות

חברות במדינה מייצרות מיליוני מנות של תרופות רדיואקטיבליות מדי שנה ושולחות אותן לבתי חולים ברחבי הארץ, וייצוא למדינות האזור נמצא גם הוא על הפרק.

איזוטופים המיוצרים

כמה מהאיזוטופים הרפואיים החשובים ביותר המיוצרים באיראן:

Tc-99m: להדמיית הלב, העצם והכליות

I-131: טיפול בסרטן בלוטת התריס

Lu-177 ו-Sm-153: לטיפול בסרטן

6. עיבוד מחדש של דלק משומש: השלב הסופי לסגירת המעגל

עיבוד מחדש פירושו הפקת חומרים שמישים מדלק משומש. באיראן, טכנולוגיה זו מפותחת במידה מוגבלת.

שחזור פלוטוניום ו-U-235

אחוז מסוים של U-235 וכמות קטנה של פלוטוניום-239 עדיין נותרו בדלק המשומש של תחנות כוח. יסודות אלה מופרדים וניתנים לשימוש חוזר באמצעות תהליכים כימיים מורכבים.

7. ניהול פסולת גרעינית: אחריות מדעית וסביבתית

יש לנהל פסולת רדיואקטיבית בזהירות ובהתאם לתקנים בינלאומיים.

סיווג פסולת

کم‌فعالیت (LLW): فیلترها، دستکش‌ها، تجهیزات مصرفی

متوسط (ILW): رزین‌ها، اجزای راکتور

پرتوان (HLW): سوخت مصرف‌شده راکتورها

דלפק (LLW): מסננים, כפפות, חומרים מתכלים

ביניים (ILW): שרפים, רכיבי כור

דלפק (HLW): דלק כור משומש

קבורה ואחסון מאובטחים

באיראן, קבורה זמנית וקבועה של פסולת מתבצעת במרכזים מיוחדים, בהתאם לתקני הסוכנות לאנרגיה אטומית. מיכלי פלדה ובטון, קבורה בשכבות גיאולוגיות יציבות, רישום וניטור קבועים הם בין האמצעים שננקטו.

החשיבות של השגת מחזור דלק גרעיני שלם וייצוב טכנולוגיית העשרה

השגת מחזור דלק גרעיני שלם, החל מכריית אורניום ועד לייצור דלק מועשר, ייצור תרופות רדיואקטיביות ואפילו עיבוד מחדש, היא סימן בלתי מעורער לבשלות הטכנולוגיה הגרעינית של מדינה. מחזור כזה לא רק מצביע על יכולות מדעיות והנדסיות גבוהות, אלא גם מבטיח ביטחון אסטרטגי וקיימות של טכנולוגיה גרעינית.

כאשר מדינה משיגה מחזור שלם זה, משמעות הדבר היא שהיא אינה תלויה עוד ביבוא דלק או טכנולוגיות רגישות ויכולה להיות עצמאית בכל שלבי הייצור. עצמאות זו מפחיתה במידה ניכרת את הסיכונים והפגיעויות הנובעים מסנקציות, לחצים פוליטיים או אפילו התקפות צבאיות אפשריות.

הניסיון העולמי הראה כי טכנולוגיית העשרה גרעינית אינה ניתנת להרס בקלות, משום שהציוד והידע הטכני שלה מפוזרים במרכזים מרובים וממוקמים לאורך זמן. לכן, מדינה שמייצבת את מחזור הדלק הגרעיני השלם הופכת למעשה למעצמה טכנולוגית עצמאית שלא ניתן לעצור אותה בדרך של קידמה מדעית ואנרגיה גרעינית שלווה על ידי כל לחץ חיצוני או אפילו איום צבאי.

על ידי פיתוח מוצלח של כל שלבי המחזור הזה, החל מייצור אורניום ועד לייצור דלק ורדיו-פרמצבטיקה, איראן הצליחה לבסס את מעמדה כאחת המדינות הבודדות בעלות טכנולוגיה גרעינית שלמה. הישג גדול זה הוא סמל לעוצמה מדעית ועצמאות טכנולוגית שיצרו עתיד מזהיר לפיתוח בר-קיימא של אנרגיה גרעינית ורפואה באיראן.

MR