مصدر المواد النووية المستخدمة في عمليات الأشعة

بشكل عام، تعني “مادة المصدر” مادة تحتوي إما على عنصر الثوريوم أو عنصر اليورانيوم؛ شريطة ألا يتم تخصيب اليورانيوم بنظير اليورانيوم 235 أعلاه الموجود في الطبيعة.

مصادر المواد النووية

يعتبر كل من اليورانيوم الطبيعي واليورانيوم المستنفد من مصادر المواد، حيث يمكن أن تكون مادة المصدر أيضًا مزيجًا من الثوريوم واليورانيوم المستنفد واليورانيوم الطبيعي، ويمكن أن تكون المادة بأي شكل فيزيائي أو كيميائي المواد الخام التي تحتوي على اليورانيوم أو الثوريوم أو أي مزيج منهما بنسبة واحد على عشرين من واحد في المائة (0.05 في المائة) أو أكثر بالوزن هي مادة المصدر.

تشمل المواد المصدر معظم خامات اليورانيوم والثوريوم والمنتجات الناتجة عن عمليات التعدين والطحن يمكن أيضًا إنشاء مادة المصدر كمنتج جانبي أثناء تكرير الخامات المستخرجة من المعادن الثمينة الأخرى يتم إنشاء اليورانيوم المستنفد (مادة تحتوي على تركيزات أقل من 235 يورانيوم من اليورانيوم الطبيعي) كمنتج ثانوي لعملية تخصيب اليورانيوم.

يمكن أيضًا إنشاء مادة المصدر من إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك، ولكن لا توجد إعادة معالجة تجارية مرخصة حاليًا في الولايات المتحدة.

كيف يتم استخدام المواد المصدر تجاريًا

يتم إنتاج المواد المصدر ومعالجتها في مجموعة متنوعة من أنواع المنشآت تتمثل المراحل الأولى من دورة الوقود النووي في مرافق معالجة المواد المصدر للاستخدام النهائي، وفي المفاعلات النووية طورت تراخيص المواد المصدر الأخرى استخدامات صناعية لمواد المصدر هناك ما يقرب من 105 منشآت مواد مصدر مرخصة من المجلس النرويجي للاجئين، كما يتم تنظيم الاستخدامات التالية لمصادر المواد على أنها استعادة اليورانيوم.

تعدين خامات اليورانيوم والثوريوم

• تتم معالجة خام اليورانيوم في مطحنة لاستخراج محتوى اليورانيوم سيتم استخدام مركزات خام اليورانيوم في دورة الوقود النووي، حيث تتم معالجة الخامات المحتوية على اليورانيوم ومركزات الركاز والخبث لاستعادة المعادن القيمة، مثل التنتالوم والنيوبيوم والسكانديوم والزركونيوم والأتربة النادرة الأخرى.

• تُستخدم هذه المعادن في صنع مكثفات للهواتف الخلوية وأجهزة الكمبيوتر والأجهزة الإلكترونية الأخرى يتم إنتاج اليورانيوم بكميات وتركيزات خاضعة للترخيص كنفايات أو منتج ثانوي من هذه المرافق، كما يتم تنظيم الاستخدامات التالية لمصادر المواد كمرفق لدورة الوقود.

• يتم إرسال مركزات خام اليورانيوم التي يتم إنتاجها أثناء استعادة اليورانيوم إلى منشأة تحويل هنا يتم تنقية مركزات خام اليورانيوم وتغييرها كيميائيًا إلى سادس فلوريد اليورانيوم (UF6) لا يزال سادس فلوريد اليورانيوم يتكون من اليورانيوم الطبيعي.

• ثم يتم إرسال اليورانيوم الطبيعي (UF6) للتخصيب المواد التي يتم استلامها في المصنع، وهي مادة المصدر المادة التي يتم تخصيبها في محطة التخصيب هي مادة نووية خاصة، ومن النواتج الثانوية لعملية التخصيب اليورانيوم المستنفد مادة المصدر.

• مرحلة أخرى في دورة الوقود النووي تتضمن مادة المصدر هي فك التحويل، حيث يقوم مصنع فك التحويل بتحويل اليورانيوم المستنفد في الشكل الكيميائي لسادس فلوريد اليورانيوم إلى أكسيد يورانيوم أكثر استقرارًا، إذ أن أكسيد اليورانيوم (المكون من اليورانيوم المستنفد) هو مادة مصدر.

• تقوم منشأة خفض مزج اليورانيوم بتحويل اليورانيوم المخصب (مادة نووية خاصة) إلى تركيز أقل لتخصيب اليورانيوم باستخدام اليورانيوم المستنفد (مادة المصدر)، ثم يتم تنظيم الاستخدامات التالية لمصادر المعلومات بصفتها المرخص له للاستخدام الصناعي.

أهمية التحكم في مصدر المواد

سن الكونجرس الباب الأول من قانون الطاقة الذرية لعام 1954، كجزء من برنامج الرئيس أيزنهاور للذرات من أجل السلام بما في ذلك البند: “تتأثر المصادر والمواد النووية الخاصة ومرافق الإنتاج ومنشآت الاستخدام بالمصلحة العامة، ومن الضروري تنظيم الولايات المتحدة لإنتاج واستخدام الطاقة الذرية والمرافق المستخدمة فيما يتعلق بها من أجل المصلحة الوطنية لضمان الدفاع والأمن المشتركين وحماية صحة وسلامة الجمهور “.

يتم ترخيص المواد المصدر وتنظيمها لضمان استخدام المواد لأغراض تجارية آمنة وعدم استخدامها من قبل الخصوم، حيث يحتوي اليورانيوم الطبيعي، وهو مادة مصدر على اليورانيوم 235، وهو مادة انشطارية يمكن تركيزها (أي التخصيب) لصنع يورانيوم عالي التخصيب، وهو المكون الأساسي لبعض تصاميم المتفجرات النووية يمكن أيضًا استخدام اليورانيوم الطبيعي كوقود في مفاعلات الجرافيت والماء الثقيل، أو كهدف في مفاعل لإنتاج البلوتونيوم 239.

يمكن استخدام البلوتونيوم المستخرج والمعالج من وقود المفاعلات أو الأهداف في بعض أنواع المتفجرات النووية، كما يمكن استخدام الثوريوم في الوقود أو كهدف في تصميمات مفاعل معينة لإنتاج اليورانيوم – 233، والذي يتم حرقه لاحقًا في المفاعل النووي أو يمكن استخراجه لاستخدامه في تفجير نووي من خلال تنظيم المواد المشعة، بينما لا تزال مادة مصدر، يمنع هذه المواد من الوقوع في الأيدي الخطأ وخضوعها لأي من هذه العمليات.

إن إساءة استخدام المواد النووية المخصصة للأغراض السلمية لصنع متفجرات نووية أمر غير قانوني، حيث ينظم المجلس النرويجي للاجئين المواد المصدرية لمنع إساءة الاستخدام، ولتوفير الدفاع والأمن المشتركين، ولحماية صحة وسلامة الجمهور.

المواد النووية الخاصة

لا يوجد اليورانيوم -233 والبلوتونيوم بشكل طبيعي، ولكن يتم إنتاجهما عن طريق تشعيع مادة المصدر أو المواد النووية الخاصة في المفاعلات النووية، ويمكن استخلاصهما من الوقود المستخدم أو الأهداف عن طريق الفصل الكيميائي.

يسمى استخراج (SNM) من الوقود المستخدم إعادة المعالجة ينتج البلوتونيوم في مفاعلات تستخدم اليورانيوم كوقود أو أهداف، حيث يتم إنتاج اليورانيوم -233 في مفاعلات تستخدم الثوريوم كوقود أو أهداف، ولم يتم حاليًا ترخيص أي مصنع تجاري أمريكي لإعادة المعالجة من قبل المجلس النرويجي للاجئين للتشغيل، حيث يُنشأ اليورانيوم المخصب باليورانيوم -235 بواسطة منشأة تخصيب.

أهمية السيطرة على المواد النووية الخاصة

• تتأثر المصادر والمواد النووية الخاصة ومرافق الإنتاج ومنشآت الاستخدام بالمصلحة العامة، ومن الضروري تنظيم الولايات المتحدة لإنتاج واستخدام الطاقة الذرية والمرافق المستخدمة فيما يتعلق بها من أجل المصلحة الوطنية لضمان الدفاع والأمن المشتركين وحماية صحة وسلامة الجمهور.

• إن المواد النووية الخاصة مشعة بشكل معتدل، لكنها تشمل النظائر الانشطارية اليورانيوم -233 واليورانيوم -235، والبلوتونيوم -239 والتي تظهر في شكل مركّز، يمكن استخدامها كمكونات أساسية للمتفجرات النووية.

تُعرَّف هذه المواد بكميات أكبر من كميات الصيغة على أنها “مواد نووية استراتيجية خاصة” (SSNM)، حيث يمكن تركيز محتوى اليورانيوم – 235 من اليورانيوم المنخفض التخصيب (أي المخصب) لصنع يورانيوم عالي التخصيب، وهو المكون الأساسي لبعض تصاميم المتفجرات النووية.

لضمان سلامة الجمهور وأمن الأمة، تطلب NRC من المرافق المرخصة لامتلاك SNM لإنشاء وصيانة برامج الأمان التي تحمي المواد وتمنع فقدان أو سرقة SNM.

هذا وقد ينظم المجلس النرويجي للاجئين الاستخدام السلمي للمواد النووية الخاصة من خلال الترخيص والرقابة على العمليات المرخص لها.