وعده رشد و پر از کاهش شدید لیزر

فن آوری های غنی سازی لیزر، مانند جدایی Isotops توسط لیزر Excitation (SILEX) و Atomic Vapor Laser Isotope dis (AVLIS)، مدت ها به عنوان یک تغییردهنده بالقوه بازی برای صنعت غنی سازی اورانیوم دیده شده اند، با استفاده از لیزر دقیق تنظیم شده برای جذب اورانیوم و هیجان اورانیوم جداگانه از اورانیوم-238، این روش ها وعده می دهند که بهره وری بالاتر، مصرف انرژی پایین تر، و استفاده از تجهیزات فنی، با این حال، بدون استفاده از تکنیک های فنی گاز طبیعی از تجهیزات فنی و یا تجهیزات گاز، به آن ها، به آن ها، به آن ها، به آن ها رسیده است.

سیستم های لیزر در مقیاس

لیزر دقیق و ثبات در مقیاس های صنعتی

در هسته هر فرایند غنی سازی لیزر توانایی ارائه نور لیزر از پهنای باند بسیار باریک است - به طور معمول کمتر از 0.001 سانتی متر -1 - برای اصلاح و یا جداسازی سیستم های پردازش نور مکانیکی مانند اتصال فیبر حرارتی، در یک آزمایشگاه، دستیابی به این دقت برای چند ساعت امکان پذیر است.

مدیریت مواد و بهره وری جدایی ایزوتروپ

مقیاس فرایند جدایی خود را مسائل مربوط به کنترل مواد شدید را معرفی می کند.در AVLIS، فلز اورانیوم در یک محفظه جدا کننده با استفاده از پرتو الکترون تبخیر می شود، و بخار با پرتوهای لیزر ارتباط برقرار می کند، از طریق قطع برق بالا، میزان بخار مایع لوله ای که در هر ساعت به حداکثر می رسد، نیاز به سلاح های پرتو الکترون با چگالی زیادی دارد.

مدیریت حرارتی و قدرت

غنی سازی لیزر صنعتی نیاز به ورودی های برق عظیم، هم برای لیزرها و هم سیستم های کمکی دارد. گرمای زباله تولید شده باید به طور موثر برای حفظ ثبات فرآیند حذف شود.سیستم های آب خنک کننده سنتی ممکن است ناکافی باشند؛ طرح های پیشرفته با استفاده از خنک کننده های فلزی مایع یا مبدل های حرارتی مسری در نظر گرفته می شوند. چگالی در حفره لیزر می تواند به اجزای زمان آسیب برساند، و نیاز به ماژول های لیزر اضافی و برنامه های پیش بینی شده است - این چالش های فنی به طور مستقیم مورد بحث قرار نمی گیرند.

قابلیت های اقتصادی و رقابت بازار

هزینه های سرمایه و عملیاتی

هزینه سرمایه اولیه برای یک تاسیسات غنی سازی لیزر تجاری بسیار زیاد است.(الف) با ظرفیت چند میلیون SWU (واحدهای کاری) در سال نیاز به صدها ماژول لیزر، قطارهای نوری پیچیده، سیستم های خلاء و زیرساخت های تامین شیمیایی دارد؛ یادداشت های پیشرفته SWU پیشنهاد هزینه های سرمایه را بر سفارش 5 تا 10 میلیارد دلار، قابل مقایسه با یک ماژول بزرگ لیزر، همچنین باید هزینه های تولید برق را در محدوده زمانی بالا داشته باشد.

ریسک های مالی و سیاسی

سرمایه گذاران از رکورد ردیابی تکنولوژی محتاط هستند.پروژه جهانی غنی سازی لیزر (GLE) در Wilmington، کارولینای شمالی - پیشرفته ترین تلاش غنی سازی لیزر تجاری - با تاخیر های مکرر و هزینه های اضافی مواجه شده است، و در نهایت به پایان نرسیده است. زمان های طولانی برای صدور مجوز و ساخت و ساز، همراه با قیمت های بازار نامشخص، باعث می شود که دولت پیش پرداخت هزینه یا تضمین های کاهش هزینه های خاص (ممکن است به اشتراک گذاری های غیر قانونی).

چارچوب های تنظیم مقررات و عدم گسترش

استفاده دوگانه از طبیعت و محافظان بین المللی

پتانسیل غنی سازی لیزر برای تولید انبوه اورانیوم بسیار غنی شده (HEU) برای سلاح ها یک نگرانی مرکزی است، زیرا چنین تکنولوژی می تواند به لحاظ نظری کوچک و پنهان شود، آن را به عنوان یک ماده حساس دوگانه استفاده شده تحت دستورالعمل های تنظیم کننده سلاح هسته ای (NSIA) در سیستم های لیزر، اجزای نوری، و طرح های خاص غنی سازی دقیق، باید بررسی های تجاری (FUD) را در چارچوب های حفاظت از مواد زیست محیطی (مانند مقررات حفاظت از مواد شیمیایی) و مستمر، و مقررات حفاظت از جمله تنظیم کننده های جدید، و مستمر از مواد اولیه (NSIA) تنظیم کنند.

طبقه بندی امنیت ملی

در ایالات متحده و دیگر کشورها، اطلاعات طراحی انتقادی برای غنی سازی لیزر طبقه بندی شده است. [۱] این جریان دانش علمی و همکاری را محدود می کند، شرکت ها باید تحت پروتکل های امنیتی دقیق کار کنند و تحقیق در ادبیات باز محدود است.(۱) نیاز به پیشبرد تکنولوژی با نگرانی های امنیت ملی تنش مداوم است.

محیط زیست و ملاحظات جامعه

اثرات زیست محیطی چرخه عمر

طرفداران استدلال می کنند که غنی سازی لیزر مزایای زیست محیطی را ارائه می دهد: مصرف انرژی پایین تر در هر SWU (به طور بالقوه با یک عامل 4-5 در مقایسه با سانتریفوژ)، کاهش حجم دمهای اورانیوم تخلیه شده و از بین بردن برخی از مواد شیمیایی خطرناک مورد استفاده در فرایندهای تبدیل، با این حال، ارزیابی چرخه کامل باید برای استخراج معادن و پالایش عناصر نادر خاکی که در کنترل لیزر بالا استفاده می شود، محاسبه شده و یا به طور عمده ای از مواد شیمیایی مایع، استفاده می شود؛ و یا کاهش داده های ذخیره سازی دائمی، و یا کاهش یافته است.

پذیرش عمومی و ابعاد اخلاقی

برای هر تاسیسات هسته ای، اعتماد جامعه ضروری است. ارتباط غنی سازی لیزر با گسترش سلاح های هسته ای اعتماد عمومی را از بین می برد. جوامع ممکن است از حوادث یا استفاده از مواد منفجره نگران کننده نگران باشند، ارتباطات شفاف در مورد سیستم های ایمنی - مانند مهار منفعل، تقسیم اضطراری و اقدامات امنیتی فیزیکی - همچنین مسائل اخلاقی حیاتی است: اگر لیزر غنی سازی در مقیاس کوچک تر از دسترس تر، می تواند به کاهش زیرساخت های همکاری اجتماعی کمک کند (به عنوان مثال کنترل های پایدار).

نتیجه گیری: A Long Road Ahead

مقیاس غنی سازی لیزر از تظاهرات آزمایشگاهی به واقعیت تجاری نیاز به حل یک پازل چند بعدی دارد. موانع فنی در ثبات لیزر، کنترل مواد و مدیریت حرارتی از طریق مهندسی پیشرفته و علوم مواد حل می شود، اما اطمینان لازم برای عملیات صنعتی، کاهش قابل توجه هزینه های قابل توجه و یک محیط بازار مطلوب است که در حال حاضر وجود ندارد، در همین حال جامعه بین المللی باید بدون همکاری های بالقوه انرژی، بدون اطمینان از مواد کاهش یابد - و انعطاف پذیری در مورد نیاز به ابعاد زیست محیطی، و انعطاف پذیر است.