باز طراحی رآکتور برق هسته ای بر مبنای غنی سازی با گاز هگزافلوراید اورانیوم یا UF۶

واحد های هسته ای قدرت که با آب سبک کار می کنند معمولا با ۲ تا ۵ درصد اورانیوم ۲۳۵ مشغول به بهره برداری می باشند. در یک راکتور معمولا ۳ غنای مقاومت برای یکسان نمودن شار نوترون و نیز تولید حرارت و انرژی یکنواخت، بطور همزمان استفاده خواهد گردید. بطوریکه در هنگام سوخت گذاری در حین کارکرد راکتور، سوخت با غنای بیشتر در طرف بیرونی مجموعه های سوخت قلب راکتور قرار می گیرد و پس از حدود ۱۲ تا ۱۸ ماه، سوخت گیری بعدی انجام شده و با قرار دادن اورانیوم تازه مجموعه مصرف شده را از مرکز قلب راکتور خارج نموده و سوخت جدید از محیط بیرونی به وسط و سوخت با غنای متوسط جای سوخت با غنای کمتر را اشغال خواهد نمود. در طی هر شکافت حرارتی ۴۳/۲ نوترون ایجاد خواهد شد که اگر یکی از این نوترون ها برای شکافت بعدی به کار برده شود ۴۳/۱ نوترون باقی می ماند که باید در راکتور های هسته ای از محیط حذف شود. اما نکته ای که حائز اهمیت است این می باشد که نوترون های تولید شده در اثر شکافت هسته ای، دارای انرژی متفاوتی بوده و متوسط انرژی آن ها Mev ۲ (۲ مگا الکترون ولت [هر الکترون ولت معادل ۱۹-۱۰×۶/۱ ژول انرژی]) است حال آن که اورانیوم ۲۳۵ با نوترون هایی واکنش می دهد که انرژی آن ها بسیار پایین تر از این مقدار یعنی حدود ۲۵ هزارم الکترون ولت و سرعت آن ها ۲۲۰۰ متر بر ثانیه باشد و از آن جایی که سوخت عمده راکتور های هسته ای از نوع اورانیوم است، بنابراین باید انرژی نوترون ها کاهش پیدا نماید.

کیک زرد عموما برای تهیه سوخت رآکتور هسته ای به کار برده می شود، در واقع این ماده است که پس از پردازش هایی به UO۲ تبدیل و برای استفاده در میله های سوختی به کار برده می شود.این ماده همچنین می تواند برای غنی سازی به گاز هگزافلوراید اورانیوم یا UF6 تبدیل شود، چون در این صورت می توان چگالی ایزوتوپ های اورانیوم ۲۳۵ را در آن افزایش داد.این عمل برای به دست آوردن اورانیوم خالص تر صورت می شود، ماده حاصل شده در این مرحله قهوه ای یا سیاه است و زرد نیست، سپس این محصول به دست آمده را خشک و فیلتر می کنند و نتیجه آن چیزی خواهد شد که به «کیک زرد» معروف است.امروزه روش های جدیدی برای تهیه این پودر اورانیوم وجود دارد که محصول آن ها بیش از آن که زرد باشد؛ به قهوه ای و سیاه نزدیک است، در واقع رنگ ماده به دست آمده به میزان وجود ناخالصی ها در این پودر بستگی دارد.نهادن این نام بر روی این محصول به گذشته بر می گردد که کیفیت روش های خالص سازی سنگ معدن مناسب نبود و ماده به دست آمده، زرد رنگ بود.

در رآکتور های سریع هیچ تلاشی برای کم کردن سرعت نوترون ها صورت نمی گیرد (به مدراتور نیازی نیست). انرژی متوسط نوترون ها در این نوع راکتورها در حدود ۰/۵ تا ۱/۵ مگا الکترون ولت است.به همین دلیل میله های سوختی باید داخل مدراتور باشند تا واکنش انجام شود. در واقع مدراتور باید علاوه بر این که انرژی جنبشی نوترون را می گیرد، آن را جذب نکند. معمولا مواد با عدد جرمی کم، کند کننده های خوبی هستند. واحد های هسته ای قدرت که با آب سبک کار می کنند معمولا با ۲ تا ۵ درصد اورانیوم ۲۳۵ مشغول به بهره برداری می باشند.

 در یک راکتور معمولا ۳ غنای مقاومت برای یکسان نمودن شار نوترون و نیز تولید حرارت و انرژی یکنواخت، بطور همزمان استفاده خواهد گردید. بطوریکه در هنگام سوخت گذاری در حین کارکرد راکتور، سوخت با غنای بیشتر در طرف بیرونی مجموعه های سوخت قلب راکتور قرار می گیرد و پس از حدود ۱۲ تا ۱۸ ماه، سوخت گیری بعدی انجام شده و با قرار دادن اورانیوم تازه مجموعه مصرف شده را از مرکز قلب راکتور خارج نموده و سوخت جدید از محیط بیرونی به وسط و سوخت با غنای متوسط جای سوخت با غنای کمتر را اشغال خواهد نمود. در طی هر شکافت حرارتی ۴۳/۲ نوترون ایجاد خواهد شد که اگر یکی از این نوترون ها برای شکافت بعدی به کار برده شود ۴۳/۱ نوترون باقی می ماند که باید در راکتور های هسته ای از محیط حذف شود.سوخت اصلی راکتورهای هسته ای قدرت، اورانیوم است که در راکتورهای مختلف، ترکیبات مختلف آن مورد استفاده قرار می گیرد. در این راکتورها از اورانیوم غنی شده به عنوان ماده شروع کننده شکافت هسته ای استفاده می شود. اورانیوم غنی شده، اورانیومی است که ایزوتوپ ۲۳۸ آن به روش مصنوعی کم شده است.(در بعضی راکتورها از اورانیوم طبیعی هم می توان استفاده نمود) در راکتورهای غیر همگن یا هتروژن (مدراتور و سوخت از هم جدا هستند) اغلب از فلز اورانیوم با دی اکسید اورانیوم (UO۲) استفاده می شود. در راکتورهای همگن یا هموژن (سوخت و مدراتور با هم تشکیل یک واحد را می دهند) همیشه و بدون استثناء، از اورانیوم غنی شده به صورت محلول (UO2SO4) استفاده می گردد. این سوخت ها اغلب به صورت میله، تسمه و گلوله به کار برده می شوند.