واژه‌های هسته‌ای

[Zokalo]

​

منبع: ایران و فناوری هسته ای

مراحل مختلف چرخه سوخت هسته اي

اورانيومي كه از زمين استخراج مي شود، بلافاصله قابل استفاده درنيروگاه هاي توليد انرژي نيست. براي آنكه بتوان بيشترين بازده را از اورانيوم به دست آورد، فرآيندهاي مختلفي روي سنگ معدن اورانيوم صورت مي گيرد تا غلظت ايزوتوپ 235 كه قابل شكافت است، افزايش يابد. چرخه سوخت اورانيوم نسبت به سوخت هاي رايج ديگر از جمله زغال سنگ، نفت و گاز طبيعي به مراتب پيچيده تر و متمايزتر است. چرخه سوخت اورانيوم را چرخه سوخت هسته اي نيز مي گويند. چرخه سوخت هسته اي از دو بخش انتهاي جلويي و انتهاي عقبي (Front end) و (Back end) تشكيل شده است. انتهاي جلويي چرخه، مراحلي است كه منجر به آماده سازي اورانيوم به عنوان سوخت رآكتور هسته اي مي شود و شامل استخراج از معدن، آسياب كردن، تبديل، غني سازي و توليد سوخت است. هنگامي كه اورانيوم به عنوان سوخت مصرف شد و انرژي از آن به دست آمد، انتهاي عقبي چرخه آغاز مي شود تا ضايعات هسته اي به انسان و محيط زيست آسيبي نرسانند. اين بخش عقبي شامل انبارداري موقتي، بازفرآوري و انبار نهايي است.
الف) انتهاي جلويي چرخه سوخت هسته اي

اكتشاف و استخراج سنگ معدن: ذخاير طبيعي اورانيوم، سنگ معدن اورانيوم است كه بر اساس مقدار قابل استحصال از معدن محاسبه مي شود. با تكنيك ها و روش هاي زمين شناسي، معدن اورانيوم شناسايي مي شود و نمونه هايي از سنگ معدن به آزمايشگاه فرستاده مي شود. در آنجا، محلولي از سنگ معدن تهيه مي كنند و اورانيوم ته نشين شده را مورد بررسي قرار مي دهند تا بفهمند چه مقدار اورانيوم را مي توان از آن معدن استخراج كرد و چقدر هزينه مي برد.

آسياب كردن و توليد كيك زرد (كانه آرايي): پس از استخراج سنگ معدن، تكه سنگ ها به آسياب فرساده مي شود تا خوب خرد شده و خرده سنگ هايي با ابعاد يكسان توليد شود. اورانيوم توسط اسيد سولفوريك از ديگر اتم ها جدا مي شود و محلول غني شده از اورانيوم تصفيه و خشك مي شود. محصول به دست‌ آمده، كنسانتره جامده اورانيوم است كه كيك زرد ناميد مي شود.

تبديل: كيك زرد جامد است، ولي مرحله بعد (غني سازي) از تكنولوژي به خصوصي بهره مي برد كه نيازمند حالت گازي است. بنابراين، كنسانتره اكسيد اورانيوم جامد طي فرآيندي شيميايي به هگزافلورايد اورانيوم يا UF6 تبديل مي شود. UF6در دماي اتاق جامد است، ولي در دمايي نه چندان بالا به گاز تبديل مي شود.

غني سازي: براي ادامه يك واكنش زنجيره اي هسته اي در قلب يك رآكتور آب سبك، غلظت طبيعي اورانيوم 235 بسيار اندك است. براي آنكه UF6 به دست آمده در مرحله تبديل به عنوان سوخت هسته اي مورد استفاده قرار گيرد، بايد ايزوتوپ قابل شكافت آن را غني كرد. البته سطح غني سازي بسته به كاربرد سوخت هسته اي متفاوت است. براي يك رآكتور آب سبك سوختي با 5 درصد اورانيوم 235 مورد نياز است، درحالي كه در يك بمب اتمي سوخت هسته اي بايد حداقل 90 درصد غني شده باشد. غني سازي با استفاده از يك يا چند روش جداسازي ايزوتوپ هاي سنگين و سبك صورت مي گيرد. در حال حاضر، دو روش رايج براي غني سازي اورانيوم وجود دارد كه عبارتند از انتشار گاز و سانتريفوژ گازي. در روش انتشار گازي (ديفيوژن)، گاز طبيعي UF6 با فشار بالا از يك سري سدهاي انتشاري عبور مي كند. اين سدها كه غشاهاي نيمه تراوا هستند، اتم هاي سبك تر را با سرعت بيشتري عبور مي دهند. در نتيجه 235 UF6 سريع تر از 238 UF6 عبور مي كند. با تكرار اين فرآيند در مراحل مختلف، گازي نهايي به دست مي آيد كه غلظت اورانيوم 235 بيشتري دارد. در روش سانتريفوژ گازي، گاز UF6 را به مخزن هايي استوانه اي تزريق مي كنند و گاز را با سرعت بسيار زيادي مي چرخانند. نيروي گريز از مركز موجب مي شود 235 UF6 كه اندكي از 238 UF6 سبك تر است، از مولكلول سنگين جدا شود. اين فرآيند در مجموعه اي از مخزن ها صورت مي گيرد و در نهايت اورانيوم با سطحي غني شده مطلوب به دست مي آيد.

ساخت ميله هاي سوخت: توليد ميله سوخت، آخرين مرحله انتهاي جلويي در چرخه سوخت هسته اي است. اورانيوم غني شده كه هنوز به شكلUF6است، بايد به پودر دي اكسيد اورانيوم (UO2) تبديل شود و سپس فشرده مي شود و به شكل قرص درمي آيد. قرص ها در معرض حرارت با دماي بالا قرار مي گيرند تا به قرص هاي سراميكي سخت تبديل شوند. پس از طي چند فرآيند فيزيكي، قرص هايي سراميكي با ابعاد يكسان حاصل مي شود. حال، متناسب با طراحي رآكتور و نوع سوخت مورد نياز، اين قرص هاي كوچك را دسته دسته كرده و در لوله اي به خصوص قرار مي دهند. اين لوله از آلياژ به خصوصي ساخته شده است كه در برابر خوردگي بسيار مقاوم است و در عين حال، از رسانايي حرارتي بسيار بالايي برخوردار است. حال ميله سوخت آماده شده است و براي استفاده در رآكتور به نيروگاه فرستاده مي شود.

مدیریت سوخت هسته ای در قلب راکتور: در مركز رآكتورهاى هسته اى، ميله هاى سوخت چيده شده اند. در درون ميله هاى سوخت، فرآيند شكافت رخ مى دهد و انرژى آزاد مى شود. اين انرژى، آبي كه اطراف ميله ها را فرا گرفته گرم مى كند. آب گرم شده خود از درون مخازنآب ديگرى مى گذرد و آنها را گرم كرده و بخار مى كند. بخار آب توليد شده توربين هارا مى گرداند و با چرخش توربين ها كه به ژنراتور متصل اند، برق توليد مى شود. بهاين ترتيب، انرژى توليد شده در اثر شكافت اورانيوم به برق تبديل مى شود. برق توليدشده از شكافت يك تن اورانيوم برابر برق توليد شده از سوزاندن ۲۰ هزار تن ذغال سنگيا ۳۰ ميليون متر مكعب گاز طبيعى است.

ب) انتهاي عقبي چرخه سوخت هسته اي

انبارداري موقتي: سوخت مصرف شده كه از رآكتور خارج مي شود، بسيار داغ و راديواكتيو است و تشعشع و يون هاي فراواني را مي تاباند. از اينرو، هم بايد هم آن را سرد كرد و هم از تابيدن پرتوهاي راديواكتيو آن به محيط جلوگيري كرد. در كنار هر رآكتور، استخرهايي براي انبار كردن سوخت مصرف شده وجود دارد. اين استخرها مخزن هايي بتني مسلح به لايه هاي فولاد زنگ نزن هستند كه 8 متر عمق دارند و پر از آب هستند. آب هم ميله هاي سوخت مصرف نشده را خنك مي كند و هم به عنوان پوشش حفاظتي در برابر تابش راديواكتيو عمل مي كند. به مرور زمان، شدت گرما و تابش راديواكتيو كاهش مي يابد، به طوري كه پس از چهل سال به يك هزارم مقدار اوليه (زماني كه از رآكتور خارج شده بود) مي رسد.

بازفرآوري و انبار نهايي:3 درصد سوخت مصرف شده در يك رآكتور آب سبك را ضايعات بسيار خطرناك راديواكتيو تشكيل مي دهد، ولي بقيه آن حاوي مقادير قابل توجهي 235-U ، 239-PU و 238-U و ديگر مواد راديواكتيو است. اين مواد را مي توان با روش هاي شيميايي از يكديگر جدا كرد و اگر شرايط اقتصادي اجازه دهد، مي توان سوخت مصرف شده را براي تهيه سوخت هسته اي جديد بازيافت كرد. ضايعات هسته اي سطح بالا را پس از جداسازي، حرارت مي دهند تا به پودر تبديل شود. پس از اين فرآيند كه آهي كردن خوانده مي شود، پودر را با شيشه مخلوط مي كنند تا ضايعات را در محفظه اي محبوس كند. اين فرآيند شيشه سازي نام دارد. شيشه مايع براي ذخيره سازي درون محفظه هايي از جنس فولاد ضد زنگ قرار مي گيرند و اين محفظه ها را در منطقه اي پايدار (از نظر جغرافيايي) انبار مي كنند. پس از ساليان سال، شدت تابش هاي راديواكتيو ضايعات هسته اي به مقدار طبيعي كاهش پيدا مي كند. اين نقطه تا به امروز انتهاي چرخه سوخت هسته اي است.

اورانیوم

اورانیوم عنصر فلزی، با علامت اختصاری U و عدد اتمی 92 است کهمی‌تواند هم به‌عنوان سوخت برای نیروگاه‌های هسته‌ای و هم برای بمب اتمی به‌کار برود. اورانیوم در سال 1882 توسط کلاپروت، شیمیدان آلمانی در معدن سنگ پجیلند از معدنساکوتی کشف شد. در سال 1942 اورانیوم به‌عنوان ماده قدرتمند برای تولید انرژی وارد میدان گردید و از آن زمان به بعد انرژی هسته‌ای به‌عنوان یکیاز اقلام مهم انرژی مطرح شد. امروزه، حدود 582 معدن اورانیوم با ذخیره 680/810/4تن در جهان شناسایی شده‌است. میزان مصرف سالانه اورانیوم در کشورهای مختلفبالغ بر6500 تن می‌شود. انتظار می‌رود میزان مصرف تا سال 2020 میلادی به 75000 تندر سال فزونی یابد. مهم‌ترین کشورهای دارای منابع اورانیوم عبارتند از: کانادا،استرالیا، آفریقای جنوبی، برزیل، قزاقستان، ازبکستان، روسیه، نیجریه، نامیبیا. اورانیومی که از معدن به‌دست می‌آید یکدست نیست. به‌عبارت دیگر، همه اتم‌های اورانیوم دارای یک وزن نیستند. بعضی از آن‌هاسنگین‌تر و بعضی از آن‌ها سبک‌ترند. همه اتم‌های اورانیوم، چه اورانیومسنگین و چه اورانیوم نیمه سنگین و چه اورانیوم سبک، در درون هسته خود دارای 92پروتون می‌باشند، اما تعداد نوترون‌های آن‌ها متفاوت است. اورانیوم سنگین در هستهخود تعداد 146 نوترون دارد. در حالی که اورانیوم نیمه سنگین تعداد 143 نوترون واورانیوم سبک تعداد 142 نوترون دارد. برای نام‌گذاری این سه نوع اورانیوم،دانشمندان تعداد پروتون‌ها و نوترون‌های آن‌ها را به اسم اورانیوم اضافه می‌کنند. به‌عنوان مثال، اورانیوم سنگین را به‌نام اورانیوم 238 یا U238، اورانیوم نیمه سنگینرا به‌نام اورانیوم 235 یا U235 و اورانیوم سبک را به‌نام اورانیوم 234 یا U234 می‌نامند. برای سوخت رآکتورهای هسته‌ای، اورانیوم نیمه سنگین از همهمناسب‌تر است، اما درصد آن در سنگ معدن اورانیوم چیزی کمتر از یک درصد است. به طور کلی، اورانیوم سنگین به‌مقدار زیاد یعنی حدود نود و نه و سه دهم درصد و اورانیومنیمه سنگین به‌مقدار بسیار کم یعنی حدود هفت دهم درصد و اورانیوم سبک به‌مقدارفوق‌العاده جزئی یعنی به‌مقدار یک صدم درصد، به‌طور طبیعی در معدن اورانیوم وجوددارد. اورانیوم نیمه سنگین یا U235، عنصر اصلی برای تولید سوخت رآکتور است، اما مقدار طبیعی آن یعنی مقدار هفت دهم درصد، کافی نیست و باید غلظت اورانیوم نیمه سنگین از هفت دهم درصد تاحدود پنج درصد افزایش یابد. عملیات مربوط به افزایش غلظت اورانیوم نیمه سنگین رااصطلاحاً عمل غنی‌سازی اورانیوم می‌نامند. برای این کار، از دستگاهی به نام"سانتریفیوژ" استفاده می‌کنند.
ایزوتوپ‌های اورانیوم

تعداد نوترون‌ها در اتم‌های مختلف یک عنصر همواره یکسان نیست و برای مشخص کردنآن‌ها، از کلمه ایزوتوپ استفاده می‌شود. بنابراین، اتم‌های مختلف یک عنصر را ایزوتوپمی‌گویند. مثلاً، عنصر هیدروژن سه ایزوتوپ دارد: هیدروژن معمولی که فقط یک پروتوندارد و فاقد نوترون است. هیدروژن سنگین یک پروتون و یک نوترون دارد که به آن دوتریمگویند و نهایتاً تریتیم که از دو نوترون و یک پروتون تشکیل شده و ناپایدار است و طیزمان تجزیه می‌شود. غالب عناصر ایزوتوپ دارند، ازجمله عنصراورانیوم چهار ایزوتوپ دارد که فقط دو ایزوتوپ آن در طبیعت و در سنگ معدن یافت می‌شوند. این دو ایزوتوپ عبارتنداز اورانیوم 235و اورانیوم 238 که در هر دو 92 پروتون وجود دارد، ولی اولی 143 و دومی 146 نوتروندارد. اختلاف این دو، فقط وجود 3 نوترون اضافی در ایزوتوپ سنگین است، ولی از نظر خواصشیمیایی این دو ایزوتوپ کاملاً یکسان هستند و برای جداسازی آن‌ها از یکدیگر حتماًباید از خواص فیزیکی آن‌ها یعنی اختلاف جرم ایزوتوپ‌ها استفاده کرد. ایزوتوپ‌اورانیوم 235 شکست‌پذیر است و در نیروگاه‌های اتمی از این خاصیت استفاده می‌شود وحرارت ایجاد شده در اثر این شکست را تبدیل به انرژی الکتریکی می‌‌نمایند.
اورانیوم تهی شده

اورانیوم عنصری است با جرم اتمی 238 و عدد اتمی 92 و چگالی آن بسیار بالا می‌باشد. اولین بار در سال 1841 میلادی، این عنصر به‌صورت فلزی سنگین و نقره‌ایرنگ به‌دست آمد. این عنصر دارای سه ایزوتوپ پرتوزا است که مهم‌ترین آن U238 با درصد فراوانی 28/99 است. درصد فراوانی U235 7/. و U234 دارای درصد فراوانی بسیار ناچیز است. اورانیوم غنی‌شده (Enriched Uranium) به‌عنوان سوخت هسته‌ای کاربرد فراوانی در نیروگاه‌های اتمیدارد و اورانیوم تهی‌شده (Depleted Uranium) که معمولاً از فرآیند غنی‌سازی اورانیومبه‌عنوان پسمان هسته‌ای به‌دست می‌آید، اورانیومی است که درصد اورانیوم 235 آن تاحدود 2/0 کاهش یافته‌است، در مقایسه با میزان 7/0 درصد اورانیوم 235 در اورانیومطبیعی که می‌تواند به‌صورت فلز و یا اکسید اورانیوم U3O8)یا (UO2 باشد. اورانیوم تهی‌شده اولین بار درجریان بحران کویت، به‌وسیله نیروهای نظامی انگلیسی و آمریکایی در گلوله‌های ضد تانک علیه ارتش عراق مورد استفاده قرارگرفت. میزان اورانیوم تهی‌شده مصرفی در این جنگ حدود 300 تن تخمین زدهمی‌شود که در درجه حرارت بالای زمان انفجار، به‌صورت اکسید اورانیوم غیرمحلول و به‌حالت مه درآمده است. بدیهی است این‌گونه انفجارها مانند سایر انفجارهای جنگی است وتشخیص آن صرفاً به‌وسیله سیستم‌های آشکارسازی خاص امکان‌پذیر است. ائروسل حاویاورانیوم دربرابر جاذبه مقاومت می‌کند و بدین جهت می‌تواند کیلومترها در هواجابه‌جا شود و درصورتی که بر روی زمین نشست کند، می‌تواند به‌وسیله باد مجدداً به‌صورت معلق درآید. استنشاق ذرات بسیار کوچک اکسید اورانیوممی‌تواند سال‌ها در ریه باقی بماند و به مرور وارد خون شود. مهم‌ترین عضو حساس بدندر این مورد، کلیه‌ها هستند. بدیهی است که مضرات ترکیبات اورانیوم درریه و کلیه، نتیجه توأم سمیت و پرتوزایی این عنصر است. دستورالعمل‌های نظامی موجودکشورهای مصرف‌کننده سلاح‌های حاوی اورانیوم تهی‌شده، خطرات آن را حدود سایر خطراتمنطقه جنگی فرض می‌کنند.
گازهگزا فلوراید اورانیوم

یکی از اجزای چرخه سوخت هسته‌ای، گاز هگزا فلورایداورانیوم (UF6) است. هدف پایه‌ای دانشمندان هسته‌ای از فرایند غنی‌سازی، افزایشمیزان اتم‌های اورانیوم 235 است که برای این هدف اورانیوم باید اول به گاز تبدیلشود. با گرم‌کردن اورانیوم تا دمای 64 درجه سانتیگراد، حالت جامد به گاز هگزافلوراید اورانیوم (UF6) تبدیل می‌شود. برای تولید گاز اورانیوم، ابتدا کیک زردرا در اسید نیتریک حل می‌کنند. بر اثر این عمل، ماده‌ای به‌نام نیترات اورانیوم (NO3) U2O2 تولید می‌شود. پس از جداکردن نیترات از این ماده،‌ اکسید خالص اورانیوم (UO2) به‌دست می‌آید. به اکسید خالص اورانیوم، ماده‌ای به‌نام هیدروژن فلورایداضافه می‌کنند. بر اثر این عمل، اورانیوم با فلوراید ترکیب می‌شود و ماده‌ای به‌ناماورانیوم تترافلوراید تولید می‌گردد. سرانجام به گاز اورانیوم تترافلوراید، گازفلوراین (F2) اضافه می‌کنند. بر اثر این فعل و انفعال، گاز هگزا فلوراید اورانیومتولید می‌شود. این گاز همان گازی است که در طبله‌های چرخانسانتریفیوژ غنی می‌شود.
کیک زرد

ترکیب پرعیار اورانیومی که قابل عرضه به بازار باشد را کیک زرد می‌گویند. این ماده از اجزای مهم تشکیل‌دهنده چرخه سوخت هسته‌ای است. کیک زرد درواقعاکسید اورانیوم آسیاب شده است که برای شیمی‌دانان با فرمول U3O8 شناخته می‌شود. کیک زرد اولین قدم به‌سوی اورانیوم غنی شده‌است. این پودر قبل از این‌که غنی شود باید به گازهگزا فلوراید اورانیوم (UF6) تبدیل شود. کیک زرد به‌هیچ عنوان کالای کمیابیبه‌شمار نمی‌رود. تولید جهانی آن درحال حاضر نزدیک به 64000 تن در سال است. تهیه کیک زرد بهاین صورت است که سنگ معدن اورانیوم استخراج شده را آسیاب و آن را به‌صورت پودر درمی‌آورند. سپس به این پودر اسید سولفوریک اضافه می‌کنند، پس از آن طی فرآیندشیمیایی خاصی، اکسید اورانیوم موجود در پودر اورانیوم با اسید سولفوریک ترکیب می‌شود و تبدیل به سولفات اورانیل می‌شود. به سولفات اورانیل، حلال‌های مخصوصیاضافه می‌کنند تا سرانجام آن را به ماده‌ای جامد به هم پیوسته به نام کیک زرد (Yellow Cake) تبدیل کنند. این محصول نهایی یک پودر خشن اکسید شده است که گاهی اوقاترنگ زردی دارد، اما به رنگ‌های قرمز و خاکستری نیز دیده می‌شود که رنگ آن به نوع ومقدار ناخالصی‌های آن بستگی دارد. کیک زرد شامل 70 درصد اورانیوم بوده و دارایخواص پرتوزایی (Radio Active) است. این ماده از نظر شیمیایی، از سه مولکول اورانیومو هشت مولکول اکسیژن درست شده‌است. از کیک زرد برای تولید گاز هگزافلوراید استفاده می‌شود.
آب سبک

آب سبک درواقع همان آب معمولی است. رآکتورهای آب سبک نسبت بهسایر رآکتورها ساده‌تر هستند. آب سبک به‌عنوان کندکننده نیز عمل می‌کند. اما چون نوترون جذب می‌کند یا قابلیت جذب نوتروندارد، رآکتورهایی که آب سبک مصرف می‌کنند باید از اورانیوم غنی‌‌شده به‌جای اورانیوم طبیعی استفاده کنند.
آب سنگین

نوعی از رآکتورهای اتمی با آب سنگین کار می‌کنند. آب سنگین ازنظر شیمیایی شبیه آب معمولی (آب سبک) است، اما به‌جای دو اتم هیدروژن H2O در فرمولآن، دو اتم دئوتریوم D2O جایگزین شده‌است. دئوتریوم ایزوتوپی سنگین‌تر از هیدروژناست، با یک نوترون اضافی. بنابراین، اتم دئوتریوم شامل یک پروتون، یک نوترون در هستهاتمی و یک الکترون اوربیتال (چرخنده) می‌شود. این یک نوترون اضافی است که آب سنگینمی‌سازد. در واقع، آب سنگین نزدیک به ده درصد سنگین‌تر از آب معمولی است. یعنی اگریک لیتر آب معمولی یک کیلوگرم وزن داشته باشد، یک لیتر آب سنگین حدود یک کیلو و صدگرم وزن دارد. نقش آب سنگین در نیروگاه‌هایی که با رآکتورهای آب سنگین کار می‌کنند،به‌عنوان ماده سرد‌کننده و کندکننده است. آب سنگین در طبیعت به مقدار تقریباًیک‌دهم درصد وجود دارد. یعنی نود و نه ممیز نود و نه درصد آب رودخانه‌ها و دریاهااز آب معمولی و فقط مقدار بسیار ناچیزی از آن از آب سنگین درست شده‌است. برایتهیه آب سنگین دو راه وجود دارد. یا باید آب سنگین را از کشورهای تولیدکنندهخریداری کرد و یا باید آن را در داخل تولید نمود. چهار کشور یعنی آرژانتین،کانادا، هند و نروژ از بزرگ‌ترین صادرکنندگان آب سنگین در جهان می‌باشند. برای تولید آب سنگین معمولاً از روش تبخیر وتقطیر استفاده می‌کنند، چون نقطه جوش آب سنگین بالاتر از نقطه جوش آب معمولی است.می‌توان با این روش آن را از آب معمولی جدا ساخت. از هر۶۵۰۰ لیتر آب معمولی، تنها یکلیتر آب سنگین به‌دست می‌آید. آب سنگین، در پژوهش‌های علمی در حوزه‌های مختلفاز جمله زیست‌شناسی، پزشکی، فیزیک و... کاربردهای فراوانی دارد. برخی از کاربردهای آن عبارتنداز: طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته، کندکننده نوترون، آشکارسازی نوترینو، آزمون‌های سوخت و ساز در بدن، تولید تریتیم.
رآکتورهای هسته‌ای

رآکتورها با بهره‌گیری ازحرارت تولیدی در شکافت هسته‌ای کار می‌کنند. این حرارت جهت گرم کردن آب، تبدیل آنبه بخار و استفاده از بخار برای حرکت توربین‌ها بهره گرفته می‌شود. در بسیاری از رآکتورهای هسته‌ای از اورانیوم غنی‌شده به شکلقرص‌هایی به اندازه یک سکه و ارتفاع یک اینچ بهره می‌گیرند. این قرص‌ها به‌صورتکپسول‌های میله‌ای شکل صورت‌بندی شده و درون یک محفظه عایق، تحت فشار قرار داده‌می‌شود. در بسیاری از نیروگاه‌های هسته‌ای‍ این میله‌ها جهت خنک‌شدن درون آبغوطه‌ور هستند. روش‌های دیگر خنک‌کننده نیز نظیر استفاده از دی‌اکسید کربن یا فلزمایع هستند.
مقررات پادمان

این مقررات شامل بازرسی‌های در محل است که کشور عضو معاهده منعگسترش سلاح‌های هسته‌ایNPT به آن تن می‌دهد. هدف از این بازرسی‌ها، بررسی و تحقیقدرمورد احتمال انحراف برنامه هسته‌ای کشور عضو به‌طرف ساخت سلاح هسته‌ای است. هدف از اجرای مقررات پادمان، تحقیق درباره رعایت مفاد تعهد کشور عضوNPTدر عدمپیگیری ساخت سلاح هسته‌ای است. چنان‌چه در گزارش بازرسان هسته‌ای، کشور عضوNPT عدم‌پایبندی به تعهدات خود داشته باشد، این وضعیت باید به مدیرکل آژانس و از طریق وی به شورای حکام گزارش شود. در این صورت، موضوع کشور مزبور به شورای امنیت سازمانملل فرستاده می شود.
اقدامات ایمنی

شامل اقدامات تأمین، حفاظتی وحراستی از کلیه عوامل درگیر در مسائل هسته‌ای است. این عوامل شامل ابنیه، اطلاعاتعلمی، آزمایشگاه‌ها، تجهیزات، مواد، کارخانجات و تأسیسات هسته‌ای است. مقرراتایمنی از یک سو مانع بروز حوادثی مانند چرنوبیل می‌شود و از طرف دیگر، از دسترسیافراد غیرمرتبط به تأسیسات، تجهیزات و مواد هسته‌ای جلوگیری می‌کند.
اهداف صلح‌آمیز در برنامه‌های هسته‌ای

معمولاً کشورها به اتهام انحراف از برنامه‌های صلح‌آمیز کاربرد دانشهسته‌ای تحت فشار قرار می‌گیرند. در نظر اول، کاربرد صلح‌آمیز دانش هسته‌ای شامل به‌کارگیری فناوری هسته‌ای در امور بهداشت و درمان، صنعت، تولید برق و کشاورزیو... است، اما در مذاکرات سیاسی درمورد چگونگی اهداف صلح‌آمیز دو دیدگاه وجوددارد. این دیدگاه‌ها از دوره جنگ سرد و رقابت آمریکا و شوروی سابق به‌جای مانده‌است. از نگاه آمریکایی‌ها، یکی از شاخص‌های تحقق اهداف صلح‌آمیز کاربرد دانشهسته‌ای این بود که برنامه‌های هسته‌ای در دست غیرنظامیان باشد. اما شوروی‌ها معتقد بودند که ملاک صلح‌آمیز بودن برنامه‌های هسته‌ای "غیرنظامی بودن" آن نیست، بلکه "غیرتهاجمی بودن" برنامه‌های هسته‌ای است. گرچه شوروی در حال حاضر وجود ندارد،اما چون مقررات NPT درقالب **** کنترل تسلیحات تنظیم شده است، آثار این دیدگاه‌هاهمچنان پابرجاست.
تکثیر(اشاعۀ) هسته‌ای

تکثیر هسته‌ای عبارت است از اشاعه بمب‌های اتمی و فناوری ساخت سلاح‌های هسته‌ای به آن بخش‌هایی از جهان که چنین سلاح‌ها و یا فناوری‌هایی را دارا نیستند. "اشاعه افقی" به انتقال سلاح‌های هسته‌ای و یا فناوری ساخت این سلاح‌ها بهکشورهای دیگر اشاره دارد، در حالی که مراد از "اشاعه عمودی" افزایش در کیفیت و یاتنوع سلاح‌های هسته‌ای در یک کشور معین است.
کلاهک اتمی

به آن قسمت از موشک، راکت،‌ اژدر، مرمی و یا هر سلاح دیگری که حاوی سیستم هسته‌ای ویا حرارتی هسته‌ای باشد، کلاهک هسته‌ای گویند. فناوری کلاهک هسته‌ای به دنبالجنگ جهانی دوم همراه با انبوهی از سیستم‌های تسلیحاتی که هرلحظه پیچیده‌تر می‌شوندبا گام‌هایی شتابان به‌پیش رفته است. پیشرفت‌های عمده در طراحی کلاهک‌های هسته‌ای(به‌عنوان مثال ریز شدن الکترونیکی) به کاربردهای کارآمدتر مواد قابل شکافت هسته‌ایو تهیه کلاهک‌های هسته‌ای کوچک انجامیده است. ساخت کلاهک‌های (هسته‌ای) کوچک همراهبا پیشرفت‌های مهمی که در عرصه سیستم‌های پرتاب کلاهک‌ها صورت گرفته، راه را برایپذیرش وسیع سلاح‌های هسته‌ای در نیروهای مسلح ایالات متحده هموار کرده‌است. ویژگی‌های طرح‌های تازه کلاهک‌ها ازجمله عبارتنداز: کنترل، کارآیی و ایمنی بیشترو درنتیجه تحرک بهتر، دقت بیشتر، برد زیادتر و قدرت کشندگی افزون‌تر آن‌ها. بنا به تخمین‌ها، هزینهکلاهک ده تا بیست درصد هزینه یک سیستم تسلیحاتی است، گرچه این رقم ممکن است (دربعضی از سیستم‌های تسلیحاتی) به‌طرزی نمایان تفاوت کند. برابر آمارهای موجود، میزان کلاهک های هسته ای موجود در ایالات متحده از 10000 عدد می‌گذرد.
بمب اتمی

بمبی است که انرژی آن از شکافت هسته اتم پلوتونیوم و یااورانیوم به‌دست می‌آید. بمب اتمی آن‌گونه که در آغاز در ذهن آفریده شد، بمبی بودکه از شکافت هسته اتم حاصل می‌آمد. بدین معنی که در این بمب، انفجار درنتیجه جداشدن (تجزیه) اتم‌های عناصر مختلف (و در این مورد ایزوتوپ‌های اورانیوم‌هایناپایدار) به‌وقوع می‌پیوندد. بعد از تجزیه اتمی، انرژی تولید می‌شود و این انرژیهم سبب‌ساز یک واکنش زنجیره‌ای است که حاصل‌اش یک انفجار اتمی است. این نوع انفجار چهار اثر مرگ‌آفرین بر جای می‌نهد. نخست، حرارتی بسیار شدید که از آزادشدن انرژیاتم‌های تجزیه شده به‌دست می‌آید. این حرارت در منطقه انفجار، آتش‌هایی می‌افروزد وتوفانی از آتش برمی‌انگیزد. دوم، فشار بیش از اندازه ناشی از انفجار که تغییراتیشگرف در فشار اتمسفر به‌وجود می‌آورد و این پدیده بادهای سهمگینی که از منطقهانفجار سرچشمه می‌گیرند تولید می‌کند که ضایعات مادی عظیمی در پی دارند. سوم،تشعشعات هسته‌ای بی‌درنگ در فضا پراکنده می‌شوند و ذرات ساب اتمیک (به‌طور عمدهاشعه‌های نوترون‌ها و گاما) درنتیجه تجزیه اتم‌های اورانیوم آزاد می‌شوند وناتوانی و یا مرگ می‌آفرینند. چهارم، ریزش گرد و غبار هسته‌ای که مشتمل بر ذرات بزرگ‌تری هستند و تجزیه اتمی آفریننده‌شان بوده‌است. این گرد و غبار هسته‌ای کهحاوی ایزوتوپ‌هایی همچون استرونیوم 90 است، دارای رادیواکتیویته بالایی است و تادوره‌ای نامحدود و نامشخص برای سلامتی، سخت زیان‌بار است.
اتکاءپذیری بر ذخایر (تسلیحاتی )

به اعتماد و اطمینان‌پذیری سلاح‌ها و دیگر سخت‌افزارهای نظامیکه در زرادخانه کشوری انبار شده اند، اتکاءپذیری ذخائر (تسلیحاتی) گویند. اتکاءپذیریذخائر (در ایالات متحده) در سال‌های اخیر به‌سبب گزارش‌های مستمری که درباب عیوبمتعدد در طراحی (سلاح‌ها) انتشار یافته نگرانی فزاینده‌ای را به‌وجود آورده است. واقعیت این‌است که درنتیجه بازرسی و آزمایش تکمیلی و حوادثی که روی داده‌است چنیننواقصی را در چندین نوع کلاهک تاکتیکی و استراتژیکی کشف کرده‌اند. مشکلات معمول دراین باب عبارتنداز: خوردگی و زنگ‌زدگی موادی که تجزیه هسته‌ای در آن‌ها امکان‌پذیراست، سیستم‌های تسلیح مکانیکی ناکارآمد و حساسیت و یا فساد مواد منفجره شیمیایی. اتکاءپذیری ذخائر، کلید توان نظامی هر کشور است.
قدرت‌های هسته‌ای درآستانه

قدرت‌های هسته‌ای در آستانه به آن کشورهایی گویند که به باور همگان این توانایی رادارند که اگر بخواهند، بتوانند شتابان به سمت تولید سلاح‌های هسته‌ای‌ بروند.
خلع سلاح هسته‌ای

نظریه خلع سلاح، رهیافتی قدیمی و صریح در برخورد با مسأله جنگ است که هدف آن الغای جنگ ازطریق از بین بردن سلاح‌ها و وسائل جنگی است. منشأ این نظریه، دیدگاهی ایده‌آلیستی در روابط بین‌الملل می باشد که معتقد است با نابودی سلاح‌ها، جنگ نیز از زندگی بشر رخت برخواهد بست. طرفداران رهیافت خلع سلاح استدلال می‌کنند که ساخت و انباشت تسلیحات به این معناست که جنگ یکی از راه‌های حل‌وفصل اختلافات بین‌المللی است، در حالی که جنگ در روابط بین‌المللی اگر مشکلات را پیچیده تر نکرده باشد، حل نکرده است. استدلال دیگر طرفداران نظریه خلع سلاح این‌است که انبارکردن تسلیحات به بروز تشنجات و تنش‌های بین‌المللی و جنگ منتهی می شود. تسلیحات نه تنها ابزار سیاست، بلکه فی‌نفسه هدف و اداره‌کننده سیاستگذاری‌ها شده‌است. منتقدان این نظریه معتقدند که تسلیحات مطمئن‌ترین ابزار تأمین امنیت هستند و چنین نیست که از بین بردن تسلیحات، موجب از بین رفتن جنگ شود. چون جنگ لزوماً با تسلیحات به‌وجود نیامده‌است که با نابودی آن از بین برود، بلکه اگر عواقب جنگ باقی بماند انسان‌ها با ساده‌ترین ابزار هم با یکدیگر خواهند جنگید. از این رو، تسلیحات باعث جنگ نیست، بلکه علل آن را باید در بی‌اعتمادی و عدم اطمینان میان کشورها دید که خود ناشی از تضادهای سیاسی، اقتصادی و ایدئولوژیک آن‌هاست.
کنترل تسلیحات هسته‌ای

کنترل تسلیحات عبارت است از کاهش بین‌المللی در توسعه، آزمایش، استقرار و به‌کارگیری سلاح‌ها و در عین حال، پذیرش اجتناب ناپذیر تأسیسات نظامی موجود. این نظریه، نسبت به نظریه خلع سلاح جدیدتر می باشد. کنترل تسلیحات معمولاً برخلاف خلع سلاح، درمقیاس وسیع نیاز به اعتماد متقابل ندارد. کنترل تسلیحات عموماً شامل بخشی از زرادخانه طرفین می‌باشد. کنترل تسیلحات در این زمینه از چند طریق قابل تصور و عملی شدن است:

• - قدرت‌های هسته‌ای می توانند برمبنای ارزیابی خود از میزان کافی تسلیحات از نظر بازدارندگی و جنگ هسته‌ای بالفعل، به‌طور یک‌جانبه تولید سلاح‌های هسته‌ای و وسایل آن‌را محدود سازند که سبب انجام این اقدام از طرف بقیه خواهد شد.
• - دولت ها می توانند از طریق موافقت‌نامه‌های رسمی، تسلیحات خود را کنترل کنند.
• - دولت‌ها می‌توانند براساس توافق ضمنی تسلیحات خود را کنترل کنند، بدین ترتیب که انجام یا عدم انجام عملی از سوی یکی از طرفین مورد استناد طرف دیگر قرار گیرد و بالعکس.
• - کنترل تسلیحات همچنین می‌تواند به‌صورت برچیده شدن همه یا برخی از انواع سلاح‌ها از برخی مناطق جغرافیایی یا خاک برخی از دولت‌ها باشد.

باید توجه داشت که کنترل سلاح‌ها درعمل موکول به تثبیت فناوری هسته‌ای است، زیرا تنها براساس این فرض است است که دول ذی‌ربط می‌توانند به رقابت پایان بخشند، اما تا زمانی که آزمایش‌های‌ زیرزمینی و ماورای جو، تحقیق و آزمایش، تلاش جهت یافتن فرصت‌هایی برای بهبود فناوری‌های هسته‌ای و اختراع سلاح‌های جدید تداوم دارد، کنترل تسلیحات هسته‌ای باتوجه به وابستگی آن به ثبات فناوری، محدود و موقتی خواهد بود.
بازدارندگی هسته‌ای

اصطلاحاتی مانند بازدارندگی به مثابه ابزار و تسلیحات سیاسی‌اند. بازدارندگی را
می‌ توان چنین تعریف نمود: "اقداماتی برای جلوگیری مخالفان در استفاده از قدرت نظامی برای دستیابی به اهداف سیاسی و ممانعت آنان از دست زدن به اقدامات مسلحانه و جلوگیری از افزایش درگیری در صورت وقوع آن". این تفسیر، ما را به چند مسأله رهنمون می سازد:

• - بازدارندگی به معنای درنظر گرفتن جهان در قالب دشمنان و مخالفان است.
• - هدف اصلی بازدارندگی، ممانعت از انجام اقدامات مسلحانه توسط مخالفان است.
• - بر این باور باشند که طرف مقابل او، از زور استفاده خواهد کرد. این بدین معناست که قابلیت‌های بازدارندگی نباید مخفی باشد.

مفهوم بازدارندگی در عصر هسته‌ای معنا و ماهیت دیگری یافت: تهدید جدی مبنی بر انتقام‌گیری ویران‌کننده. در کلی‌ترین شکل، بازدارندگی به‌مفهوم زیر تعریف شده‌است: "متقاعد ساختن حریف نسبت به این که هزینه‌ها و یا خطرات خط‌مشی احتمالی او از منافع آن بیشتر است". بازدارندگی در روابط بین‌الملل، نوعی استراتژی است که مبتنی بر حل‌وفصل مسالمت‌آمیز مسایل و عدم توسل به خشونت می باشد، چرا که در حالت بازدارندگی طرف دوم یا تهدیدشونده می‌داند که چنان‌چه منافع طرف او یا تهدیدکننده را تأمین کند، هیچ‌گونه مجازاتی در انتظار وی خواهد بود.