เมื่อต้นเดือนที่แล้วได้รับเชิญจากตัวแทนจากมหาวิทยาลัย
Albany
ประเทศสหรัฐอเมริกา
ให้เข้าร่วมฟังการบรรยายการสรุป
workshop
เกี่ยวกับสินค้าสองทางเป็นเวลาครึ่งวัน
(คือเขามีการจัดกันสองวัน
โดยในช่วงแรกจัดให้กับหน่วยงานอื่น
แล้วมาสรุปรวมกับผู้ที่ได้รับเชิญในบ่ายวันที่สอง)
ในบรรดาผู้ที่ได้รับเชิญไปนั้นมีตัวแทนจากบริษัทแห่งหนึ่งที่จัดจำหน่าย
"เรซิน"
และได้มีการยกประเด็น
"เรซิน"
นี้ขึ้นมาว่าเป็นสินค้าสองทางในส่วนไหน
แต่ก่อนอื่นเราไปทำความรู้จักคำว่า
"เรซิน
(Resin)"
กันก่อนดีกว่าว่ามันคืออะไร
"เรซิน"
พวกแรกเป็นของเหลวที่แข็งตัวได้ด้วยกระบวนการต่าง
ๆ (เช่น
สัมผัสความชื้นหรืออากาศ,
ได้รับความร้อน,
ได้รับรังสียูวี,
การเติมตัวกระตุ้น
(initiator))
ตัวอย่างงานที่ใช้เรซินเหล่านี้ได้แก่
งานเคลือบผิว,
เคลือบเส้นใย,
ขึ้นรูปวัสดุเส้นใยให้เป็นชิ้นงานของแข็ง
(เช่นเรซินไฟเบอร์กลาส)
ในรายการ EU
List นั้นมีคำว่า "เรซิน"
นี้ใช้ควบคู่กับสินค้าควบคุมที่เป็นเส้นใย
คือตัวที่เป็นสินค้าควบคุมคือเส้นใย
ไม่ใช่เรซินที่ใช้เคลือบเส้นใย
"เรซิน"
พวกที่สองเป็นอนุภาคของแข็งที่เราใช้กันในกระบวนการดูดซับหรือแลกเปลี่ยนไอออน
(เช่นที่ใช้กันในเครื่องกรองน้ำ)
หน้าที่หลักของเรซินเหล่านี้ที่เราพบเห็นกันในชีวิตประจำวันคือการกำจัดสิ่งปนเปื้อนที่ไม่ต้องการออกจากของเหลวหรือแก๊สที่ไหลผ่านมัน
และ "เรซิน"
กลุ่มนี้เองที่เป็นสินค้าควบคุมโดยอยู่ในหมวด
0B001.f.1
ที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ที่ใช้ในการผลิตอาวุธนิวเคลียร์
โดยใช้ในกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออน
รูปที่ ๑
"เรซิน"
ที่เป็นสินค้าที่ใช้ได้สองทาง
อยู่ในหมวด 0B001.f.1
ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออน
ยูเรเนียมที่เป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์คือ
U-235
ในขณะที่ยูเรเนียมส่วนใหญ่ในธรรมชาติคือ
U-238
ดังนั้นจึงต้องหาทางทำให้
U-235
มีความเข้มข้นที่สูงมากพอจึงจะนำมาใช้ทำเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ได้
โดยธรรมชาติของธาตุนั้นธาตุตัวเดียวกันไม่ว่าจะเป็นไอโซโทปตัวไหนก็ตาม
จะมีพฤติกรรมการทำปฏิกิริยากับสารอื่นที่เหมือนกัน
แต่แตกต่างกันอยู่เพียงเล็กน้อยตรงที่ความเร็วในการทำปฏิกิริยา
ซึ่งไอโซโทปที่มีมวลมากกว่าจะมีการเคลื่อนที่ที่ช้ากว่า
สำหรับธาตุเบา (เช่นไฮโดรเจน)
มวลอะตอมที่แตกต่างกันเพียงแค่
1 หรือ
2
หน่วยก็จัดว่าเป็นความแตกต่างที่มีนัยสำคัญอย่างเห็นได้ชัด
ดังนั้นจึงสามารถใช้ประโยชน์จากความเร็วในการทำปฏิกิริยาที่แตกต่างกันนี้ในการแยกไอโซโทปสองชนิดออกจากกัน
เช่นอาศัยความเร็วในการแพร่เข้า-ออกรูพรุนของแข็งที่แตกต่างกันในการทำปฏิกิริยากับพื้นผิวของแข็งหรือของไหลที่ไหลผ่านภายนอก
รูปที่ ๒
บทความการทำให้ U-235
เข้มข้นขึ้นด้วยการใช้เรซินแลกเปลี่ยนไอออน
รูปที่ ๓
ตัวอย่างสิทธิบัตรการแยกไอโซโทปยูเรเนียมด้วยการใช้การแลกเปลี่ยนไอออน
ในกรณีของธาตุหนักเช่นยูเรเนียมนั้น
อัตราส่วนความแตกต่างนั้นมีไม่มาก
และสำหรับการผลิตอย่างต่อเนื่องในปริมาณมาก
เทคนิคที่ใช้ความแตกต่างของมวลในการแยก
(เช่น
การแพร่ และ gas
centrifuge) ก็ได้รับการพัฒนาจนสามารถทำการผลิตได้ดี
แต่ปัญหาของเทคนิคเหล่านี้คือต้องเปลี่ยนยูเรเนียมให้กลายเป็นสารประกอบ
UF6
ที่ทำให้เป็นแก๊สได้ง่ายก่อน
และขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับการใช้กรดกัดแก้ว
(Hydrofluoric acid -
HF) และแก๊สฟลูออรีนที่ต่างก็มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง
และตัวแก๊ส UF6
เองก็มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงเช่นกัน
การใช้ความแตกต่างของการแพร่ในการเข้าทำปฏิกิริยาเพื่อทำการแยกไอโซโทปมีการพัฒนาขึ้นมาเพื่อใช้ในการแยกดิวทีเรียม
(duterium)
และธาตุเบาต่าง ๆ
รวมทั้งการแยกธาตุ rare
earth ออกจากกัน
ในกรณีของธาตุหนักเช่นยูเรเนียมนั้น
แม้ว่าในทางปฏิบัติความสามารถในการแยกจะไม่ทัดเทียมกับเทคนิคการใช้การแพร่ของแก๊สหรือแรงเหวี่ยง
แต่ก็มีข้อดีคือไม่ต้องไปยุ่งกับการใช้แก๊สฟลูออรีนและกรดไฮโดรฟลูออริกที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง
(ทั้งในกรณีของการแยกด้วยการแพร่และการใช้แรงเหวี่ยง)
และไม่ต้องการอุปกรณ์ขั้นสูง
(ทั้งตัววัสดุและอุปกรณ์ควบคุม)
ที่ใช้ในการเดินเครื่อง
centrifuge
ความเร็วรอบสูง (ระดับประมาณ
100,000 รอบต่อนาที)
รูปที่ ๔
อีกตัวอย่างของการทำให้
U-235
เข้มข้นขึ้นด้วยการใช้การแลกเปลี่ยนไอออน
เท่าที่สืบค้นดูพบว่าแนวทางการแยก
U-235 ออกจาก
U-238
นั้นมีมานานแล้ว
และจำนวนมากเป็นงานวิจัยของทางประเทศญี่ปุ่น
(ดังตัวอย่างที่นำมาแสดงในรูปที่
๒-๕)
โดยหลักการก็คือให้เรซินที่บรรจุอยู่ในคอลัมน์ทำการดูดซับไอออนสารประกอบยูเรเนียมชนิดหนึ่งเอาไว้ก่อน
(ดังเช่นตัวอย่างในรูปที่
๒ ที่ให้เรซินทำการดูดซับสารประกอบ
U6+
เอาไว้ก่อน)
จากนั้นจึงเติมสารละลายตัวที่สองเข้าไปเพื่อไปทำปฏิกิริยากับสารประกอบยูเรเนียมที่เรซินดูดซับอยู่นั้น
ให้กลายเป็นสารประกอบตัวใหม่และหลุดออกมาจากพื้นผิวเรซิน
(ตัวอย่างในรูปที่
๒ ใช้สารละลายที่มีกรดเกลือ
(Hydrochloric acid -
HCl) เข้มข้นเป็นองค์ประกอบ
และเป็นตัวชะล้างเอาสารประกอบยูเรเนียมบนเรซินออกมา)
โดยสารละลายตัวที่สองที่ไหลพ้นคอลัมน์ออกมานั้นจะมีสัดส่วน
U-235
เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับสารละลายตัวแรกที่ให้เรซินดูดซับเอาไว้
ประเทศที่สนใจในเทคโนโลยีนี้และได้ทำการพัฒนาจนสร้างเป็นโรงงานทดสอบต้นแบบเห็นจะได้แก่ประเทศญี่ปุ่นแต่สุดท้ายก็ได้หยุดการพัฒนาไป
(รายละเอียดตรงนี้อ่านได้ในเอกสารในรูปที่
๖ ที่มีการอ้างอิงเอกสาร
14 ฉบับ
โดยเป็นเอกสารที่เขียนโดยชาวญี่ปุ่น
12 ฉบับ)
แต่แนวความคิดของการพัฒนาในทางทฤษฎีก็ยังมีอยู่
ดังเห็นได้จากการออกแบบโรงงานสำหรับการแยกไอโซโทปของยูเรเนียมด้วยวิธีการนี้
(รูปที่
๖)
ที่ใช้พื้นที่ขนาดประมาณสองเท่าของสนามฟุตบอล
(กว้าง
120 เมตร
ยาว 120 และสูง
26 เมตร)
รูปที่ ๕
อีกตัวอย่างของการทำให้
U-235
เข้มข้นขึ้นด้วยการใช้การแลกเปลี่ยนไอออน
รูปที่ ๖
บทความนี้พัฒนาไปถึงขั้นการออกแบบโรงงานแล้ว
ในกระบวนการแยกด้วยการแลกเปลี่ยนไอออนนี้
ทั้งสารละลายสารประกอบยูเรเนียมที่ให้เรซินดูดซับเอาไว้
และสารละลายที่เติมเข้าไปเพื่อเข้าไปทำปฏิกิริยากับสารประกอบที่เรซินดูดซับเอาไว้ให้หลุดออกมา
ต่างเป็นสารละลายกรดที่มีกรดเกลือความเข้มข้นสูงเป็นองค์ประกอบ
และนี่เอาจเป็นสาเหตุว่าทำไมการควบคุมของหมวด
0B001.f.1
จึงมีการระบุชัดเจนลงไปเลยว่าเรซินนั้นต้องทนต่อกรดเกลือเข้มข้น
(concentrated
hydrochloric acid)