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
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 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)
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
ในกระบวนการแยกด้วยการแลกเปลี่ยนไอออนนี้ ทั้งสารละลายสารประกอบยูเรเนียมที่ให้เรซินดูดซับเอาไว้ และสารละลายที่เติมเข้าไปเพื่อเข้าไปทำปฏิกิริยากับสารประกอบที่เรซินดูดซับเอาไว้ให้หลุดออกมา ต่างเป็นสารละลายกรดที่มีกรดเกลือความเข้มข้นสูงเป็นองค์ประกอบ และนี่เอาจเป็นสาเหตุว่าทำไมการควบคุมของหมวด 0B001.f.1 จึงมีการระบุชัดเจนลงไปเลยว่าเรซินนั้นต้องทนต่อกรดเกลือเข้มข้น (concentrated hydrochloric acid)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น