Hvordan beriges uran for at fremstille bomber?
beriget uran er uran med en høj procentdel af isotopen U-235, som kun udgør 0,72% af det naturlige uran. Normalt uran kaldes U-238, hvor antallet betyder mængden af nukleoner (protoner og neutroner) i dens atomkerne. U-235 har en ujævn mængde protoner og neutroner, hvilket gør det lidt ustabilt og modtageligt for fissionering (opdeling) fra termiske neutroner. At få fissionsprocessen til at fortsætte som en kædereaktion er grundlaget for atomenergi og atomvåben.
Fordi U-235 har identiske kemiske egenskaber til normalt uran og kun er 1,26% lettere, kan det at adskille de to være en ganske udfordring. Processerne er normalt ret energikrævende og dyre, hvorfor kun få lande har været i stand til at nå det en industriel skala indtil videre. For at fremstille reaktor-kvalitet uran er U-235 procentdel af 3-4% påkrævet, mens uran med våbenkvalitet skal bestå af 90% U-235 eller mere. Der er mindst ni teknikker tilUranparation, selvom nogle bestemt fungerer bedre end andre.
Under 2. verdenskrig blev De Forenede Stater, da forskere først forfulgte isotopseparation, en række teknikker. Den første fase bestod af termisk diffusion. Ved at indføre en tynd temperaturgradient kunne forskere lokke lettere U-235-partikler mod en varmeområde og tungere U-238-molekyler mod en koldere region. Dette var bare forberedelse af fodermateriale til det næste trin, elektromagnetisk isotopseparation.
Elektromagnetisk isotopseparation involverer fordampning af uran og derefter ionisere det til at producere ioner med positiv ladning. Det ioniserede uran blev derefter accelereret ved bøjet af et stærkt magnetfelt. Lettere U-235-atomer blev afbøjet lidt mere, mens U-238-atomer lidt mindre. Ved at gentage denne proces mange gange kunne uran beriges. Denne teknik blev brugt til at fremstille some af det berigede uran for den lille drengbombe, der ødelagde Hiroshima.
Under den kolde krig blev elektromagnetisk isotopseparation forladt til fordel for den gasformige diffusionsberigelsesteknik. Denne fremgangsmåde skubbede uranhexafluoridgas gennem en semi-permeabel membran, som let adskilte de to isotoper fra hinanden. Ligesom den forudgående teknik ville denne proces have behov for at udføres mange gange for at isolere en betydelig mængde U-235.
Moderne berigelsesteknikker bruger centrifuger. De lettere U-235-atomer skubbes lidt fortrinsvis mod de ydre vægge i centrifugerne og koncentrerer dem, hvor de kan ekstraheres. Som alle de andre teknikker skal det udføres mange gange for at arbejde. Fuldt systemer, der renser uran på denne måde, bruger mange centrifuger og kaldes centrifuge -kaskader. Zippe -centrifuge er en mere avanceret variant på den traditionelle centrifuge, der bruger varme såvel som centrifugalkraft tilAdskil isotopen.
Andre teknikker til uranparation inkluderer aerodynamiske processer, forskellige metoder til laserseparation, plasmaseparation og en kemisk teknik, der drager fordel af en meget lille forskel i de to isotopernes tilbøjelighed til at ændre valens i oxidation/reduktionsreaktioner.