ウランは爆弾を作るためにどのように濃縮されますか？

濃縮ウランはウランであり、同位体U-235の割合が高く、天然ウランの約.72％しか構成されていません。 正常なウランはU-238と呼ばれ、その数はその原子核の核子（陽子と中性子）の量を意味します。 U-235には不均一な量の陽子と中性子があり、それをわずかに不安定にし、熱中性子からの核分裂（分裂）を受けやすくしています。 連鎖反応として核分裂プロセスを進めることは、原子力エネルギーと核兵器の基礎です。

U-235は通常のウランと同一の化学的性質を持ち、1.26％軽量であるため、2つを分離することは非常に課題になる可能性があります。 プロセスは通常、非常にエネルギー集約型でコストがかかるため、これまでのところ産業規模で達成できたのはわずかな国だけでした。 反応器グレードのウランを作るには、3〜4％のU-235パーセントが必要ですが、武器グレードのウランは90％U-235以上で構成されている必要があります。 少なくとも9つのテクニックがありますウラン分離、いくつかは間違いなく他のものよりもうまく機能します。

第二次世界大戦中、研究者が最初に同位体分離を追求していたときに、一連の技術が使用されました。 最初の段階は熱拡散で構成されていました。 薄い温度勾配を導入することにより、科学者はより軽いU-235粒子を熱の領域に向けて、より重いU-238分子を冷たい領域に向けて導くことができます。 これは、次の段階、電磁同位体分離のための飼料材料の準備でした。

電磁同位体分離には、ウランを蒸発させ、イオン化して正電荷でイオンを生成することが含まれます。 次に、イオン化されたウランは、強い磁場によって曲がって加速されました。 より軽いU-235原子はわずかに偏向しましたが、U-238原子はわずかに少なくなりました。 このプロセスを何度も繰り返すことで、ウランは豊かになる可能性があります。 この手法は、sを作るために使用されましたヒロシマを破壊した小さな男の子の爆弾のための濃縮ウランのオメ。

冷戦中、電磁同位体分離は、気体拡散濃縮技術を支持して放棄されました。 このアプローチは、2つの同位体を互いにわずかに分離した半透過性膜を介して、ウランヘキサフルオリドガスを押し出しました。 以前の手法と同様に、このプロセスは、かなりの量のU-235を分離するために何度も実行する必要がありました。

現代の濃縮技術は遠心分離機を使用します。 軽いU-235原子は、遠心分離機の外壁に向かってわずかに優先的に押し込まれ、それらを抽出できる場所に集中します。 他のすべてのテクニックと同様に、機能するには何度も実行する必要があります。 このようにウランを浄化する完全なシステムは、多くの遠心分離機を利用し、遠心カスケードと呼ばれます。 Zippe遠心分離機は、熱と遠心力を利用する従来の遠心分離機のより高度なバリアントです同位体を分離します。

ウラン分離のその他の技術には、空力プロセス、レーザー分離のさまざまな方法、プラズマ分離、および化学技術が含まれます。これは、酸化/還元反応において値を変える2つの同位体の傾向の非常にわずかな違いを利用します。