Как Обогащается Уран
Окатыши урана охлаждаются в лотке после прохождения через печь внутри Ульбинского металлургического завода в Усть-Каменогорске в Казахстане в 2007 году.

Обогащение урана

Обогащение урана является одним из ключевых шагов в создании ядерного оружия. Только определенный вид урана работает в ядерных реакторах и бомбах. Отделение этого типа урана от более распространенного сорта требует большого инженерного мастерства, несмотря на то, что технологиям необходимым для этого, уже десятилетия. Задача состоит не в том чтобы выяснить как отделить уран, а в том, чтобы построить и запустить оборудование, необходимое для выполнения этой задачи.

Урана атомы, как и атомы элементов встречающиеся в природе в разновидности называются изотопами. (Каждый изотоп имеет различное количество нейтронов в своем ядре.) Уран-235, изотоп, который составляет менее 1 процента всего природного урана, обеспечивает топливом для ядерных реакторов и ядерных бомб, в то время как уран-238, изотоп, который составляет 99 процентов природного урана, не имеет ядерного использования.

Ключ к разделению

Ключ к их разделению заключается в том, что атомы урана-235 весят несколько меньше, чем атомы урана-238.

Для того чтобы отделить малюсенькое количество урана-235, который присутствует в каждом природном образце урановой руды, инженеры сначала с помощью химической реакции превращают уран в газ.

Затем газ вводят в центрифужные трубы цилиндрические формы размером с человека или больше. Каждая трубка вращается по своей оси на невероятно высоких скоростях, вытягивая более тяжелые молекулы газа урана-238 в центр трубки, оставляя более легкие молекулы газа урана-235 ближе к краям трубки, где их можно высосать.

Каждый раз, когда газ вращают в центрифуге, только небольшое количество урана-238 газ удаляется из смеси, поэтому трубы используются в серии. Каждая центрифуга вытаскивает немного урана-238, а затем передает слегка очищенную газовую смесь на следующую трубу и т. д.

Преобразование газового урана

После разделения газообразного урана-235 на многих этапах центрифуг, инженеры используют другую химическую реакцию для преобразования газового урана обратно в твердый металл. Этот металл можно позже сформировать для пользы в или реакторах или бомбах.

Поскольку каждый шаг только очищает смесь уранового газа на небольшое количество, страны могут позволить себе только запускать центрифуги, которые спроектированы до самого высокого уровня эффективности. В противном случае производство даже небольшого количества чистого урана-235 становится непомерно дорогим.

И проектирование и изготовление этих центрифужных труб требует определенного уровня инвестиций и технического ноу-хау за пределами досягаемости многих странах. Трубы требуют особенные типы стали или смесей которые выдерживают значительное давление при вращении, должны быть совершенно цилиндрическими и изготовлены специализированными машинами, трудными для построения.

Вот пример создания бомбы, которую Соединенные Штаты сбросили на Хиросиму. Нужно 62 кг урана-235, чтобы сделать бомбу, по данным «создание атомной бомбы» (Саймон и Шустер, 1995).

Разделение этих 62 кг от почти 4 тонн урановой руды произошло в крупнейшем в мире здании и использовало 10 процентов электроэнергии всей страны. Для строительства сооружения потребовалось 20 000 человек, 12 000 человек эксплуатировали объект, а в 1944 году его оснащение обошлось более чем в 500 миллионов долларов.»Это около $7,2 миллиарда долларов в 2018 году.