Hoe wordt verrijkt uranium om bommen te maken?

07/03/2010 by admin

Verrijkt uranium is uranium met een hoog percentage van de isotoop U-235, die alleen goed is voor ongeveer 0,72% van natuurlijk uranium. Normaal uranium wordt aangeduid als U-238, waarbij het getal geeft het aantal kerndeeltjes (protonen en neutronen) in de atoomkernen. U-235 heeft een ongelijke hoeveelheid protonen en neutronen, waardoor het een beetje instabiel en vatbaar voor fissioning (splitsing) van thermische neutronen. Haal het splijtingsproces om verder te gaan als een kettingreactie is de basis van kernenergie en kernwapens.

Omdat U-235 heeft dezelfde chemische eigenschappen naar normaal uranium en is slechts 1,26% lichter, het scheiden van de twee kan een hele uitdaging zijn. De processen zijn meestal vrij hoogwaardige en kostbare, daarom slechts enkele landen staat om het tot nu toe bereikt industriële schaal zijn. Om reactor-grade uranium te maken, zijn U-235 percentages van 3-4% vereist, terwijl wapens-grade uranium moet bestaan ​​uit 90% U-235 of meer. Er zijn tenminste negen technieken voor scheiding van uranium, hoewel sommige zeker beter werken dan andere.

Tijdens de Tweede Wereldoorlog, de Verenigde Staten, toen de onderzoekers voor het eerst werden nastreven isotoop scheiding, een reeks van technieken werden gebruikt. De eerste stap bestond uit thermische diffusie. Door de invoering van een dunne temperatuurgradiënt, konden wetenschappers lichtere U-235 deeltjes in de richting van een gebied van warmte, en zwaardere U-238-moleculen coax naar een kouder gebied. Dit was slechts voorbereiding van voedermiddelen voor de volgende fase, elektromagnetische isotopenscheidingssysteem.

Elektromagnetische isotopenscheidingssysteem gaat verdampen uranium en vervolgens ioniserende aan ionen met een positieve lading te produceren. De geïoniseerde uranium werd vervolgens gebogen versneld door een sterk magnetisch veld. Lichtere U-235 atomen werden iets meer afgebogen, terwijl de U-238 atomen iets minder. Door het herhalen van dit proces vele malen kan worden verrijkt uranium. Deze techniek werd gebruikt om een ​​deel van het verrijkt uranium voor de Little Boy bom, die Hiroshima vernietigde maken.

Tijdens de Koude Oorlog, werd elektromagnetische isotopenscheidingssysteem verlaten ten gunste van de gasdiffusieverrijkingsinstallatie techniek. Deze benadering geduwd uraniumhexafluoride gas via een semi-permeabel membraan, die enigszins gescheiden van de twee isotopen van elkaar. Zoals de voorafgaande techniek, zou dit proces nodig hebben vele malen worden uitgevoerd om een ​​aanzienlijke hoeveelheid U-235 isoleren.

Hedendaagse verrijking technieken gebruiken centrifuges. De lichtere U-235 atomen enigszins voorkeur overgeheveld naar de buitenwanden van de centrifuges, te concentreren waar ze kunnen worden gewonnen. Zoals alle andere technieken moet vaak worden uitgevoerd om te werken. Volledige systemen die uranium te zuiveren op deze manier te gebruiken veel centrifuges en zijn centrifugecascades genoemd. De Zippe centrifuge is een geavanceerdere variant op de traditionele centrifuge die warmte en middelpuntvliedende kracht gebruikt om de isotoop scheiden.

Andere technieken van de scheiding van uranium bevatten aërodynamische processen, verschillende methoden van laser scheiding, plasma scheiding, en een chemische techniek, die gebruik maakt van een zeer klein verschil in neiging de twee isotopen 'om waardigheid in oxidatie / reductie reacties te wijzigen.

  • Verrijkt uranium wordt gebruikt bij het maken van atoombommen, zoals die vallen op Hiroshima door het Amerikaanse leger tijdens de tweede wereldoorlog.

Related Posts