Jak je uran obohacen o výrobu bomb?

Obohacovaný uran je uran s vysokým procentem izotopu U-235, který tvoří pouze 0,72% přírodního uranu.Normální uran se označuje jako U-238, kde počet znamená množství nukleonů (protony a neutrony) v atomovém jádru.U-235 má nerovnoměrné množství protonů a neutronů, takže je mírně nestabilní a náchylné k štěpení (rozdělení) z tepelných neutronů.Získání procesu štěpení jako řetězová reakce je základem jaderné energie a jaderných zbraní.Procesy jsou obvykle poměrně energeticky náročné a nákladné, a proto doposud dokázalo dosáhnout průmyslového měřítka pouze několik zemí.Pro výrobu uranu na úrovni reaktoru je vyžadována procenta U-235 3-4%, zatímco uran na stupni zbraní musí sestávat z 90% U-235 nebo více.Existuje nejméně devět technik pro oddělení uranu, i když některé rozhodně fungují lépe než jiné.

Během druhé světové války, Spojené státy, když vědci nejprve sledovali separaci izotopů, byla použita řada technik.První fáze sestávala z tepelné difúze.Zavedením gradientu teploty tenké teploty by vědci mohli koaxistovat lehčí částice U-235 směrem k oblasti tepla a těžší molekuly U-238 směrem k chladnější oblasti.Jednalo se pouze o přípravu krmného materiálu pro další fázi, separace elektromagnetických izotopů.Ionizovaný uran byl poté zrychlen při ohýbání silným magnetickým polem.Lehčí atomy U-235 byly vychýleny o něco více, zatímco atomy U-238 o něco méně.Opakováním tohoto procesu mnohokrát by se uranium mohl obohatit.Tato technika byla použita k vytvoření některého z obohaceného uranu pro bombu Little Boy, která zničila Hirošimu.

Během studené války byla separace elektromagnetických izotopů opuštěna ve prospěch techniky plynné difúze.Tento přístup posunul uranový hexafluoridový plyn přes poloprostudovou membránu, která tyto dva izotopy od sebe lehce oddělovala.Stejně jako předchozí technika by tento proces musel být mnohokrát proveden k izolaci značného množství U-235.

Moderní techniky obohacení používají odstředivky.Lehčí atomy U-235 mírně přednostně tlačily směrem k vnějším stěnám odstředivek a koncentrovaly je tam, kde je lze extrahovat.Stejně jako všechny ostatní techniky, musí být proveden mnohokrát pro práci.Úplné systémy, které čistí uran tímto způsobem, využívají mnoho odstředivek a nazývají se odstředivé kaskády.Centrifugace Zippe je pokročilejší varianta na tradiční odstředivce, která k oddělení izotopu využívá teplo a odstředivou sílu.což využívá velmi mírný rozdíl ve dvou izotopech ke změně valence v oxidačních/redukčních reakcích.