Wie wird Uran angereichert, um Bomben zu machen?

Angereichertes Uran ist Uran mit einem hohen Prozentsatz des Isotopen U-235, das nur etwa 0,72% des natürlichen Urans ausmacht.Normales Uran wird als U-238 bezeichnet, wobei die Zahl die Menge an Nukleonen (Protonen und Neutronen) in seinem Atomkern bedeutet.U-235 hat eine ungleichmäßige Menge an Protonen und Neutronen, wodurch sie leicht instabil und anfällig für Spaltung (Spalten) von thermischen Neutronen ist.Der Spaltungsprozess als Kettenreaktion ist die Grundlage für Kernenergie und Atomwaffen.

, da U-235 identische chemische Eigenschaften zum normalen Uran aufweist und nur 1,26% leichter ist. Die Trennung der beiden kann eine ziemliche Herausforderung sein.Die Prozesse sind normalerweise ziemlich energieintensiv und kostspielig, weshalb nur wenige Länder bisher eine industrielle Skala erreichen konnten.Um das Uran von Reaktorqualität herzustellen, sind U-235-Prozentsätze von 3-4% erforderlich, während das Uran mit Waffenqualität aus 90% U-235 oder mehr bestehen muss.Es gibt mindestens neun Techniken für die Urantrennung, obwohl einige definitiv besser funktionieren als andere.

Während des Zweiten Weltkriegs wurden die Vereinigten Staaten, als die Forscher zum ersten Mal Isotopentrennung verfolgten, eine Reihe von Techniken verwendet.Die erste Stufe bestand aus der thermischen Diffusion.Durch die Einführung eines dünnen Temperaturgradienten konnten Wissenschaftler leichtere U-235-Partikel zu einem Wärmebereich und schwereren U-238-Molekülen in Richtung eines kälteren Bereichs locken.Dies war nur die Vorbereitung des Futtermaterials für die nächste Stufe, die elektromagnetische Isotopentrennung.

Elektromagnetische Isotop -Trennung beinhaltet das Verdampfen von Uran und die Ionisierung von Ionen, um Ionen mit positiver Ladung zu erzeugen.Das ionisierte Uran wurde dann von einem starken Magnetfeld in Bent beschleunigt.Leichtere U-235-Atome wurden etwas mehr abgelenkt, während U-238-Atome etwas weniger.Durch die Wiederholung dieses Vorgangs könnte Uran angereichert werden.Diese Technik wurde verwendet, um einen Teil des angereicherten Urans für die kleine Jungenbombe zu machen, die Hiroshima zerstörte.

Während des Kalten Krieges wurde die elektromagnetische Isotopentrennung zugunsten der gasförmigen Diffusionsanreicherungstechnik aufgegeben.Dieser Ansatz schob Uranhexafluoridgas durch eine semipermeable Membran, die die beiden Isotope leicht voneinander trennte.Wie bei der vorherigen Technik müsste dieser Prozess mehrfach durchgeführt werden, um eine beträchtliche Menge an U-235 zu isolieren.

Neue Anreicherungstechniken verwenden Zentrifugen.Die leichteren U-235-Atome drückten sich vorzugsweise vorzugsweise in Richtung der äußeren Wände der Zentrifugen und konzentrierten sie dort, wo sie extrahiert werden können.Wie bei allen anderen Techniken muss es viele Male durchgeführt werden, um zu arbeiten.Vollständige Systeme, die Uran auf diese Weise reinigen, nutzen viele Zentrifugen und werden Zentrifugenkaskaden genannt.Die Zippe -Zentrifuge ist eine fortschrittlichere Variante auf der traditionellen Zentrifuge, die sowohl Wärme- als auch Zentrifugalkraft verwendet, um das Isotop zu trennen.

Andere Techniken der Urantrennung umfassen aerodynamische Prozesse, verschiedene Methoden zur Lasertrennung, Plasma -Trennung und eine chemische Technik, eine chemische Technik, eine technische Verfahren, eine chemische Technik, eine Methode zur Lasertrennung, eine chemische Technik, eine chemische Technik.Dies nutzt einen sehr geringen Unterschied in den beiden Isotopen, um die Valenz bei Oxidations-/Reduktionsreaktionen zu verändern.