Hogyan dúsítják az urán bombákat?

A dúsított urán az urán, az U-235 izotóp magas százalékával, ami csak a természetes urán körülbelül 0,72% -át teszi ki.A normál uránt U-238-nak nevezzük, ahol a szám az atommagjában lévő nukleonok (protonok és neutronok) mennyiségét jelzi.Az U-235 egyenetlen mennyiségű proton és neutron, így kissé instabil és érzékeny a hasadásra (felosztás) a termikus neutronoktól.A nukleáris energia és a nukleáris fegyverek alapja a hasadási folyamat láncreakcióként történő folytatása.A folyamatok általában meglehetősen energiaigényesek és költségesek, ezért eddig csak néhány ország képes volt elérni ipari léptéket.A reaktor-minőségű urán előállításához 3-4% U-235 százalékra van szükség, míg a fegyverminőségű uránnak legalább 90% U-235-ből kell állnia.Legalább kilenc módszer létezik az uránszivárgásra, bár néhányan határozottan jobban működnek, mint mások.Az első szakasz termikus diffúzióból állt.A vékony hőmérsékleti gradiens bevezetésével a tudósok könnyebb U-235 részecskéket kedvelhetnek a hő régiója felé, és a nehezebb U-238 molekulák a hidegebb régió felé.Ez csak a betápláló anyag előkészítése volt a következő szakaszhoz, az elektromágneses izotóp elválasztáshoz.Az ionizált uránt ezután erős mágneses mezővel gyorsítottuk.A könnyebb U-235 atomokat kissé jobban eloltottuk, míg az U-238 atomok kissé kevesebbet.Ha ezt a folyamatot sokszor megismételjük, az urán gazdagodhat.Ezt a technikát a kisfiú bomba dúsított uránjának elkészítésére használták, amely elpusztította a Hirosimát.Ez a megközelítés az urán-hexafluorid gázt egy félig áteresztő membránon keresztül tolta, amely kissé elválasztotta a két izotópot egymástól.A korábbi technikához hasonlóan ezt a folyamatot sokszor kellett volna elvégezni, hogy jelentős mennyiségű U-235-et elkülönítsenek.

A modern dúsítási technikák centrifugákat használnak.A könnyebb U-235 atomok kissé elsősorban a centrifugák külső falai felé tolódtak, és koncentrálják őket, ahol kinyerhetők.Az összes többi technikához hasonlóan a munkához sokszor kell elvégezni.A teljes rendszerek, amelyek így tisztítják az uránt, sok centrifugát használnak, és centrifuga kaszkádnak hívják őket.A Zippe centrifuga egy fejlettebb változat a hagyományos centrifuga -ban, amely hőt és centrifugális erőt használ az izotóp elválasztására.

Az uránszétválasztás egyéb technikái között szerepelnek aerodinamikai folyamatok, a lézer elválasztás különféle módszerei, a plazma elválasztás és egy kémiai technika,amely kihasználja a két izotóp nagyon csekély különbségét az oxidációs/redukciós reakciók valenciájának megváltoztatására.