Bagaimana uranium diperkaya untuk membuat bom?

Uranium yang diperkaya adalah uranium dengan persentase tinggi dari isotop U-235, yang hanya membentuk sekitar 0,72% dari uranium alami.Uranium normal disebut sebagai U-238, di mana jumlahnya menandakan jumlah nukleon (proton dan neutron) dalam inti atomnya.U-235 memiliki jumlah proton dan neutron yang tidak merata, membuatnya sedikit tidak stabil dan rentan terhadap fisi (pemisahan) dari neutron termal.Mendapatkan proses fisi untuk melanjutkan sebagai reaksi berantai adalah dasar energi nuklir dan senjata nuklir.

Karena U-235 memiliki sifat kimia yang identik dengan uranium normal dan hanya 1,26% lebih ringan, memisahkan keduanya bisa menjadi tantangan yang cukup.Proses biasanya cukup intensif energi dan mahal, itulah sebabnya hanya beberapa negara yang dapat mencapainya sejauh ini skala industri.Untuk membuat uranium tingkat reaktor, diperlukan persentase U-235 dari 3-4%, sedangkan uranium tingkat senjata harus terdiri dari 90% U-235 atau lebih.Setidaknya ada sembilan teknik untuk pemisahan uranium, meskipun beberapa pasti bekerja lebih baik daripada yang lain.

Selama Perang Dunia II, Amerika Serikat, ketika para peneliti pertama kali mengejar pemisahan isotop, serangkaian teknik digunakan.Tahap pertama terdiri dari difusi termal.Dengan memperkenalkan gradien suhu tipis, para ilmuwan dapat membujuk partikel U-235 yang lebih ringan menuju daerah panas, dan molekul U-238 yang lebih berat menuju daerah yang lebih dingin.Ini hanyalah persiapan bahan pakan untuk tahap berikutnya, pemisahan isotop elektromagnetik.

Pemisahan isotop elektromagnetik melibatkan penguapan uranium dan kemudian mengionisasi untuk menghasilkan ion dengan muatan positif.Uranium terionisasi kemudian dipercepat di ditekuk oleh medan magnet yang kuat.Atom U-235 yang lebih ringan dibelokkan sedikit lebih banyak, sedangkan atom U-238 sedikit lebih sedikit.Dengan mengulangi proses ini berkali -kali, uranium dapat diperkaya.Teknik ini digunakan untuk membuat beberapa uranium yang diperkaya untuk bom bocah kecil, yang menghancurkan Hiroshima.

Selama Perang Dingin, pemisahan isotop elektromagnetik ditinggalkan demi teknik pengayaan difusi gas.Pendekatan ini mendorong gas uranium heksafluorida melalui membran semi-permeabel, yang sedikit memisahkan dua isotop satu sama lain.Seperti teknik sebelumnya, proses ini harus dilakukan berkali-kali untuk mengisolasi sejumlah besar U-235.

Teknik pengayaan modern menggunakan sentrifugal.Atom-atom U-235 yang lebih ringan sedikit lebih disukai didorong ke dinding luar sentrifugal, memusatkannya di mana mereka dapat diekstraksi.Seperti semua teknik lainnya, itu harus dilakukan berkali -kali untuk bekerja.Sistem penuh yang memurnikan uranium dengan cara ini memanfaatkan banyak sentrifugal dan disebut kaskade centrifuge.Zippe centrifuge adalah varian yang lebih maju pada centrifuge tradisional yang memanfaatkan panas serta gaya sentrifugal untuk memisahkan isotop.

Teknik lain dari pemisahan uranium termasuk proses aerodinamis, berbagai metode pemisahan laser, pemisahan plasma, dan teknik kimia,yang memanfaatkan perbedaan yang sangat sedikit dalam kecenderungan dua isotop untuk mengubah valensi dalam reaksi oksidasi/reduksi.