ยูเรเนียมอุดมไปด้วยการระเบิดอย่างไร?

uranium ที่ได้รับการเสริมสมรรถนะเป็นยูเรเนียมที่มีไอโซโทป U-235 เปอร์เซ็นต์สูงซึ่งคิดเป็นเพียงประมาณ. 72% ของยูเรเนียมธรรมชาติยูเรเนียมปกติเรียกว่า U-238 ซึ่งจำนวนหมายถึงปริมาณของนิวเคลียส (โปรตอนและนิวตรอน) ในนิวเคลียสอะตอมU-235 มีปริมาณโปรตอนและนิวตรอนที่ไม่สม่ำเสมอทำให้ไม่แน่นอนและไวต่อการฟิชชัน (แยก) จากนิวตรอนความร้อนเล็กน้อยการได้รับกระบวนการฟิชชันเพื่อดำเนินการตามปฏิกิริยาลูกโซ่เป็นพื้นฐานของพลังงานนิวเคลียร์และอาวุธนิวเคลียร์

เนื่องจาก U-235 มีคุณสมบัติทางเคมีที่เหมือนกันกับยูเรเนียมปกติและมีน้ำหนักเบากว่า 1.26% การแยกทั้งสองอาจเป็นเรื่องท้าทายกระบวนการมักจะค่อนข้างใช้พลังงานมากและมีค่าใช้จ่ายสูงซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมมีเพียงไม่กี่ประเทศเท่านั้นที่สามารถบรรลุระดับอุตสาหกรรมได้ในการทำยูเรเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์จำเป็นต้องใช้ U-235 เปอร์เซ็นต์ของ 3-4% ในขณะที่ยูเรเนียมเกรดอาวุธต้องประกอบด้วย 90% U-235 หรือมากกว่ามีเทคนิคอย่างน้อยเก้าเทคนิคสำหรับการแยกยูเรเนียมแม้ว่าบางคนจะทำงานได้ดีกว่าอื่น ๆ

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองสหรัฐอเมริกาเมื่อนักวิจัยได้ติดตามการแยกไอโซโทปเป็นครั้งแรกขั้นตอนแรกประกอบด้วยการแพร่กระจายความร้อนด้วยการแนะนำการไล่ระดับสีอุณหภูมิบาง ๆ นักวิทยาศาสตร์สามารถเกลี้ยกล่อมอนุภาค U-235 ที่เบากว่าไปยังภูมิภาคของความร้อนและโมเลกุล U-238 ที่หนักกว่าไปยังภูมิภาคที่เย็นกว่านี่เป็นเพียงการเตรียมวัสดุป้อนสำหรับขั้นตอนต่อไปการแยกไอโซโทปแม่เหล็กไฟฟ้า

การแยกไอโซโทปแม่เหล็กไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับการทำให้เป็นไอยูเรเนียมและจากนั้นทำให้เกิดไอออนเพื่อผลิตไอออนที่มีประจุบวกยูเรเนียมที่แตกตัวเป็นไอออนนั้นถูกเร่งด้วยการโค้งงอด้วยสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งอะตอม U-235 ที่เบากว่าถูกเบี่ยงเบนไปเล็กน้อยในขณะที่อะตอม U-238 น้อยลงเล็กน้อยด้วยการทำซ้ำกระบวนการนี้หลายครั้งยูเรเนียมสามารถเพิ่มคุณค่าได้เทคนิคนี้ใช้ในการสร้างยูเรเนียมที่ได้รับการตกแต่งให้กับระเบิดเด็กชายตัวเล็ก ๆ ซึ่งทำลายฮิโรชิม่า

ในช่วงสงครามเย็นการแยกไอโซโทปแม่เหล็กไฟฟ้าถูกทิ้งร้างในความโปรดปรานของเทคนิคการเสริมสมรรถนะของก๊าซวิธีการนี้ผลักก๊าซยูเรเนียมเฮกซาฟลูออไรด์ผ่านเยื่อหุ้มกึ่งซึมผ่านซึ่งแยกไอโซโทปทั้งสองออกจากกันเล็กน้อยเช่นเดียวกับเทคนิคก่อนหน้านี้กระบวนการนี้จะต้องดำเนินการหลายครั้งเพื่อแยก U-235 จำนวนมาก

เทคนิคการตกแต่งในปัจจุบันใช้เครื่องหมุนเหวี่ยงอะตอม U-235 ที่เบากว่านั้นผลักไปทางผนังด้านนอกของเครื่องหมุนเหวี่ยงเล็กน้อยเช่นเดียวกับเทคนิคอื่น ๆ ทั้งหมดจะต้องดำเนินการหลายครั้งในการทำงานระบบเต็มรูปแบบที่ชำระล้างยูเรเนียมด้วยวิธีนี้ใช้เครื่องปั่นแยกจำนวนมากและเรียกว่า Centrifuge Cascadesเครื่องหมุนเหวี่ยงซิปเป็นตัวแปรขั้นสูงมากขึ้นในการหมุนเหวี่ยงแบบดั้งเดิมซึ่งใช้ความร้อนและแรงหมุนเหวี่ยงเพื่อแยกไอโซโทป

เทคนิคการแยกยูเรเนียมอื่น ๆ รวมถึงกระบวนการทางอากาศพลศาสตร์วิธีการแยกเลเซอร์การแยกพลาสมาและเทคนิคเคมีซึ่งใช้ประโยชน์จากความแตกต่างเล็กน้อยในสองไอโซโทปของไอโซโทปในการเปลี่ยนความจุในปฏิกิริยาออกซิเดชัน/ลดลง