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dimanche 23 mars 2014

Comment est l'uranium enrichi pour fabriquer des bombes?

Enrichi uranium est l'uranium avec un pourcentage élevé de l'isotope U-235, qui ne représente environ 0,72% de l'uranium naturel. Uranium normal est appelé U-238, où le nombre signifie la quantité de nucléons (protons et neutrons) dans son atomique noyau. U-235 a une quantité inégale de protons et de neutrons, ce qui en fait légèrement instable et susceptible de fission (division) de neutrons thermiques. Obtenir le processus de fission de procéder comme une réaction en chaîne est à la base de l'énergie nucléaire et les armes nucléaires.

Parce que U-235 possède des propriétés chimiques identiques à l'uranium normal et n'est 1,26% plus léger, séparant les deux peut être tout un défi. Les processus sont généralement très coûteux et à forte intensité énergétique, qui est la raison pour laquelle seuls quelques pays ont été en mesure de réaliser à l'échelle industrielle à ce jour. Pour produire de l'uranium de qualité réacteur, U-235 pourcentages de 3-4% sont nécessaires, alors que l'uranium de qualité militaire doit être composé de 90% d'U-235 ou plus. Il y a au moins neuf techniques de séparation de l'uranium, bien que certains travaillent certainement mieux que d'autres.

Au cours de la Seconde Guerre mondiale, les États-Unis, lorsque les chercheurs ont d'abord poursuivent la séparation isotopique, une série de techniques ont été utilisées. La première étape a consisté thermique diffusion. En introduisant un fine gradient de température, les scientifiques pourraient amadouer légers U-235 particules vers une région de la chaleur, et plus lourds U-238 molécules vers une région plus froide. C'était juste la préparation des matières premières pour la prochaine étape, la séparation isotopique électromagnétique.

La séparation isotopique électromagnétique implique la vaporisation de l'uranium et il ionisants pour produire des ions de charge positive. L'uranium a été ionisé puis accéléré à plié par un fort champ magnétique. Briquet atomes U-235 ont été déviés peu plus, tout en atomes U-238 un peu moins. En répétant ce processus plusieurs fois, l'uranium peut être enrichi. Cette technique a été utilisée pour faire partie de l’uranium enrichi pour la bombe Little Boy, qui a détruit Hiroshima.

Pendant la guerre froide, la séparation d'isotopes électromagnétique a été abandonnée au profit de la technique d'enrichissement par diffusion gazeuse. Cette approche a poussé gaz d'hexafluorure d'uranium au travers d'une membrane semi-perméable, qui sépare les deux légèrement les uns des autres isotopes. Comme la technique antérieure, ce processus aurait dû être effectué plusieurs fois pour isoler une quantité importante d’U-235.

Les techniques d'enrichissement des temps modernes utilisent des centrifugeuses. Les plus légers U-235 atomes préférentiellement légèrement poussé en direction des parois externes des centrifugeuses, les concentrant où ils peuvent être extraits. Comme toutes les autres techniques, il doit être exécuté plusieurs fois pour travailler. Systèmes complets qui purifient l'uranium de cette manière utilisent beaucoup de centrifugeuses et sont appelés cascades de centrifugeuses. La centrifugeuse Zippe est une variante plus avancée sur la centrifugeuse classique qui utilise la chaleur ainsi que de la force centrifuge pour séparer l'isotope.

D'autres techniques de séparation de l'uranium comprennent des procédés aérodynamiques, diverses méthodes de séparation par laser, la séparation du plasma, et une technique chimique, qui tire avantage d'une très légère différence de la propension de ces deux isotopes de changer de valence dans les réactions d'oxydation / réduction.