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.