science >> Wetenschap > >> Fysica

Wat is een uraniumcentrifuge?

Uranium centrifuge cascades Foto met dank aan Oak Ridge National Laboratory

Uranium is een element dat lijkt op ijzer. zoals ijzer, je graaft uraniumerts uit de grond en verwerkt het om het zuivere uranium uit het erts te halen. Wanneer u klaar bent met het verwerken van uraniumerts, wat je hebt is uraniumoxide . Uraniumoxide bevat twee soorten (of isotopen ) van uranium:U-235 en U-238. U-235 is wat je nodig hebt als je een bom wilt maken of een kerncentrale wilt voeden. Maar het uraniumoxide uit de mijn is ongeveer 99 procent U-238. Dus je moet op de een of andere manier de U-235 scheiden van de U-238 en de hoeveelheid U-235 verhogen. Het proces van het concentreren van de U-235 wordt genoemd: verrijking , en centrifuges vormen een centraal onderdeel van het proces.

U-235 weegt iets minder dan U-238. Door gebruik te maken van dit gewichtsverschil, u kunt de U-235 en de U-238 scheiden. De eerste stap is om het uranium te laten reageren met: fluorwaterstofzuur , een extreem krachtig zuur. Na een aantal stappen, jij maakt het gas uraniumhexafluoride .

Nu het uranium in gasvorm is, het is gemakkelijker om mee te werken. Je kunt het gas in een centrifugeren en draai het op. De centrifuge creëert een kracht die duizenden keren sterker is dan de zwaartekracht. Omdat de U-238-atomen iets zwaarder zijn dan de U-235-atomen, ze hebben de neiging om naar de wanden van de centrifuge te gaan. De U-235-atomen hebben de neiging om meer naar het midden van de centrifuge te blijven.

Hoewel het slechts een klein verschil in concentraties is, wanneer u het gas uit het midden van de centrifuge haalt, het heeft iets meer U-235 dan voorheen. Je plaatst dit licht geconcentreerde gas in een andere centrifuge en doet hetzelfde. Als je dit duizenden keren doet, je kunt een gas maken dat sterk is verrijkt met U-235. In een uraniumverrijkingsfabriek, duizenden centrifuges zijn aan elkaar geketend in lange cascades .

Aan het einde van een lange keten van centrifuges, u heeft uraniumhexafluoridegas met een hoge concentratie U-235-atomen.

De creatie van de centrifuges is een enorme technologische uitdaging. De centrifuges moeten zeer snel draaien -- in het bereik van 100, 000 tpm . Om zo snel te draaien, de centrifuges moeten hebben:

heel licht, toch sterk, rotoren
goed uitgebalanceerde rotoren
hoge snelheid lagers, meestal magnetisch om wrijving te verminderen;

Het voldoen aan alle drie deze vereisten was voor de meeste landen onbereikbaar. De recente ontwikkeling van goedkope, hoge precisie computergestuurde bewerkingsapparatuur heeft het iets gemakkelijker gemaakt. Daarom leren de laatste jaren steeds meer landen uranium te verrijken.

Nu moet je het uraniumhexafluoridegas weer omzetten in uraniummetaal. Dit doe je door calcium toe te voegen. Het calcium reageert met het fluoride om een zout te maken, en het pure uraniummetaal blijft achter. Met dit sterk geconcentreerde U-235 metaal, je kunt een atoombom maken of een kernreactor van stroom voorzien.

Voor veel meer informatie over uraniumverrijking en aanverwante onderwerpen, bekijk de links op de volgende pagina.