Wetenschap
Gebouw K-33 op de Oak Ridge-site in Tennessee verrijkte uranium voor Amerikaanse kernwapens van 1954-1985. De fabriek werd in 2012 gesloopt. Credit:DOE
Iraanse leiders hebben gedreigd zich terug te trekken uit een overeenkomst uit 2015 die de nucleaire activiteiten van hun land beperkt. Onder de overeenkomst, de Verenigde Staten en vijf andere wereldmachten hebben de economische sancties opgeheven die ze hadden opgelegd om te voorkomen dat Iran kernwapens zou ontwikkelen. Maar president Trump verwijderde de VS in 2018 uit de deal en legde opnieuw sancties op.
Miles Pomper, een senior fellow bij het Middlebury Institute of International Studies in Monterey, legt een van de belangrijkste activiteiten uit die onder de Iran-deal vallen - uraniumverrijking - en waarom dit centraal staat in zowel vreedzame kernenergieprogramma's als het bouwen van kernwapens.
1. Wat is uraniumverrijking?
Uranium kan kerncentrales en kernbommen van brandstof voorzien omdat sommige van zijn isotopen, of atomaire vormen, zijn splijtbaar:hun atomen kunnen gemakkelijk worden gesplitst om energie vrij te maken.
Vers gewonnen uranium bevat meer dan 99 procent van een isotoop genaamd uranium 238, die niet splijtbaar is, plus een kleine fractie uranium 235, die splijtbaar is. Verrijking is een industrieel proces om het aandeel U-235 te verhogen. Het wordt meestal gedaan door uraniumgas door apparaten te leiden die centrifuges worden genoemd. die met hoge snelheden draaien. Dit proces zift U-235 uit, die lichter is dan U-238.
Commerciële kerncentrales draaien op laagverrijkt uranium, die 3-5 procent U-235 bevat. Verdere verwerking kan hoogverrijkt uranium opleveren, die meer dan 20 procent U-235 bevat.
2. Hoe hangt het verrijken van uranium samen met het maken van kernwapens?
Dezelfde technologie wordt gebruikt om uranium te verrijken voor kernenergie of kernwapens. Kernwapens bevatten doorgaans uranium verrijkt tot 80 procent U-235 of meer, dat bekend staat als uranium van wapenkwaliteit.
Kernwapens kunnen ook worden aangedreven met plutonium, maar Iran zou uraniumbrandstof in zijn Arak-kernreactor moeten bestralen en een extra faciliteit moeten bouwen om plutonium van de verbruikte splijtstof te scheiden om die route te nemen. Momenteel vormt het uraniumwerk een directer risico.
Zowel kernenergie als kernwapens vertrouwen op nucleaire kettingreacties om energie vrij te maken, maar op verschillende manieren. Een commerciële kerncentrale gebruikt laagverrijkte uraniumbrandstof en verschillende ontwerpelementen om een langzame nucleaire kettingreactie te genereren die een constante stroom van energie produceert. Bij een kernwapen, speciaal ontworpen explosieven proppen genoeg uranium of plutonium van wapenkwaliteit om een extreem snelle kettingreactie te veroorzaken die een explosie veroorzaakt.
De productie van een kernwapen omvat meer dan het maken van hoogverrijkt uranium of plutonium, maar experts beschouwen dit over het algemeen als de meest tijdrovende stap. Het is ook het podium dat het meest zichtbaar is voor buitenstaanders, het is dus een belangrijke indicator van de vooruitgang van een land.
3. Hoe goed is Iran in het verrijken van uranium?
Irans werk aan uraniumverrijking is met horten en stoten verlopen, maar nu geloven experts in het algemeen dat als het de nucleaire deal verlaat, het zou genoeg hoogverrijkt uranium kunnen maken voor een kernwapen.
Deze inspanningen begonnen eind jaren tachtig, terwijl Iran verwikkeld was in een bloedige oorlog met Irak. De eerste centrifuges en ontwerpen werden geleverd door Abdul Qadeer Khan, een Pakistaanse nucleaire wetenschapper die van de jaren zeventig tot het begin van de jaren 2000 een netwerk op de zwarte markt voor nucleaire technologieën leidde. Deze machines waren van slechte kwaliteit, vaak tweedehands modellen en gingen vaak kapot. En de Verenigde Staten en Israël voerden naar verluidt spionageoperaties uit, inclusief cyberaanvallen, om het verrijkingsvermogen van Iran verder uit te schakelen.
Iran heeft nog steeds technische problemen bij de productie van meer geavanceerde centrifuges. Niettemin, het verbeterde hun prestaties voldoende in de jaren voorafgaand aan de overeenkomst van 2015 dat waarnemers algemeen geloven dat Iran genoeg materiaal zou kunnen produceren voor een kernwapenprogramma. De overeenkomst van 2015 stelde grenzen aan de onderzoeks- en ontwikkelingsactiviteiten van Iran om verdere vooruitgang te beperken, maar Iran test al de wettelijke grenzen van deze beperkingen.
4. Hoe beperkt de Iran-deal de activiteiten van Iran?
The agreement limits how much uranium Iran can enrich and to what level. It also specifies how much enriched uranium Iran can stockpile, how many and what types of centrifuges it can use, and what kinds of research and development activities it can conduct.
All of these limits are designed to prevent Iranian scientists from amassing enough highly enriched uranium for a nuclear weapon—roughly 10 to 30 kilograms (22 to 65 pounds), depending on the device's design and the bomb-makers' sophistication and experience—in under a year. That delay is seen as long enough to give the international community time to respond if Iran decided to go nuclear.
The agreement also restricts Iran's plutonium separation research, and requires it to accept International Atomic Energy Agency inspections to ensure that it is not using peaceful nuclear activities as a cover to produce weapons.
If Iran does not exit the agreement, restrictions on its enrichment activities are scheduled to start easing in 2026 and largely end in 2031, although international monitoring will continue after that.
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com