تخصيب اليورانيوم

Schematic diagram of uranium isotope separation in a calutron.

عملية تخصيب اليورانيوم Uranium enrichement تعبير عن عزل نظائر عناصر كيميائية محددة Isotope separation من عنصر ما لغرض زيادة هجريز نظائر اخرى للحصول على مادة تعتبر مشبعة بالنظير المطلوب على سبيل المثال عزل نظائر معينة من اليورانيوم الطبيعي للحصول على اليورانيوم المخصب واليورانيوم المنضب . وتتم عملية التخصيب على مراحل حيث يتم في جميع فترة عزل كميات اكبر من النظائر الغير مرغوبة حيث يزداد العنصر تخصيبا بعد جميع فترة لحد الوصول إلى نسبة النقاء المطلوبة.

على سبيل المثال اليورانيوم المخصب تعبير عن يورانيوم تمت زيادة نسبة نظائر اليورانيوم-235 فيه وازالة النظائر الأخرى. وعملية التخصيب هذه صعبة ومكلفة وتكمن الصعوبة ان النظائر الذي يراد ازالتها من اليورانيوم شبيهة جدا من ناحية الوزن للنظائر الذي يرغب بالابقاء عليها وتخصيبها ويتم عملية التخصيب باستخدام الحرارة عبر سائل اوغاز لتساهم في عملية عزل النظائر الغير المرغوبة وهناك طرق اخرى اكثر تعقيدا كاستعمال الليزر أوالأشعة الكهرومغناطيسية.

المقـــال الأصـــلي: قنابل المواد المخصبة

اليورانيوم الطبيعي

اليورانيوم هوالمكون الوحيد الذي يمكن حتى ينتج طاقة نووية ، يحتوي اليورانيوم الطبيعي على ذرات ذات كتلات مختلفة تسمى النظائر وتوجد عادة في (اليورانيوم 238) و(اليورانيوم )235. والنسب كمايلي:

(اليورانيوم 238 )- 99،3 %
(اليورانيوم 235) -0،7 %
النظائر الأخرى - 0،01 %

مراحل إستخلاص اليورانيوم

1- استخلاص معدن اليورانيوم الخام من المناجم ( حوالي 1-5 كلغ للطن) ، ثم التنقية ثم التحويل.

2- يتم سحق المعدن تمهيداً لاستخلاصه وينتج عن ذلك مسحوق بني الكعكة الصفراء الذي يحتوي على 70% من ثاني أكسيد اليورانيوم- (أكسيد اليورانيوم المركز).

3- تحويل أكسيد اليورانيوم (الكعكة الصفراء) إلى غاز هكسا فلورايد اليورانيوم.

4- التخصيب - بغرض زيادة محتوى اليورانيوم 235 خلال عملية فصل النظائر- تزيد من نسبة اليورانيوم 235 بفصله عن اليورانيوم 238.

عملية التخصيب

A cascade of gas centrifuges at a U.S. uranium enrichment plant.

²³⁸UF₆ Dunkelblau, ²³⁵UF₆

1-التخصيب هوعملية فصل اليورانيوم 238 واليورانيوم 235 ، ويتم بواسطة الطرد المركزي للغاز. حيث يتم تغذية الاسطوانة الدائرة (الطرد المركزي) -التي تدور على قاعدة يديرها محرك - بغاز اليورانيوم هكسا فلورايد - يمضى اليورانيوم في حالته الغازية إلى جهاز الطرد المركزي ويحول من 50-70 ألف دورة في الدقيقة.

2- تتجمع الجزيئات الأكثر ثقلاً من اليورانيوم 238 على جدار الأسطوانة ويهبط وهواليورانيوم الأقل تخصيباً.

3- تتجمع الجزيئات الأخف من اليورانيوم 235 بالقرب من مركز الاسطوانة ويتحرك لأعلى.

4- يتم ارسال اليورانيوم 235 المخصب إلى جهاز ثاني للطرد المركزي ، يجري تغذية الفترة التالية بغاز ثم تخصيبه على نحوطفيف بيورانيوم 235.

5- يتم الدفع بغاز مستنفد على نحوخفيف من اليورانيوم 235 لعمل تغذية راجعة إلى الفترة السابقة.

أنظـــر : مفاعل نووي

اليورانيوم المخصب

نسب اليورانيوم القابل للاشتعال قبل وبعد الخصيب حيث تزيد النسبة من 0،7% في حالة اليورانيوم الطبيعي إلى نسبة من 3-5% بعد التخصيب

يستخدم اليورانيوم المخصب في صناعة القنابل النووية، حيث يجب حتى يرتفع مستوى اليورانيوم 235 قبل حتى يتم حرقه كوقود في المفاعلات النووية أوأستخدامه لصنع الأسلحة النووية.

الأسلحة النووية:

خلال فترة عام يمكن لعدد 1500 من أجهزة الطرد المركزي حتى تنتج كمية كافية من اليورانيوم عالي التخصيب لإنتاج قنبلة نووية واحدة. في حالة الأسلحة النوويةقد يكون مستوى اليورانيوم 235 فوق 90% مقارنة بنسبة اليورانيوم 238 وبذلكقد يكون اليورانيوم 235 قابل للاحتراق.