Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Fysik

Hvad er en urancentrifuge?

Uran centrifuge kaskader Foto høflighed Oak Ridge National Laboratory

Uran er et element, der ligner jern. Ligesom jern, du graver uranmalm ud af jorden og behandler det derefter for at udvinde det rene uran fra malmen. Når du er færdig med at behandle uranmalm, hvad du har er uranoxid . Uranoxid indeholder to typer (eller isotoper ) af uran:U-235 og U-238. U-235 er det, du har brug for, hvis du vil lave en bombe eller tænde et atomkraftværk. Men uranoxidet fra minen er omkring 99 procent U-238. Så du skal på en eller anden måde adskille U-235 fra U-238 og øge mængden af ​​U-235. Processen med at koncentrere U-235 kaldes berigelse , og centrifuger er en central del af processen.

U-235 vejer lidt mindre end U-238. Ved at udnytte denne vægtforskel, du kan adskille U-235 og U-238. Det første trin er at reagere uran med flussyre , en ekstremt kraftig syre. Efter flere trin, du skaber gassen uranhexafluorid .

Nu hvor uranet er i en gasform, det er lettere at arbejde med. Du kan putte gassen i en centrifuge og drej det op. Centrifugen skaber en kraft tusinder af gange mere kraftfuld end tyngdekraften. Fordi U-238-atomerne er lidt tungere end U-235-atomerne, de har en tendens til at bevæge sig ud mod centrifugens vægge. U-235-atomerne har en tendens til at blive mere mod midten af ​​centrifugen.

Selvom det kun er en lille forskel i koncentrationer, når du udvinder gassen fra midten af ​​centrifugen, den har lidt mere U-235 end den gjorde før. Du placerer denne let koncentrerede gas i en anden centrifuge og gør det samme. Hvis du gør dette tusinder af gange, du kan oprette en gas, der er stærkt beriget med U-235. På et uranberigelsesanlæg, tusinder af centrifuger er lænket sammen i lang tid kaskader .

I slutningen af ​​en lang kæde af centrifuger, du har uranhexafluoridgas, der indeholder en høj koncentration af U-235-atomer.

Oprettelsen af ​​centrifugerne er en kæmpe teknologisk udfordring. Centrifugerne skal dreje meget hurtigt - i intervallet 100, 000 omdr./min . For at snurre så hurtigt, centrifugerne skal have:

  • meget let, alligevel stærk, rotorer
  • velafbalancerede rotorer
  • højhastighedslejer, normalt magnetisk for at reducere friktion

At opfylde alle tre af disse krav har været uden for rækkevidde for de fleste lande. Den seneste udvikling af billige, computerstyret bearbejdningsudstyr med høj præcision har gjort tingene noget lettere. Det er derfor flere lande har lært at berige uran i de seneste år.

Nu skal du vende uranhexafluoridgassen tilbage til uranmetal. Det gør du ved at tilføje calcium. Calcium reagerer med fluor for at danne et salt, og det rene uranmetal efterlades. Med dette stærkt koncentrerede U-235 metal, du kan enten lave en atombombe eller drive en atomreaktor.

For meget mere information om uranberigelse og relaterede emner, tjek linkene på den næste side.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

  • Atomkraft Quiz
  • Sådan fungerer atombomber
  • Sådan fungerer atomstråling
  • Sådan fungerer atomkraft
  • Sådan fungerer atomvåbenløbet

Flere store links

  • Alt snurrede op:Selvstudium om gasscentrifugeres rolle i spredning
  • Atomkemi:Uranproduktion
  • Nuclear Issues Briefing:Uran berigelse