Una cascata di centrifughe a gas in un impianto di arricchimento statunitense a Piketon, Ohio, nel 1984. L'Iran sta utilizzando una tecnologia simile per arricchire l'uranio. Credito:Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti
Il programma nucleare iraniano è stato un argomento importante nel viaggio del presidente Joe Biden in Medio Oriente dal 13 al 16 luglio 2022. La parte più impegnativa della produzione di armi nucleari è la produzione del materiale che le alimenta, e l'Iran è noto per aver prodotto uranio che è simile a quello delle armi.
La conversazione ha chiesto al professore della Brandeis University Gary Samore, che ha lavorato sul controllo degli armamenti nucleari e sulla non proliferazione nel governo degli Stati Uniti per oltre 20 anni, di spiegare perché l'arricchimento dell'uranio è fondamentale per le ambizioni nucleari dell'Iran e dove si trova ora lo sforzo iraniano.
Cosa significa arricchire l'uranio?
L'uranio naturale contiene due isotopi principali, o forme i cui atomi contengono lo stesso numero di protoni ma un numero diverso di neutroni. Sono circa il 99,3% di uranio-238 e lo 0,7% di uranio-235. L'isotopo uranio-235 può essere utilizzato per generare energia nucleare per scopi pacifici o esplosivi nucleari per scopi militari.
L'arricchimento è il processo di separazione e aumento della concentrazione di U-235 a livelli più alti rispetto all'uranio naturale. In generale, livelli più bassi di uranio arricchito, come l'uranio con il 5% di U-235, sono comunemente usati per il combustibile del reattore nucleare. Livelli più elevati di arricchimento, come il 90% di U-235, sono più desiderabili per le armi nucleari.
Per scopi militari, perché sono importanti livelli di arricchimento più elevati?
Maggiore è il livello di arricchimento, minore è la quantità di materiale nucleare necessaria per produrre un'arma nucleare.
L'Agenzia internazionale per l'energia atomica identifica 25 chilogrammi (55 libbre) di uranio arricchito al 90% come una "quantità significativa" necessaria per una semplice arma nucleare. Ma possono funzionare anche quantità maggiori di uranio meno arricchito.
Ad esempio, la bomba atomica "Little Boy" lanciata dagli Stati Uniti su Hiroshima, in Giappone, nel 1945 utilizzava circa 64 chilogrammi di uranio (141 libbre) arricchito con una media dell'80% di U-235.
Dal punto di vista della progettazione di armi nucleari, quantità minori di materiale nucleare maggiormente arricchito sono più desiderabili perché ciò riduce le dimensioni e il peso dell'arma nucleare e ne facilita la consegna. Di conseguenza, le moderne armi nucleari basate sull'uranio utilizzano tipicamente uranio arricchito dal 90% al 93% di U-235, noto come uranio per armi, come combustibile primario.
Una centrifuga a gas separa gli atomi di uranio-235, che possono sostenere una reazione nucleare a catena, da atomi di uranio-238 molto più abbondanti, che non possono. Quando la centrifuga ruota ad alta velocità, al suo interno viene pompato gas di esafluoruro di uranio. Le molecole di U-238 più pesanti si spostano verso il bordo esterno e le molecole di U-235 più leggere verso il centro. Il "flusso di prodotto" di gas arricchito in U-235 viene pompato attraverso molte più centrifughe, aumentando la concentrazione di U-235 in ogni fase. Credito:carico induttivo/Wikipedia
Che cosa aveva ottenuto l'Iran prima dell'accordo nucleare del 2015?
L'accordo nucleare del 2015 tra Iran, Stati Uniti, Cina, Francia, Regno Unito, Russia e Germania ha imposto restrizioni significative al programma nucleare iraniano, in cambio del sollievo da una serie di sanzioni internazionali. Quando l'accordo è stato adottato, l'Iran aveva imparato la tecnologia di base per l'arricchimento dell'uranio con centrifughe a gas:cilindri che fanno ruotare l'uranio sotto forma di gas a velocità molto elevate per separare l'isotopo U-238 più pesante dall'isotopo U-235 più leggero.
Nei suoi due principali impianti di arricchimento, Natanz e Fordow, l'Iran utilizzava circa 18.000 centrifughe IR-1 di prima generazione e circa 1.000 centrifughe IR-2 di seconda generazione. Aveva anche accumulato una scorta di circa 7.000 chilogrammi (circa 15.430 libbre) di uranio a basso arricchimento (meno del 5%) e circa 200 chilogrammi (440 libbre) di uranio di arricchimento del 20%.
Sulla base di queste capacità, il "tempo di rottura" dell'Iran per produrre circa 25 chilogrammi (55 libbre) di uranio arricchito al 90%, sufficiente per una singola arma nucleare, è stato stimato in uno o due mesi.
Il tempo di breakout non intende suggerire che l'Iran deciderebbe necessariamente di produrre uranio per uso militare in queste strutture ispezionate, perché il rischio di essere scoperto e di una potenziale reazione internazionale negativa è molto alto.
Il presidente Biden è arrivato in Israele, quasi 50 anni dopo il suo primo viaggio come senatore, mercoledì per aprire la sua visita in Medio Oriente per concentrarsi sul rallentamento del programma nucleare iraniano, sul portare petrolio alle pompe di benzina americane e sul miglioramento delle relazioni con l'Arabia Saudita. https://t.co/om6Pw4udVx pic.twitter.com/0jrnxRP93p
— The New York Times (@nytimes) 13 luglio 2022
In che modo l'accordo nucleare ha limitato le attività dell'Iran?
L'accordo nucleare del 2015 ha imposto vincoli fisici al programma di arricchimento dell'Iran per 10-15 anni, compreso il numero e il tipo di centrifughe che l'Iran potrebbe operare, le dimensioni delle sue scorte di uranio a basso arricchimento e il suo livello di arricchimento massimo.
Per 15 anni, a Fordow non sarebbe avvenuto alcun arricchimento e le scorte di uranio a basso arricchimento dell'Iran sarebbero state limitate a 300 chilogrammi (660 libbre) con un livello di arricchimento massimo del 3,67%. E per 10 anni, le sue centrifughe sarebbero state limitate a circa 6.000 centrifughe IR-1 a Natanz.
Per soddisfare questi limiti fisici, l'Iran ha spedito alla Russia la maggior parte delle sue scorte di uranio a basso arricchimento e l'intera scorta di uranio arricchito al 20%. Ha anche smantellato per lo stoccaggio all'interno dell'Iran la maggior parte delle sue centrifughe IR-1 e tutte le sue centrifughe IR-2 più avanzate. Come conseguenza di questi limiti, il "tempo di breakout" dell'Iran è stato esteso da un mese o due prima dell'accordo a circa un anno dopo l'accordo.
Dopo l'anno 10 dell'accordo, tuttavia, all'Iran è stato permesso di iniziare a sostituire le sue centrifughe IR-1 a Natanz con modelli più avanzati, che gli è stato permesso di continuare a ricercare e sviluppare durante il primo decennio dell'accordo. Con l'installazione di queste centrifughe avanzate più potenti, il tempo di breakout si sarebbe probabilmente ridotto a circa pochi mesi entro l'anno 15 dell'accordo.
Come parte dell'accordo, l'Iran ha anche accettato di rafforzare le ispezioni internazionali e il monitoraggio dei suoi impianti nucleari.
Cosa ha fatto l'Iran da quando il presidente Trump ha ritirato gli Stati Uniti dall'accordo nucleare nel 2018?
Da quando gli Stati Uniti si sono ritirati dall'accordo nucleare, l'Iran ha gradualmente superato i limiti dell'accordo. Ha aumentato le sue scorte di uranio arricchito del 5%; ha ripreso a produrre uranio arricchito al 20%; iniziò la produzione di uranio arricchito al 60%, riprese l'arricchimento a Fordow; e fabbricato e installato centrifughe avanzate sia a Natanz che a Fordow.
L'Iran ha anche iniziato a limitare il monitoraggio internazionale dei suoi impianti nucleari. Nel giugno 2022, ad esempio, l'Iran ha annunciato che avrebbe scollegato le telecamere installate nell'ambito dell'accordo nucleare del 2015 per monitorare i suoi impianti nucleari.
A maggio 2022, l'Agenzia internazionale per l'energia atomica ha stimato che l'Iran avesse circa 1.000 chilogrammi (2.200 libbre) di uranio arricchito al 5%, circa 240 chilogrammi (530 libbre) di uranio arricchito al 20% e 40 chilogrammi (88 libbre) di 60% arricchito uranio.
Come risultato di questa crescente scorta di uranio arricchito e dell'uso di centrifughe avanzate, il tempo di rottura stimato dell'Iran è stato ridotto a poche settimane. Finora, tuttavia, l'Iran non ha deciso di avviare la produzione di uranio arricchito (90%) per uso militare, anche se tecnicamente è in grado di farlo.
Molto probabilmente, l'Iran si sta comportando con cautela perché i suoi leader sono preoccupati che la produzione di uranio per uso bellico possa innescare una forte reazione internazionale, che potrebbe variare da sanzioni aggiuntive ad attacchi militari. + Esplora ulteriormente
Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale. 
