Cascate di centrifuga all'uranio Foto per gentile concessione dell'Oak Ridge National Laboratory L'uranio è un elemento simile al ferro. come il ferro, scavi il minerale di uranio dal terreno e poi lo lavori per estrarre l'uranio puro dal minerale. Quando finisci di lavorare il minerale di uranio, quello che hai è ossido di uranio . L'ossido di uranio contiene due tipi (o isotopi ) di uranio:U-235 e U-238. L'U-235 è ciò di cui hai bisogno se vuoi costruire una bomba o alimentare una centrale nucleare. Ma l'ossido di uranio della miniera è circa il 99% di U-238. Quindi è necessario separare in qualche modo l'U-235 dall'U-238 e aumentare la quantità di U-235. Il processo di concentrazione dell'U-235 è chiamato arricchimento , e le centrifughe sono una parte centrale del processo.
L'U-235 pesa leggermente meno dell'U-238. Sfruttando questa differenza di peso, puoi separare l'U-235 e l'U-238. Il primo passo è far reagire l'uranio con acido fluoridrico , un acido estremamente potente. Dopo diversi passaggi, tu crei il gas esafluoruro di uranio .
Ora che l'uranio è in forma gassosa, è più facile lavorarci. Puoi mettere il gas in a centrifuga e giralo. La centrifuga crea una forza migliaia di volte più potente della forza di gravità. Poiché gli atomi di U-238 sono leggermente più pesanti degli atomi di U-235, tendono a spostarsi verso le pareti della centrifuga. Gli atomi di U-235 tendono a rimanere più verso il centro della centrifuga.
Sebbene sia solo una leggera differenza nelle concentrazioni, quando si estrae il gas dal centro della centrifuga, ha un po' più di U-235 di prima. Metti questo gas leggermente concentrato in un'altra centrifuga e fai la stessa cosa. Se lo fai migliaia di volte, puoi creare un gas altamente arricchito in U-235. In un impianto di arricchimento dell'uranio, migliaia di centrifughe sono incatenate insieme in lungo cascate .
Alla fine di una lunga catena di centrifughe, hai esafluoruro di uranio gas contenente un'alta concentrazione di atomi di U-235.
La creazione delle centrifughe è una grande sfida tecnologica. Le centrifughe devono girare molto velocemente -- nell'intervallo di 100, 000 giri/min . Per girare così velocemente, le centrifughe devono avere:
Soddisfare tutti e tre questi requisiti è stato irraggiungibile per la maggior parte dei paesi. Il recente sviluppo di poco costoso, l'attrezzatura di lavorazione computerizzata ad alta precisione ha reso le cose un po' più facili. Questo è il motivo per cui più paesi stanno imparando ad arricchire l'uranio negli ultimi anni.
Ora devi trasformare il gas esafluoruro di uranio in metallo di uranio. Lo fai aggiungendo calcio. Il calcio reagisce con il fluoro per creare un sale, e il metallo di uranio puro viene lasciato indietro. Con questo metallo U-235 altamente concentrato, puoi costruire una bomba nucleare o alimentare un reattore nucleare.
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