zenginleştirilmiş uranyum

nükleer silah yapımında ya da nükleer reaktörlerde kullanılan element.

doğada bulunan uranyum, proton ve nötron sayıları bakımından incelendiğinde, farklı izotopların bir karışımı halindedir. uranyum-238'in 92 protonu ve 146 nötronu bulunurken, uranyum-235 92 proton ve 143 nötron bulundurur. bu karışımın birbirinden ayrılması gerekir çünkü nükleer tepkime başlatabilmek için bu ikisine gereken eşik değerler birbirinden farklıdır.

uranyum-238 ile tepkime başlatabilmek için çok daha hızlı nötronların bu atoma çarpması gerekir. bu da tepkimenin verimini düşürür. daha düşük hızlı nötronlarla daha kolay şekilde tepkime başlatabilmek için uranyum-235 tercih edilir.

doğadaki karışımda uranyum-238'in oranı % 99,3 iken uranyum-235'in oranı % 0,7'dir. bu da uranyum-235'in yüzdesini artırmak, yani onu zenginleştirmek gerektiği anlamına gelir. bunu yaparken kullanılabilecek en iyi özellik, uranyum-235'in diğer izotoptan %1 oranında daha hafif olduğu bilgisidir.

bu işlemler için öncelikle uranyum hekzaflorür (uf6 olarak bilinir) elde etmek gerekir. uranyum önce uranyum oksit haline getirilir. oradan da yeniden işlenerek uf6 elde edilir. uf6, katı, sıvı ve gaz şeklinde depolanabilme özelliğine sahip olduğundan tercih edilir. tüm versiyonları zenginleştirme işlemlerinde kullanılırken, sıvı versiyonu ayrıca sanayide kullanılan bazı ekipmanlarda, katı versiyonu ise bazı endüstriyel süreçlerde kullanılır.

uf6 eldesinden sonra kullanılan zenginleştirme yöntemlerinden biri ultrasantrifüj kullanmaktadır. dakikada 150.000 gibi yüksek sayıda devirlerde dönen bu aletlerde, gaz halindeki uf6'da bulunan uranyum-238 ve uranyum-235, farklı ağırlıkları nedeniyle santrifüj içindeki farklı bölgelerde toplanırlar. böylece bu ikisini birbirinden ayırmak mümkün hale gelir.

bir başka yöntem lazer kullanmaktır. önce, başka bir gaz içinde seyreltilen uf6 içindeki uranyum-235 lazerler ile uyarılır. ikinci bir lazer ile de parçalanarak toz haline getirilir.

bir başka yöntemde ise katı uf6 tanklara doldurulur. tanklar ağzına kadar doldurulmayıp üst kısımda biraz boşluk bırakılır. uf6 ısıtılarak sıvı hale dönüştürülür ve bir yandan buharlaşarak tankın üst kısmından, gaz halinde farklı bir boru sistemine taşınır. burada ayırıcı bir filtre bulunur. uranyum-235 filtrenin gözenek boyutu nedeniyle onun içinden daha yüksek oranda geçiş yapabilir.

bu son yöntem daha çok birinci dünya savaşı döneminde kullanılırmış ve çok fazla elektrik enerjisi gerektirdiğinden oldukça da pahalıya patlarmış.

bu tür işlemler sonrasında uranyum-235'in % 85-90 kadar zenginleştirilebilir ve reaktörlerde yahut atom bombası yapımında kullanılır.