Ферма центрифуг для обогащения урана

Доброго всем времени суток! Вот смотрю я вчера новости (а это очень редко бывает), и там говорят — «Вот, мол у Ирана есть еще тысяча центрифуг для обогащения урана, и если он построит еще тысячу, то через тысячу лет у него будет достаточно урана, чтобы изготовить атомную бомбу и шарахнуть ею, скажем, по Израилю...». Политические игры мне неинтересны, а вот призадумался я о другом — что ж это такое, центрифуги эти по обогащению урана? Что в них и в этом процессе такого сложного? Делюсь с вами найденным.

Обогащение урана представляет собой процесс разделения изотопов урана с атомной массой 238 и 235. Для применения в оружии и атомных реакторах подходит только уран-235, который составляет менее процента от всего количества урана в земной коре.

Уран не может находиться свободно на Земле, потому что он очень активно реагирует с окружающей средой. Поэтому это ценное вещество существует только в виде разнообразных оксидов урана. Для проведения собственно процесса отделения, уран приводят во взаимодействие с мощной кислотой, обычно фтористоводородной, превращая его в газообразный вид.

После этого полученный газ помещается во вращающийся барабан (центрифугу) и раскручивается до скоростей, вызывающих перегрузку до нескольких тысяч G. Центрифуга при этом вращается со частотой до 2 тысяч оборотов в секунду. Как вы понимаете, это накладывает на конструкцию особые требования по точности, легкости и сбалансированности. Уран-235 легче, чем уран-238 (18.9 против 19.3 г/см3), и он легче перемещается под действием центробежных сил к краям центрифуги, вызывая повышенную концентрацию требуемого изотопа у края центрифуги.

Гексафторид урана с повышенной концентрацией изотопа с атомной массой 235, извлекается из центрифуги и подается в нее снова. Обычно предприятие по обогащению урана содержит до нескольких тысяч таких центрифуг, для получения сколько-нибудь приемлемой степени очистки и количества выходного материала. Обычно требуемая концентрация составляет всего 5%. Представьте, сколько сложностей, чтобы получить такую вроде бы небольшую величину! Как только процесс завершается, уран приводится обратно в состояние металла с помощью реакции оксида с кальцием, образовывая чистый металл и фторид кальция. Теперь его можно использовать для атомных электростанций и изготовления оружия.

Как видите, процесс обогащения весьма трудоемок. Сложность изготовления центрифуг, в комплексе со спецификой получаемого материала, сильно усложняет процесс и ограничивает круг стран, которые могут себе позволить такое дорогое и наполовину неблагодарное занятие (это что касается оружия). Природа не хочет просто так расставаться с запасенной энергией, и будем надеяться, что в скором будущем найдутся другие, более простые и эффективные способы получения энергии.

ps. На фото в заглавии — несколько десятков центрифуг, для получения урана-235.