Verrijkt uranium

Van Wikipedia

Verrijkt uranium is uranium waarin de isotoop U-235 meer vertegenwoordigd is dan in uranium zoals het van nature voorkomt. Het wordt toegepast bij kernenergie en in kernwapens.

Uranium zoals dat van nature voorkomt, bestaat hoofdzakelijk uit U-238, een kleine fractie U-235, en sporen van U-234. Hiervan is alleen U-235 splijtbaar. Voor het op gang houden van een kettingreactie is een hoger percentage U-235 noodzakelijk dan in natuurlijk uranium wordt gevonden. Het bereiken van een hoger percentage wordt 'verrijken' genoemd. Voor kernenergie is uranium met een gehalte van 2 à 3 procent U-235 voldoende. Voor kernwapens is een percentage U-235 van boven de 90 noodzakelijk. Dergelijk hoog-verrijkt uranium wordt weapons grade uranium genoemd.

Er zijn vier methoden bekend om uranium te verrijken:

• elektromagnetische scheiding
• gascentrifuge
• gasdiffusie
• thermische vloeistofdiffusie

Voor verrijken worden momenteel twee methoden gebruikt. Hierbij wordt gebruikgemaakt van het feit dat U-235 lichter is dan U-238. In beide gevallen wordt uranium gebonden aan fluor tot uraniumhexafluoride, waarna deze verbinding bij kamertemperatuur gasvormig wordt gemaakt door de druk te verlagen. Daarna kan het gehalte U-235 worden verhoogd door gascentrifuge of door gasdiffusie.

Bij gascentrifuge wordt gas in een centrifuge bewerkt. De zwaardere fractie wordt naar de buitenkant geslingerd en kan daar worden afgetapt. In de centrifuge blijft aldus een groter aandeel U-235 over.
Bij gasdiffusie wordt een gas door een membraan geperst, waarbij de lichtere fractie gemakkelijker door het membraan gaat dan de zwaardere fractie. Het gehalte aan U-235 neemt hierdoor toe.

Tot 1942 was eigenlijk alleen de eerste methode in gebruik. De Amerikanen kregen de technische problemen bij gascentrifuge niet onder de knie, en stapten in 1942 over op gasdiffusie, hoewel dit procedé veel meer energie kost dan gascentrifuge.
De Duitsers hielden vast aan gascentrifuge met behulp van ultracentrifuges. Bij dit project was de Nederlander Jacob Kistemaker betrokken. Na de Tweede Wereldoorlog werd het Duitse onderzoek verboden. Het werd toen in Nederland voortgezet, wat tenslotte leidde tot de oprichting van Ultra Centrifuge Nederland (UCN), en het Brits/Duits/Nederlandse bedrijf Urenco.

Zie ook: verarmd uranium