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铀是如何丰富的?

铀颗粒
在2007年在哈萨克斯坦UST-Kamenogorsk的ULBA冶金厂内穿过ULBA冶金厂内的炉子,铀颗粒在托盘中冷却。 (图片信用:Daniel Acker / Bloomberg / Getty)

这个故事是9月5日上午6:20更新。美东时间。

现在,唐纳德特朗普总统已经将美国与伊朗核开,全世界的人都在想知道中东国家是否会在建立核武器方面投资其能量。

但如果伊朗的领导决定追求原子弹,研究人员将如何获得足够的铀,关键成分?

铀浓缩是建设核武器的关键步骤之一。只有某种类型的铀在核反应堆和炸弹中工作。尽管这一事实是,但是,将这种类型的铀从更常见的各种繁多需要大量的工程技能,这是几十年的老年人。挑战不在弄清楚如何分离铀,但在构建和运行任务所需的设备时。 [世界末日:9现实方式可以结束]

铀原子与每个元素的原子一样,在称为同位素的品种中发生。 (每个同位素在其细胞核中具有不同数量的中子。)铀-335,占占全天然铀的1%的同位素,为核反应堆和核弹提供燃料,而铀-238是同位素伊利诺伊州伊利诺伊州阿龙尼国家实验室核科学与工程的核科学和工程副实验室主任,占天然铀的99%没有核用途。

它们的分离的关键是铀-335的原子重量略小于铀-238的原子。

分离在每个天然样本中存在的铀-335的微小量 铀矿石,工程师首先使用化学反应将铀转化为天然气,称奥克岭国家实验室在田纳西州橡树岭国家实验室的同位素生产计划经理。

然后,将气体放入离心管中–圆柱管的人或更大的尺寸。每个管以令人难以置信的高速旋转,将较重的铀-338气体分子拉向管的壁上,使较浅的铀-235气体分子更接近轴线,或管的中心,在那里它们可以抽出,粘合剂告诉现场科学。

每次气体都是 旋转在离心机,仅从混合物中除去少量铀-238气体,因此管子串联使用。每种离心机都拉出一点点铀-238,然后将略微精制的气体混合物通过在下一个管子上,依此类推,直到稍后数十万旋转,剩余的气体几乎完全由铀组成。 -235,粘合剂说。

“你知道印第安纳琼斯的结尾[丢失的方舟的突袭者]在那里 储存东西 你看不到它的结尾?这就是这些建筑物的样子,“Jerry Klein说,他是在奥克岭国家实验室的Isotope生产计划的业务经理,当时的学生首次报道了这个故事。”在离心机行后刚刚排行。只是数百和成千上万的人。“

Klein表示,在将气态铀-235分离通过许多离心机步骤后,工程师使用另一种化学反应将气体铀转化为固体金属。然后可以将金属成形用于反应器或炸弹中。 [摧毁地球的十大方法]

因为每个步骤仅通过少量净化铀气体混合物,所以Nietert表示,各个国家只能运行被设计为最高效率水平的离心机。否则,甚至少量纯铀-335产生甚至不均匀昂贵。

并设计和制造这些离心管需要一定程度的投资和技术诀窍 超越到达 在许多国家说,Nietert说。管子需要特殊类型的钢或复合材料来承受极端的旋转压力,必须是完全圆柱形的,以最大限度地提高效率,并且由专业机器制造几乎难以作为管子自身建造的。

为了使铀分离为角度,借鉴美国在广岛上掉落的炸弹建设的例子。 美国需要137磅(62公斤)的铀-235 制作炸弹,根据“原子弹的制作”(西蒙& Schuster, 1995).

分离 来自近4吨铀矿石的那些137磅举行了世界’最大的建筑物和占整个国家的10%’Nietert说,电力说。建立了20,000人来建立结构,12,000人经营该设施,并在1944年的成本超过5亿美元,以装备它,根据“原子弹的制作”。那’在2018美元的价格约为72亿美元, 据劳动统计局统计.

编辑注意事项: 此故事已更新,以澄清离心过程的工作原理。 这个故事最初于2010年5月18日发表并于5月8日更新。2018年5月8日。原文 世界科学