Cascades de centrifugeuses d'uranium Photo avec l'aimable autorisation du Laboratoire national d'Oak Ridge L'uranium est un élément similaire au fer. Comme le fer, vous extrayez du minerai d'uranium du sol, puis vous le traitez pour en extraire l'uranium pur. Lorsque vous avez terminé de traiter le minerai d'uranium, ce que tu as c'est oxyde d'uranium . L'oxyde d'uranium contient deux types (ou isotopes ) d'uranium :U-235 et U-238. L'U-235 est ce dont vous avez besoin si vous voulez fabriquer une bombe ou alimenter une centrale nucléaire. Mais l'oxyde d'uranium de la mine est d'environ 99 pour cent U-238. Vous devez donc en quelque sorte séparer le U-235 du U-238 et augmenter la quantité de U-235. Le processus de concentration de l'U-235 est appelé enrichissement , et les centrifugeuses sont une partie centrale du processus.
L'U-235 pèse un peu moins que l'U-238. En exploitant cette différence de poids, vous pouvez séparer le U-235 et le U-238. La première étape consiste à faire réagir l'uranium avec acide hydrofluorique , un acide extrêmement puissant. Après plusieurs étapes, tu crées le gaz hexafluorure d'uranium .
Maintenant que l'uranium est sous forme gazeuse, il est plus facile de travailler avec. Vous pouvez mettre le gaz dans un centrifuger et faites-le tourner. La centrifugeuse crée une force des milliers de fois plus puissante que la force de gravité. Parce que les atomes d'U-238 sont légèrement plus lourds que les atomes d'U-235, ils ont tendance à se déplacer vers les parois de la centrifugeuse. Les atomes d'U-235 ont tendance à rester plus vers le centre de la centrifugeuse.
Bien qu'il ne s'agisse que d'une légère différence de concentration, lorsque vous extrayez le gaz du centre de la centrifugeuse, il a un peu plus d'U-235 qu'avant. Vous placez ce gaz légèrement concentré dans une autre centrifugeuse et faites la même chose. Si vous faites cela des milliers de fois, vous pouvez créer un gaz hautement enrichi en U-235. Dans une usine d'enrichissement d'uranium, des milliers de centrifugeuses sont enchaînées dans de longues cascade .
Au bout d'une longue chaîne de centrifugeuses, vous avez de l'hexafluorure d'uranium gazeux contenant une forte concentration d'atomes d'U-235.
La création des centrifugeuses est un énorme défi technologique. Les centrifugeuses doivent tourner très rapidement -- de l'ordre de 100, 000 tr/min . Pour tourner aussi vite, les centrifugeuses doivent avoir :
Répondre à ces trois exigences est hors de portée pour la plupart des pays. Le développement récent de bon marché, l'équipement d'usinage de haute précision contrôlé par ordinateur a rendu les choses un peu plus faciles. C'est pourquoi de plus en plus de pays apprennent à enrichir l'uranium ces dernières années.
Maintenant, vous devez transformer le gaz d'hexafluorure d'uranium en uranium métal. Pour ce faire, ajoutez du calcium. Le calcium réagit avec le fluorure pour créer un sel, et l'uranium métal pur est laissé derrière. Avec ce métal U-235 hautement concentré, vous pouvez soit fabriquer une bombe nucléaire, soit alimenter un réacteur nucléaire.
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