Šta je obogaćivanje uranijuma zbog kojeg SAD i Izrael bombarduju Iran
Uranijum je jedan od elemenata u periodnom sistemu i ima 92 protona. Broj protona u nekom elementu određuje o kom se elementu radi.
Uranijum se tradicionalno smatra najtežim prirodnim elementom. U svemiru ne bi trebalo da postoji ništa teže. Ali, situacija zapravo nije takva.
Ljudi su u akceleratorima čestica počeli da bombarduju jezgra elemenata i tako su omogućili stvaranje elemenata težih od uranijuma. Dosad su stigli do elementa sa brojem 118 odnosno 26 elemenata više nego što nam je svemir „dao“.
Poznati američki astrofizičar Nil Degras Tajson, u svom podkastu Star tok objasnio je na primeru Irana zašto je proces obogaćivanja uranijuma velika stvar.
Osobine izotopa
„Kada pronađete uranijum u prirodi, on se obično nalazi u rudi uranijuma i potpuno je izmešan u tri varijante. Postoje uranijum-234, uranijum-235 i uranijum-238. Inače, ove verzije uranijuma nazivaju se izotopi. Kad god promenite broj neutrona u atomu, dobijate izotop. Svi imaju 92 protona, ali ostatak broja dolazi od neutrona. A tih neutrona ima mnogo više od 92. Ogromna količina je „nagurana“ u jezgro. Zbog toga su mnogi teški elementi nestabilni. U jezgru se mnogo toga dešava i ono često spontano želi da se raspadne na lakše elemente“, objašnjava Tajson.
Prema njegovim rečima, ako neutron pogodi uranijum-235, jezgro se podeli na dva dela. Na dva lakša atoma. Masa ta dva atoma je manja od mase originalnog uranijuma-235.
„Gde je nestala masa? Pitajte Alberta Ajnštajna. Prema formuli E = mc², energija je jednaka masi pomnoženoj kvadratom brzine svetlosti. To znači da su masa i energija ekvivalentne. Ako izgubite masu – dobijate energiju“, kaže Tajson.
On dodaje da sve što je radioaktivno emituje energiju. Ali kod uranijuma-235 zanimljivo je nešto drugo: kada se podeli, nastaju dva ili više novih neutrona.
„Ako imate skup atoma uranijuma-235 i jedan od njih podelite neutronom, iz reakcije izlaze dva neutrona. Oni zatim pogode još dva atoma. Zatim četiri, pa osam, pa šesnaest. Broj se brzo udvostručuje i dobijate ono što je još na početku nuklearne ere nazvano lančana reakcija. Svaka od tih reakcija oslobađa energiju. A s obzirom na način razmišljanja u ratovima, to nije ostalo samo fizički eksperiment za naučni časopis. Vrlo brzo je pretvoreno u oružje, odnosno atomsku bombu“, navodi Tajson.
Kako se dobija uranijum-235
S druge strane, uranijum-234 ne reaguje isto. Možete ga podeliti, ali ne izbacuje dodatne neutrone. Dobijate energiju iz jedne reakcije, ali ne dolazi do lančane reakcije.
Isti problem postoji i sa uranijumom-238. Samo uranijum-235 ima tu osobinu.
„Ako na jednom mestu imate dovoljno uranijuma-235 i pokrenete reakciju, praktično ste zapalili fitilj. Ako želite da napravite bombu, morate da izdvojite uranijum-235 iz uranijuma-234 i 238.
Međutim, većina uranijumske rude je uranijum-238. Manje od 1% izvađenog uranijuma je uranijum-235. Zato morate da ga obogatite, odnosno povećate njegov udeo“, objašnjava Tajson.
Kako se to radi kada su atomi sva tri potpuno izmešani? Odgovor je – centrifuga.
Centrifuge, međutim, ne rade sa čvrstim materijama. Materijal mora da se pretvori u fluid. Fluid je supstanca koja poprima oblik posude. To mogu da budu tečnost ili gas.
Proces obogaćivanja
Uranijum bi mogao da se pretvori u tečnost, ali je lakše pretvoriti ga u gas. Kada uranijum postane gas, može da se ubaci u centrifugu koja se brzo okreće.
„Centrifugalne sile tada razdvajaju uranijum-238 od uranijuma-234, dok uranijum-235 ostaje između njih. Zbog toga su centrifuge izuzetno složeni inženjerski uređaji koji služe da izdvoje uranijum-235 iz te mešavine. Ako izdvojite materijal koji je obogaćen na oko 5%, to znači da je 5% tog materijala uranijum-235“, kaže ovaj astrofizičar.
Za šta se koristi obogaćeni uranijum
- Oko 5% – dovoljno za nuklearne elektrane.
- 20% ili više – može da se koristi za nuklearni pogon, na primer u nuklearnim podmornicama. Njihova prednost je što mogu mnogo duže da ostanu pod vodom bez dopune goriva.
- Oko 90% ili više – potrebno za izradu nuklearnog oružja.
Sve, dakle, zavisi od cilja.
Zašto su centrifuge toliko važne
„Mi obično ne razmišljamo o Zemlji kao o centrifugi, ali na neki način ona to jeste. Živimo u centrifugi od 1G. Zato se, na primer, ulje i sirće u prelivu za salatu razdvajaju kada ga ostavite da stoji. Gušći materijal ide na dno, lakši na vrh. Sirće je gušće od ulja. Samo stajanjem u Zemljinoj gravitaciji vi ste praktično izvršili centrifugiranje. Da je gravitacija 2G, taj proces bi bio brži. Ali kod uranijuma razlika u masi između izotopa je veoma mala. Razlika između uranijuma-234 i 235 je samo jedan neutron.Zbog toga centrifuge moraju da stvaraju ogromna ubrzanja – izuzetno visoke G-sile – da bi mogle da ih razdvoje“, objašnjava Tajson.
Centrifuge koje se koriste za proizvodnju uranijuma pogodnog za oružje mogu da se okreću toliko brzo da molekuli u njima doživljavaju skoro milion puta veću gravitaciju od Zemljine. To je ono što je potrebno da bi se razdvojila tri izotopa i izdvojio uranijum-235.
„Ako želite da napravite nuklearnu bombu, potrebne su vam centrifuge. Toliko je jednostavno. Zanimljivo je da uređaj čiji je princip relativno jednostavan – isti onaj koji lekari koriste da odvoje trombocite od plazme u krvi – kada se dovede do svojih ekstremnih granica može da utiče na geopolitičku ravnotežu moći u svetu. To je pomalo kosmička perspektiva cele priče“, zaključuje Tajson.