ما تخصيبُ اليورانيوم، ولماذا يُخصَّب؟

يُعَدُّ التزايد الكبير والسريع لعمليات انشطار أنوية العناصر الانشطارية مثل اليورانيوم U-235 والبلوتونيوم PU هي المسؤول الأساسي عن الطاقة المتولدة والمنتجة بدورها للقوة التدميرية الهائلة للأسلحة النووية (1).

وللحصول على مواد قابلة للانشطار لا بد من تخصيب اليورانيوم المشع بوصفه أحد العناصر الأساسية التي يعتمد عليها تطوير الأسلحة النووية (1).

تخصيب اليورانيوم هي عملية يتم من خلالها فصل نظير اليورانيوم المشع القابل للانشطار U-235 عن اليورانيوم غير القابل للانشطار U-238، وذلك باستخدام عمليات فيزيائية معينة (1,2).

يوجد اليورانيوم القابل للانشطار U-235 بنسبة 0.7% من إجمالي اليورانيوم الموجود في الطبيعة، بينما يوجد اليورانيوم غير القابل للانشطار بنسبة 99.3% (1,2).

تتطلب صناعة سلاح نووي وجود يورانيوم قابل للانشطار بنسبة أكثر من 90% من إجمالي يورانيوم القنبلة، بينما تكون نسبة وجوده من أجل عمل المفاعلات المنتجة للطاقة الكهربائية تتراوح من 15% حتى 30% (1).

تتطلب عملية التخصيب أن يكون اليورانيوم بصورته الغازية، وذلك عن طريق تحويل أكسيد اليورانيوم إلى سادس فلوريد اليورانيوم المتواجد بحالته الغازية عند درجات حرارة منخفضة نسبيًّا (2).

يُدخَل الغاز إلى أجهزة الطرد المركزية التي تعتمد على حقيقة أن اليورانيوم الأثقل U-238 يمكن أن ينفصل عن اليورانيوم الأخف U-235 النشط؛ وذلك بسبب الاختلاف في عددهما الكتلي بالاعتماد على القوة النابذة المرافقة لعمليات الدوران (2).

يحدث انشطار اليورانيوم داخل القنبلة عند امتصاص ذرة اليورانيوم نيترونًا، مما يؤدي إلى انشطارها إلى نواتين جديدتين وإطلاق ثلاث نيترونات جديدة وبعض الطاقة، فيما يسمى عملية الانشطار (3,4).

يُفقد أو يُمتص نيترونان من قبل ذرة ،U-238 أما النيترون الثالث فيُمتص من قبل ذرة يورانيوم U-235 أخرى، مما يؤدي إلى انشطارها، وتتكرر العملية حتى يُحصَل على سلسلة من تفاعلات الانشطار (3,4).

من أجل تفجير سلاح يجب الحصول على كمية معينة من اليورانيوم U-235 تدعى "بالكتلة الحرجة" التي تُعرَّف بأنها الكتلة اللازمة لإنتاج نيترون يسمح لسلسلة تفاعلات الانشطار أن تحدث، وكلما زادت الكمية زادت احتمالية حدوث الانشطار (3,4).

المصادر: