Fra naturlig uran til atombombe

Memo 14/2006

 

Det er kortbart å anrike uran. For å lage atomvåpen, må uran anrikes mye mer enn for kjernekraft. Det er en ekstremt kostbar og vanskelig prosess.

 

Uran finnes naturlig i naturen, gjennomsnittlig stein inneholder et par gram uran per tonn. Det er et radioaktivt grunnstoff som kan fisjonere, det vil si at atomkjernene plutselig kan spaltes i to mens energi og nøytroner frigjøres. Nøytronene som frigjøres kan gjøre at flere atomer spaltes, og slik skapes en kjedereaksjon. Dette var det banebrytende arbeidet som ble gjennomført i Manhattan-prosjektet under annen verdenskrig.

 

 I naturlig uran skjer ikke denne spaltingen. Naturlig uran har bare 0,7 prosent av det viktige uran 235, som kan fisjoneres og skape kjedereaksjoner. Uran 235 har færre nøytroner enn det vanligere uran 238 – de to er såkalte isotoper – varianter av et grunnstoff. Naturlig uran kan brukes i en tungtvannsreaktor, men for andre formål må uranet anrikes.

 

For de fleste kjernekraftverk holder det med ca. fem prosent uran 235, mens atomvåpen krever 90 prosent. Problemet er at de ulike isotopene har identiske kjemiske egenskaper, noe som gjør det vanskelig å skille dem. Men fordi uran 235 er vel 1 prosent lettere, beveger det seg en halv prosent raskere enn uran 238 i gassform. Denne forskjellen kan utnyttes til å anrike uranet.

 

Den enkleste måten er å lage UF6-gass som så ledes gjennom filtre med porer som er bare litt større enn UF6-molekylene. Gassen som kommer ut på andre siden av filteret er litt anriket med uran 235, gassen som er igjen, er litt utarmet. I anrikingsanlegg er det mange slike filtre i serie. Anriket gass ledes til et nytt filter for videre anriking, mens utarmet gass blir sendt tilbake til et tidligere filter. Over tusen filtre i serie trengs for å anrike uran til kjernekraft, og den langsomme diffusjonen og den evige rundgangen gjør prosessen tidkrevende og anleggene enormt store og kostbare. Diffusjonsmetoden er likevel den eneste anrikningsmetoden som brukes av kjernekraftindustrien i USA i dag.

 

En raskere prosess er ultrasentrifugering. UF6-gassen separeres i sentrifuger der gassen utsettes for rundt en million g. UF6-molekyler med uran 238 slynges utover, mens gassen i midten av sentrifugen anrikes med uran 235. Sentrifugering er raskere og gir bedre separasjon enn diffusjon; 20-40 trinn er nok til å anrike uran for atomkraftverk. De store g-kreftene og den korrosive UF6-gassen stiller store krav til materialer og konstruksjon og metoden regnes derfor som teknologisk avansert. I Kina og mange land er dette den vanligste anrikingsmetoden.

 

For begge metoder gjelder at anleggene kan gjøres så store som ønskelig slik at de kan brukes til å fremstille høyanriket uran for atomvåpen. I praksis er det meget vanskelig å oppnå dette med diffusjonsmetoden, det ville krevd anlegg med mer enn titusen trinn.

 

Med sentrifuger er det enklere. Iran anriker uran med ultrasentrifuger som kontrollører har beskrevet som avanserte. Landet har to anlegg med 200 sentrifuger hver, og i tillegg antar man at de bygger enda større underjordiske anlegg. Det er disse anleggene som skaper bekymring, og det er ut fra størrelsen av disse anleggene man anslår hvor lang tid Iran trenger for å lage en atombombe.