Urânio enriquecido para produção de bombasO urânio enriquecido para produção de bombas é o urânio com uma elevada percentagem de isótopo U-235, que representa apenas 0,72% do urânio natural. Urânio normal é referido como U-238, em que o número significa a quantidade de núcleos (prótons e nêutrons) em seu núcleo atômico. U-235 tem uma quantidade desigual de prótons e nêutrons, tornando-se um pouco instável e suscetível a cisão (separação) de nêutrons térmicos. A obtenção do processo de fissão para continuar como uma reação em cadeia é a base da energia nuclear e das armas nucleares.

Como o U-235 tem propriedades químicas idênticas às do urânio normal e é apenas 1,26% mais leve, a separação dos dois pode ser um grande desafio. Os processos são geralmente muito intensivos em termos de energia e muito caros, razão pela qual apenas alguns países têm sido capazes de fazer isso numa escala industrial até o momento. Existem pelo menos nove técnicas para a separação de urânio, embora alguns definitivamente funcionem melhor do que outros.

Durante a Segunda Guerra Mundial, nos Estados Unidos, quando os pesquisadores foram os primeiros a buscarem a separação de isótopos, uma série de técnicas foi utilizada. A primeira fase consistiu-se da difusão térmica. Com a introdução de um gradiente de temperatura fina, os cientistas poderiam persuadir mais partículas de U-235 mais leves em direção a uma região de calor, e mais moléculas U-238 mais pesadas para uma região mais fria. Esta foi apenas a preparação do material de alimentação para a próxima fase, a separação isotópica eletromagnética.

Bomba nuclear

Testes nucleares em área remota militar

A separação isotópica eletromagnética envolve a vaporização de urânio e, em seguida, sua ionização para produzir íons com carga positiva. O urânio ionizado teve, então, sua inclinação acelerada por um forte campo magnético. Átomos mais leves de U-235 foram desviados um pouco mais, enquanto átomos de U-238 foram um pouco menos desviados. Ao repetir este processo várias vezes, o urânio pode ser enriquecido. Esta técnica foi usada para fazer parte do urânio enriquecido na produção da bomba de energia atômica Little Boy, que destruiu Hiroshima.

Durante a Guerra Fria, o processo de separação isotópica eletromagnética foi abandonado em favor da técnica de enriquecimento por difusão gasosa. Esta abordagem previa o deslocamento do gás hexafluoreto de urânio através de uma membrana semi-permeável, que separava ligeiramente os dois isótopos um do outro. Tal como a técnica anterior, este processo deveria ser realizado várias vezes para isolar uma quantidade substancial de U-235.
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Outras técnicas de separação de urânio incluem processos aerodinâmicos, vários métodos de separação a laser, separação do plasma e uma técnica de química, que tira proveito de uma diferença muito pequena na propensão dos dois isótopos em relação à mudança de valência de oxidação / redução de reações.