Uranium được làm giàu như thế nào?

Thế Hải |

Uranium được làm giàu như thế nào?
Uranium được làm giàu như thế nào?
Cơ sở làm giàu hạt nhân của Iran, theo báo cáo của tình báo Israel. Ảnh: Cufa.co

Tổng thống Donald Trump vừa rút Mỹ khỏi thỏa thuận hạt nhân với Iran, khiến nhiều người lo ngại khả năng quốc gia Hồi giáo Trung Đông này sẽ tiếp tục theo đuổi chương trình vũ khí hạt nhân.

Trong trường hợp đó, các chuyên gia của Iran sẽ làm gì để có đủ lượng Uranium cần thiết?

Giống như nhiều nguyên tố khác, nguyên tử Uranium tồn tại trong tự nhiên dưới dạng biến thể của các đồng vị (mỗi đồng vị sẽ có số nơtron trong hạt nhân khác nhau).

Uranium 235, mặc dù chỉ chiếm 1% trữ lượng nhưng lại là nguồn cung cấp nhiên liệu cho các lò phản ứng và cả bom hạt nhân.

Trong khi Uranium 238, dù chiếm tới 99% trữ lượng song lại không được sử dụng – Russell Nietert, phó Giám đốc Phòng Thí nghiệm Quốc gia Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân tại Argonne, bang Illinois (Mỹ) – cho biết.

Uranium được làm giàu như thế nào? - Ảnh 1.

Đồng vị Uranium 235 trong tự nhiên và trong Uranium đã làm giàu. Ảnh: jnfl.co.jp

Việc làm giàu uranium chính là bước quan trọng nhất để có thể chế tạo vũ khí. Và chỉ duy nhất Uranium 235 là có thể phân rã nơtron nhanh và được làm giàu để biến đổi thành Plutoni 239 – sản phẩm phân hạch trong lò phản ứng và bom hạt nhân.

Tuy nhiên, để tách Uranium 238 khỏi trạng thái không đồng nhất của các quặng trong tự nhiên lại đòi hỏi trình độ khoa học kỹ thuật rất tân tiến, mặc dù công nghệ này vốn đã có từ lâu đời.

Thách thức lớn nhất, thực chất không nằm ở việc tìm ra cách tách Uranium, mà là ở khâu chế tạo và điều khiển các thiết bị cần thiết để thực hiện nhiệm vụ ấy.

Nguyên lý để tách các đồng vị, đó là do Uranium 235 có khối lượng nhẹ hơn một chút so với Uranium 238.

Uranium được làm giàu như thế nào? - Ảnh 2.

Để chế tạo bom hạt nhân, Uranium cần được làm giàu đến hơn 90%. Ảnh: YouTube

Đầu tiên, các kỹ sư sẽ sử dụng một phản ứng hóa học để chuyển hóa Uranium sang dạng khí (gas). Sau đó, khí này được bơm vào ống ly tâm – có hình lăng trụ tròn với kích thước lớn bằng cơ thể người hoặc hơn.

Mỗi ống như vậy sẽ được vận hành để quay quanh trục với vận tốc cực lớn, khiến các phân tử Uranium 238 di chuyển hướng tâm, còn Uranium 235 do nhẹ hơn nên sẽ di chuyển đến gần thành ống và tại đó, các kỹ sư sẽ thực hiện công việc hút khí ra – Jeff Binder, nhà quản lý chương trình sản xuất đồng vị nguyên tử tại Phòng Thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge, bang Tennessee, cho biết.

Mỗi lần quay hỗn hợp khí trong ống ly tâm sẽ chỉ tách được một lượng nhỏ Uranium 238, cho nên bước này cần phải được thực hiện liên tục.

Nếu mỗi ống tách được một chút Uranium 238 rồi chuyển hỗn hợp khí tinh chế sang ống bên cạnh, ... và cứ như vậy thì sau khoảng 100 – 1000 vòng quay, lượng khí còn lại trong ống gần như sẽ hoàn toàn là Uranium 235, Binder cho biết.

Khi tách thành công lượng khí Uranium 235 cần thiết, các kỹ sư sẽ sử dụng một phản ứng hóa học khác để biến chúng về dạng kim loại đặc, giúp tạo hình cho việc sử dụng trong lò hạt nhân hay bom.

Vì mỗi lần chạy máy ly tâm chỉ tinh lọc được một lượng nhỏ Uranium 235, cho nên các quốc gia thường chỉ đủ kinh phí để vận hành những ống ly tâm vốn đã được thiết kế để đạt hiệu suất cao nhất. Bằng không, việc sản xuất, dù chỉ một lượng nhỏ Uranium cũng sẽ trở nên cực kỳ đắt đỏ.

Không những thế, việc thiết kế, chế tạo và vận hành các ống ly tâm thường đòi hỏi vốn đầu tư rất lớn và trình độ công nghệ cao, vượt quá khả năng của nhiều quốc gia.

Chẳng hạn, thành ống phải được làm từ loại thép đặc biệt giúp chịu áp lực quay cực lớn, hay thường có dạng hình trụ hoàn hảo nhằm tối ưu hóa hiệu suất và được thi công bằng máy móc chuyên dụng vốn cũng rất khó để chế tạo.

Uranium được làm giàu như thế nào? - Ảnh 4.

Mỹ lần lượt ném hai quả bom nguyên tử mang tên Little Boy và Fat Man xuống Hiroshima và Nagasaki (Nhật Bản) trong Chiến tranh Thế giới II. Ảnh: Wikipedia

Trong sự kiện không lực Mỹ thả quả bom nguyên tử "Little Boy" xuống Hiroshima (Nhật Bản) vào ngày 6/8/1945, để chế tạo nó, Mỹ đã sử dụng 62 kg Uranium 235 – được chiết tách ở một khu nhà lớn nhất thế giới, tốn gần 10% lượng điện năng tiêu thụ của cả nước, cần tới 20000 người tham gia xây dựng cấu trúc, 12000 người vận hành cơ sở kỹ thuật, và ngốn hơn 500 triệu USD vào năm 1944 (tương đương 7,2 tỷ USD theo thời giá năm 2018)

Xem clip giải thích quy trình làm giàu Uranium tại đây:

theo Khoa học và phát triển

Đọc thêm về:

    Xem tin tức nóng nhất, đọc báo nhanh nhất tại Soha.Bạn đọc có thể báo tin, gửi bài viết, clip, ảnh về email khampha@ttvn.vn để nhận nhuận bút cao trong vòng 24h. Đường dây nóng: 0943 113 999

    Soha
    Trí Thức Trẻ

    TIN NỔI BẬT SOHA

      Công ty Cổ phần VCCorp

      © Copyright 2010 - 2019 – Công ty Cổ phần VCCorp

      Tầng 17,19,20,21 Toà nhà Center Building - Hapulico Complex,
      Số 1 Nguyễn Huy Tưởng, Thanh Xuân, Hà Nội.
      Email: btv@soha.vn
      Giấy phép số 2411/GP-TTĐT do Sở Thông tin và Truyền thông Hà Nội cấp ngày 31 tháng 07 năm 2015.
      Chịu trách nhiệm nội dung: Ông Nguyễn Thế Tân

      Liên hệ quảng cáo:
      Hotline: 0942.86.11.33
      Email: giaitrixahoi@admicro.vn
      Hỗ trợ & CSKH:
      Tầng 20, tòa nhà Center Building, Hapulico Complex,
      số 1 Nguyễn Huy Tưởng, phường Thanh Xuân Trung, quận Thanh Xuân, Hà Nội.
      Tel: (84 24) 7307 7979
      Fax: (84 24) 7307 7980