Uraniumverrijking
In eerdere stappen van de kernketen is het uranium uit het erts gehaald, geconcentreerd en gasvormig gemaakt. Uranium bereikt als de grondstof uraniumhexafluoride (UF6), hex, de verrijkingsfabriek. Uraniumverrijking is de volgende stap. Hierbij wordt één van de isotopen van uranium geconcentreerd.
In de verrijkingsfabriek wordt uranium-235 geconcentreerd: dit wordt het ‘verrijken’ van uranium genoemd. Het isotopenmengsel wordt rijker aan uranium-235 gemaakt. Deze isotoop is splijtbaar, in tegenstelling tot uranium-238. Splijtbaarheid is de eigenschap van uranium die nodig is voor een kernexplosie.
Naast ‘verrijkt’ uranium ontstaat ‘verarmd’ uranium, het afval van het proces. Verarmd uranium bevat in verhouding minder uranium-235.
Natuurlijk uranium bevat ongeveer 0,7% uranium-235. Voor een kernwapen is een isotopenmengsel vereist dat voor 90 tot 95% uit uranium-235 bestaat. Dit heet hoogverrijkt uranium (HEU – High Enriched Uranium). Voor een kerncentrale is verrijking van 3 tot 5% genoeg.
Het hoogverrijkte uranium voor de huidige kernwapens van de VS en Rusland is al gemaakt in de Koude Oorlog. Het maken van hoogverrijkt uranium voor militair gebruik is toen door deze landen gestopt, omdat de voorraad groot genoeg was.
§1 VERRIJKINGSPROCES
Er bestaan verschillende methodes om uranium te verrijken. In de Koude Oorlog maakte de VS voornamelijk gebruik van gasdiffusie en Rusland van centrifuges om uranium te verrijken.
Tegenwoordig gebruikt men meestal een ultracentrifuge: een centrifuge met een enorm hoge rotatiesnelheid. In Almelo staat een fabriek van de firma Urenco waar dit gebeurt. Urenco in Nederland verrijkt uranium tot 3-5% voor civiele toepassing in kerncentrales.
- CENTRIFUGE
Een (ultra)centrifuge maakt gebruik van het kleine verschil in massa tussen uranium-235 en uranium-238. Uranium-235 bevat 3 neutronen minder en is ongeveer één procent lichter dan de rest.
Het UF6-gas wordt in de centrifuges geleid en met hoge snelheid rondgedraaid. Hierdoor verplaatst het lichtere uranium-235 zich naar het midden en het zwaardere uranium-238 zich naar de cilinderwand. Het hex-gas wordt zo gescheiden in twee fracties: verrijkt hex en verarmd hex, meestal verrijkt uranium en verarmd uranium genoemd.
Om uranium-235 te verrijken worden in een verrijkingsfabriek een groot aantal cilindercentrifuges achter elkaar en parallel gemonteerd.
- GASDIFFUSIE
Bij gasdiffusie wordt uranium verrijkt door hex te persen door semipermeabele (halfdoorlatende) membranen. Hierdoor treedt er een scheiding op tussen de lichtere en zwaardere isotopen. Net als bij het centrifugeproces zijn er duizenden tot tienduizenden diffusietrappen vereist om militair significante hoeveelheden uranium te verrijken.
Een van de belangrijkste nadelen van gasdiffusie is dat het 40 tot 50 keer meer energie verbruikt dan het centrifugeproces om hetzelfde verrijkingsniveau te bereiken.
§2 AFVAL
Meer dan 99% van het gebruikte uranium in het verrijkingsproces is afval. Dit deel van het uranium, het verarmd uranium (‘depleted uranium’ of dUF6) wordt opgeslagen in cilinders. De opslag is meestal in de buitenlucht op omvangrijke terreinen.
Het gevaar van lekkende containers is reëel en levert een gevaar op voor het milieu en de volksgezondheid. Uraniumhexafluoride is gevaarlijk, het is heel reactief en corrosief (het beschadigt en vernietigt stoffen waarmee het in contact komt).
