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因为天然铀中的铀235含量比武器级铀(铀235的90%以上)低2个数量级以上，因此，如果要选择用于武器的铀，就必须获得铀矿，并建立铀浓缩工厂。普通的天然铀只含有0.72%的高裂变同位素U-235，其余物质主要是低裂变同位素U-238(它无法维持连锁反应)。裂变材料必须通过一种称为浓缩的过程从铀的其余部分分离出来。铀-235浓度达到20%以上的铀被称为HEU。铀浓度高于天然铀235含量但低于20%的被称为低浓缩铀(LEU)。已经使用了几种浓缩技术。

最早的成功方法是电磁同位素分离（EMIS），其中大磁体用于分离两种同位素的离子和气态扩散，其中六氟化瓦氟化铀（UF₆)通过多孔阻挡材料;含有U-235的较轻分子穿透屏障的速度稍微快一些，只要有足够的阶段，就可以完成显著的分离。第一个大规模的铀浓缩设施是位于田纳西州橡树岭的Y-12工厂，该工厂在名为“电压力机”的设备中使用了EMIS。美国因耗电量高而放弃了这一过程，但伊拉克人却采用了这一过程，因为这一过程相对简单，而且伊拉克人能够在不遇到技术转让障碍的情况下获得磁铁材料。气体扩散和EMIS都需要大量的电能。

已经开发出了更有效的方法。第三种广泛使用的方法是气体离心机[乌伦科(荷兰，德国，英国)，俄罗斯，日本]₆气体在复杂的转子组件内旋转，离心力将含有较重同位素的分子推到外部。同样，许多阶段需要生产武器所需的高度富集的铀，但离心富集需要比旧技术的任何一项更少的电力。

原子和分子激光同位素分离（LIS）技术使用激光选择性激发搅拌的原子或含有铀同位素的原子或分子，从而可以优先提取它们。虽然LIS看起来很有希望，但该技术已被证明是非常困难的掌握，并且可能超出甚至技术前进状态的范围。

南非的核项目使用了空气动力学分离在自行设计和建造设备技术称为涡流管。在涡流UF的混合物₆气体和氢气切向进入管子，该管子在一端或两端逐渐变成小的出口孔;离心力提供分离。Becker喷嘴工艺，也是一种空气动力学分离技术，在德国开发。Becker过程不常用;除了为武器计划制作80％至93％的U-235之外，南非用于南非的南非含量为U-235含量为约3％至5％的燃料。空气动力学丰富工艺需要大量的电力，并且通常不被认为是经济竞争的;即使是南非富集植物也明显关闭。

分离工作单位(SWU)是一个复杂的单位，它是铀加工量和铀浓缩程度的函数，即铀-235同位素浓度相对于剩余物的增加程度。它的单位是严格的:千克分离功单位，它测量的是当饲料和产品的数量以公斤表示时分离功的数量(表示在浓缩过程中使用的能量)。分离一团物所花费的努力F试验饲料x_f变成一个质量P产品试验x_p和浪费的质量W和分析x_w用所需的分离功单位数表示，由表达式SWU = WV (x_w）+ pv（x_p)——阵线(x_f）,在那里V（x）的“价值函数”的定义是什么V(x) = (1 - 2x) ln(1 - x)/x．例如，为了产生富含3.5％U-235的一千克铀，如果植物在尾部测定的情况下操作，则需要4.3 SWU，如果尾部测定为0.25％（因此只需要7.0千克而不是7.8kg自然U feed）。需要约100-120,000个SWU来丰富典型1000 MWE轻水反应器的年燃料载荷。富集成本与所使用的电能有关。气态扩散工艺每周3400千瓦时消耗约2400千瓦时，而气体离心机植物只需要约60千瓦时/温和。

富集植物的原料

气态的六氟化铀（UF₆)作为气体离心机和气体扩散过程的原料，四氯化铀(UCl₄)在电磁同位素分离(EMIS)过程中用作进料。几乎所有的铀浓缩工厂都使用六氟化铀作为原料。

铀矿精矿，也被称为“黄饼”，通常含有60% - 80%的铀和高达20%的外来杂质。生产纯化UF有两种商业方法₆来自黄饼。两种方法 - 溶剂萃取/氟化（“湿法”）和氟化/分级（“干法”）之间的主要差异 - 是铀是否通过溶胶 - 通风萃取在转化为UF之前纯化₆或通过UF的分馏₆转换后。

在湿法中，黄饼溶解在硝酸中（HNO_3.），以及中可溶残余物通过过滤或离心除去。铀从与液 - 液萃取的酸溶液分离，将硝酸铀酰产物分解成三氧化铀（UO_3.）通过热脱硝，并将三氧化物降至二氧化铀（UO₂）用氢或氨分解（NH_3.）.在大多数情况下，标准的Purex程序使用三正丁基磷酸(TBP)在碳氢化合物稀释剂中，在萃取步骤中将铀从杂质中分离出来。在干燥过程中，转换和净化步骤贯穿整个过程。如果黄饼是碱浸法生产的(得钠₂U₂O₇)，钠必须在硫酸中部分消化，然后氨沉淀重铀酸铵[(NH₄）₂U₂O₇］.含氨铀盐分解为UO_3.通过加热，该氧化物降低到UO₂用氢气或破裂NH_3.．

用于生产UF的其余步骤₆对于这两个过程的情况类似于UO₂转化为UF₄通过氢氟化(使用氟化氢气体hf)。佛罗里达大学的₄（在干过程中不纯）被转换为UF₆使用电解产生的氟气体(F₂）.在干燥过程中，UF₆在两级蒸馏步骤中纯化。直接氟化UO_3.用友₆已被使用，但这一程序更适用于相对较小的容量工厂。

EMIS铀浓缩过程使用UCL₄为其饲料原料。四氯化铀是由四氯化碳(CCl)反应生成的₄）纯粹的UO₂在700°F。

世界各地的许多国家都从其矿石或黄饼中提取了铀。制备原料的方法是基础工业化学。启用技术是使用HF，NH的那些_3.F₂CCl,₄和前体铀化合物制备UF₆和伦敦大学学院₄．

浓缩技术

铀-235特别值得注意，因为它是自然界中唯一数量可观的裂变材料，如果能够获得足够数量，它可以用来制造核爆炸装置。在典型的天然铀样本中，只有0.72%的原子是U-235原子，可以假设所有剩余的原子都是U-238原子。天然铀通常由0.0055%的U-234、0.7205%的U-235和99.274%的U-238组成。在大多数情况下，U-234的极小部分可以忽略。在许多应用中都需要高浓度的铀-235，使用铀同位素分离过程来提高铀-235的含量，使其高于其0.72%的自然值，这被称为铀浓缩。

虽然低浓缩铀(LEU)在技术上可能意味着铀含量略高于天然铀(0.72%)和铀-235含量的20%，但它最常用来表示铀含量适合在轻水核反应堆中使用(即含量低于5%)。同样，“高浓”铀(HEU)一词也可以用来描述含量大于20%的铀，但它通常用于指铀235含量达到90%或更高的铀(即武器级铀)。“oralloy”一词在第二次世界大战期间被用作“Oak Ridge alloy”的缩写，它指的是铀浓度达到93.5%的铀-235。

曼哈顿计划的科学家和工程师探索了几种铀浓缩技术，1943年至1945年期间，在田纳西州橡树岭建立了采用三种铀浓缩工艺的生产工厂——电磁同位素分离(EMIS)、液体热扩散和气体扩散。人们尝试过离心，但需要以适当的速度旋转转子的技术当时在工业规模上还不实用。德国和南非发展的空气动力分离过程在第二次世界大战期间不存在;当然，激光同位素分离和等离子体分离都没有。第二次世界大战时，日本的核项目试图找到一种纯化学过程。

电磁同位素分离

EMIS过程基于与简单质谱仪相同的物理原理——带电粒子在穿过均匀磁场时将遵循圆形轨迹。两个具有相同动能和电荷但质量不同的离子(即U-235)⁺和U238.⁺），将有不同的轨迹，较重的U-238⁺直径较大的离子。两种铀离子轨迹的不同直径允许在接收器或“收集器”中分离和收集材料。EMIS是一个批处理过程，可以从天然铀中只经过两个阶段就生产出武器级材料。然而，由于该工艺的产品回收率相对较低，而且在运行之间回收材料所需的周期较长，因此需要数百至数千台设备来生产大量的高浓铀。

在铀的EMIS过程中，铀离子是在一个位于强磁场中的疏散外壳(称为“槽”)内产生的。对于EMIS离子源，固体四氯化铀(UCl₄）被电加热以产生UCL₄蒸汽。伦敦大学学院₄分子轰击电子，从而产生ù⁺离子。离子被电势加速到高速，并在垂直于磁场的平面上沿圆形轨迹运动。在美国的EMIS分离器中，离子束在通过集电极上的狭缝孔之前要经过180度的弧。EMIS过程的一个主要问题是不到一半的UCl₄饲料通常被转化为所需的U +离子，而实际收集的所需U +离子不到一半。回收沉积在储罐内表面的未使用材料是一个费力且耗时的过程，这会降低EMIS设施的有效输出，并需要大量的材料回收操作。

在美国的EMIS项目中，武器级铀的生产分为两个浓缩阶段，分别被称为a和b阶段。第一阶段使用天然或轻度浓缩铀作为原料，并将其浓缩至12%至20%的铀-235。第二(b)级使用(a)级的产品作为原料，并进一步浓缩成武器级铀。为了更有效地利用磁体和地面空间，每个台阶被排列成连续的椭圆形或矩形阵列(称为“跑道”或简单地称为“跑道”)，分隔槽与电磁单元交替使用。美国EMIS分离器被称为“calutrons”，因为在20世纪40年代早期，加利福尼亚大学(伯克利分校)使用回旋加速器进行了开发工作。

虽然EMIS过程的大多数应用已用于稳定同位素和放射性同位素的商业生产，但所有五个公认的武器国家都已测试或使用EMIS过程进行铀浓缩。即使使用这一过程存在问题，EMIS设施对一个希望进行有限武器级铀浓缩项目的国家来说还是很有吸引力的。作为进一步浓缩部分富集物质的方法，这一过程可能特别有吸引力。有充分的证据表明，EMIS是伊拉克铀浓缩计划所采用的主要程序。当时，EMIS作为铀浓缩的一种方法已经被废弃，并在很大程度上被遗忘，因为它既是能源密集型技术，也是劳动密集型技术，而且在经济上与其他浓缩技术相比没有竞争力。

热扩散

热扩散利用热量在薄液体或气体上的传递来完成同位素分离。通过在一边冷却一个垂直的薄膜，在另一边加热它，产生的对流将产生沿热表面向上的流动和沿冷表面向下的流动。在这些条件下，较轻的U-235气体分子将向热表面扩散，较重的U-238分子将向冷表面扩散。这两种扩散运动结合对流会导致较轻的U-235分子集中在薄膜的顶部，较重的U-238分子集中在薄膜的底部。

热扩散过程的特点是其简单性，低资本成本和高热量消耗。在第二次世界大战期间使用液体UF 6中的热扩散以准备EMIS过程的饲料材料。含有2,100柱（大约15米长）的生产设备在橡木脊上运行，少于1年，并提供了少于1％U-235的产品测定。这些柱中的每一个由三​​个管组成。冷却水在外管和中管之间循环，内管携带蒸汽。内管和中间管之间的环形空间填充有液体UF₆．

20世纪40年代，当能效高得多的气体扩散工厂开始运行时，橡树岭的热扩散工厂被拆除了。今天，热扩散仍然是一个实用的过程，以分离惰性气体的同位素(如氙)和其他轻同位素(如碳)为研究目的。

气体扩散

气体扩散工艺已经得到高度发展，并被用于生产高浓缩铀和商用反应堆级低浓缩铀。美国在第二次世界大战期间首次采用气体扩散工艺，并在战后扩大其生产高浓缩铀的能力。自1960年代后期以来，美国的设施主要用于生产商业低浓缩铀，最后的高浓缩铀产能在1992年关闭。中国和法国目前都有正在运营的扩散工厂。俄罗斯的铀浓缩设施已经从扩散技术转变为离心机技术。英国的扩散设施被关闭并拆除。

气体扩散过程依赖于分子渗出产生的分离效应(即气体通过小孔的流动)。平均而言，较轻的气体分子比较重的气体分子移动得更快，因此往往更经常地与多孔阻挡材料碰撞。因此，较轻的分子比较重的分子更容易进入势垒孔。对于UF - 6，含有U-235和U-238的分子之间的速度差很小(0.4%)，因此，单级气体扩散所达到的分离量也很小。因此，需要许多级联步骤来实现低浓缩铀的均匀测定。

佛罗里达大学₆在室温下是固体，但加热到135华氏度以上就变成了气体。固体超滤₆加热形成气体，气体扩散富集过程开始。这个过程将较轻的U-235同位素从较重的U-238中分离出来。气体被强迫通过一系列带有微孔的多孔膜。因为U-235更轻，它更容易通过障碍物。随着气体的移动，两种同位素被分离，U-235的浓度增加，而U-238的浓度降低。


扩散设备往往相当大，消耗大量的能量。单个气态扩散级的主要部件是（1）一个称为扩散器或转换器的大圆柱形容器，其包含屏障;（2）用于压缩气体到流过屏障所需的压力的压缩机;（3）电动机驱动压缩机;（4）热交换器除去压缩热;（5）舞台和级联连接的管道和阀门和过程控制。整个系统必须自由泄漏，压缩机需要特殊的密封件以防止UF的漏漏₆以及空气的渗漏。超滤膜的化学腐蚀性₆要求在接触气体的表面使用金属，如镍或铝(例如管道和压缩机)。除阶段设备外，气体扩散装置的辅助设施可能包括大型电力分配系统、散热废热的冷却塔、氟化装置、蒸汽装置、屏障生产装置以及生产干燥空气和氮气的装置。

生产可持续、高效的分离膜(屏障)是扩散装置成功运行的关键。为了获得有效的多孔屏障，孔洞必须非常小(直径约为一英寸的百万分之一)并且大小一致。为了获得通过屏障的高流速，屏障的孔隙率必须很高。当暴露在具有腐蚀性的UF中时，防护层还必须能够承受多年的操作₆气体。典型的阻挡层材料是镍和氧化铝。

气体扩散不太可能成为扩散者的首选技术，因为与制造和维持合适的屏障相关的困难、大的能源消耗、采购大量专用阶段设备的要求、大的在制库存要求和长平衡时间。

气体离心机

首先在1919年提出了对同位素分离的离心领域;但是，在这方面的努力是不成功的，直到1934年，当J.W.弗吉尼亚大学的横梁和同事将真空超速纤维应用于分离氯同位素。虽然通过曼哈顿项目放弃了中途，但煤气离心机铀浓缩过程已经高度发达，用于生产赫索和雷。由于其相对低耗耗，均衡时间和模块化设计特征，可能是未来的首选技术。

在气体离心机铀浓缩过程中，气体UF₆被送入圆柱形转子，该转子以高速在抽空的壳体内旋转。因为转子旋转如此迅速，所以离心力导致气体仅占据转子壁旁边的薄层，气体在大致壁的速度下移动。离心力也会导致较重的238-UF₆分子倾向于靠拢壁比所述较轻235-UF₆分子，从而部分分离铀同位素。这种分离是通过离心机内相对缓慢的轴向逆流来增加的，在一端浓缩富集气体，在另一端浓缩贫化气体。这种流动可以由勺子和挡板机械驱动，也可以通过加热一个端盖来进行热驱动。

离心机的主要子系统有(1)转子和端盖;(2)上下轴承/悬挂系统;(3)电动机及电源(变频器);(4)中柱、铲斗、挡板;(5)真空系统;(6)的外壳。因为UF的腐蚀性₆，所有与UF直接接触的组件₆必须由耐腐蚀材料制成或衬有耐腐蚀材料。单个离心机的分散容量随着转子的长度和转子壁速度而增加。因此，含有长，高速转子的离心机是离心开发计划的目标（受机械约束）。

转子壁转速的主要限制是转子材料的强度与重量比。合适的转子材料包括铝或钛的合金，马氏体时效钢，或由某些玻璃，芳纶或碳纤维增强的复合材料。目前，马氏体时效钢是最常用的增殖剂转子材料。使用马氏体时效钢时，转子壁的最大转速约为500米/秒。纤维增强复合材料转子可以达到更高的速度;然而，许多潜在的增殖剂还无法掌握所需的复合技术。转子速度的另一个限制是转子两端轴承的寿命。转子长度受限于转子在旋转时所经历的振动。转子可以经历类似于吉他弦的振动，具有振动的特征频率。为了避免轴承和悬挂系统的早期故障，平衡转子以减少其振动尤为重要。 Because perfect balancing is not possible, the suspension system must be capable of damping some amount of vibration.

气体离心机浓缩装置的关键部件之一是气体离心机的电源(变频器)。电源必须接受电网提供的50或60赫兹频率的交流输入，并提供频率更高的交流输出(通常为600赫兹或更多)。变频器的高频输出被馈送给高速气体离心机驱动电机(交流电机的速度与提供的电流的频率成正比)。离心机电源必须工作在高效率，提供低谐波失真，并提供精确的输出频率控制。

套管既要保持真空，又要在发生故障时容纳快速旋转的部件。如果不控制单个离心机的弹片，可能会产生“多米诺骨牌效应”，并摧毁相邻的离心机。一个壳体可以封装一个或几个转子。

尽管与气体扩散相比，从离心机获得的分离因子很大，但即使要生产低铀材料，也需要几个级联过程。此外，单台离心机的吞吐量通常很小，这导致典型增殖离心机的分离能力相当小。为了每年只生产一种武器，需要几千台离心机。

气体离心机的电耗比气体扩散装置的电耗要少得多。因此，离心机厂将不具备气体扩散厂通常需要的易于识别的电气和冷却系统。

气动过程

空气动力学铀浓缩方法包括分离喷嘴工艺和涡旋管分离过程。这些空气动力学分离过程取决于由压力梯度驱动的扩散，如气体离心机。实际上，空气动力学过程可以被认为是非旋转离心机。通过稀释UF来实现离心力的增强₆用载气（即，氢或氦）。这使得气体的流速远远高于使用纯UF获得的气体₆．

分离喷嘴工艺由E.W. Becker和员工在德国卡尔斯鲁厄核研究中心开发。在该过程中，气态UF的混合物₆和H.₂(或氦)被压缩，然后以高速沿着弯曲的壁方向运动。相对于含有U-235的分子，较重的u -238分子优先向外移动。在偏转结束时，气体射流被刀锋分裂成轻组分和重组分，分别被抽出。

经济考虑因素驱动工艺设计人员选择具有小的物理尺寸，因为制造技术将允许。喷嘴的弯曲壁可以具有小至10mm（0.0004英寸）的曲率半径。通过堆叠光蚀刻金属箔的这种方法生产这些微小喷嘴在技术上要求如此。典型阶段包括含有分离元件的垂直圆柱形容器，用于气体分布的横件，气体冷却器除去压缩热量，以及由电动机驱动的离心式压缩机。

南非铀浓缩公司(UCOR)在瓦林达巴所谓的“Y”工厂开发并部署了自己的空气动力学过程，其特征是“先进涡管”或“固定壁离心机”，以生产数百公斤高浓缩铀。在这个过程中，UF的混合物₆和H.₂被压缩并以接近音速的速度通过喷嘴或孔在一端切向地进入涡流管。这种气体的切向喷射导致管道内的螺旋或涡旋运动，两股气体流在涡旋管的相对两端被抽回。由于管壁上的摩擦，螺旋旋流在进料口下游衰减。因此，管的内径通常是锥形的，以减少旋流速度的衰减。该工艺的特点是分离元件的级切割(产品流量与进料流量的比值)很小，约为1/20，并且工艺操作压力高。

由于涡流管阶段的削减非常小，基于传统的管道阶段的传统方法在一起是必要的，南非人士开发了一种级联设计技术，称为Helikon。从本质上讲，Helikon技术允许将20个分离阶段合并到一个大模块中，并且所有20个阶段都共用了一副常见的轴流压缩机。这种方法成功的基本要求是轴流压缩机成功地传递不同同位素组合物的并行流，而不会显着混合。典型的Helikon模块由一个大的圆柱形钢容器组成，该容器容纳分离元件组件，两个轴流压缩机（安装在每个端上的一个），以及两个水冷热交换器。

对于这两种气动过程，与超滤相关的载气比例较高₆在处理高比能量消耗和用于去除余热的实质性要求气体的结果。

激光同位素分离

在20世纪70年代早期，开发用于铀浓缩的激光同位素分离技术的重大工作开始了。目前使用激光进行浓缩的系统分为两类:以铀原子蒸汽为加工介质的系统和以铀化合物蒸汽为加工介质的系统。这类过程的通用命名包括“第一类-原子蒸汽激光同位素分离(AVLIS或SILVA)”和“第二类-分子激光同位素分离(MLIS或MOLIS)”。

激光富集植物的系统，设备和组分拥抱（A）器件用于喂食铀 - 金属蒸气（用于选择性光离子）或装置以供给铀化合物的蒸气（用于光离解或化学活化）;（b）将富含和耗尽的铀金属作为产品和尾部收集富集和耗尽的铀金属，以将解离或反应化合物作为产物和未受影响的材料作为第二类的尾部收集作为产物和未受影响的材料;（c）过程激光系统选择性激发U 235种;（d）进料制剂和产品转换设备。铀原子和化合物的光谱的复杂性可能需要掺入任何数量的可用激光技术。

AVLIS.

原子蒸气激光同位素分离（AVLIS）工艺基于U-235原子和U-238原子吸收不同频率（或颜色）的光。虽然这两种同位素的吸收频率仅通过非常少量的量（约为一百万的百分之一部分）而不同，但是可以调节AVLIS中使用的染料激光器，使得仅U-235原子吸收激光。当U-235原子吸收激光时，其电子激发到更高的能量状态。随着足够的能量的吸收，U-235原子将弹出电子并成为带正电荷的离子。然后，U-235离子可以通过静电场向产品收集器偏转。238 U原子保持中性并通过产品收集器部分，并沉积在尾部收集器上。

AVLIS过程包括激光系统和分离系统。分离器系统包含蒸发器和收集器。在蒸发器中，金属铀熔化并蒸发以形成原子蒸汽流。蒸汽流流通过收集器，在那里它由精确调谐的激光照射。AVLIS激光系统是由一个用于光学泵送单独染料激光器的激光系统，其包括在分离过程中使用的单独染料激光器。染料主振荡器激光器提供精确的激光束频率，定时和质量控制。通过通过染料激光放大器通过染料主振荡器激光器出来的激光升高。共有三种颜色用于电离U-235原子。

许多国家正在追求某种程度的AVLIS研究和/或发展，并在美国，法国，日本，以及俄罗斯存在主要方案。AVLIS过程的主要优点包括高分离因子，低能耗（与离心机过程大致相同），以及少量产生的废物。但是，没有国家已经部署了AVLIS进程，尽管有几个证明了丰富铀的能力。

虽然概念上简单，但实际执行这一进程可能是困难和昂贵的，特别是对技术资源有限的国家来说。AVLIS过程需要非常复杂的硬件，由特殊材料制成，必须能够在恶劣环境下长时间可靠运行。

信息学硕士学历

用于分子激光同位素分离（MLIS）过程的想法是通过在1971年的基团在洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家的构思有参与MLIS过程中的两个基本步骤。在第一步骤中，UF 6由16毫米波长，其选择性激励235-UF附近运行的红外激光照射系统₆，剩下238-UF₆相对镇定的。在第二步中，来自第二激光系统(红外线或紫外线)的光子优先电离被激发的235-UF₆形成235-UF₅和自由的氟原子235 -超滤₅由离解沉淀从气体中的沉淀物形成，作为可以从气流过滤的粉末。

MLIS是一个分阶段进行的过程，每个阶段都需要富集UF的转化₅产品回UF₆进一步丰富。CO.₂激光适合令人兴奋的235-UF₆在第一步。XeCl准分子激光产生的紫外光可能适合于235-UF的解离₆在第二步骤期间。已经成功地设计来处理这两个红外和紫外然而，目前还没有已知的MLIS光学系统。因此，大多数MLIS概念使用所有红外光学系统。

在MLIS过程的气体流动方面，气体UF₆与载气混合，清除气体通过超声波喷嘴膨胀，使气体冷却到低温。氢或惰性气体适合作为载体。清除气体（如甲烷）用于捕获由于235-UF解离而释放的氟原子₆分子。

有许多与过程相关的复杂性，以及美国，英国，法国和德国都表示，他们的MLIS方案已经TERMI-NAT的。日本也有一个小MLIS程序。南非最近表示，他们的MLIS程序可以部署为低浓缩铀（LEU）的生产。

MLIS工艺的主要优点是其低功耗和使用超滤₆作为它的处理气体。

化学与离子交换

化学交换同位素分离需要将一种元素的两种形式分离成相互接触的分离流。由于需要许多接触来实现所需的分离，因此接触过程必须快速，并尽可能多地实现分离。对于像铀这样的重元素，要达到合适的分离因子需要两种价态(氧化态)形式之间的接触，如六价态[U₆⁺如氯化铀酰(UO₂Cl₂)]和四价的[U₄⁺如四氯化铀(UCl₄）]。235-U同位素表现出对更高的价值的轻微偏好，例如，在Asahi过程中的四价上的六价值或三价（U）_3.⁺）在法国溶剂 - 提取过程中。

法国人发明的化学交换过程通常被称为CHEMEX。它利用了发生在两个价态(U_3.⁺和你₄⁺)的铀离子水溶液。同位素富集是铀-238在美国富集的结果_3.⁺化合物而235-U集中在U₄⁺化合物。因此，有可能通过消除美国的浓缩铀₄⁺与不混溶与水相的有机溶剂的离子（浓盐酸）。几种可能的萃取剂是可用的;然而，磷酸三丁酯（TBP），法国的选择，通常使用。TBP与芳族溶剂稀释，该有机相移动通过一系列的脉冲列的逆流到水相中。

在脉冲柱中，较重的水相进入柱顶，较轻的有机相进入柱底。快速往复运动适用于柱的内容物，提供了两相的有效和密切的接触。在高浓铀装置中，离心接触器可能特别用于高含量的分析部分，因为阶段时间和相应的特定铀库存可以显著减少。浓缩和贫化铀流经过色谱柱后，必须进行化学处理，以便再次循环通过色谱柱(回流)或送至另一色谱柱进行进一步浓缩。这就需要在柱的两端安装复杂的回流设备。

离子交换过程是由日本朝日化学公司开发的，利用了两个价之间的化学同位素效应₄⁺和你₆⁺)的铀。在这个过程中，有机相被专用的离子交换树脂所取代。水相通过固定在柱子上的树脂流动，所有化学反应的净效果是铀的“带”通过离子交换柱。流过带的未吸收铀与吸附在树脂上的铀之间的交换增强了同位素分离。在这种连续分离体系中，235-U和238-U分别在吸附带的入口和出口末端有聚集的趋势。在这个过程中，在分离的设备中通过与氧和氢反应再生许多化学物质是经济的。

合适的吸附珠的开发和制造是基于由Asahi在25多年的离子交换膜开发和制造中获得的技术和专业知识。吸附剂是多孔阴离子交换树脂的球形珠子，其具有非常高的分离效率，并且交换速率比在大多数商业上可获得的树脂中获得的速率快1000倍。这里讨论的两项交换过程是现在正在研究的几个国家的交换过程。目前，没有基于交换过程建造或运营全尺寸铀浓缩工厂。主要增殖关注的是，它们基于标准化学工程技术（除了专有的离子交换树脂除外）。

等离子体分离

已经研究了等离子体分离过程（PSP）作为潜在更有效的铀浓化技术，其利用超导磁体和等离子体物理中的推进技术。在该方法中，离子回旋共振原理用于在含有U-235和U-238离子的血浆中选择性地激励U-235同位素。固体铀的饲料用作中性铀原子的来源。通过在称为溅射的过程中用活性离子轰击板来蒸发这些原子。位于板前面的微波天线能够在蒸汽溅射中与中性铀原子碰撞的自由电子。这反过来取代来自铀原子的电子，并产生U-235和U-238离子的等离子体。

当等离子体从源流向收集器时，等离子体沿圆柱形真空室的轴线受到均匀磁场的作用。磁场是由位于室外的超导磁体产生的。高强度磁场使离子产生螺旋运动，较轻的U-235离子比较重的U-238离子螺旋运动更快，离子回旋频率更高。当离子向收集器移动时，它们会经过一个由激励线圈产生的电场，激励线圈的振荡频率与U-235离子的离子回旋频率相同。这使得U-235离子的螺旋轨道半径增大，而对较重的U-238离子的轨道影响最小。等离子体流过一个由密集的平行板条组成的收集器，板条的物理外观大致类似于活动百叶窗。大轨道的U-235离子更容易沉积在板条上，而剩余的U-235耗尽的等离子体则聚集在收集器的端板上。PSP是一种从天然饲料中生产高浓铀的批处理过程，需要几个阶段。

已知的只有两个国家有严重的PSP实验计划是美国和法国。PSP在1976年成为了美国能源部的高级同位素分离研究和开发计划的一部分，但发展是在1982年跌落时AVLIS被选为首选的先进技术。法国开发出他们自己的版本的PSP，他们称之为RCI。为RCI资金在1986年被大大减少，并且该程序已被暂停1990年左右，虽然RCI仍用于稳定同位素分离。

铀浓缩活动的检测

如果在足够大的规模（每年大约10枚炸弹价值）操作中，低能效浓缩技术，如教育管理信息系统或气体扩散可能是由它的热辐射检测。在伊拉克的A1-塔尔米耶设施，例如散热到空气中，或如已出现规划，到底格里斯河，很可能已经观察到的，一旦操作已经开始。然而，在较低生产速率或用更有效的技术（例如，离心机，或EMIS技术所采用的永久磁铁和下梁-电压），热信号将是不太明显。散热是一种非特异性的签名，但是，这将可用于监测设施内启动和关闭模式最有用的;它必须与其他指标相结合，以确定给定的未知设备是否与核有关。如果热被dischmged到一个中等SIMD河流，温度的上升导致O. 1“ 的数量级上C或多个（取决于流量，混合等）将在远红外检测的。替代地，来自冷却塔的热也可能是可检测的。

秘密丰富或其他核设施的潜在迹象可能是一个无法解释的特殊安全或工业部位的军事钢筋。这些布置可能是从开销或地面上看到的。在足够接近的范围内，其他签名将变得可观察到。例如，即使是一个非常小的离心机植物也可能​​发出可检测到的声学或射频噪声，并且用于激光同位素分离的脉冲激光器在可能检测的千赫兹频率下发射特征电磁信号。取自宣布或可疑设施的物质样本也可能表明他们生产武器材料的潜力。例如，UCL₄或其他铀氯化物组合可以表明EMIS或Chemex富集技术，和UF₆,佛罗里达大学₄，HF，或铀金属可以指示其他的铀浓缩技术。含有耗尽环境样品的分析或水或土壤浓缩铀也将提供非常重要的特征。

国外采购必要材料和部件的模式，如新型高强度材料或马氏体时效钢(一种用于制造某些类型的气体离心机的高抗拉强度钢)，或大型铁电磁铁、高压电源和大型真空系统(用于EMIS)，也可能有助于表明一个县的意图。

当地的铀矿开采行业可能提供秘密铀或钚武器计划的早期迹象，至少是一种可能性的确定指标。

来源

改编自 -核武器技术在军事关键技术清单（MCTL）第二部分：大规模杀伤技术的武器

额外的资源

• 从核问题的也索斯数字图书馆为核燃料循环的注释书目金博宝正规网址
• 从核问题的也索斯数字图书馆铀浓缩的注释书目金博宝正规网址
• 从核问题的也索斯数字图书馆铀的注释书目金博宝正规网址