您说，没有人需要天然铀吗？让我们看一下消耗量。当前，世界上需要以下类型的浓缩铀：- 1.天然铀（0.712％）。重水反应堆（PHWR），例如CANDU
- 2.贫富铀（2-3％，4-5％）。水-石墨-锆，水-水-锆反应堆，VVER，PWR，RBMK反应堆
- 3.中浓铀（15–25％），快堆，运输反应堆（破冰船，FNPPs），核电站
- 4.高浓缩铀（> 50％），TREAU（潜艇），研究堆。
天然铀仅在第一点通过。如果我们假设铀消费仅是商业反应堆，那么它们的PHWR不到10％。如果您考虑其他所有方面（运输，研究），那么……简而言之，天然铀既不影响乡村，也不影响城市。这意味着几乎所有消费者都需要增加235-238混合物中轻同位素的百分比。而且，铀不仅用于核能，而且还用于生产装甲，弹药和其他东西。而且最好是贫铀，从原理上讲，铀需要相同的过程，反之亦然。关于浓缩方法，将有一篇文章。作为浓缩的原料，不使用纯金属铀，而是使用六氟化铀UF 6，六氟化铀的整体性能是最适合同位素富集的化合物。对于化学家，我们注意到铀的氟化发生在立式等离子体反应器中。尽管迄今为止有很多富集方法，但是在工业规模上仅使用了其中的两种-气体扩散和离心机。在这两种情况下，都使用气体-UF 6。更接近同位素分离的情况。对于任何方法，同位素分离的效率都由分离系数α表征，分离系数α是“产品”中“轻”同位素的分数与主要混合物中其分数的比率。对于大多数方法，α仅略大于1；因此，要获得高同位素浓度，单个同位素分离操作必须重复多次（级联）。例如，对于气体扩散法α= 1.00429，对于离心机，该值很大程度上取决于圆周速度-在250m / s时α= 1.026，在600m / s时α= 1.233。仅在电磁分离的情况下，每1个分离周期α为10-1000。最后是几个参数的比较表。浓缩机的整个级联总是分为几步。在分离级联的第一阶段，将初始混合物流分为两股流：耗尽（从级联中除去）和富集。浓缩饲料进入第二阶段。在第二阶段，将曾经富集的物流再次进行分离：第2阶段的浓缩流进入第3阶段，其耗尽的流返回上一个（第1阶段），依此类推。从级联的最后一个阶段，选择具有所需浓度的给定同位素的最终产品。我将简要介绍一下世界上已使用的主要分离方法。电磁分离
使用该方法，可以在磁场中以高纯度分离混合物的成分。电磁分离是历史上开发的用于分离铀同位素的第一种方法。由于可以用铀离子进行分离，因此将铀转化为六氟化铀原则上-不需要。该方法提供高纯度，但是在高能耗下产率低。将要分离同位素的物质放在离子源的坩埚中，蒸发并电离。离子通过强电场从电离室中吸出。离子束在垂直于离子运动的磁场H中进入真空分离室。结果，离子以不同的（取决于质量）曲率半径沿着其圆运动。看图片并回顾学校的课程就足够了，我们都考虑了磁场中电子或质子的半径。
该图显示了电磁分离的原理。该方法的优点是使用相对简单的技术（的calutrons：CAL ifornia Ù。大学）。它在Y-12工厂（美国）用于富集铀，具有5184个分离室-速调管，并首次获得了千克量的235U的高浓缩铀-80％或更高。在曼哈顿项目中，热扩散后使用了碱性钾盐-将7％的原料（αY-12）提供给α速调管，并浓缩至15％。在Y-12工厂通过β-化石获得了武器级铀（最高90％）。 Alpha和Beta共沸物与alpha和Beta粒子无关，它们只是两条“线”的Calutrons，一条用于初级，第二条用于最终富集。该方法可让您分离同位素的任何组合，具有很高的分离度。两次通过足以从初始含量小于1％的不良物质中富集80％以上。生产率取决于离子电流的值和离子捕获的效率-每天最多几克的同位素（所有同位素的总和）。
美国橡树岭（Oak Ridge）（美国）的电磁分离车间
之一，同一工厂的巨型α-发热量。扩散方法
扩散方法用于初始富集。随着电磁方法-历史上第一个。扩散方法通常被理解为气体扩散-当六氟化铀被加热到一定温度并通过一个``筛子''时-一种专门设计的具有一定尺寸的孔的过滤器。根据Cocoin的报告（1945年9月6日）简要介绍：, ( ), , , , , . , , , ,… .., . , , , . , () .
这里的重点是关于孔的大小的短语。最初，像现在一样，是用机械方法制成的网片-没人知道。此外，该材料应在高温下工作，且孔本身不应该被堵塞，尺寸的大小也不应在腐蚀的影响下发生变化等。制造扩散屏障的技术仍处于分类状态-与离心机相同的专有技术。扰流板下的更多详细信息，来自同一份报告。“关于通过扩散法生产铀235的2号实验室的研究和实际工作的状态”, . (), . , , ,
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此外，要有一个良好的真空度，这需要足够大的压缩机设备容量，并且要有大量的密封性控制设备（原则上在现代世界中这不是问题，但本文涉及战后时期，即刻又迅速地需要一切）。它被用作富集的第一阶段。在曼哈顿项目中，K-25工厂将铀的浓缩率从0.86％提高到了7％，然后将原材料送到了量热炉。在苏联-遭受苦难的工厂D-1以及紧随其后的工厂D-2和D-3，依此类推。同样，“扩散”分离方法有时被理解为液体扩散，也仅在液相中。物理原理-较轻的分子在较温暖的区域聚集。典型地，分离柱由两个同轴布置的管组成，在其中保持不同的温度。在它们之间引入可分离的混合物。温度差Δ导致出现对流垂直流，并且在管道表面之间产生了扩散同位素通量，这导致了色谱柱横截面中同位素浓度的出现。结果，较轻的同位素聚集在内管的热表面附近并向上移动。热扩散法允许同位素在气相和液相中分离。在曼哈顿项目中，这是一家工厂S-50-将天然铀浓缩至0.86％，即 第五铀的浓缩量仅增加了1.2倍。在苏联，战后时期镭研究机构进行了有关液体扩散的工作，但是这个方向没有得到任何发展。
级联的气体扩散同位素分离机。专利签名-F. Simon，C. Fuchs，R. Peierls。气动分离
空气动力分离是一种离心选择，但它不是使气体产生涡流，而是在特殊的喷嘴中产生涡流。而不是一千个字-参见图纸，即所谓的 用于减压下空气动力学分离铀同位素（氢和六氟化铀的混合物）的贝克尔喷嘴。六氟化铀是非常重的气体，会导致喷嘴的小部分磨损（见刻度），并且在高压区域（例如，在喷嘴的入口）会变成固体，因此六氟化铀被氢气稀释。显然，由于气体中原料的含量为4％，甚至降低了压力，这种方法的有效性也不高。开发了在南非和德国尝试过的这种方法。
所有你需要知道的关于空气动力学分离是在这张照片。喷嘴
的选择气体离心
大概每个人（甚至是一个极客！），至少听说过一次原子能，炸弹和浓缩作用的人，通常都知道离心机是什么，离心机是如何工作的，并且这种装置的设计存在很多困难，秘密和专门知识。因此，我将谈一谈气体离心。但是，老实说，气体离心机的发展历史非常悠久，值得一提。工作原理是由于离心力引起的分离，取决于质量的绝对差。在旋转过程中（最高1000 r / s，圆周速度-100-600 m / s），较重的分子在中心（转子处）到达较轻的圆周。这种方法是目前效率最高，最便宜的方法（基于$ / EPP的价格）。Google拥有大量离心机设备的示意图，我只提供几张组装后的叶栅外观的照片。顺便说一句，在这样的房间里，温度很高-六氟化铀离室温很远，整个级联反应也需要冷却。
URENCO离心机级联。大，高度不超过3米。
有一些较小的，大约半米。我们的国内。
要了解规模，或什么是“从地平线到地平线的车间”。激光浓缩
激光富集的物理原理是各种同位素的原子能级略有不同。此效应可用于以原子形式AVLIS和分子形式MLIS将U-235与U-238分开。该方法使用铀对和精确调谐到特定波长的激光，激发第235个铀原子。接下来，通过电场或磁场将离子原子从混合物中去除。该技术非常简单，并且通常来说不需要任何超复杂的机械设备，例如扩散栅或离心机，这还有另一个问题。2012年9月，由通用电气，日立和Cameco组成的财团Global Laser Enrichment LLC（GLE）获得了美国核监管委员会（NRC）的许可，可在现有合资企业GE，东芝和北卡罗来纳州威明顿市的日立燃料制造公司。计划的浓缩-最高8％。但是，由于技术传播方面的问题，许可被暂停。现代浓缩技术（扩散和离心分离）需要特殊的设备，因此非常特殊，通常来说，如果需要，您可以通过监视国际合同来间接假定谁将“悄悄地”浓缩铀（在国际原子能机构不知情的情况下）或朝这个方向努力。这样的监视确实正在进行中。如果激光浓缩方法证明其简单性和有效性，则可以在不需要的地方开始进行武器级铀的研究。因此，尽管以某种方式粉碎了激光方法。
激光方法还可以包括分子方法，基于以下事实：在红外或紫外频率下会发生235 UF 6气体选择性吸收红外光谱的情况，这随后允许使用解离激发分子或化学分离的方法。在第一阶段中，U-235的相对含量可以增加一个数量级。因此，一次通过就足以为核反应堆提供足够的铀浓缩。
有关化学分离的“分子”方法的说明。激光浓缩的好处：- 电力消耗：比扩散少20倍。
- 级联：级联的数量（从U-235的0.7％到3-5％）少于150,000台离心机。
- 该工厂的成本大大降低。
- 环保：代替使用六氟化铀，使用危害较小的金属铀。
- 天然铀的需求减少了30％。
- 尾矿（转储）减少30％。
不同方法的比较
俄罗斯铀浓缩
目前，俄罗斯有四个浓缩厂：根据最经济的（当今）离心机方法，俄罗斯拥有强大的同位素分离产业，约占全球市场的40％。2000年 俄罗斯的浓缩能力分布如下：40％用于国内需求，13％用于处理外国用户的转储，30％用于处理HEU和LEU，17％用于外部订单。这一切都是和平的原子。自1989年以来，我们已停止生产用于军事目的的浓缩铀。到2004年 根据HEU-LEU的协议，加工了170吨（约500吨）高浓铀。就这样。谢谢您的关注。