فصل نظائر اليورانيوم
===============
طور العلماء طرقًا عديدة لفصل نظائر اليورانيوم
وتستخدمشركات التخصيب طريقتين من هذه الطرق
هما طريقة الانتشار الغازي
وطريقة الطرد المركزي
وهناك طريقة ثالثة تحت التجريب تسمى طريقة فصل النظائر بالليزر
طريقة الانتشار الغازي
=============
تستخدم هذه الطريقة في الولايات المتحدة و بلجيكا
وفي هذه الطريقة تضخ جزيئات سادس فلوريد اليورانيوم خلال حواجز تحتوي على ملايين الثقوب الدقيقة
وتمر جزيئات الغاز الخفيفة عبر ثقوب الحواجز أسرع من الجزيئات الثقيلة
وتحتوي الجزيئات الخفيفة على ذرات اليورانيوم 235
ولذلك يحتوي الغاز الذي يمر عبر الحاجز على نسبة من اليورانيوم 235 أعلى من الغاز الأصلي
ونظرًا لأن هذه الزيادة طفيفة جدًا فإن الغاز يجب أن يمر عبر الحاجز عدة آلاف مرة
لإنتاج اليورانيوم المخصب الذي يراد استخدامه في محطات القدرة النووية.
طريقة الطرد المركزي لفصل النظائر
========================
تستخدم فيها أسطوانة ذات حركة دوامية
يجبر دوران الأسطوانة غاز سادس فلوريد اليورانيوم إلى الخروج
ويتجمع الغاز المحتوي على اليورانيوم 238 على الجدران لثقله
بينما يتركز الغاز الأخف المحتوي على اليورانيوم 235 قرب المركز
طريقة الطرد المركزي تستخدم في عدد من المحطات في أوروبا واليابان
ويتكون جهاز الطرد المركزي في هذه الطريقة من أسطوانات عمودية ذات حركة دوامية سريعة
ويضخ غاز سادس فلوريد اليورانيوم في كل أسطوانة عبر أنبوبة عمودية ثابتة داخل كل أسطوانة
وتجبر الحركة الدوامية للأسطوانة كل الغاز الخارجي تقريبًا في اتجاه الجدران المنحنية
وبالإضافة إلى ذلك تساعد مغرفة متصلة بقاعدة الأنبوبة الثابتة في انسياب الغاز عموديًا
كما تساهم الفروق في درجات الحرارة داخل الأسطوانة في إحداث هذا الانسياب العمودي
وبسبب هذه التأثيرات
الحركة الدوامية للأسطوانة
وحركة المغرفة
وفروق درجات الحرارة
ينساب الغاز بنمط معقد
ويصبح الغاز القريب من قاعدة الأسطوانة مركزًا باليورانيوم 238 أكثر من الغاز العلوي
وتزيل المغرفة السفلية النفايات الغازية
التي تحتوي على تركيزات أعلى نسبيًا من اليورانيوم 238
بينما تزيل المغرفة العلوية الغاز المخصب الذي يحتوي على اليورانيوم 235 بتركيز أعلى
وتتكرر العملية حتى يتم الحصول على التركيز المطلوب من اليورانيوم 235
فصل النظائر بالليزر
=============
تستخدم فيه حزمة ليزرية واحدة أو أكثر
يسبب هذا الضوء تكتسب ذرات اليورانيوم 235 فقط في غاز اليورانيوم شحنات كهربائية
وتجذب ألواح ذات شحنة مغايرة هذه الذرات
ولكنها لا تؤثر على ذرات اليورانيوم 238
وهكذا ينفصل الغاز إلى اتجاهين
و في هذه الطريقة تستخدم توليفة من ضوء الليزر وا لشحنات الكهروستاتيكيه لفصل نظائر اليورانيوم
والليزر نبيطة تنتج حزمة رفيعة من الضوء ذات مدى ترددي ضيق جدًا (تردد الضوء هو معدل اهتزاز موجات الضوء)
وفي طريقة لفصل النظائر بالليزر تسمى طريقة البخار الذري
تسخِّن حزمة من الإلكترونات قطعة من اليورانيوم عند قاعدة حاوية مغلقة
محولة اليورانيوم إلى بخار (غاز)
ثم يُخترق الغاز بنبضات من حزمة ليزرية
ويوالف تردد الحزمة بحيث تستطيع الإلكترونات في ذرات اليورانيوم 235 امتصاص الضوء
ولا تستطيع إلكترونات ذرات اليورانيوم 238 ذل.
وعندما يمتص إلكترون اليورانيوم 235 هذا الضوء يحصل على طاقة تكفيه لترك الذرة
وتغير هذه العملية التوازن الكهربائي للذرة
فالإلكترون يحمل شحنة كهربائية سالبة
بينما تحمل النواة شحنة كهربائية موجبة واحدة أو أكثر
وفي الذرة العادية يكون عدد الشحنات الموجبة مساويًا لعدد الشحنات السالبة
ولذلك تكتسب الذرة شحنة موجبة عندما يتركها إلكترون
و بهذا تتحول حالة الذرة المتزنة إلى أيون موجب
وهكذا يؤيِّن ضوء الليزر ذرات اليورانيوم 235
ولا يؤين ذرات اليورانيوم 238
وعند صعود البخار الساخن إلى أعلى
تجذب ألواح تجميع سالبة الشحنة في قمة الحاوية أيونات اليورانيوم 235 الموجبة
ولأن ألواح التجميع أبرد من الغاز
فإن اليورانيوم 235 يتكثف عليه (يتحول من غاز إلى سائل)
ويتقطر اليورانيوم 235 من ألواح التجميع إلى حاويات خاصة
مكونًا كتلة صلبة
ثم تجمع الكتل الصلبة وتنقى وتؤكسد لاستخدامها وقودًا نوويًا
وفي نفس الأثناء ينتقل اليورانيوم 238
المتعادل كهربائيًا
عبر الألواح المشحونة
ثم يتكثف فوق لوحة نفايات قرب قمة الحاوية
وفي إحدى التقنيات الليزرية
تسخن وحدة كهربائية قطعة من اليورانيوم منتجة بخارًا
وتعمل حزمتان ليزريتان معًا لتأيين ذرات اليورانيوم 235 في البخار
ثم تجمع لوحة موجبة الشحنة أيونات اليورانيوم 235
تاركة بخار ذرات اليورانيوم 238 تخرج عبر فتحة في قمة الحاوية.
وتستهلك طريقة فصل النظائر بالليزر طاقة كهربائية أقل بكثير من الطاقة التي تستهلكها طريقة الانتشار الغازي
كما أن تكلفة معدات طريقة الفصل بالليزر أقل بكثير من تكلفة معدات طريقة الطرد المركزي
ولذلك تجري الشركات المدعومة حكوميًا في فرنسا واليابان والولايات المتحدة التجارب لاستخدام طريقة فصل النظائر بالليزر