Dlaczego uran stanowi „wąskie gardło” w konfliktach?

(Dan Tri) – Wzbogacanie uranu to jedna z ważnych technik w łańcuchu rozwoju energetyki jądrowej. Ale ten krok może być również drzwiami do technologii broni atomowej.

W zeszłym tygodniu napięcia między Izraelem a Iranem zaostrzyły się, gdy Izrael zaatakował trzy kluczowe irańskie obiekty nuklearne, zabijając kilku naukowców . Te trzy obiekty – Natanz, Isfahan i Fordow – mają długą historię i są kluczowe dla irańskiego programu wzbogacania uranu.

Natanz i Fordow to główne zakłady obsługujące proces wzbogacania uranu z wykorzystaniem nowoczesnej technologii wirówek gazowych. Isfahan odpowiada za przygotowanie surowców (sześciofluorku uranu – UF₆).

Wewnątrz zakładu wzbogacania uranu w Isfahanie, 450 km na południe od Teheranu (zdjęcie: Reuters).

Celem ataków na te zakłady jest spowolnienie lub zakłócenie produkcji wysoko wzbogaconego uranu, co może w krótkim czasie sprawić, że Iran stanie się państwem zdolnym do posiadania bomby atomowej.

Jakie są właściwości uranu i dlaczego konieczne jest jego wzbogacanie?

Uran to pierwiastek chemiczny o symbolu U i liczbie atomowej 92, należący do grupy aktynowców układu okresowego. Jest to lekko radioaktywny metal ciężki, występujący naturalnie w rudach skorupy ziemskiej, zwłaszcza w skałach aluwialnych, granitowych i osadowych.

W naturze uran występuje głównie w postaci uranu-238 (U-238), stanowiącego 99,27%, podczas gdy uran-235 stanowi zaledwie około 0,72%. Jednak tylko uran-235 ma zdolność generowania energii do wykorzystania w reaktorach jądrowych, a także do produkcji bomb atomowych.

Uran w postaci naturalnej (zdjęcie: Wikipedia).

Dochodzimy więc do koncepcji wzbogacania uranu. Proces ten polega zasadniczo na usunięciu izotopu uranu-238 w celu zwiększenia stosunku uranu-235 do wymaganego poziomu, co optymalizuje produkcję energii.

Aby to zrobić, używają wirówki – urządzenia, które wiruje z bardzo dużą prędkością, nawet 70 000 obrotów na minutę – aby wykorzystać niewielką różnicę w wadze między U-238 i U-235.

Gdy uran jest wprowadzany do wirówki w postaci gazowej, cięższe atomy (U-238) są wypychane na zewnątrz, podczas gdy lżejsze atomy (U-235) pozostają w pobliżu środka, co powoduje stopniowe oddzielanie U-235.

Gęstość izotopów U-235 (jasnoniebieski) przed i po wzbogaceniu uranu w wirówce (zdjęcie: Science).

Proces ten powtarza się tysiące razy, aby osiągnąć wymagany poziom wzbogacenia. Konkretnie, około 3–5% w przypadku elektrowni jądrowych i około 90% w przypadku produkcji broni jądrowej.

Ze względu na tę właściwość uran, a w szczególności proces jego wzbogacania, są ściśle monitorowane na szczeblu międzynarodowym, gdyż ta sama technologia może służyć zarówno celom pokojowym , jak i militarnym.

Posiadanie technologii wzbogacania uranu przez takie kraje jak Iran zawsze było przedmiotem globalnego zainteresowania, ponieważ gdyby udało się im wystarczająco zwiększyć wskaźnik U-235, mogłyby w krótkim czasie stworzyć broń masowego rażenia.

Z technicznego punktu widzenia wzbogacanie uranu to niezwykle skomplikowany proces, wymagający skomplikowanej infrastruktury, precyzyjnej kontroli i wysokich kosztów. To właśnie czyni go kluczowym elementem między energetyką (rozwojem energetyki jądrowej) a ambicjami militarnymi (bombami atomowymi).

Poziomy wzbogacenia uranu

4 poziomy wzbogacania uranu (zdjęcie: centrusenergy).

W zależności od zawartości U-235, uran może służyć różnym celom. W szczególności, przy zawartości 3–5% uran jest uważany za „nisko wzbogacony” (LEU), co wystarcza do wykorzystania w cywilnych reaktorach jądrowych do wytwarzania energii bez ryzyka proliferacji.

Przy zawartości 20% lub wyższej uran jest klasyfikowany jako „wysoko wzbogacony” (HEU), co oznacza, że ​​nadaje się do produkcji broni. W szczególności broń jądrowa wymaga wzbogacenia uranu do 90% – poziomu znanego jako „globalna klasa broni”.

Niepokojącym punktem jest to, że wzbogacenie uranu z 60% do 90% jest w rzeczywistości znacznie łatwiejsze niż wzbogacenie go z 0,7% do 60%, ponieważ ilość U-238, którą należy usunąć, jest coraz mniejsza. Innymi słowy, wzbogacenie uranu do poziomu broni jest łatwiejsze niż wzbogacanie go w pierwszym etapie w celu wykorzystania w reaktorze jądrowym.

Proces SILEX polega na rozdzieleniu izotopu U-235 za pomocą lasera. Technologia ta może zmienić przyszłość wzbogacania, wykorzystując mniej miejsca i energii (zdjęcie: Science).

Oprócz energetyki i broni, uran ma również istotne zastosowanie medyczne.

Tam izotop U-235, czyli wysoko wzbogacony uran, może być wykorzystywany do produkcji molibdenu-99, substancji radioaktywnej niezbędnej w diagnostyce obrazowej i leczeniu raka.

Uran można zatem uznać za materiał o podwójnym zastosowaniu, mający potencjał zarówno humanitarny, jak i militarny, w zależności od podejścia danego kraju do tej technologii.

Pod ścisłym nadzorem organizacji międzynarodowych

Ze względu na podwójne zastosowanie technologia wzbogacania uranu stała się głównym przedmiotem zainteresowania traktatów o nierozprzestrzenianiu broni jądrowej.

Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej (MAEA) kontroluje i nadzoruje działalność związaną ze wzbogacaniem uranu w państwach członkowskich, zapewniając, że wzbogacanie będzie wykorzystywane do celów cywilnych, a nie będzie przekształcane w działalność wojskową.

Zobowiązania te są jasno określone w Traktacie o nierozprzestrzenianiu broni jądrowej (NPT) z 1968 roku. Jednak rzeczywistość monitorowania jest znacznie bardziej skomplikowana, ponieważ kraje takie jak Iran utrzymują częściową współpracę z MAEA, jednocześnie stale rozwijając swoje zdolności wzbogacania uranu ponad normalny próg.

Kluczowe irańskie obiekty nuklearne stały się celem ataków Izraela (zdjęcie: AP).

Gdy Iran osiągnie poziom wzbogacenia 60% – wyższy niż jakiekolwiek cele cywilne – wielu ekspertów ocenia, że ​​w ciągu zaledwie kilku tygodni kraj ten może znaleźć się „w odległości umożliwiającej produkcję bomb”, jeśli tylko zapadnie decyzja polityczna.

To jest również powód, dla którego ośrodki wzbogacania uranu, takie jak Natanz, Fordow i Isfahan, są często celem nie tylko działań dyplomatycznych, ale także strategii wojskowych, jak to miało miejsce podczas ostatnich nalotów.

Potencjalna i strategiczna wartość uranu

Dzięki obecnemu rozwojowi technologia wzbogacania uranu zmierza w kierunku przełomu. W szczególności badania z wykorzystaniem laserów (technologia SILEX) mogą otworzyć możliwości wzbogacania znacznie precyzyjniejszego i efektywniejszego niż wirówki.

Jednakże wiąże się to również z wieloma nowymi wyzwaniami w zakresie kontrolowania i upowszechniania tej technologii, ponieważ kompaktowe systemy laserowe są znacznie łatwiejsze do ukrycia niż duże instalacje wirówkowe.

Centrum Badań Jądrowych SCK CEN w Mol, prowincja Antwerpia, Belgia (zdjęcie: Belganewsagency).

Z ekonomicznego punktu widzenia wzbogacanie uranu staje się coraz bardziej opłacalne. Kraje nieposiadające technologii wzbogacania często muszą importować LEU z innych krajów lub z międzynarodowych ośrodków wzbogacania – zazwyczaj z kompleksów w Rosji, Francji lub Kazachstanie.

Globalny obraz pokazuje, że z czasem kontrola zasobów uranu przestała być wyłącznie kwestią bezpieczeństwa, ale stała się częścią długoterminowej strategii energetycznej wielu krajów.

W obliczu wysiłków podejmowanych przez świat w celu przejścia na niskoemisyjne źródła energii, uran – będący głównym paliwem dla energetyki jądrowej – może stać się w XXI wieku równie ważnym surowcem, jak ropa naftowa czy gaz ziemny.

Źródło: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/tai-sao-uranium-la-nut-that-trong-cac-cuoc-xung-dot-20250621175146509.htm