ج. ع.

يعد اليورانيوم المادة الخام الأساسية للبرامج النووية، المدنية منها والعسكرية. يستخلص اليورانيوم إما من طبقات قريبة من سطح الأرض أو عن طريق التعدين من باطن الأرض. ورغم أن مادة اليورانيوم توجد بشكل طبيعي في أنحاء العالم المختلفة، إلا أن القليل منه فقط يوجد بشكل مركز كخام يمكن الاستفادة منه. حينما تنشطر ذرات معينة من اليورانيوم في تسلسل تفاعلي، ينجم عن ذلك انطلاق للطاقة، وهي العملية التي تعرف بإسم الانشطار النووي.

ويحدث الانشطار النووي ببطء في المنشآت النووية، بينما يحدث نفس الانشطار بسرعة هائلة في حالة تفجير سلاح نووي. وفي الحالتين يتعين التحكم في الانشطار تحكماً بالغاً. ويكون الانشطار النووي في أفضل حالاته حينما يتم استخدام النظائر من اليورانيوم 235 (أو البلوتونيوم 239). والمقصود بالنظائر هي الذرات ذات نفس الرقم الذري، ولكن بعدد مختلف من النيوترونات. ويعرف اليورانيوم 235 ب"النظير الانشطاري" لميله للانشطار محدثاً تسلسلاً تفاعلياً، مطلقاً الطاقة في صورة حرارية. وحينما تنشطر ذرة من اليورانيوم 235 فإنها تطلق نيوترونين أو ثلاثة نيوترونات. وحينما تكون إلى جانبها ذرات أخرى من اليورانيوم 235 تصطدم بها تلك النيوترونات مما يؤدي لانشطار الذرات الأخرى، وبالتالي تنطلق نيوترونات أخرى. ولا يحدث التفاعل النووي إلا إذا توافر ما يكفي من ذرات اليورانيوم 235 بما يسمح بأن تستمر هذه العملية، كتسلسل تفاعلي يتواصل من تلقاء نفسه، ويعرف هذا المتطلب ب"الكتلة الحرجة". غير أن كل ألف ذرة من اليورانيوم الطبيعي تضم سبع ذرات فقط من اليورانيوم 235، بينما تكون الذرات الأخرى ال993 من اليورانيوم الأكثر كثافة ورقمه الذري يورانيوم 238.

* التحويل:
بعد استخلاص اليورانيوم ينقل الخام إلى أداة لطحنه في صورة مسحوق ناعم، يتم تكريره بعد ذلك في عملية كيميائية وإعادة تشكيله في هيئة صلبة تعرف باسم "الكعكة الصفراء"، للونها الأصفر. يذكر أن 60% إلى 70% من الكعكة الصفراء من اليورانيوم، وهي نشطة إشعاعياً. والهدف الأساسي للعلماء النوويين هو زيادة كمية الذرات من اليورانيوم 235، وهي العملية التي تعرف بالتخصيب. ولكي يمكن الوصول إلى هذه المرحلة، يتعين أن يتحول اليورانيوم أولاً إلى غاز، المعروف بإسم سداسي فلوريد اليورانيوم وذلك بتسخينه لنحو 64 درجة مئوية. ولسداسي فلوريد اليورانيوم خواص مؤكسدة وهو قابل للتفاعل بسهولة، وعلى ذلك يتعين التعامل معه بعناية بالغة. ويتعين مد أنابيب وإنشاء مضخات خاصة في وحدات التحويل من الألومنيوم والنيكل. كما ينبغي أن يكون الغاز بمنأى عن الزيت ومواد التشحيم حتى لا تحدث أي تفاعلات كيميائية غير مطلوبة.

* التخصيب:
هدف التخصيب هو زيادة نسبة الذرات اليورانيوم 235 الانشطارية في اليورانيوم. ولكي يكون اليورانيوم قابلاً للتفاعل في مفاعل نووي، لا بد من تخصيبه ليحتوي على 2 3% من اليورانيوم 235. أما اليورانيوم الداخل في صناعة الأسلحة فلا بد أن يحتوي على 90% يورانيوم 235 أو أكثر. ومن أساليب التخصيب الشائعة الاستعانة بجهاز طرد مركزي غازي، حيث يتم تدوير سداسي فلوريد اليورانيوم في غرفة اسطوانية بسرعات شديدة. ويؤدي هذا إلى انفصال النظير يورانيوم 238 الأكثر كثافة عن النظير يورانيوم 235 الأخف. ويتحرك اليورانيوم 235 الأثقل نحو قاع الغرفة حيث يتم استخلاصه، بينما تبقى تجمعات ذرات اليورانيوم 235 الأخف قرب المركز حيث يتم تجميعها. وبعد ذلك يضخ اليورانيوم 235 في جهاز طرد مركزي آخر، وتتكرر تلك العملية عدة مرات عبر سلسلة من أجهزة الطرد المركزية. ويعرف اليورانيوم المتبقي وهو بالأساس من اليورانيوم 238 بعد إزالة ذرات اليورانيوم 235 كافة منه باليورانيوم المنضب، وهو معدن ثقيل ومشع بشكل بسيط، ويستخدم كمكوّن في القذائف الخارقة للدروع وغيرها من الذخائر. ومن أساليب التخصيب الأخرى الأسلوب الذي يعرف بالترشيح. ويعتمد هذا الأسلوب على أنه بين النظيرين الموجودين في غاز سداسي فلوريد اليورانيوم، فإن اليورانيوم 235 ينتشر بسرعة أكثر عبر مرشح خاص عن السرعة التي ينتشر بها النظير الأثقل، اليورانيوم 238. وكما هو الحال مع أسلوب الطرد المركزي، يلزم تكرار هذه العملية مرات عديدة.