Miten uraanilinko toimii?

Luonnonuraani koostuu lähes yksinomaan kahdesta uraanin isotoopista eli atomeista, joilla on ytimissään sama määrä protoneja mutta eri määrä neutroneja. Luonnonuraanista 99,3 prosenttia on isotooppia 238 ja 0,7 prosenttia isotooppia 235.

Vain isotooppi 235 halkeaa hallitusti niin, että sitä voidaan käyttää ydinreaktiossa. Ennen käyttöä voimaloissa uraani-235:n määrää polttoaineessa on kasvatettava eli sitä on rikastettava.

Eri isotoopit muistuttavat toisiaan niin paljon, että niitä on vaikeaa erottaa toisistaan kemial­lisesti. Uraani-238 painaa kuitenkin 1,3 prosenttia enemmän kuin uraani-235. Pientä painoeroa voidaan käyttää hyväksi isotooppien erottelussa, jos uraani on kaasun muodossa. Siksi uraani liuotetaan ensin happoon ja muutetaan uraaniheksafluoridiksi (UF6), joka kaasuuntuu jo 65 asteessa.

Kun uraaniheksafluoridikaasua lingotaan sentrifugissa, uraani-238:aa sisältävät molekyylit sinkou­tuvat ulommas ja kevyt uraani-235 jää keskemmälle, josta se voidaan ottaa talteen. Lopuksi rikastetun kaasun annetaan reagoida muun muassa vedyn kanssa.

Raskas isotooppi linkoutuu pois

Luonnonuraanissa on alle prosentti ydinenergian tuottamiseen sopivaa uraani-235:tä, jota on rikastettava.

1. Uraaniheksafluoridikaasu johdetaan pyörivään sentrifugiin.

2. Painavat uraani-238-molekyylit sinkoutuvat kauas, ja ne poistetaan.

3. Runsaasti uraani-235:tä sisältävä kaasu imetään keskeltä seuraavaan linkoon. Prosessi toistetaan.