Irán és Észak-Korea: sötét atomprogramok

Irán képes lehet az uránbányászattól az urán dúsításáig terjedő teljes technológia működtetésére, így elvileg saját döntése, hogy polgári vagy katonai alkalmazásra használja. Észak-Korea már évek óta több plutónium-atomfegyverhez szükséges hasadóanyaggal rendelkezhet.

Az elmúlt időszakban a vezető hírekben szerepelnek az iráni és észak-koreai atomprogrammal kapcsolatos tudósítások. Fizikus szerzőnk írásának segítségével könnyebben megérthetjük ezek tudományos hátterét.

Az atomreaktorokban történő energiatermelés és a pusztító atombomba egyaránt uránt használ alapanyagként. A szabályozott energiatermeléshez azonban gyökeresen más izotópösszetételű uránra van szükség, mint a bombához.

A természetben az urán kétféle változatban fordul elő. A könnyű uránizotóp, az urán-235 atommagjában 92 proton mellett 143 neutron, a nehezebb izotópban, az urán-238-ban a 92 proton mellett 146 neutron található. Ez a 3 neutronnyi eltérés jelentős különbségeket okoz egyes fizikai folyamatokban, mindenekelőtt az atommaghasadásban.

Az urán-235 atommagja egyetlen lassú neutront befogva könnyen hasad két közepesen nehéz atommagra, eközben 2-3 neutron lép ki és jelentős mennyiségű energia szabadul fel. A felszabadult neutronokkal újabb maghasadásokat lehet előidézni, így egyre gyorsuló ütemben nő a neutronok és ezzel a maghasadások száma, vagyis láncreakció megy végbe. Az atomerőművekben a láncreakciót szabályozzák, korlátok közé szorítják, az atombombában nem. A nehezebb izotóp, az urán-238 nem rendelkezik ilyen jó hasadási tulajdonságokkal, csak gyors neutronok hatására hasad, ezért a polgári és a katonai alkalmazáshoz egyaránt a könnyű izotópra van szükség. A természetes uránnak azonban csak 0,7%-a a könnyű izotóp, a túlnyomó részt a nehéz izotóp teszi ki. A felhasználáshoz ezt az arányt meg kell változtatni.

Többféle eljárás létezik arra, hogy az uránban megnöveljék a könnyű izotóp részarányát. Iránban az ún. gázcentrifugás megoldás kiépítésén dolgoznak, ez a kétféle izotóp tömege közti kis különbséget kihasználva változtatja meg az izotópok arányát. A dúsításhoz - az elérendő dúsítási foktól függően - több száz, vagy akár több ezer egymás után kapcsolt centrifugára lehet szükség. Az atomerőművi üzemanyaghoz néhány százalékra, a fegyveralapanyaghoz 80% fölé dúsítják a könnyű izotóp részarányát. Az uránércből először urán-oxidot állítanak elő (yellow cake), majd ezt alakítják át gáz halmazállapotú urán-hexafluoriddá. Ez a gáz kerül a centrifugákba.

Az iráni helyzetet a Nature hírszolgálatának összefoglalója alapján mutatjuk be. Iránnak van saját uránbányája (Sanghand), ebből a Bandar Abbasban felépített üzemben gyárthatnak urán-oxidot. A bánya már működik, az üzem még nem. Iszfahánban az urán-oxidot urán-hexafluorid gázzá alakítják át, ez az üzem működik, az ENSZ Nemzetközi Atomenergia Ügynökség ellenőreinek felügyelete alatt.

Urándúsító épül Nantanzban: néhányszáz centrifugát már beszereltek, további ezrek beépítését tervezik. Körülbelül 1 év múlva lesz kész a Busherben épülő 1000 megawatt teljesítményű atomreaktor.

Összefoglalva: Irán képes lehet az uránbányászattól az urán dúsításáig terjedő teljes technológiai lépéssorozat kiépítésére, működtetésére. Mint fent bemutattuk, a polgári vagy katonai alkalmazás az urán dúsításánál válik ketté. Ugyanazt a technológiát alkalmazva kismértékű dúsítással reaktorüzemanyag, nagymértékű dúsítással pedig fegyveralapanyag állítható elő.