Isotopseparasjon

Isotopseparasjon er prosessen med å øke andelen av en bestemt isotop i en blanding ved å utnytte små forskjeller i fysikalske egenskaper mellom isotopene, ofte masseforskjeller. Slike separasjonstakter er vanligvis små, derfor kreves store anlegg og omfattende cascader for å oppnå betydelige endringer i isotopinhold.

De viktigste metodene inkluderer gass-sentrifugasjon, gassdiffusjon, elektromagnetisk separasjon og laserbaserte teknikker. Gass-sentrifugasjon bruker UF6-gass i høyhastige rotorer; små masseforskjeller mellom isotopene gjør at de blir konsekvent fordelt i ulike soner i sentrifugens sylinder, noe som gir en gradvis økning i den ønskede isotopen i en produkttype. Gassdiffusjon, som er en eldre metode, bruker porøse barrierer hvor molekyler med ulike isotopkonfigurasjoner diffunderer forskjellig; den er mindre energieffektiv og i praksis erstattet av sentrifugerteknikker i moderne anlegg. Elektromagnetisk separasjon, kjent fra tidlige prosjekter som Manhattan-prosjektet, utnytter masseskille i et sterkt magnetfelt og var kostbar i drift. Laserteknikker som AVLIS og SILEX bruker selektiv ionisering eller excitationsprosesser for å skille isotoper og har vært under utvikling med varierende kommersiell implementering.

Separasjonskapasiteten måles ofte i separative arbeidsenheter (SWU), som kvantifiserer energieffektiviteten i et produksjonssystem. Anvendelser inkluderer uranberikelse til kjernekraft (vanligvis 3–5% U-235 i daglig drift, høyere andeler for spesielle formål, og betydelig høyere andeler for våpenkvalitet), samt produksjon av andre isotoper til medisinske, landbruks- og forskningsformål.

Historisk oppstod isotopseparasjon under andre verdenskrig og utvikles videre i dag som en viktig teknologisk prosess i ulike sektorer.