O urânio é um elemento semelhante ao ferro. Assim como o ferro, você tira o minério de urânio da terra e processa-o para extrair o urânio puro. Ao terminar de processar o minério, o produto obtido é o óxido de urânio. O óxido de urânio contém dois tipos (ou isótopos) de urânio: U-235 e U-238. O U-235 é de que você precisa para fabricar uma bomba ou abastecer uma usina de energia nuclear. O óxido de urânio da mina, contudo, tem cerca de 99% de U-238. Por isso, você precisa, de alguma forma, separar o U-235 do U-238 e aumentar a quantidade de U-235. O processo de concentração do U-235 é chamado de enriquecimento, e as centrífugas são a parte principal do processo.


Foto cedida pelo Laboratório Nacional de Oak Ridge
Cascatas da centrífuga de urânio

O U-235 pesa um pouco menos que o U-238. Devido a essa diferença de peso, você pode separar o U-235 e o U-238. O primeiro passo é reagir o urânio com ácido fluorídrico, um ácido extremamente poderoso. Após várias etapas, você cria o gás hexafluoreto de urânio.

Agora que o urânio está na forma gasosa, fica mais fácil trabalhar com ele. Você pode colocar o gás em uma centrífuga e girá-lo. A centrífuga cria uma força milhares de vezes mais potente do que a força da gravidade. Como os átomos de U-238 são um pouco mais pesados do que os de U-235, eles tendem a se mover em direção às paredes da centrífuga. Os átomos de U-235 tendem a ficar mais próximos do centro da centrífuga.

Embora seja apenas uma pequena diferença de concentrações, quando você extrai o gás do centro da centrífuga ele possui mais U-235 do que antes. O gás deve ser levemente concentrado em outra centrífuga e repetido o procedimento. Se fizer isso milhares de vezes, poderá criar um gás que seja altamente rico em U-235. Em uma usina de enriquecimento de urânio, milhares de centrífugas ficam presas juntas em longas cascatas.

No final de uma longa cadeia de centrífugas, você tem o gás hexafluoreto, de urânio que contém uma concentração alta de átomos de U-235.

A criação das centrífugas é um grande avanço tecnológico. As centrífugas devem girar rapidamente - na faixa de 100.000 rpm. Para girar com essa velocidade, as centrífugas devem ter:

  • rotores muito leves, porém potentes;
  • rotores bem equilibrados;
  • rolamentos de alta velocidade, normalmente magnéticos para diminuir o atrito.
O atendimento desses três requisitos estava fora do alcance da maioria dos países. O desenvolvimento recente de equipamentos baratos e de alta precisão de usinagem, controlados por computador, facilitou um pouco as coisas. É por esse motivo que mais países aprenderam a enriquecer urânio nos últimos anos.

Agora, você precisa transformar o gás hexafluoreto de urânio de volta no metal de urânio. Isso pode ser feito acrescentando cálcio. O cálcio reage com o fluoreto para criar um sal, e o metal de urânio puro é deixado para trás. Com esse metal de U-235 altamente concentrado, você tanto pode fabricar uma bomba nuclear quanto alimentar um reator nuclear.

Para obter mais informações sobre enriquecimento de urânio e tópicos relacionados, verifique os seguintes links (em inglês):