Produktion av uran och plutonium för kärnvapen och kärnkraft
Av Christian Azar
Naturligt uran (U) består av två former (isotoper), uran-235 och uran-238. Koncentrationen av uran-235 i naturligt uran är 0,7 procent. För en bomb krävs 80-90 procent (s k höganrikat). Detta görs i anrikningsanläggningar. Från höganrikat uran, är steget till att bygga en atombomb inte långt (tekniken för att få bomben att smälla är relativt enkel). Samma teknik som används för att göra uran för kärnvapen används för att göra uran dugligt i lättvattenreaktorer, alltså majoriteten av världens kärnkraftsreaktorer. Uranet anrikas visserligen endast till 3-5 procent (låganrikat uran) när det ska användas i kärnkraftverk. Men anläggningarna som producerar uran för kärnkraftverk kan med kort varsel användas för att göra vapenuran. Satsningen på kärnkraft har dessutom skapat en marknad för anrikning. Det har möjliggjort kraftiga tekniska framsteg, vilket har gjort att kostnaden för att uppföra en anrikningsanläggning är betydligt lägre idag än vad den var för 40 år sedan. När man anrikat till 3-5 procent är huvuddelen av arbetet som krävs för att komma till 90 procent anrikning gjort. För att bygga en bomb krävs ca 25 kg uran.
Plutonium (Pu) finns inte naturligt utan måste produceras i kärnreaktorer. Vid normal drift producerar en lättvattenreaktor cirka 200 kg plutonium per år (huvudsakligen genom att uran 238 fångar in en neutron och omvandlas till Pu 239). För att bygga en atombomb krävs 5-10 kg plutonium. Plutoniumet som produceras i en reaktor ligger blandat med andra (radioaktiva) ämnen i bränslet. För att få ut plutoniumet i ren form krävs att avfallet upparbetas (vilket görs i exempelvis Frankrike och Storbritannien, plutoniumet blandas senare in i nytt kärnkraftsbränsle, så kallat MOX-bränsle).
Vill man bygga en atombomb av plutonium är en hög andel Pu 239 att föredra (eftersom denna isotop är stabilare än andra plutoniumisotoper). I en reaktor produceras först plutonium 239, och därefter genom neutroninfångning, plutonium 240, 241 och 242. Även Pu 238 produceras, men på ett delvis annorlunda sätt. Normalt körs civila reaktorer så länge att andelen Pu 239 sjunker till cirka 60 procent. Den högre halten av mer radioaktiva plutoniumisotoper gör att det finns risk att bomben blir mindre kontrollerbar och smäller av med begränsad effekt. Det finns föreställningar i delar av den civila kärnkraftsindustrin att ”civilt” plutonium, alltså plutonium från reaktorer som använts för att producera el inte går att använda för bomber. Detta är fel. Vapenplutonium (med drygt 90 procent Pu-239) är att föredra, men även civilt plutonium fungerar. För mer om detta se Mozley eller rapporter från den amerikanska regeringens energidepartement, DoE, där de t konstateras att ”i stort sett varje kombination av plutoniumisotoper kan användas för att tillverka en atombomb”.
Civila reaktorer kan naturligtvis användas för att producera vapenkvalitet på plutoniumet genom att låta bränslet stanna kvar kortare tid i reaktorn. I tungvatten- och grafitreaktorer kan man ta ut bränslet under drift, vilket försvårar övervakning. Till sist kan det noteras att det generellt sett är svårare att göra en atombomb av plutonium än av uran.
Mer att läsa:
Mozley, R., 1998. The politics and technology of nuclear proliferation, University of Washington Press.
Department of Energy, 1997. Nonproliferation and arms control assessment of weapons usable fissile material storage and excess plutonium disposition alternatives. Washington.
Från Framsyn nr 5-2004 - www.foi.se/framsyn