ウラン濃縮

物質を分離するとは、複数の成分が混ざり合った状態から、特定の成分だけを取り出す操作のことを指します。私たちの身の回りにも、空気中から窒素や酸素を取り出したり、海水から塩を取り出すなど、様々な分離の例が存在します。原子力分野においても、この分離という操作は非常に重要な役割を担っています。例えば、原子力発電の燃料として利用されるウランは、天然の状態ではウラン235とウラン238という二種類の同位体が混在しています。しかし、原子炉で核分裂を起こしやすく、エネルギーを取り出すのに適しているのはウラン235の方です。そこで、天然ウランからウラン235の濃度を高める、すなわち濃縮する工程が必要となります。また、原子炉で使用済みとなった燃料からは、プルトニウムやウランを抽出しますが、これも分離の技術によって実現しています。 この分離操作の効率を表す指標として、「分離係数」というものが用いられます。分離係数は、分離操作を行う前と後において、目的とする二つの成分の比率がどれだけ変化したかを表す数値です。例えば、ウラン235とウラン238の混合物を分離する場合を考えてみましょう。分離操作後のウラン235とウラン238の比率を、分離操作前の比率で割った値が分離係数となります。分離係数が1より大きい場合は、目的とする成分の比率が高くなり、濃縮されたことを意味します。逆に、分離係数が1よりも小さい場合は、目的の成分の比率が低くなったことを意味します。そして、分離係数の値が大きいほど、分離効率が高いことを示しています。