우라늄 농축

우라늄-235와 우라늄-238은 화학적 성질이 동일하기 때문에 화학적인 방법으로는 분리할 수 없다. 따라서 두 동위원소 간의 약 1.3%에 해당하는 미세한 질량 차이를 이용한 물리적 방법으로 분리한다. 농축 과정을 거치면 중성자가 흡수되어 사라지는 비율이 줄어들어 원자로 설계가 용이해지며, 특정 농도 이상에서는 폭발적인 연쇄 반응을 유도할 수 있다.

농축 공정에는 주로 **육불화우라늄($UF_6$)**이 사용된다. 이 물질은 80~90℃ 정도의 낮은 온도에서도 기체로 변하는 성질이 있어 물리적 분리 공정에 적합하다.

농축 우라늄은 우라늄-235의 함량에 따라 다음과 같이 분류된다.

• 저농축 우라늄 (LEU): 우라늄-235의 비율을 20% 미만으로 높인 것이다. 주로 경수로형 원자력 발전소에서는 3~5% 농도의 우라늄을 연료로 사용한다.
• 고농축 우라늄 (HEU): 우라늄-235의 비율을 20% 이상으로 높인 것을 말한다. 핵무기 제조에는 통상 85~90% 이상의 고순도가 필요하며, 핵폭탄은 짧은 시간에 막대한 에너지를 방출해야 하므로 매우 높은 농축도가 요구된다.

우라늄을 농축하는 데는 막대한 전력과 비용이 소요된다. 기술 방식에 따라 효율과 시설 규모가 다르다.

우라늄 농축은 핵연료 주기의 핵심 단계 중 하나로 다음과 같은 과정을 거친다.

1. 정련: 채광된 우라늄 광석을 처리하여 '옐로케이크(Yellow cake)'라 불리는 정광을 만든다.
2. 변환: 농축을 위해 옐로케이크를 기체 상태인 육불화우라늄($UF_6$)으로 변환한다.
3. 농축: 원심분리법 등을 통해 우라늄-235의 농도를 높인다.
4. 재변환 및 성형: 농축된 $UF_6$를 다시 고체인 이산화우라늄($UO_2$) 분말로 바꾸고, 이를 압축·가열하여 핵연료 소결체(펠렛)로 제작한다.

우라늄 농축 기술은 핵무기 제조와 직결될 수 있어 국제적인 감시 대상이다. **국제원자력기구(IAEA)**는 각국의 농축 시설을 사찰하여 저농축 우라늄이 무기급 고농축 우라늄으로 전용되지 않도록 규제한다. 농축 시설의 보유와 운영은 국가 간의 민감한 정치적·외교적 사안으로 다뤄진다.