Начать стоит с факта, по идее, общеизвестного. Природный уран состоит из смеси 238 и 235 изотопов, причём, концентрация последнего составляет всего 0.72%. И это весьма печально, так как свойствами ядерного горючего обладает только 235 изотоп. Отделять же его от инертной массы 238-го сложно. Так как химические свойства различных изотопов одного элемента, практически, идентичны, и в основе процесса разделения может лежать лишь разница в их физических свойствах. Которые также, фактически, одинаковы.
Исторически, первой идеей по поводу методов разделения изотопов урана было вообще не связываться с этой проблемой. Существуют же тяжеловодные реакторы, загружать в которые можно естественный, не обогащённый уран. Из отработанных же стержней потом можно извлечь плутоний-239, легко отделяющийся химическим путём, но при этом имеющий те же свойства, что и 235 изотоп урана… Идея эта казалась очень хорошей вплоть до момента близкого знакомства с плутонием. Как материал, он оказался столь неприятен, что разработка технологии обогащения урана на повестку дня сразу вернулась.
Первым методом обогащения урана стал газодиффузный. Соединение этого металла с фтором — гексафторид урана — при температуре выше 56 градусов превращается в газ. При прокачивании которого через молекулярные фильтры, чуть более лёгкие и подвижные молекулы, содержащие атом 235 изотопа, получают крошечное преимущество. Данный метод не требует сложного оборудования, но так неэффективен, что оказывается сопряжён с нереальных масштабов затратами. В 50–60-х годах, активно запасаясь ядерным оружием, США расходовали на работу обогатительных установок 7% вырабатывавшейся в стране электроэнергии.
Идея заключалась в том, что если газообразную смесь изотопов запустить в металлический цилиндр, а потом этот цилиндр раскрутить, центробежная сила размажет газ по стенкам, после чего уже сила Архимеда выдавит более лёгкую фракцию внутрь. Центрифуга легко разделяла относительно лёгкие химические элементы, у которых разница в массе изотопов может достигать 5–15%. Но в случае гексафторида урана разница составляла 1%. Поэтому, в Штатах проект обогащения урана с помощью центрифуг отбросили, как избыточно сложный, ещё в 1944 году. В дальнейшем к нему не раз возвращались, но лишь затем, чтобы подтвердить предварительный диагноз: теоретически возможно, но не реализуемо на практике.
В СССР же проблема была решена в начале 60-х. Центрифуги позволили быстро ликвидировать отставание от США в запасах ядерных вооружений, в эпоху Хрущёва — критическое. Прорыв широко использовался как повод для хвастовства, да и сами центрифуги спрятать было бы невозможно при всём желании, но — объективная реальность это лишь то, во что человек хочет верить. Мысль о наличии центрифуг у русских американцам не нравилась. А уж найти экспертов, способных неопровержимо доказать, что центрифугическое обогащения является мистификацией, не составляло труда. Цены, по которым СССР, а позже Россия, предлагали уран на мировом рынке, американцы уверенно объясняли с позиций конспирологии, до тех пор, пока разница в стоимости обогащения в России и США не стала сорокакратной.
Современная центрифуга 9+ поколения выглядит, как шестиметровый цилиндр из алюминия, стянутого углеволоконом — теми самыми неразрушимыми углеродными нанотрубками. Потому что скорость вращения точки на внутренней поверхности этого цилиндра вчетверо выше первой космической. Центрифуги объединяются в сборки по 20 штук, так, чтобы обогащённый газ перетекал из предыдущей в последующую, а сборки в тянущиеся на километры каскады.
Центрифугическое обогащение до сих пор не освоено в США, но в середине 70-х стало практиковаться в Европе. Позже, в Японии, Китае, Пакистане, Индии, Северной Корее. Европейские и японские установки в настоящий момент соответствуют 6 поколению российских. То есть, ещё советских центрифуг начала 80-х годов. Что позволяет продавать российский уран в том числе и французам. Уровень Китая, Ирана, Индии, КНДР — 4, 4+.
Но «поколения» — это не просто цифры. «Девятка» означает экономическую целесообразность вторичной переработки обеднённого урана, которого только в России скопились сотни тысяч тонн. То есть, сырьём для них является то, что ранее было отходом процесса обогащения. Более того, так они и работают, — на отходах. В обеднённом уране, концентрация «горючего» изотопа лишь снижается до 0.5% (диффузные установки) или до 0.3% (устаревшие советские центрифуги). Современная же центрифуга выжимает остатки до уровня 0.1%. Возможность выжимать уран из отходов европейских обогатительных комбинатов (0.35%) по цене позволяющей европейцам этот же уран потом и продать, — кое о чём говорит.