Irans kärnkraftsprogram var ett viktigt ämne under president Joe Bidens resa till Mellanöstern den 13–16 juli 2022. Den mest utmanande delen av att tillverka kärnvapen är att tillverka materialet som driver dem, och Iran är känt för att ha producerat uran som är nästan vapenklassad.

The Conversation bad Brandeis University-professorn Gary Samore, som arbetat med kärnvapenkontroll och icke-spridning i den amerikanska regeringen i över 20 år, att förklara varför urananrikning är central för Irans kärnvapenambitioner och var den iranska ansträngningen står nu.

Vad innebär det att anrika uran?

Naturligt uran innehåller två huvudisotoper, eller former vars atomer innehåller samma antal protoner men olika antal neutroner. Det handlar om 99,3 % uran-238 och 0,7 % uran-235. Uran-235-isotopen kan användas för att generera kärnkraft för fredliga ändamål, eller kärnsprängämnen för militära ändamål.

Anrikning är processen att separera ut och öka koncentrationen av U-235 till högre nivåer över naturligt uran. Generellt sett används vanligtvis lägre nivåer av anrikat uran, såsom uran med 5 % U-235, för kärnreaktorbränsle. Högre nivåer av anrikning, såsom 90 % U-235, är mest önskvärda för kärnvapen.

Varför är högre nivåer av anrikning viktiga för militära ändamål?

Ju högre nivå av anrikning är, desto mindre mängd kärnmaterial som behövs för att producera ett kärnvapen.

Internationella atomenergiorganet identifierar 25 kilogram (55 pund) 90 % anrikat uran som en "betydande mängd" nödvändig för ett enkelt kärnvapen. Men större mängder lägre anrikat uran kan också fungera.

Till exempel använde atombomben "Little Boy" som USA släppte på Hiroshima, Japan, 1945 cirka 64 kg uran (141 pund) berikat till i genomsnitt 80 % U-235.

Ur kärnvapenkonstruktionssynpunkt är mindre mängder högre anrikat kärnmaterial mer önskvärt eftersom det minskar kärnvapnets storlek och vikt och gör det lättare att leverera. Som ett resultat använder moderna kärnvapen baserade på uran vanligtvis uran anrikat till 90 % till 93 % U-235, vilket är känt som vapenklassat uran, som primärbränsle.

Vad hade Iran uppnått innan kärnkraftsavtalet 2015?

Kärnkraftsavtalet 2015 mellan Iran, USA, Kina, Frankrike, Storbritannien, Ryssland och Tyskland satte betydande restriktioner för Irans kärnkraftsprogram, i utbyte mot lättnad från ett antal internationella sanktioner. När avtalet antogs hade Iran bemästrat den grundläggande tekniken för att anrika uran med gascentrifuger – cylindrar som snurrar uran i gasform i mycket höga hastigheter för att separera den tyngre U-238 isotopen från den lättare U-235 isotopen.

Vid sina två huvudsakliga anrikningsanläggningar, Natanz och Fordow, drev Iran cirka 18 000 första generationens IR-1-centrifuger och cirka 1 000 andra generationens IR-2-centrifuger. Den hade också samlat på sig ett lager på ungefär 7 000 kg (cirka 15 430 pund) låganrikat uran (under 5 %) och cirka 200 kg (440 pund) 20 % anrikningsuran.

Baserat på dessa förmågor, beräknades Irans "utbrottstid" för att producera cirka 25 kilogram (55 pund) 90 % anrikat uran – tillräckligt för ett enda kärnvapen – vara en eller två månader.

Avbrottstiden är inte avsedd att antyda att Iran nödvändigtvis skulle besluta att tillverka vapenuran vid dessa inspekterade anläggningar, eftersom risken för upptäckt och potentiell negativ internationell reaktion är mycket hög.

President Biden anlände till Israel, nästan 50 år efter sin första resa som senator, på onsdagen för att öppna sitt besök i Mellanöstern för att fokusera på att bromsa Irans kärnkraftsprogram, få olja till amerikanska bensinpumpar och förbättra relationerna med Saudiarabien. https://t.co/om6Pw4udVx pic.twitter.com/0jrnxRP93p

— The New York Times (@nytimes) 13 juli 2022

Hur begränsade kärnkraftsavtalet Irans aktiviteter?

Kärnkraftsavtalet från 2015 satte fysiska begränsningar för Irans anrikningsprogram under 10 till 15 år, inklusive antalet och typen av centrifuger Iran skulle kunna använda, storleken på dess lager av låganrikat uran och dess maximala anrikningsnivå.

Under 15 år skulle ingen anrikning ske vid Fordow, och Irans lager av låganrikat uran skulle begränsas till 300 kilogram (660 pund) vid en maximal anrikningsnivå på 3,67 %. Och under 10 år skulle dess centrifuger begränsas till cirka 6 000 IR-1-centrifuger vid Natanz.

För att uppfylla dessa fysiska gränser skickade Iran ut till Ryssland det mesta av sitt lager av låganrikat uran och hela sitt lager av 20 % anrikat uran. Den demonterade också för lagring i Iran de flesta av sina IR-1-centrifuger och alla sina mer avancerade IR-2-centrifuger. Som en konsekvens av dessa begränsningar förlängdes Irans "utbrottstid" från en eller två månader före affären till ungefär ett år efter affären.

Efter år 10 av avtalet fick Iran dock börja byta ut sina IR-1-centrifuger vid Natanz med mer avancerade modeller, som man fick fortsätta att forska om och utveckla under avtalets första decennium. När dessa mer kraftfulla avancerade centrifuger installerades, skulle utbrytningstiden troligen ha minskat till ungefär några månader efter år 15 av affären.

Som en del av avtalet gick Iran också med på förbättrade internationella inspektioner och övervakning av sina kärnkraftsanläggningar.

Vad har Iran gjort sedan president Trump drog tillbaka USA från kärnkraftsavtalet 2018?

Sedan USA drog sig ur kärnkraftsavtalet har Iran gradvis överskridit avtalets gränser. Den har ökat sitt lager av 5 % anrikat uran; återupptog produktionen av 20 % anrikat uran; påbörjad produktion av 60 % anrikat uran, återupptagen anrikning vid Fordow; och tillverkade och installerade avancerade centrifuger på både Natanz och Fordow.

Iran har också börjat begränsa internationell övervakning av sina kärnkraftsanläggningar. I juni 2022 meddelade Iran till exempel att de kopplar bort kameror som installerats under kärnkraftsavtalet från 2015 för att övervaka sina kärntekniska anläggningar.

I maj 2022 uppskattade Internationella atomenergiorganet att Iran hade cirka 1 000 kg (2 200 pund) 5 % anrikat uran, cirka 240 kg (530 pounds) 20 % anrikat uran och 40 kg (88 pounds) anrikat uran. uran.

Som ett resultat av detta växande lager av anrikat uran och användningen av avancerade centrifuger har Irans beräknade utbrytningstid reducerats till några veckor. Hittills har Iran dock inte bestämt sig för att påbörja produktion av vapenberikat uran (90 %), även om landet är tekniskt kapabelt att göra det.

Med största sannolikhet uppträder Iran försiktigt eftersom dess ledare är oroliga för att tillverkning av vapenuran skulle utlösa en stark internationell reaktion, som kan sträcka sig från ytterligare sanktioner till militära attacker. + Utforska vidare

Förstå kärnvapen och Irans program för anrikning av uran

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.