芒果视频

鈾(Uranium)是原(yuan)子序數為(wei)92的元(yuan)素(su)，其元(yuan)素(su)符號是U，是自(zi)然界(jie)中(zhong)能夠找到(dao)的最重原(yuan)生元(yuan)素(su)。在(zai)自(zi)然界(jie)中(zhong)存在(zai)三種(zhong)同位素(su)，均帶有(you)放射性，擁(yong)有(you)非(fei)常長的半衰期(qi)（數十萬年(nian)~45億年(nian)）。此(ci)外還有(you)12種(zhong)人工同位素(su)(226U~240U)。鈾在(zai)1789年(nian)由馬丁·海(hai)因里希·克拉普羅特（Martin Heinrich Klaproth）發現。鈾化合物早(zao)期(qi)用(yong)于瓷器的著色(se)，在(zai)核(he)裂變現象被發現后用(yong)作(zuo)為(wei)核(he)燃料。

2023年(nian)4月，日(ri)本(ben)與韓(han)國科學家(jia)發現(xian)了一種以前未知的(de)鈾(you)同(tong)位(wei)素——鈾(you)-241。11月21日(ri)，鈾(you)的(de)價格(ge)15年(nian)來首次突破80美元/磅。

簡介

自然產生(sheng)(sheng)的(de)最(zui)重(zhong)的(de)金(jin)屬。呈銀白色(se)，具有硬度(du)強、密(mi)度(du)高、可延展(zhan)、有放(fang)射性等(deng)(deng)特征。一般在鈾(you)與氧、氧化物(wu)或硅(gui)酸鹽的(de)結(jie)合中發(fa)(fa)現鈾(you)。鈾(you)原子能(neng)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)裂(lie)變反應，釋放(fang)大(da)(da)量能(neng)量從而(er)可以(yi)應用于發(fa)(fa)電，核武(wu)器制造(zao)等(deng)(deng)領域。第二次世界大(da)(da)戰中盟軍的(de)核武(wu)器計劃引發(fa)(fa)對鈾(you)的(de)需求，鈾(you)的(de)生(sheng)(sheng)產應運而(er)生(sheng)(sheng)。到20世紀70年(nian)代，鈾(you)的(de)生(sheng)(sheng)產工(gong)業(ye)已穩固(gu)地建立起來。

化學性質

鈾(you)是Ⅲb族錒系(xi)放射性化學元素，符號U，原(yuan)(yuan)子(zi)序數(shu)92，相對(dui)原(yuan)(yuan)子(zi)質量238.03，是原(yuan)(yuan)子(zi)序數(shu)和(he)相對(dui)原(yuan)(yuan)子(zi)質量最大的天然(ran)元素。鈾(you)在常溫下是銀白色的致(zhi)密(mi)金屬，鈾(you)的新切面呈發亮的鋼灰色，但在室溫空氣(qi)中逐漸生成黑色氧化膜。

鈾(you)原子的外電子層構型為(wei)[Rn]5f36d17s2，5f36d17s2殼(ke)層為(wei)價(jia)(jia)電子。鈾(you)有+3、+4、+5、+6四種價(jia)(jia)態(tai)，以(yi)+4和+6價(jia)(jia)態(tai)為(wei)主。

鈾(you)(you)是正(zheng)電性很強的(de)(de)活潑元素，與幾(ji)乎所有(you)(you)(you)非金屬元素（惰性氣(qi)(qi)體除外）反(fan)應生(sheng)(sheng)成(cheng)化合物(wu)，常以U3+、U4+、UO2+和UO22+離(li)子形式(shi)存在(zai)。鈾(you)(you)與氫在(zai)523K時(shi)發生(sheng)(sheng)可逆反(fan)應，生(sheng)(sheng)成(cheng)UH3。鈾(you)(you)-氧系比較復雜(za)，在(zai)UO2～UO3間存在(zai)多(duo)種相，重(zhong)要的(de)(de)氧化物(wu)有(you)(you)(you)UO2、U3O8和UO3。其中(zhong)UO2是當前應用最廣泛的(de)(de)核(he)燃料。鈾(you)(you)與鹵素生(sheng)(sheng)成(cheng)核(he)燃料制(zhi)備(bei)工(gong)藝中(zhong)重(zhong)要的(de)(de)化合物(wu)。如(ru)UF4是生(sheng)(sheng)產(chan)金屬鈾(you)(you)和UF6的(de)(de)中(zhong)間產(chan)物(wu)。UF6的(de)(de)三(san)相點為337K，是氣(qi)(qi)態鈾(you)(you)同位素分離(li)的(de)(de)原料。碳化鈾(you)(you)、氮化鈾(you)(you)和硅化鈾(you)(you)都是性能優(you)越的(de)(de)被認為有(you)(you)(you)希望的(de)(de)核(he)燃料。

金(jin)屬鈾在空氣(qi)中會變暗，可為(wei)蒸汽和酸(suan)腐蝕(shi)，但耐堿(jian)腐蝕(shi)。其原子(zi)半徑為(wei)138.5pm；U3+、U4+、U5+、U6+的離(li)子(zi)半徑分別(bie)為(wei)103、97、89及80pm。鈾的電負(fu)性據鮑林(lin)（Pauling）測(ce)定為(wei)1.38；阿爾勒德（Allred）和羅切夫(fu)（Rochow）測(ce)定為(wei)1.22。

鈾(you)(you)能與(yu)大多數非金屬元素及其化合物(wu)發生(sheng)反應(ying)(ying)，反應(ying)(ying)的溫(wen)度(du)和反應(ying)(ying)速度(du)隨鈾(you)(you)的粒度(du)而異。鈾(you)(you)在室(shi)溫(wen)的空氣或氧氣中(zhong)能自燃，細粒鈾(you)(you)在水中(zhong)亦(yi)能自燃。在一定條件下，鈾(you)(you)氧化放(fang)出的能量(liang)可(ke)引(yin)起爆炸。鈾(you)(you)粉塵的爆炸濃度(du)下限(xian)為55mg/dm3。鈾(you)(you)能與(yu)許多金屬反應(ying)(ying)生(sheng)成金屬間化合物(wu)。鈾(you)(you)可(ke)與(yu)鈮、鉿、鋯、鉬(mu)及鈦生(sheng)成固溶體。

鈾(you)(you)及其化(hua)(hua)(hua)合(he)物均有(you)較(jiao)大的化(hua)(hua)(hua)學毒(du)性(xing)(xing)(xing)(xing)，空氣中可(ke)溶(rong)性(xing)(xing)(xing)(xing)鈾(you)(you)化(hua)(hua)(hua)合(he)物的允許濃(nong)度為0.05mg/m3，不(bu)溶(rong)性(xing)(xing)(xing)(xing)鈾(you)(you)化(hua)(hua)(hua)合(he)物的允許濃(nong)度為0.25mg/m3，人體對天(tian)然鈾(you)(you)的放(fang)射(she)性(xing)(xing)(xing)(xing)允許劑量，可(ke)溶(rong)性(xing)(xing)(xing)(xing)鈾(you)(you)化(hua)(hua)(hua)合(he)物是7400Bq，不(bu)溶(rong)性(xing)(xing)(xing)(xing)鈾(you)(you)化(hua)(hua)(hua)合(he)物是333Bq。

物理性質

鈾(you)(you)是(shi)放射性金(jin)屬元素(su)，可作(zuo)為核反應的(de)燃料。鈾(you)(you)是(shi)銀(yin)白色金(jin)屬，幾(ji)乎與鋼一樣硬，密度高(gao)（相對密度約18.95），熔點(dian)1135℃，沸點(dian)4134℃。在(zai)核能量發展之前，它(ta)被用作(zuo)制(zhi)造(zao)黃色玻璃。鈾(you)(you)是(shi)自然(ran)界存在(zai)的(de)原子(zi)序數最高(gao)的(de)元素(su)。1841年E.佩利（1811-1890）離析(xi)出金(jin)屬鈾(you)(you)，雖然(ran)在(zai)此之前鈾(you)(you)已在(zai)瀝青鈾(you)(you)礦(kuang)中(zhong)被認知(zhi)。它(ta)也藏于云母鈾(you)(you)礦(kuang)、釩鉀鈾(you)(you)礦(kuang)和獨居石中(zhong)；主要分(fen)(fen)布于加拿(na)大、澳大利亞(ya)、南非。可通過(guo)氣體(ti)擴散(san)技(ji)術從易揮發氣體(ti)六氟化鈾(you)(you)（UF6）中(zhong)分(fen)(fen)離各同位素(su)鈾(you)(you)。

鈾存(cun)在(zai)三種同素異(yi)形體，其存(cun)在(zai)溫度和主要(yao)結(jie)構特征列于表(biao)中。α-U在(zai)室(shi)溫時(shi)的密度為(wei)19.02t/m3。α-U和β-U呈明(ming)顯的各(ge)向異(yi)性，如在(zai)298～523K之(zhi)間(jian)，α-U單晶(jing)沿a、b、c軸熱(re)膨脹(zhang)系(xi)數(shu)分別為(wei)αa=+33.24×10-6/K、αb=-6.49×10-6/K、αc=+30.36×10-6/K。γ-U有(you)各(ge)向同性結(jie)構。無序(xu)排列的多晶(jing)鈾在(zai)293～373K范圍的熱(re)膨脹(zhang)系(xi)數(shu)等于16.3×10-6/K。在(zai)5～350K之(zhi)間(jian)的比熱(re)為(wei)27.66J/（mol·K）。α-U的熱(re)導率隨(sui)溫度提高而(er)增(zeng)加，室(shi)溫下為(wei)25.1W/（m·K），1033K時(shi)為(wei)37.7W/（m·K）。

鈾的力學性質(zhi)隨試(shi)樣爐號和(he)熱處理(li)的不(bu)同而異。對α軋制(zhi)α退火的試(shi)樣，得到(dao)室(shi)溫最大(da)屈服(fu)強度為(wei)(wei)(wei)206.8-275.8 MPa，對小變(bian)形量擠壓鈾，室(shi)溫抗拉強度極限為(wei)(wei)(wei)586.1～861.8MPa。鈾有三種(zhong)晶格結(jie)構(gou)(gou)：α-U為(wei)(wei)(wei)斜(xie)方結(jie)構(gou)(gou)，a=284.785pm，b=585.801pm，c=494.553pm；β-U為(wei)(wei)(wei)正方結(jie)構(gou)(gou)，a=1076.0pm，c=565.2pm；γ-U為(wei)(wei)(wei)體心立方結(jie)構(gou)(gou)，a=352.4pm。它(ta)們的轉換溫度為(wei)(wei)(wei)941K（α→β）和(he)1047K（β→γ）。

鈾的(de)同素異形體(ti) α-U β-U γ-U

存在溫度范圍(wei) （K） ＜941 941-1048 1048（熔點(dian)）

晶體(ti)結(jie)構(gou) 斜(xie)方(fang) 四(si)方(fang) 體(ti)心(xin)立方(fang)

晶胞中原(yuan)子數 （個） 4 30 2

晶格常數 （nm） a0 0. 28541 1. 0579 0. 3524

b0 0. 58692 - -

c0 0. 49563 0. 5656 -

鈾的重要物理性(xing)質列于(yu)下(xia)表。

性 質 數 據

熔點T/K 1405.5

沸點T/K 4018

熔化熱Q/kJ·mol-1 15.5

氣化熱Q/kJ·mol-1 417.1

密度(du)ρ/kg·m-3 18950（293K），17907（熔(rong)點液體）

熱導(dao)率λ/W·m-1·K-1 27.6（300K）

電阻(zu)率ρ/Ω·m 30.8×10-8（273K）

摩爾體積Vm/cm3 12.56

線脹(zhang)系數αl/K-1 12.6×10-6

同位素及半衰期

天(tian)然(ran)鈾含(han)(han)有三種同位素：238U、235U和(he)234U，它們的(de)含(han)(han)量(liang)分(fen)別為(wei)99.28%（238U）、0.71%（235U）和(he)0.006%（234U），半衰期分(fen)別為(wei)（238U）4.51×109、（235U）7.09×108和(he)（234U）2.35×105年(nian)。其(qi)中(zhong)(zhong)以235U為(wei)最重要，是(shi)目前(qian)核動力的(de)燃料(liao)。一個235U核吸收一個熱中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)發(fa)生裂變(bian)時放(fang)出(chu)約2.5個中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)，并(bing)釋放(fang)出(chu)207MeV能(neng)量(liang)。1kg235U核裂變(bian)放(fang)出(chu)的(de)能(neng)量(liang)相當(dang)于燃燒2700t煤所產生的(de)能(neng)量(liang)。根據反應(ying)堆堆型(xing)及(ji)其(qi)工作條件，核燃料(liao)可(ke)采用天(tian)然(ran)鈾或提高了U含(han)(han)量(liang)的(de)富集(ji)(ji)鈾。用氣體擴散(san)法(fa)(fa)、離心法(fa)(fa)或激光(guang)法(fa)(fa)等分(fen)離鈾同位素，可(ke)使(shi)U的(de)富集(ji)(ji)度達到90%以上。U俘獲中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)后轉變(bian)成易(yi)裂變(bian)的(de)Pu（钚(bu)）。Pu和(he)U也(ye)是(shi)制(zhi)造核武器的(de)主(zhu)要原料(liao)。

在(zai)25km地殼內(nei)含(han)(han)1014t鈾(you)(you)，其(qi)中(zhong)(zhong)海(hai)水(shui)含(han)(han)1010t，每噸海(hai)水(shui)平均含(han)(han)鈾(you)(you)3.3mg。自然(ran)界(jie)存在(zai)幾百(bai)種含(han)(han)鈾(you)(you)的礦(kuang)(kuang)物，但大多(duo)是貧礦(kuang)(kuang)，所以經(jing)濟(ji)地大量(liang)開(kai)采很困難。目前，經(jing)濟(ji)上有開(kai)采價值的鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)含(han)(han)U3O8量(liang)為0.1%左右。如(ru)果發展快中(zhong)(zhong)子增(zeng)殖堆(dui)，則鈾(you)(you)資源(yuan)利用(yong)率可比壓水(shui)堆(dui)提高60～70倍。

鈾同位素(su)中存量最(zui)多(duo)的是238U，再者(zhe)是可(ke)用作核能發(fa)電的燃料的235U，豐度最(zui)少的是234U。此(ci)外(wai)還有12種人工同位素(su)。

同位素 豐度 半衰期 衰變模式 衰變能(neng)量（MeV）衰變產物

232U 人造 68.9年 自發分裂 - -

α衰變(bian) 5.414 Th-228

233U 人(ren)造 159200年 自發(fa)分裂 197.93 -

α衰變 4.909 Th-229

234U 0.01% 245500年(nian) 自發分裂 197.78 -

α衰變(bian) 4.859 Th-230

235U 0.72% 7.038×108年 自發分裂 202.48 -

α衰變 4.679 Th-231

236U 人造 2.342×107年 自發分裂(lie) 201.82 -

α衰變 4.572 Th-232

237U 人(ren)造(zao) 6.75日 β衰變(bian) 0.519 Np-237

238U 99.28% 4.468×109年 自發分裂(lie) 205.87 -

α衰(shuai)變 4.27 Th-234

核性質

鈾(you)(you)的熱(re)中子(zi)吸收截面為7.60b±0.07b。鈾(you)(you)的同(tong)位素(su)(su)（包括同(tong)核(he)異能素(su)(su)）有15種，其(qi)質量(liang)數從227至240。鈾(you)(you)的天然同(tong)位素(su)(su)組成列(lie)于(yu)下表。

核(he) 素 相(xiang)對原子質量 自(zi)然(ran)豐(feng)度/% 半衰期T1/2/a 衰變模式及衰變能

α/MeV

234U 234.0409 0.005 2.47×105 α（4.856）；γ

235U 235.0439 0.72 7.00×108 α（4.681）；SF； γ

238U 238.0508 99.275 4.51×109α（4.268）；SF；γ

235U為錒鈾(you)(you)衰(shuai)變系的(de)始(shi)祖核(he)(he)素(su)(su)(su)，238U為鈾(you)(you)鐳系的(de)始(shi)祖核(he)(he)素(su)(su)(su)，234U是238U的(de)衰(shuai)變系產物。235U是惟一(yi)(yi)(yi)天然的(de)可(ke)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變核(he)(he)素(su)(su)(su)。235U核(he)(he)素(su)(su)(su)受(shou)熱中(zhong)(zhong)子(zi)轟(hong)擊(ji)，吸(xi)收一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)中(zhong)(zhong)子(zi)后(hou)發生(sheng)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變（誘發裂(lie)(lie)(lie)(lie)變）。一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)235U核(he)(he)在裂(lie)(lie)(lie)(lie)變時(shi)放出(chu)(chu)的(de)總能(neng)量為195MeV，同時(shi)放出(chu)(chu)2～3（平均2.5）個(ge)(ge)中(zhong)(zhong)子(zi)。只要其(qi)中(zhong)(zhong)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)中(zhong)(zhong)子(zi)引(yin)起另(ling)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)235U核(he)(he)發生(sheng)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變，鏈(lian)式(shi)核(he)(he)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變就會持續(xu)進行下去。238U不是裂(lie)(lie)(lie)(lie)變核(he)(he)素(su)(su)(su)，但238U在反應堆(dui)活性(xing)區吸(xi)收中(zhong)(zhong)子(zi)后(hou)生(sheng)成239U，239U再經兩(liang)次β衰(shuai)變生(sheng)成能(neng)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變的(de)Pu。因此，可(ke)以利用快中(zhong)(zhong)子(zi)增殖堆(dui)充分發揮238U的(de)作(zuo)用，提高天然鈾(you)(you)的(de)利用率。

發現簡史

鈾(you)(you)（yóu）英文名(ming)Uranium，得名(ming)于天王(wang)星的(de)(de)(de)名(ming)字(zi)“Uranus”。1789年M.H.克拉(la)普羅特(te)（Martin Heinrich Klaproth）首先從(cong)瀝青鈾(you)(you)礦中(zhong)發(fa)(fa)現了(le)(le)“鈾(you)(you)”，就用(yong)1781年新發(fa)(fa)現的(de)(de)(de)一個行星——天王(wang)星命名(ming)它為uranium，元(yuan)素符號定為U。但1841年E.M.佩利(li)若(ruo)（Eugene-Melchior Peligot）證明該物(wu)質系二氧化鈾(you)(you)，隨后(hou)用(yong)鉀還原UCl4制備了(le)(le)金屬鈾(you)(you)。1896年A.H.貝可勒(le)爾（Antoine Henri Becquerel）發(fa)(fa)現了(le)(le)鈾(you)(you)的(de)(de)(de)放(fang)射性現象。那(nei)時對(dui)鈾(you)(you)的(de)(de)(de)研究屬純理論性的(de)(de)(de)，鈾(you)(you)化合物(wu)只用(yong)于玻璃和(he)(he)陶(tao)瓷的(de)(de)(de)著色。1898年在鈾(you)(you)礦中(zhong)發(fa)(fa)現了(le)(le)鐳(lei)，鈾(you)(you)便(bian)成為開采(cai)鐳(lei)的(de)(de)(de)副產(chan)品。1938年O.哈恩(en)（Otto Hahn）和(he)(he)F.施特(te)拉(la)斯曼（Fritz Strassmann）用(yong)中(zhong)子轟擊鈾(you)(you)核發(fa)(fa)現核裂變(bian)同時釋放(fang)出能量，引起了(le)(le)人(ren)們重新對(dui)鈾(you)(you)的(de)(de)(de)重視(shi)。第二次(ci)世界大戰(zhan)期間和(he)(he)戰(zhan)后(hou)，由于核武器和(he)(he)核動力的(de)(de)(de)需要，加(jia)速了(le)(le)鈾(you)(you)資源的(de)(de)(de)勘探(tan)和(he)(he)開采(cai)。

美國為此設(she)立了(le)(le)專(zhuan)門研究原子(zi)彈的機構。1945年美國在日本(ben)廣(guang)島投擲了(le)(le)第一顆235U原子(zi)彈，幾天后又在日本(ben)長崎投下了(le)(le)一顆239Pu原子(zi)彈。1954年蘇聯建成了(le)(le)第一座(zuo)核(he)電站。從此，鈾的科(ke)研和生產(chan)受到(dao)世界各(ge)國的高度重(zhong)視，核(he)武(wu)器制(zhi)造(zao)和核(he)發電工(gong)業(ye)便得到(dao)迅速發展。中國的鈾工(gong)業(ye)自(zi)20世紀50年代興起，已形成完整的和具有相當(dang)規模(mo)的科(ke)研和工(gong)業(ye)生產(chan)體系。

2023年4月，日(ri)本(ben)與韓國科學家發(fa)(fa)現了一種以前(qian)未知的鈾同位(wei)(wei)素(su)——鈾-241。其原子(zi)序數為(wei)92，質(zhi)量(liang)為(wei)241，半(ban)衰期可能只有40分鐘，這(zhe)是自1979年以來科學家首次發(fa)(fa)現富含中子(zi)的鈾同位(wei)(wei)素(su)。

鈾的化合物

鈾有(you)多種化合(he)物(wu)，主要鈾化合(he)物(wu)的化學式、存在形態(tai)和用途列(lie)于下表。

名稱(cheng) 化學式 存在形態 用 途

二氧化鈾(you) UO2 深褐色(se)或(huo)黑色(se)粉末 制造反應堆元件或(huo)

生產UF4

三氧化鈾 UO3 無定形(xing)UO3或α-UO3，褐色，β-UO3橙色粉末，γ-UO3 還原(yuan)成UO2

亮黃色(se)，δ-UO3紅(hong)色(se)，Σ-UO3磚紅(hong)色(se)，η-UO3棕色(se)

八(ba)氧化三鈾 U3O8 橄欖綠(lv)色（有時呈墨綠(lv)或黑色）粉末翠綠(lv)色晶體（綠(lv)鹽）儲(chu)存、還原成UO2制(zhi)取(qu)金屬鈾或UF6

四(si)氟(fu)化(hua)鈾 UF4 室溫下(xia)近(jin)于白色固體，在309K溫度升(sheng)華，最易(yi)揮發的鈾化(hua)合物 同(tong)位素分(fen)離，濃(nong)縮

六氟化鈾 UF6 235U

硝(xiao)酸鈾酰 UO2(NO3)2 UO2（NO3）2·6H2O亮(liang)黃色晶體 脫硝(xiao)成UO3

重(zhong)鈾酸銨 (NH4)2U2O7 黃(huang)色沉淀物（俗(su)稱(cheng)“黃(huang)餅”）質量好的呈片(pian)狀結晶 熱(re)分解成UO2或

UO3

三碳(tan)酸鈾(you)酰銨 (NH4)4UO2(CO3)3 淡黃色晶體 熱分解成UO2

鈾的合金

鈾能與多種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)生成金(jin)(jin)屬(shu)間化合(he)物。鈾具有化學性(xing)(xing)(xing)質活潑、各(ge)向(xiang)異性(xing)(xing)(xing)結(jie)(jie)構和機械性(xing)(xing)(xing)能較差等缺陷。鈾合(he)金(jin)(jin)的某些性(xing)(xing)(xing)質優于金(jin)(jin)屬(shu)鈾，這(zhe)在核(he)燃料元件(jian)制造中相當重要。添加(jia)適量(liang)的其他金(jin)(jin)屬(shu)，如鈮、鉻、鉬或鋯能改(gai)善鈾的熱導率、晶體結(jie)(jie)構及(ji)金(jin)(jin)相結(jie)(jie)構、熱處(chu)理(li)特性(xing)(xing)(xing)、輻照穩定性(xing)(xing)(xing)和耐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)等。

貧鈾(you)(you)彈(dan)即利用貧鈾(you)(you)合金制(zhi)造的(de)一種高(gao)效燃燒穿甲彈(dan)，它借助貧鈾(you)(you)材(cai)料(liao)密度(du)大(da)(da)（鉛密度(du)的(de)2倍）、強度(du)大(da)(da)（鋼強度(du)的(de)3倍）和(he)穿透力強，且易燃燒的(de)特點制(zhi)作而成(cheng)，貧鈾(you)(you)合金含(han)238U、235U等(deng)，貧鈾(you)(you)彈(dan)爆炸后殘留的(de)235U等(deng)能損害腎臟、神經(jing)系統，可導致肺癌等(deng)。密度(du)、硬(ying)度(du)較大(da)(da)的(de)貧鈾(you)(you)合金，還可制(zhi)作防輻射材(cai)料(liao)等(deng)。

鈾的賦存及資源

鈾廣(guang)泛存在于地殼和海水(shui)中(zhong)。海水(shui)中(zhong)鈾的濃(nong)度為(wei)3×10-7%，地殼豐度為(wei)2.3×10-4%，但在地殼中(zhong)很分(fen)散。

鈾的礦物

鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物按(an)成因(yin)(yin)可分(fen)為原(yuan)生鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)和次生鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)兩大類。除(chu)瀝青(qing)鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)外，原(yuan)生鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)均存在于偉晶巖(yan)中(zhong)(zhong)，原(yuan)生礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物經風化和熱液作用(yong)易(yi)轉變(bian)成各(ge)種次生礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物。鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)的(de)(de)成因(yin)(yin)、產狀、含鈾(you)(you)(you)(you)量及伴生礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物和圍巖(yan)均會影響(xiang)到鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)的(de)(de)加工工藝。已發現(xian)的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物和含鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物約有(you)500多(duo)種。其中(zhong)(zhong)常見并具有(you)工業(ye)實用(yong)價值(zhi)的(de)(de)僅二三十種。下(xia)表所列為重(zhong)要(yao)的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物。

類型 礦物(wu)名稱 組(zu) 成(cheng) 鈾含量（質量分(fen)數ω）/%

原生鈾(you)(you)礦 瀝青鈾(you)(you)礦 UO2·mUO3·nPbO 40～76

晶(jing)質鈾礦 （U,Th）O2·mUO3·nPbO 65～75.4

鈦(tai)鈾礦 (U,Ce,Fe,Y,Th)3Ti5O16 ＜40

次生(sheng)鈾礦(kuang) 水(shui)（瀝青）鈾礦(kuang) UO2·mUO3·nH2O

銅鈾云母 Cu(UO2)2(PO4)2·(8～12)H2O 50

鈣鈾(you)云(yun)母 Ca(UO2)2(PO4)2·(8～12)H2O 50

鉀釩(fan)鈾礦 K2(UO2)2(VO4)2·(1～3)H2O 50

釩鈣鈾(you)礦 Ca(UO2)2(VO4)2·8H2O 50～60

除澳(ao)大利亞、加(jia)拿(na)大有(you)一(yi)些(xie)較大的(de)富鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)床(chuang)（含(han)鈾1%～10%）外(wai)，大多數鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)的(de)含(han)鈾品位(wei)為0.1%～0.2%。鈾水(shui)冶廠大多直接處理鈾原礦(kuang)(kuang)(kuang)，但通過選(xuan)礦(kuang)(kuang)(kuang)能提高礦(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)(shi)品位(wei)，降(jiang)低(di)成(cheng)本。一(yi)些(xie)國家正采(cai)用放射分選(xuan)機對塊狀鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)(shi)進(jin)行(xing)選(xuan)礦(kuang)(kuang)(kuang)。為了(le)綜合(he)利用或改善鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)(shi)加(jia)工性(xing)能，有(you)的(de)礦(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)(shi)還需經配礦(kuang)(kuang)(kuang)、焙燒等(deng)預處理。

此外(wai)，含鈾的(de)磷酸鹽礦(kuang)、褐煤(mei)、頁巖、鈾礦(kuang)水(shui)、含鈾銅廢(fei)石堆浸液和海水(shui)等(deng)都可成為(wei)提鈾的(de)原(yuan)料(liao)。例(li)如，1988年美國從濕法磷酸等(deng)副產品(pin)中回收的(de)鈾達1500t，約(yue)占其總(zong)產量5190t鈾的(de)29%。

分布范圍

鈾(you)通常被人們(men)認為是一種(zhong)稀(xi)有金屬(shu)，盡(jin)管鈾(you)在(zai)地殼中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)含量(liang)很高，比汞、鉍、銀要(yao)多得(de)多，但由于提(ti)取鈾(you)的(de)(de)(de)難度(du)較大，所(suo)以(yi)它注定了要(yao)比汞這些元素發現的(de)(de)(de)晚得(de)多。盡(jin)管鈾(you)在(zai)地殼中(zhong)(zhong)分布廣泛(fan)，但是只有瀝青鈾(you)礦和鉀(jia)釩鈾(you)礦兩種(zhong)常見的(de)(de)(de)礦床。

地(di)殼(ke)中(zhong)(zhong)(zhong)鈾(you)(you)(you)的(de)(de)平(ping)均(jun)(jun)含(han)量約為百萬(wan)(wan)分之2.5，即(ji)平(ping)均(jun)(jun)每(mei)噸(dun)地(di)殼(ke)物質中(zhong)(zhong)(zhong)約含(han)2.5克(ke)鈾(you)(you)(you)，這比鎢(wu)、汞、金(jin)、銀等元素的(de)(de)含(han)量還高。鈾(you)(you)(you)在(zai)(zai)各種巖石中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)含(han)量很不均(jun)(jun)勻(yun)。例如(ru)在(zai)(zai)花崗(gang)巖中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)含(han)量就要高些，平(ping)均(jun)(jun)每(mei)噸(dun)含(han)3.5克(ke)鈾(you)(you)(you)。在(zai)(zai)地(di)殼(ke)的(de)(de)第一(yi)層（距地(di)表20 km）內含(han)鈾(you)(you)(you)近1.3×1014噸(dun)。依此推算(suan)，一(yi)立方(fang)公里的(de)(de)花崗(gang)巖就會含(han)有(you)約一(yi)萬(wan)(wan)噸(dun)鈾(you)(you)(you)。海(hai)(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)鈾(you)(you)(you)的(de)(de)濃度(du)相(xiang)當(dang)低，每(mei)噸(dun)海(hai)(hai)水(shui)(shui)平(ping)均(jun)(jun)只含(han)3.3毫克(ke)鈾(you)(you)(you)，但由于海(hai)(hai)水(shui)(shui)總(zong)量極大（海(hai)(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)總(zong)含(han)鈾(you)(you)(you)量可達4.5×109噸(dun)），且從水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)提(ti)取有(you)其方(fang)便(bian)之處，所以不少國家，特別是(shi)那些缺(que)少鈾(you)(you)(you)礦資源的(de)(de)國家，正在(zai)(zai)探索海(hai)(hai)水(shui)(shui)提(ti)鈾(you)(you)(you)的(de)(de)方(fang)法。

由于鈾(you)(you)(you)(you)的(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學性質很活(huo)潑，所以自然(ran)界不存在(zai)游(you)離態的(de)(de)金屬(shu)鈾(you)(you)(you)(you)，它總是以化(hua)(hua)(hua)合狀態存在(zai)著。已知(zhi)的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)物(wu)(wu)有一百七十(shi)多(duo)種(zhong)，但具有工業(ye)開采價值(zhi)的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)只有二(er)、三十(shi)種(zhong)，其中最重要(yao)的(de)(de)有瀝青鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)（主要(yao)成分為八氧(yang)化(hua)(hua)(hua)三鈾(you)(you)(you)(you)）、品質鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)（主要(yao)成分為二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈾(you)(you)(you)(you)）、鈾(you)(you)(you)(you)石(shi)和鈾(you)(you)(you)(you)黑等。很多(duo)的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)物(wu)(wu)都呈黃色(se)、綠色(se)或黃綠色(se)。有些鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)物(wu)(wu)在(zai)紫(zi)外線下(xia)能發出強烈的(de)(de)熒光。正是鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)物(wu)(wu)（鈾(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)(hua)合物(wu)(wu)）這(zhe)種(zhong)發熒光的(de)(de)特(te)性，才導致了放(fang)射性現象的(de)(de)發現。

雖然鈾(you)元素的(de)分(fen)布(bu)(bu)相當廣，但鈾(you)礦床(chuang)的(de)分(fen)布(bu)(bu)卻(que)很有限。鈾(you)資源(yuan)主要分(fen)布(bu)(bu)在(zai)美國(guo)、加拿大、南非(fei)、西南非(fei)、澳大利(li)亞(ya)等國(guo)家和地區。據估(gu)計，已探明的(de)工(gong)業儲量(liang)到1972年(nian)已超過一百萬(wan)噸。

鈾(you)及(ji)其一(yi)系(xi)列衰變子體(ti)的(de)放射(she)性是(shi)存(cun)在(zai)鈾(you)的(de)最好標志(zhi)。人的(de)肉眼雖然看(kan)不見(jian)放射(she)性，但是(shi)借助于專門的(de)儀器卻可(ke)(ke)以方便地(di)(di)把它探測出來。因此(ci)，鈾(you)礦資(zi)源(yuan)的(de)普查(cha)和(he)勘(kan)探幾(ji)乎都利用(yong)了鈾(you)具有放射(she)性這一(yi)特點(dian)：若發現某個地(di)(di)區巖石、土壤(rang)、水、甚至植(zhi)物內放射(she)性特別強，就說明那個地(di)(di)區可(ke)(ke)能(neng)有鈾(you)礦存(cun)在(zai)。

提取冶金

鈾(you)(you)(you)的(de)提取冶金具有三個(ge)特點(dian)。第一，鈾(you)(you)(you)礦石的(de)品位很(hen)低，一般(ban)含鈾(you)(you)(you)（238U+235U）0.1%～0.2%，而其中235U僅(jin)為0.0007%～0.0014%，為獲得(de)核純(chun)鈾(you)(you)(you)，必須經過一系列富集、提純(chun)過程(cheng)。第二，核純(chun)金屬鈾(you)(you)(you)需(xu)再經同位素分(fen)離(li)，制成不(bu)同豐度的(de)濃(nong)縮235U。第三，工藝過程(cheng)繁雜，并存在輻射(she)危害問題。因此，鈾(you)(you)(you)生產技術(shu)難度大，安全防(fang)護要求嚴格。

除了就地浸出以及從其他含(han)鈾(you)(you)(you)物料(liao)提鈾(you)(you)(you)外，鈾(you)(you)(you)的(de)提取(qu)冶金都(dou)是從鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)石（原(yuan)礦(kuang)(kuang)或精(jing)礦(kuang)(kuang)）開(kai)始的(de)，通常包括鈾(you)(you)(you)提取(qu)、四(si)氟化(hua)鈾(you)(you)(you)制(zhi)取(qu)、金屬鈾(you)(you)(you)制(zhi)取(qu)、六氟化(hua)鈾(you)(you)(you)制(zhi)取(qu)、鈾(you)(you)(you)同位素分離、制(zhi)取(qu)含(han)濃(nong)縮U的(de)金屬鈾(you)(you)(you)和(he)鈾(you)(you)(you)燃料(liao)元件加工等主要步驟。

（1）鈾(you)提取(qu)。包括鈾(you)礦石的浸出、液固分離(li)、富集、提純(chun)（常用離(li)子交(jiao)換(huan)或溶劑萃取(qu)法(fa)）及沉(chen)淀產(chan)物(wu)熱分解制取(qu)核純(chun)UO2或U3O8。

（2）四氟(fu)化鈾(you)制取(qu)。將UO2（U3O8可用氫還原成UO2）氫氟(fu)化成四氟(fu)化鈾(you)（綠鹽）。

（3）金(jin)屬(shu)(shu)鈾(you)制(zhi)取。用(yong)金(jin)屬(shu)(shu)鈣或(huo)鎂將UF4還原成金(jin)屬(shu)(shu)鈾(you)，金(jin)屬(shu)(shu)鈾(you)再經精(jing)煉、澆鑄、加工、鍛造（或(huo)擠壓）成形(xing)、包殼(ke)等(deng)處理(li)制(zhi)成天然鈾(you)的反應堆元件(jian)，供生產(chan)裂變(bian)元素239Pu用(yong)。

（4）六氟(fu)化鈾制取。將UF4氟(fu)化成(cheng)UF6。

（5）鈾同(tong)位素分(fen)離(li)。利(li)用(yong)235U與238U質量之(zhi)間的微小差異，通過對UF6的氣體擴散（或離(li)心分(fen)離(li)），制取不同(tong)豐度的濃縮235UF6。

（6）制(zhi)取(qu)含濃(nong)縮235U的(de)金屬鈾。將濃(nong)縮235UF6經氫還(huan)原(yuan)成(cheng)235UF4，再轉化(hua)成(cheng)濃(nong)縮235UO2。用鈣或(huo)鎂還(huan)原(yuan)235UF4制(zhi)成(cheng)含濃(nong)縮U的(de)金屬鈾。

（7）鈾燃(ran)料元件加工(gong)。將濃縮(suo)UO2或金屬鈾進一步加工(gong)制成反應堆燃(ran)料元件或其他最終產(chan)品(pin)。

安全防護

鈾及其化合物既會(hui)放(fang)出危害(hai)生物的(de)(de)射(she)線(xian)，又(you)有化學毒性(xing)，在生產(chan)過程(cheng)中必(bi)須(xu)采(cai)取安(an)全防(fang)(fang)護(hu)措施(shi)。安(an)全防(fang)(fang)護(hu)措施(shi)的(de)(de)主要內容(rong)包括嚴(yan)防(fang)(fang)粉塵(chen)及氡氣進入人體；使生產(chan)場地的(de)(de)輻射(she)劑量低于(yu)放(fang)射(she)性(xing)衛(wei)生防(fang)(fang)護(hu)規定(ding)的(de)(de)限值；排放(fang)的(de)(de)三(san)廢經處理(li)后必(bi)須(xu)達到國(guo)家規定(ding)的(de)(de)排放(fang)標準。要注意(yi)濃縮鈾產(chan)物臨界(jie)安(an)全。

發展趨勢

利(li)用低品位鈾(you)(you)礦石及其他(ta)含(han)鈾(you)(you)物料以擴(kuo)大(da)鈾(you)(you)資源。重視鈾(you)(you)的(de)就地浸出(chu)、堆浸、細菌浸出(chu)等(deng)浸出(chu)方法(fa)的(de)開(kai)發(fa)和(he)推廣(guang)應用，以節(jie)省能耗和(he)降低生產成本。開(kai)發(fa)并推廣(guang)應用快中子增殖堆，提高天然鈾(you)(you)的(de)利(li)用率(lv)。研究開(kai)發(fa)無廢物工藝，減(jian)輕鈾(you)(you)對環(huan)境的(de)污染(ran)。發(fa)展節(jie)能的(de)離(li)心(xin)法(fa)、激光法(fa)等(deng)同位素分(fen)離(li)方法(fa)，替代耗能高的(de)擴(kuo)散法(fa)。

鈾原子核裂變

自(zi)然界(jie)里234U不(bu)會(hui)發生核裂(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)，通(tong)常，238U也(ye)不(bu)會(hui)發生裂(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)，只有235U易發生核裂(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)，核燃料主要指235U。235U半衰(shuai)期(qi)為7.038×108年，從235U開始，經(jing)過(guo)11次連(lian)續(xu)衰(shuai)變(bian)(bian)(bian)，最(zui)后出現穩定(ding)的207Pb。238U半衰(shuai)期(qi)為4.468×109年，從238U開始，經(jing)過(guo)14次連(lian)續(xu)衰(shuai)變(bian)(bian)(bian)，最(zui)后出現穩定(ding)的206Pb-206。238U連(lian)續(xu)衰(shuai)變(bian)(bian)(bian)中(zhong)，子核半衰(shuai)期(qi)最(zui)長的是234U，它的半衰(shuai)期(qi)是2.45×105年。

235U、233U和(he)239Pu是主要的(de)核(he)(he)裂(lie)變(bian)物質，可直接做核(he)(he)燃料(liao)，它(ta)們能(neng)大量獲得、并(bing)易吸收慢中(zhong)子(zi)（能(neng)量小(xiao)于1eV）并(bing)發生(sheng)裂(lie)變(bian)，234U、238U則不行。235U存在于天然鈾中(zhong)，233U和(he)239Pu要靠鈾核(he)(he)反應堆(dui)生(sheng)產。235U、233U和(he)239Pu，任何能(neng)量的(de)中(zhong)子(zi)均可使(shi)它(ta)們分裂(lie)、釋放能(neng)量；對235U來(lai)說(shuo)，速度越慢的(de)中(zhong)子(zi)越易引起裂(lie)變(bian)。238U吸收一(yi)個中(zhong)子(zi)，也可轉變(bian)為裂(lie)變(bian)物質。

235U和(he)238U都能自(zi)發裂(lie)變，但后(hou)者自(zi)發裂(lie)變的(de)幾率很(hen)小(xiao)。

U-235裂變

研究表(biao)(biao)明，235U吸收慢中子(zi)(zi)后，有(you)(you)(you)40多種(zhong)(zhong)(zhong)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)方式，至少(shao)能(neng)(neng)(neng)(neng)生(sheng)(sheng)(sheng)產36種(zhong)(zhong)(zhong)元素(su)的(de)300多種(zhong)(zhong)(zhong)核(he)(he)素(su)和快中子(zi)(zi)（平均(jun)2.5個），并釋(shi)放巨大能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)。鈾(you)核(he)(he)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)生(sheng)(sheng)(sheng)成物(wu)除(chu)中子(zi)(zi)外(wai)，通常(chang)有(you)(you)(you)兩(liang)種(zhong)(zhong)(zhong)（兩(liang)分(fen)(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)）裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)物(wu)，還有(you)(you)(you)三(san)(san)種(zhong)(zhong)(zhong)（三(san)(san)分(fen)(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)）和四種(zhong)(zhong)(zhong)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)物(wu)（1946 年(nian)，我國(guo)物(wu)理學家錢(qian)三(san)(san)強等在法國(guo)發(fa)現），“三(san)(san)分(fen)(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)”幾率(lv)極小。除(chu)中子(zi)(zi)外(wai)，鈾(you)核(he)(he)“兩(liang)分(fen)(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)”的(de)碎塊(kuai)(kuai)有(you)(you)(you)許多組合方式，碎塊(kuai)(kuai)質量(liang)比大致為(wei)3：2的(de)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)幾率(lv)最大，碎塊(kuai)(kuai)質量(liang)相同(tong)的(de)機會(hui)極小；鈾(you)“三(san)(san)分(fen)(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)”，其中一塊(kuai)(kuai)是α粒子(zi)(zi)，“三(san)(san)分(fen)(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)”發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)幾率(lv)是“二(er)分(fen)(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)”的(de)3/1000。統計(ji)表(biao)(biao)明，235U裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)發(fa)射(she)的(de)中子(zi)(zi)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)（動能(neng)(neng)(neng)(neng)）在0.1-20MeV范圍(wei)，平均(jun)為(wei)2MeV。僅有(you)(you)(you)快中子(zi)(zi)不(bu)能(neng)(neng)(neng)(neng)使天(tian)然鈾(you)產生(sheng)(sheng)(sheng)持續的(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)鏈式反應，慢中子(zi)(zi)也不(bu)能(neng)(neng)(neng)(neng)使238U發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)，持續的(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)反應在238U中不(bu)可能(neng)(neng)(neng)(neng)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)。235U和240Pu等，除(chu)中子(zi)(zi)可引(yin)發(fa)其核(he)(he)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)外(wai)，具有(you)(you)(you)足夠能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)的(de)帶(dai)電粒子(zi)(zi)或γ射(she)線等也能(neng)(neng)(neng)(neng)引(yin)發(fa)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)。此外(wai)，鈾(you)對約25eV的(de)中子(zi)(zi)還會(hui)產生(sheng)(sheng)(sheng)俘獲共振，即俘獲而不(bu)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)。

235U結合能小，核裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)勢壘(lei)較(jiao)(jiao)低，任何能量(liang)的(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)都(dou)能使它裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)，且對慢中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)（中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)速(su)率為2.2×103m/s，與(yu)常溫下氣體分(fen)子(zi)運動速(su)率相當。這(zhe)樣，它在鈾(you)核附近的(de)(de)時間相對較(jiao)(jiao)長(chang)，容易擊中(zhong)(zhong)(zhong)鈾(you)核使之裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)）有很大的(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)截(jie)面（裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)幾(ji)率大）。235U吸收一個慢中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)，通常先(xian)形成激發(fa)態的(de)(de)236U（復核），然后(hou)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)成兩(liang)塊，同時釋放中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)和(he)能量(liang)等。熱中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)（慢中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)的(de)(de)一種(zhong)）反應堆(dui)里，235U熱中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)截(jie)面比238U的(de)(de)熱中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)截(jie)面要(yao)大200倍，這(zhe)樣，就會有足夠數量(liang)的(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)引起235U核裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)，這(zhe)可彌補天然鈾(you)或濃(nong)縮鈾(you)中(zhong)(zhong)(zhong)235U含量(liang)較(jiao)(jiao)少(shao)之弱點；這(zhe)種(zhong)反應堆(dui)工作時，鈾(you)的(de)(de)利(li)用(yong)率為1%-2%。

U-238裂變

238U（240Pu、232Th）裂(lie)變是(shi)(shi)有閥的(de)(de)，小于1.1MeV的(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)會被(bei)(bei)其(qi)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)或散射，不(bu)能(neng)引發(fa)裂(lie)變；較(jiao)大(da)(da)能(neng)量的(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)才能(neng)使它(ta)們裂(lie)變，但可(ke)能(neng)性又極小。238U結合能(neng)較(jiao)大(da)(da)，裂(lie)變勢壘較(jiao)高，能(neng)量超過1.4MeV的(de)(de)快中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)才能(neng)使它(ta)裂(lie)變，釋放的(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)能(neng)量較(jiao)大(da)(da)。研(yan)究(jiu)顯示(shi)，238U在幾MeV以上有很多共振吸(xi)(xi)收(shou)(shou)峰，其(qi)裂(lie)變幾率(lv)(lv)隨中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)能(neng)量增(zeng)大(da)(da)而增(zeng)大(da)(da)。238U不(bu)易產(chan)生(sheng)裂(lie)變，但吸(xi)(xi)收(shou)(shou)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)后能(neng)變成(cheng)239Pu和233U等較(jiao)好的(de)(de)核裂(lie)變物(wu)質。熱(re)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)被(bei)(bei)238U俘獲的(de)(de)幾率(lv)(lv)是(shi)(shi)熱(re)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)使235U裂(lie)變幾率(lv)(lv)的(de)(de)1/190左右(you)。快中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)同(tong)238U核的(de)(de)主(zhu)要作用是(shi)(shi)非彈性碰(peng)撞，大(da)(da)部分中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)都是(shi)(shi)通(tong)過非彈性碰(peng)撞降(jiang)低能(neng)量，再在多次碰(peng)撞中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)被(bei)(bei)238U核吸(xi)(xi)收(shou)(shou)。

鈾濃縮

濃縮鈾簡介

鈾(you)(you)材料(liao)(liao)里235U的(de)含(han)量高于0.7%即濃(nong)(nong)縮鈾(you)(you)。鈾(you)(you)是(shi)重要的(de)核(he)燃(ran)料(liao)(liao)和原子彈核(he)心(xin)材料(liao)(liao)，現在(zai)使用的(de)鈾(you)(you)材料(liao)(liao)都需提(ti)煉、濃(nong)(nong)縮，使之達到一定(ding)的(de)純度。比(bi)如，制造一顆原子彈至少需20-50千克的(de)高濃(nong)(nong)縮鈾(you)(you)（也可用钚造原子彈），其濃(nong)(nong)縮純度應達到 90%以上。

鈾礦(kuang)石里235U的(de)(de)含量(liang)很低，絕大部(bu)分(fen)(fen)是(shi)238U，鈾礦(kuang)石不(bu)能像煤塊那(nei)樣(yang)直接做燃(ran)料(liao)，它類(lei)似于大部(bu)分(fen)(fen)是(shi)泥沙的(de)(de)煤餅，沒法燃(ran)燒(shao)。鈾元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)豐(feng)度(du)（一元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)混合(he)物里，某(mou)(mou)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi)數(shu)和總(zong)的(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi)數(shu)之比(bi)）可(ke)通過(guo)工藝處理使之增大，以(yi)獲得(de)該元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)濃縮的(de)(de)某(mou)(mou)種同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)，如235U，235U與238U物理性質稍有不(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)，主(zhu)(zhu)要是(shi)相對質量(liang)不(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)，這導致它們形成的(de)(de)化合(he)物微粒質量(liang)會有點差(cha)異。利用鈾天然(ran)(ran)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)原(yuan)子(zi)(zi)量(liang)不(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)進行分(fen)(fen)離，可(ke)使鈾材料(liao)中235U對238U的(de)(de)比(bi)值較天然(ran)(ran)鈾高，從而(er)獲得(de)裂(lie)變(bian)材料(liao)——濃縮鈾。“濃縮”主(zhu)(zhu)指提高某(mou)(mou)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)特(te)定同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)豐(feng)度(du)的(de)(de)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)分(fen)(fen)離過(guo)程，如由(you)天然(ran)(ran)鈾生產濃縮鈾或由(you)普通水(shui)生產重水(shui)等。

濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)同位素目的即提高235U相對于(yu)238U等的相對豐(feng)(feng)度(du)(du)(du)(du)(du)（濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)），使天然(ran)235U的相對含(han)量(liang)高于(yu)0.7%的鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)，即濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)，鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)燃(ran)料(liao)(liao)(liao)中235U的含(han)量(liang)達到3%以上才有(you)可能持續“燃(ran)燒(shao)”；濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)有(you)：3%、3.5%、20%濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)等品種(zhong)。許多核(he)(he)(he)反應堆和核(he)(he)(he)武(wu)器中所用的鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)，必須(xu)對其濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮，即須(xu)提高易核(he)(he)(he)裂變的235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)，然(ran)后(hou)將(jiang)其制(zhi)成燃(ran)料(liao)(liao)(liao)。大多核(he)(he)(he)電(dian)廠(chang)核(he)(he)(he)反應堆用的鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)燃(ran)料(liao)(liao)(liao)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)約在3%左(zuo)右、不超過(guo)(guo)5%。核(he)(he)(he)武(wu)器里的鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)材料(liao)(liao)(liao)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)需在90%以上；核(he)(he)(he)艦船所用的鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)燃(ran)料(liao)(liao)(liao)為20%或(huo)更低濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)的鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)。國(guo)際原子能機構界定：235U豐(feng)(feng)度(du)(du)(du)(du)(du)為3%的鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)材料(liao)(liao)(liao)屬核(he)(he)(he)電(dian)站用低濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)（工業級(ji)核(he)(he)(he)燃(ran)料(liao)(liao)(liao)），常是(shi)(shi)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)鹽或(huo)氧化(hua)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)；豐(feng)(feng)度(du)(du)(du)(du)(du)大于(yu)80%的鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)材料(liao)(liao)(liao)為高濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)，豐(feng)(feng)度(du)(du)(du)(du)(du)大于(yu)90%的則(ze)是(shi)(shi)武(wu)器級(ji)（軍用）高濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)，主要用于(yu)制(zhi)造(zao)核(he)(he)(he)武(wu)器；另一種(zhong)劃分(fen)是(shi)(shi)：高濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)（豐(feng)(feng)度(du)(du)(du)(du)(du)在20%以上），低濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)（2%-20%，商用濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)）、微濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)（0.9%-2%）和武(wu)器級(ji)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)（90%以上）。鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)(du)達到20%是(shi)(shi)一節點與難關，由此再提高鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮度(du)(du)(du)(du)(du)則(ze)是(shi)(shi)一相對容易實(shi)現(xian)的過(guo)(guo)程(cheng)。

獲(huo)得(de)鈾(you)(you)(you)材料需經(jing)過一(yi)系列復雜的(de)工藝，要(yao)(yao)(yao)經(jing)過探(tan)礦(kuang)(kuang)、開礦(kuang)(kuang)、選礦(kuang)(kuang)、浸礦(kuang)(kuang)、煉(lian)礦(kuang)(kuang)、精煉(lian)等流(liu)程，分離、濃縮是(shi)主要(yao)(yao)(yao)和(he)較難的(de)流(liu)程，科技(ji)含(han)量高。鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)石(shi)經(jing)碾磨(mo)、分選后得(de)到的(de)較純凈鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)產(chan)(chan)(chan)品，即鈾(you)(you)(you)精礦(kuang)(kuang)，又叫(jiao)“黃餅”，主成分是(shi)八(ba)氧化三鈾(you)(you)(you)和(he)重鈾(you)(you)(you)酸鈉(na)、重鈾(you)(you)(you)酸銨，它是(shi)核(he)燃料生產(chan)(chan)(chan)過程中(zhong)的(de)一(yi)種中(zhong)間(jian)產(chan)(chan)(chan)品。通常，獲(huo)得(de)1千克武器級235U需要(yao)(yao)(yao)200多(duo)噸較高品位的(de)鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)石(shi)。

不(bu)論(lun)是(shi)和平利用(yong)核能，還是(shi)制造核能武器，濃(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)都是(shi)必需(xu)的(de)(de)。至2006年(nian)11月，世(shi)界(jie)上(shang)運行或在(zai)建(jian)的(de)(de)470座商業核電(dian)反應堆大多是(shi)以濃(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)為(wei)燃料；到2010年(nian)，全球至少已有1600噸高濃(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)（還有500噸钚），我國(guo)是(shi)世(shi)界(jie)上(shang)第(di)四個（美、英、蘇(su)后）獨立(li)掌握濃(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)生產(chan)技術(shu)的(de)(de)國(guo)家；20世(shi)紀60年(nian)代前期，我國(guo)先(xian)后建(jian)立(li)了(le)衡(heng)陽鈾(you)(you)(you)水冶廠和蘭州氣體擴散廠，獲(huo)得了(le)濃(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)（1958年(nian)5月，蘭州始建(jian)我國(guo)首(shou)座鈾(you)(you)(you)濃(nong)縮(suo)生產(chan)企業，它先(xian)后為(wei)我國(guo)的(de)(de)第(di)一顆原子彈、第(di)一顆氫彈、第(di)一艘核潛艇和第(di)一座核電(dian)站，提供了(le)優質核燃料）。2011年(nian)，哈佛大學肯尼迪學院(yuan)下屬貝爾福爾中心的(de)(de)研究報告說，中國(guo)擁(yong)有軍用(yong)級鈾(you)(you)(you)16噸、钚1.8噸。

鈾濃縮技術

因(yin)涉及(ji)核(he)(he)武器(qi)問題，鈾濃(nong)縮(suo)(suo)技(ji)術(shu)一直是國(guo)(guo)際(ji)社會嚴禁(jin)擴散(san)的敏感技(ji)術(shu)，國(guo)(guo)際(ji)原子能(neng)機(ji)構與聯合國(guo)(guo)希望能(neng)控制各國(guo)(guo)鈾濃(nong)縮(suo)(suo)活動。中國(guo)(guo)臺灣(wan)曾有(you)核(he)(he)計劃(hua)。1985年(nian)(nian)起，羅(luo)馬(ma)尼亞秘密的從事武器(qi)級濃(nong)縮(suo)(suo)鈾提煉工作；1991年(nian)(nian)，羅(luo)馬(ma)尼亞政(zheng)府同樣將(jiang)其核(he)(he)設(she)備(bei)、核(he)(he)研究置(zhi)于國(guo)(guo)際(ji)原子能(neng)機(ji)構監管之下；2003年(nian)(nian)，美國(guo)(guo)、俄羅(luo)斯將(jiang)其十(shi)幾千(qian)克、濃(nong)度達80%的濃(nong)縮(suo)(suo)鈾運到俄羅(luo)斯予以處理。利比亞違(wei)反國(guo)(guo)際(ji)承諾，秘密獲得鈾濃(nong)縮(suo)(suo)技(ji)術(shu)以發展核(he)(he)武器(qi)，2003年(nian)(nian)“伊拉克戰爭(zheng)”后，該國(guo)(guo)向西(xi)方妥(tuo)協將(jiang)有(you)關設(she)備(bei)、圖紙交(jiao)給(gei)了美國(guo)(guo)、英國(guo)(guo)。

除幾個核大國外，日本、德國、印度、以色(se)列、巴基斯(si)坦、阿根(gen)廷、朝(chao)鮮（2011年(nian)1月，聯(lian)合國安(an)理會(hui)“對朝(chao)制裁(cai)委員會(hui)”專(zhuan)家組擬訂了《朝(chao)鮮鈾(you)濃(nong)縮計(ji)劃報(bao)告》，以期防止核擴(kuo)散、核競賽升(sheng)級(ji)）、伊(yi)朗（2011年(nian)6月12日，伊(yi)朗常駐國際原子能機構(gou)代表蘇(su)丹尼耶在(zai)第二屆核裁(cai)軍國際會(hui)議(yi)期間(jian)對新華社記者(zhe)說，伊(yi)朗已(yi)生產出(chu)逾(yu)50公(gong)斤純度為20%的濃(nong)縮鈾(you)，伊(yi)朗的目(mu)標是(shi)有120公(gong)斤這(zhe)種(zhong)核材料）等國都掌握(wo)了鈾(you)濃(nong)縮技術。

鈾濃縮方法

提純(chun)、濃(nong)縮235U的(de)(de)技術較復雜(za)，鈾元(yuan)素(su)的(de)(de)各種(zhong)同位(wei)(wei)素(su)，如同“孿生(sheng)姐妹(mei)”，物理性(xing)質(zhi)與化學性(xing)質(zhi)十(shi)分相(xiang)似。利用(yong)同位(wei)(wei)素(su)在(zai)物理、化學性(xing)質(zhi)上(shang)的(de)(de)微(wei)小差異，通過擴(kuo)散、蒸(zheng)發(fa)或化學交(jiao)換(huan)(huan)等方法(fa)(fa)與過程，可使鈾元(yuan)素(su)同位(wei)(wei)素(su)的(de)(de)比例發(fa)生(sheng)變化。用(yong)同位(wei)(wei)素(su)分離(li)法(fa)(fa)處理天然鈾，可增加鈾235U的(de)(de)濃(nong)度(du)(du)，使天然鈾里235U的(de)(de)相(xiang)對含量高于(yu)0.7%，進而獲得供(gong)多種(zhong)需要(yao)的(de)(de)不同濃(nong)度(du)(du)的(de)(de)鈾材(cai)料。工業規模(mo)分離(li)鈾同位(wei)(wei)素(su)的(de)(de)技術（適用(yong)于(yu)提高U-235濃(nong)度(du)(du)）有氣(qi)體(ti)擴(kuo)散法(fa)(fa)、氣(qi)體(ti)離(li)心法(fa)(fa)、離(li)子交(jiao)換(huan)(huan)法(fa)(fa)以及蒸(zheng)餾法(fa)(fa)、電(dian)解法(fa)(fa)、電(dian)流法(fa)(fa)、液體(ti)熱擴(kuo)散法(fa)(fa)、電(dian)磁分離(li)法(fa)(fa)和(he)激(ji)光分離(li)法(fa)(fa)等。這(zhe)些(xie)濃(nong)縮方法(fa)(fa)，工藝過程都復雜(za)，投資大、耗能(neng)高、且產量低，即生(sheng)產鈾燃料成本較大。

氣體擴散法

這是(shi)最早、最成(cheng)熟(shu)的(de)濃縮方(fang)法(fa)，也是(shi)商(shang)業(ye)開發的(de)第一(yi)(yi)種濃縮方(fang)法(fa)，它據分子(zi)(zi)滲透、擴散原理，利(li)用不(bu)同質(zhi)量鈾同位(wei)素(su)轉化為(wei)氣(qi)態時運動速率的(de)不(bu)同而進行(xing)分離。UF6是(shi)一(yi)(yi)種劇毒、腐蝕性強和有放射(she)性的(de)白色(se)晶(jing)體(ti)(ti)(ti)，加(jia)熱后(hou)升(sheng)華(hua)為(wei)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)。由于238U、235U的(de)質(zhi)量數不(bu)同，所(suo)以UF6氣(qi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)二者的(de)分子(zi)(zi)質(zhi)量也不(bu)同，UF6里(li)235U的(de)質(zhi)量數是(shi)349、238U的(de)質(zhi)量數是(shi)352。當高壓UF6混合氣(qi)體(ti)(ti)(ti)（鈾同位(wei)素(su)的(de)混合氣(qi)體(ti)(ti)(ti)）透過級聯安裝的(de)多孔薄膜(mo)時，UF6中(zhong)U-235輕分子(zi)(zi)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)會比(bi)UF6中(zhong)238U重(zhong)分子(zi)(zi)的(de)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)更快地(di)通過多孔膜(mo)。通過膜(mo)管(guan)的(de)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)立即被泵送到下一(yi)(yi)級，留在(zai)膜(mo)管(guan)中(zhong)的(de)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)則返回到較低級再循(xun)環。在(zai)每一(yi)(yi)個氣(qi)體(ti)(ti)(ti)擴散級中(zhong)235U與238U濃度比(bi)僅略有增(zeng)加(jia)，如此(ci)分離、濃縮到工業(ye)級235U濃度則需(xu)1000級以上。

該(gai)技術(shu)的(de)(de)(de)(de)核心是(shi)多孔擴(kuo)(kuo)散(san)(san)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)膜（蘇聯(lian)曾叫它是(shi)“社(she)會主義(yi)陣營安全(quan)的(de)(de)(de)(de)心臟(zang)”），我(wo)國于1964年研制出優質的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)膜元件（時稱甲種分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)膜，該(gai)技術(shu)獲(huo)1984年國家發明一等(deng)獎）。分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)膜是(shi)每平方(fang)分(fen)(fen)(fen)(fen)米有(you)數百(bai)萬個超微(wei)細孔的(de)(de)(de)(de)多孔薄(bo)金屬板或薄(bo)膜，將這些薄(bo)膜（板）卷成管子(zi)并裝(zhuang)在密封的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)器里，當(dang)UF6氣(qi)體(ti)加壓送到由這些管子(zi)組成的(de)(de)(de)(de)級聯(lian)裝(zhuang)置(zhi)中，混(hun)合氣(qi)體(ti)便會逐漸(jian)被分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)，含(han)235U多的(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)縮UF6氣(qi)體(ti)沿著(zhu)級聯(lian)裝(zhuang)置(zhi)向前流(liu)動，含(han)238U多的(de)(de)(de)(de)稀薄(bo)UF6氣(qi)體(ti)則(ze)因流(liu)動滯后(hou)而落下、分(fen)(fen)(fen)(fen)流(liu)了。該(gai)方(fang)法擴(kuo)(kuo)散(san)(san)、濃(nong)(nong)縮過程(cheng)需要幾千(qian)個連續(xu)的(de)(de)(de)(de)級聯(lian)裝(zhuang)置(zhi)，連續(xu)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)可將UF6混(hun)合氣(qi)體(ti)里含(han)238U的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)與含(han)235U的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)，再用化學方(fang)法處理已濃(nong)(nong)縮的(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)體(ti)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)，進(jin)而獲(huo)得235U。這種方(fang)法鈾(you)濃(nong)(nong)縮的(de)(de)(de)(de)效率不高、能耗(hao)大。

氣體離心法

1919年(nian)(nian)(nian)(nian)，德國科(ke)學(xue)家G．瑞皮完成了(le)氣體(ti)離(li)(li)心(xin)機(ji)(ji)的(de)基本設計(ji)。鈾(you)濃縮離(li)(li)心(xin)機(ji)(ji)概念和應用則是20世紀30-40年(nian)(nian)(nian)(nian)代由(you)美(mei)囯弗吉尼亞大學(xue)的(de)高速離(li)(li)心(xin)機(ji)(ji)專家J．W．伯莫(mo)斯提出(chu)的(de)。1934年(nian)(nian)(nian)(nian)，伯莫(mo)斯成功(gong)地分(fen)離(li)(li)了(le)兩種氯同(tong)位素；1941年(nian)(nian)(nian)(nian)，他和同(tong)事利用離(li)(li)心(xin)機(ji)(ji)首次成功(gong)地分(fen)離(li)(li)了(le)鈾(you)同(tong)位素。分(fen)離(li)(li)共設計(ji)了(le)3種離(li)(li)心(xin)機(ji)(ji)，其(qi)工作曾引起美(mei)國當時正實施的(de)“曼哈頓計(ji)劃”（研制原(yuan)子(zi)彈(dan)的(de)計(ji)劃）領導人的(de)注(zhu)意，但美(mei)國最終選擇了(le)氣體(ti)擴散(san)法(fa)。

氣(qi)體(ti)離(li)心(xin)(xin)法也適用(yong)于(yu)處(chu)理鈾(you)的混合液體(ti)或鈾(you)蒸汽，它使用(yong)獨特設(she)計的離(li)心(xin)(xin)機(ji)使氣(qi)體(ti)或液體(ti)能(neng)(neng)不間斷(duan)地在各個(ge)離(li)心(xin)(xin)機(ji)中(zhong)流(liu)動，可(ke)連續運轉加(jia)工(gong)鈾(you)氣(qi)流(liu)或鈾(you)液體(ti)流(liu)。當前，濃縮(suo)鈾(you)常用(yong)這種機(ji)械(xie)式分離(li)法。此法中(zhong)，真空(kong)高(gao)速離(li)心(xin)(xin)機(ji)是關鍵設(she)備(bei)，國際上常把有無該(gai)設(she)備(bei)作(zuo)為判斷(duan)一個(ge)國家是否進(jin)行(xing)核武器(qi)研(yan)究(jiu)的標志。與(yu)氣(qi)體(ti)擴散法相比，氣(qi)體(ti)離(li)心(xin)(xin)法工(gong)效(xiao)較高(gao)、所需電能(neng)(neng)大幅(fu)減少(shao)，所以該(gai)法已被大多的濃縮(suo)鈾(you)工(gong)廠采用(yong)。

將(jiang)高壓UF6氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)注入高速(su)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)動(dong)的(de)封閉式離心(xin)機(ji)里，由于質(zhi)量存(cun)在(zai)差異，長時間旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)依靠慣性離心(xin)力，較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)輕(qing)(qing)的(de)UF6中(zhong)235U分子(zi)(zi)大(da)多集(ji)中(zhong)在(zai)容(rong)器轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)軸(zhou)處(chu)(chu)，較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)重(zhong)(zhong)的(de)UF6-238U分子(zi)(zi)則(ze)大(da)多結集(ji)在(zai)邊緣。若沿(yan)軸(zhou)向(xiang)(xiang)從外部導入氣(qi)(qi)(qi)流，并使轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)軸(zhou)處(chu)(chu)的(de)這(zhe)股氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)向(xiang)(xiang)上流動(dong)，邊緣處(chu)(chu)外部導入的(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)向(xiang)(xiang)下流動(dong)。如此，離心(xin)機(ji)下方收集(ji)的(de)是(shi)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)重(zhong)(zhong)的(de)UF6-238U氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)，上方則(ze)是(shi)需要(yao)的(de)、較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)輕(qing)(qing)的(de)UF6-235U氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)。在(zai)近軸(zhou)處(chu)(chu)富集(ji)的(de)UF6-235U氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)被導出，再(zai)輸送到下一(yi)臺離心(xin)機(ji)繼續分離——逐(zhu)漸累(lei)積、純化、濃縮。隨著較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)輕(qing)(qing)的(de)UF6-235U氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)穿(chuan)過一(yi)系(xi)列(lie)高速(su)離心(xin)機(ji)，其(qi)235U同位素(su)分子(zi)(zi)富集(ji)度會越來越大(da)。最(zui)后，利用化學法處(chu)(chu)理已收集(ji)的(de)、較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)輕(qing)(qing)的(de)UF6-235U氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)，就(jiu)可獲得工業或軍用級濃縮鈾。

通常，氣體(ti)離心(xin)機(ji)(ji)廠(chang)需要幾千臺(tai)高速真空離心(xin)機(ji)(ji)連續、長期(qi)地工作才(cai)能得(de)到(dao)武器級濃縮鈾等（2010年(nian)(nian)下半年(nian)(nian)，因外界攻擊，伊朗納坦茲鈾濃縮工廠(chang)至少有1/5的離心(xin)機(ji)(ji)因感染“震(zhen)網”病(bing)毒被迫關閉；2011年(nian)(nian)2月(yue)末，國際原子能機(ji)(ji)構(gou)的報告說，該廠(chang)現(xian)有低(di)純度濃縮鈾約(yue)3600公斤）。

其他幾種方法

（1）激光分離(li)法

氣(qi)體離(li)(li)(li)心法(fa)濃(nong)縮成(cheng)(cheng)本較(jiao)高(gao)(gao)、效率也不(bu)理(li)想，先進的(de)(de)(de)濃(nong)縮法(fa)是激(ji)光分離(li)(li)(li)法(fa)。利(li)(li)用(yong)(yong)激(ji)光濃(nong)縮鈾，能(neng)降低生(sheng)產成(cheng)(cheng)本。其(qi)(qi)原(yuan)(yuan)理(li)基于激(ji)光有較(jiao)好的(de)(de)(de)單(dan)色性和(he)(he)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核的(de)(de)(de)同(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)光譜位(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)等(deng)。各同(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)數不(bu)同(tong)，它們的(de)(de)(de)能(neng)級會(hui)發生(sheng)同(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)位(wei)(wei)(wei)(wei)移(yi)，發出的(de)(de)(de)輻波長會(hui)有小差異(yi)。激(ji)光的(de)(de)(de)單(dan)色性好，這(zhe)樣(yang)能(neng)做到用(yong)(yong)和(he)(he)某(mou)同(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核的(de)(de)(de)輻射波長相同(tong)的(de)(de)(de)激(ji)光去激(ji)發其(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)某(mou)種原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)，而不(bu)會(hui)把(ba)(ba)其(qi)(qi)他(ta)同(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)一起激(ji)發，即用(yong)(yong)激(ji)光可單(dan)獨(du)地把(ba)(ba)同(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)團(tuan)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)某(mou)同(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)先電離(li)(li)(li)；再用(yong)(yong)電場(chang)將電離(li)(li)(li)的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)從同(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)混(hun)合物中(zhong)(zhong)單(dan)獨(du)分離(li)(li)(li)出來，將這(zhe)些原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)激(ji)發到高(gao)(gao)能(neng)級；最后利(li)(li)用(yong)(yong)高(gao)(gao)能(neng)級的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)和(he)(he)基態的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)參加化學反(fan)應的(de)(de)(de)活力(li)不(bu)同(tong)，通(tong)過化學反(fan)應法(fa)便(bian)可把(ba)(ba)它分離(li)(li)(li)，聚(ju)集(ji)后就(jiu)獲得了(le)所需的(de)(de)(de)同(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)。

激光分(fen)離(li)法(fa)(fa)(fa)濃縮235U，比其他方法(fa)(fa)(fa)優越，設備可(ke)大大簡化(hua)，成本可(ke)大幅降低。據估計，該法(fa)(fa)(fa)生產投資約是氣體擴散(san)法(fa)(fa)(fa)的(de)(de)1/2，生產過(guo)程(cheng)耗能只有氣體擴散(san)法(fa)(fa)(fa)的(de)(de)1/10左右。所(suo)以，多個國(guo)家已重視開(kai)發這種(zhong)鈾燃料(liao)生產技術。1977年美(mei)國(guo)開(kai)始研究用(yong)激光提(ti)純濃縮鈾，并證實(shi)此法(fa)(fa)(fa)的(de)(de)可(ke)行(xing)性等；1982年美(mei)國(guo)能源部確(que)定，今(jin)后美(mei)國(guo)使(shi)用(yong)激光分(fen)離(li)法(fa)(fa)(fa)生產鈾燃料(liao)。此法(fa)(fa)(fa)利用(yong)238U、235U形(xing)成的(de)(de)化(hua)合物(wu)化(hua)學鍵(jian)的(de)(de)鍵(jian)能不同，利用(yong)激光單一(yi)(yi)頻率的(de)(de)性質可(ke)有選擇的(de)(de)使(shi)一(yi)(yi)種(zhong)鈾化(hua)合物(wu)的(de)(de)化(hua)學鍵(jian)斷(duan)裂(lie)達到分(fen)離(li)效果。

激光(guang)分離技術現有激光(guang)原(yuan)子法和激分子法：

原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)法(fa)濃縮用(yong)的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)料是提(ti)煉(lian)鈾(you)(you)礦后的(de)(de)(de)鈾(you)(you)塊，再把鈾(you)(you)塊加(jia)熱到(dao)高溫，形成鈾(you)(you)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)蒸(zheng)氣(qi)，鈾(you)(you)蒸(zheng)氣(qi)里含有234U、235U、238U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)。然(ran)后用(yong)可見光(guang)波段的(de)(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)（如用(yong)銅蒸(zheng)氣(qi)激(ji)(ji)光(guang)泵(beng)浦(pu)的(de)(de)(de)染料激(ji)(ji)光(guang)器）照射鈾(you)(you)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)蒸(zheng)氣(qi)，調(diao)諧激(ji)(ji)光(guang)器的(de)(de)(de)輸(shu)出(chu)波長(chang)，讓(rang)它落在235U的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)吸收(shou)譜線中心，使(shi)235U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)電離，但不激(ji)(ji)發或電離238U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)等(deng)。然(ran)后，利用(yong)電場對通過收(shou)集板的(de)(de)(de)235U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)掃(sao)描、分(fen)離，如此235U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)就(jiu)從鈾(you)(you)同位素混(hun)合氣(qi)體里中分(fen)出(chu)來了。這種技術較成熟(shu)，已處于生產應用(yong)階段。

分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)法濃(nong)縮(suo)(suo)法則(ze)依靠鈾(you)同位素吸收光(guang)(guang)譜上存在差異，它(ta)(ta)用(yong)的(de)原料是(shi)鈾(you)的(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)化(hua)合(he)物（如UF6），先(xian)用(yong)中(zhong)(zhong)紅外波段(duan)的(de)激光(guang)(guang)（如波長16微(wei)米的(de)激光(guang)(guang)）照(zhao)射UF6混合(he)氣體(ti)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)，激光(guang)(guang)波長正(zheng)好是(shi)讓(rang)235U化(hua)合(he)物分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)電(dian)離，235U分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)吸收了(le)這些光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)，能態會提高；再(zai)用(yong)紫外線激光(guang)(guang)器分(fen)(fen)解UF6混合(he)氣體(ti)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)，便可(ke)從(cong)中(zhong)(zhong)分(fen)(fen)離出(chu)235U，最后讓(rang)含(han)235U化(hua)合(he)物通過分(fen)(fen)解反應(ying)，就(jiu)可(ke)得到(dao)235U。理論上它(ta)(ta)能生(sheng)產出(chu)很(hen)純(chun)的(de)235U等(deng)，但此法還未達到(dao)生(sheng)產階段(duan)；從(cong)發展潛力看(kan)，分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)法則(ze)比原子(zi)(zi)(zi)(zi)法優越。分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)法濃(nong)縮(suo)(suo)用(yong)的(de)原料是(shi)鈾(you)的(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)化(hua)合(he)物，原料來源較豐(feng)富，且分(fen)(fen)離過程不需加熱；原子(zi)(zi)(zi)(zi)法濃(nong)縮(suo)(suo)則(ze)需加熱到(dao)2000多℃，高溫(wen)鈾(you)蒸氣有很(hen)強的(de)腐蝕(shi)性。相對而言，分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)激光(guang)(guang)法生(sheng)產設備較簡單，成(cheng)本較低。

分(fen)子激光法(fa)只(zhi)能用(yong)于(yu)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)UF6，不適于(yu)純化(hua)、濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)金屬钚（制造(zao)原(yuan)子彈等更(geng)好的核材料）的化(hua)合物；原(yuan)子激光法(fa)既能濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)金屬鈾，也能濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)金屬钚。可見，分(fen)子激光法(fa)比原(yuan)子激光法(fa)在防(fang)核擴(kuo)散方面會有利一些。

（2）氣體動力學法

該(gai)技術將UF6氣(qi)(qi)體(ti)(ti)與氫或(huo)氦(hai)的(de)(de)混合(he)(he)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)經(jing)過(guo)(guo)壓縮高速(su)通過(guo)(guo)一個噴嘴，然后穿過(guo)(guo)一個特定的(de)(de)曲面，這樣便可(ke)獲得從鈾(you)的(de)(de)混合(he)(he)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)中分離(li)(li)235U同位素的(de)(de)離(li)(li)心(xin)力。氣(qi)(qi)體(ti)(ti)動力學(xue)分離(li)(li)法為實現(xian)濃(nong)縮純度所需(xu)的(de)(de)級聯比氣(qi)(qi)體(ti)(ti)擴散法少(shao)，但它(ta)需(xu)大量的(de)(de)電能。UF6與氫的(de)(de)混合(he)(he)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)在離(li)(li)心(xin)機中的(de)(de)渦流(liu)板上高速(su)離(li)(li)心(xin)旋轉(zhuan)后，UF6氣(qi)(qi)體(ti)(ti)濃(nong)縮流(liu)和UF6氣(qi)(qi)體(ti)(ti)貧(pin)化流(liu)分別(bie)由(you)兩條管道流(liu)出；處理收(shou)集的(de)(de)已(yi)經(jing)多次分離(li)(li)的(de)(de)UF6氣(qi)(qi)體(ti)(ti)濃(nong)縮流(liu)，最后可(ke)得到濃(nong)縮鈾(you)。

（3）電磁分離法(fa)

鈾同(tong)位素電磁(ci)分(fen)離(li)濃縮技(ji)(ji)術，基于電離(li)的原子(zi)在磁(ci)場作圓周運動時，質量不(bu)同(tong)的離(li)子(zi)因旋轉(zhuan)半徑不(bu)同(tong)而(er)被(bei)分(fen)離(li)。它是使(shi)鈾同(tong)位素原子(zi)離(li)子(zi)同(tong)時穿(chuan)過電磁(ci)體(ti)的磁(ci)場，由于235U圓周運動半徑與235U不(bu)同(tong)而(er)被(bei)分(fen)離(li)。這是20世(shi)紀40年代(dai)初使(shi)用的技(ji)(ji)術，伊拉克20世(shi)紀80年代(dai)的實驗(yan)研究表明，該(gai)技(ji)(ji)術與當代(dai)電子(zi)學結(jie)合能生產武(wu)器級鈾材料(liao)。

（4）離子(zi)交換(huan)法

鈾的(de)(de)(de)(de)幾(ji)種(zhong)同位(wei)素在(zai)質(zhi)量上的(de)(de)(de)(de)微(wei)小差(cha)異，能引起化(hua)學(xue)反應平衡的(de)(de)(de)(de)小的(de)(de)(de)(de)變化(hua)，這(zhe)(zhe)可用(yong)來作(zuo)同位(wei)素分離(li)的(de)(de)(de)(de)基礎。該(gai)方法(fa)(fa)有兩種(zhong)工藝過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)：液(ye)—液(ye)化(hua)學(xue)交換(huan)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)和(he)固—液(ye)離(li)子(zi)(zi)交換(huan)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)，后者須用(yong)直徑大于1米(mi)離(li)子(zi)(zi)交換(huan)柱(zhu)，這(zhe)(zhe)是一(yi)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕、耐(nai)(nai)高(gao)壓的(de)(de)(de)(de)圓(yuan)筒狀柱(zhu)。1964年10月(yue)，我國爆(bao)炸的(de)(de)(de)(de)第一(yi)顆原子(zi)(zi)彈(dan)就是用(yong)此(ci)法(fa)(fa)濃縮的(de)(de)(de)(de)235U制造而成的(de)(de)(de)(de)。當時，以(yi)放(fang)射(she)化(hua)學(xue)家楊承宗（1951年6月(yue)，他獲(huo)得巴黎大學(xue)理學(xue)院博士學(xue)位(wei)，其(qi)答辯通過(guo)(guo)(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)博士論文就是《離(li)子(zi)(zi)交換(huan)法(fa)(fa)分離(li)放(fang)射(she)性元素的(de)(de)(de)(de)研究》）為首的(de)(de)(de)(de)我國科研人員，在(zai)通州“五所”（鈾濃縮研究所）利用(yong)離(li)子(zi)(zi)交換(huan)法(fa)(fa)純(chun)(chun)化(hua)處理了上百噸(dun)各種(zhong)土法(fa)(fa)冶煉(lian)生產(chan)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)鈾酸銨。經(jing)過(guo)(guo)(guo)(guo)兩年多的(de)(de)(de)(de)奮戰，他們生產(chan)出了2.5噸(dun)符(fu)合(he)(he)原子(zi)(zi)彈(dan)原料要求的(de)(de)(de)(de)純(chun)(chun)鈾化(hua)合(he)(he)物，提前3個月(yue)為我國成功試(shi)爆(bao)原子(zi)(zi)彈(dan)提供了核心物質(zhi)。

鈾的用途

1942年前鈾主(zhu)要用作玻璃(li)和陶瓷的(de)(de)(de)(de)(de)著色劑，用量很少。隨著235U鏈式核裂變反應的(de)(de)(de)(de)(de)被(bei)發現，核裂變釋(shi)放的(de)(de)(de)(de)(de)巨大(da)能量 （1kg235U釋(shi)放的(de)(de)(de)(de)(de)裂變能相(xiang)當于1800tTNT炸藥）引起人(ren)們的(de)(de)(de)(de)(de)注意，首先用于制造原子彈、氫(qing)彈。

鈾核反應堆

從50年(nian)代后期開始，鈾被越來越多地用作核發電的核燃料。1kg235U核完全裂變所釋放(fang)的能量相當于燃燒2700t優(you)質(zhi)煤所放(fang)出的能量。

此外，鈾核(he)反應堆也(ye)(ye)可(ke)用(yong)(yong)作輻照(zhao)(zhao)源，用(yong)(yong)于(yu)(yu)農(nong)業輻照(zhao)(zhao)育(yu)種、食(shi)品工(gong)業食(shi)品保鮮和滅菌，也(ye)(ye)可(ke)用(yong)(yong)于(yu)(yu)生產人(ren)造元素。在(zai)醫藥方(fang)面用(yong)(yong)于(yu)(yu)放射(she)治療、放射(she)免疫藥盒、造影診斷等，在(zai)工(gong)業和地(di)(di)質(zhi)等方(fang)面用(yong)(yong)于(yu)(yu)工(gong)業探(tan)傷、自動控制、地(di)(di)質(zhi)勘探(tan)和文物考古等。

科學研究(jiu)及工業(ye)實踐證(zheng)明(ming)，鈾(you)(you)是惟一的(de)(de)(de)一次天然核(he)燃(ran)料，核(he)能(neng)(neng)工業(ye)必須依(yi)靠鈾(you)(you)。由于(yu)(yu)核(he)能(neng)(neng)工業(ye)具有和平和軍事(shi)應(ying)用(yong)兩種目的(de)(de)(de)，因此鈾(you)(you)便成為一種特(te)殊商品金屬(shu)，其生產(chan)受到政治、社(she)會和經濟(ji)多種因素的(de)(de)(de)影響。20世紀40～50年(nian)(nian)(nian)(nian)代，鈾(you)(you)主要用(yong)于(yu)(yu)核(he)武器，50年(nian)(nian)(nian)(nian)代以(yi)后主要用(yong)于(yu)(yu)核(he)發電(dian)。世界鈾(you)(you)的(de)(de)(de)產(chan)量(liang)(liang)長期供過(guo)于(yu)(yu)需，有大量(liang)(liang)庫存。國(guo)際市場每公斤U3O8的(de)(de)(de)價格從1978年(nian)(nian)(nian)(nian)初的(de)(de)(de)97美元降至1990年(nian)(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)19.84美元。西(xi)方(fang)國(guo)家鈾(you)(you)年(nian)(nian)(nian)(nian)產(chan)量(liang)(liang)亦由1980年(nian)(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)43960t降至1985年(nian)(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)35278t。但在這段時期內，核(he)電(dian)站(zhan)發展迅速，1980年(nian)(nian)(nian)(nian)裝機(ji)總容量(liang)(liang)為1.35億(yi)kW，1989年(nian)(nian)(nian)(nian)增(zeng)至3.18億(yi)kW。1985年(nian)(nian)(nian)(nian)鈾(you)(you)的(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)(nian)產(chan)量(liang)(liang)低于(yu)(yu)核(he)發電(dian)的(de)(de)(de)需要量(liang)(liang)。

原子彈

把常規炸(zha)藥有(you)(you)規律(lv)地(di)安放在鈾(you)的(de)(de)(de)(de)周圍(wei)，然后使用(yong)電子(zi)(zi)雷管使這些炸(zha)藥精確(que)的(de)(de)(de)(de)同(tong)時(shi)爆(bao)(bao)炸(zha)，產(chan)生的(de)(de)(de)(de)巨大(da)壓力將鈾(you)壓到(dao)一(yi)起(qi)，并被(bei)壓縮，達(da)到(dao)臨(lin)(lin)界(jie)(jie)條(tiao)件，發生爆(bao)(bao)炸(zha)。或者將兩塊總質量(liang)(liang)(liang)超(chao)過臨(lin)(lin)界(jie)(jie)質量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)鈾(you)塊合(he)到(dao)一(yi)起(qi)，也會(hui)發生猛烈的(de)(de)(de)(de)爆(bao)(bao)炸(zha)。臨(lin)(lin)界(jie)(jie)質量(liang)(liang)(liang)是指維(wei)持(chi)核(he)(he)子(zi)(zi)連(lian)鎖反(fan)應(ying)所需的(de)(de)(de)(de)裂(lie)變(bian)(bian)材(cai)料(liao)質量(liang)(liang)(liang)。不同(tong)的(de)(de)(de)(de)可(ke)裂(lie)變(bian)(bian)材(cai)料(liao)，受核(he)(he)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)性質（如裂(lie)變(bian)(bian)橫切面）、物理性質、物料(liao)形狀、純(chun)度、是否(fou)被(bei)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)反(fan)射(she)物料(liao)包圍(wei)、是否(fou)有(you)(you)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)吸收物料(liao)等(deng)等(deng)因(yin)素(su)影響，而會(hui)有(you)(you)不同(tong)的(de)(de)(de)(de)臨(lin)(lin)界(jie)(jie)質量(liang)(liang)(liang)。剛好(hao)可(ke)能以產(chan)生連(lian)鎖反(fan)應(ying)的(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)合(he)，稱為已達(da)臨(lin)(lin)界(jie)(jie)點。比這樣更(geng)多質量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)合(he)，核(he)(he)反(fan)應(ying)的(de)(de)(de)(de)速率會(hui)以指數增長，稱為超(chao)臨(lin)(lin)界(jie)(jie)。如果組(zu)(zu)合(he)能夠在沒有(you)(you)延遲放出中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)之下進行連(lian)鎖反(fan)應(ying)，這種臨(lin)(lin)界(jie)(jie)被(bei)稱為即發臨(lin)(lin)界(jie)(jie)，是超(chao)臨(lin)(lin)界(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)一(yi)種。即發臨(lin)(lin)界(jie)(jie)組(zu)(zu)合(he)會(hui)產(chan)生核(he)(he)爆(bao)(bao)炸(zha)。如果組(zu)(zu)合(he)比臨(lin)(lin)界(jie)(jie)點小(xiao)(xiao)，裂(lie)變(bian)(bian)會(hui)隨時(shi)間(jian)減少(shao)，稱之為次臨(lin)(lin)界(jie)(jie)。核(he)(he)子(zi)(zi)武器在引爆(bao)(bao)以前(qian)必須(xu)維(wei)持(chi)在次臨(lin)(lin)界(jie)(jie)。以鈾(you)核(he)(he)彈為例(li)，可(ke)以把鈾(you)分(fen)成(cheng)數大(da)塊，每塊質量(liang)(liang)(liang)維(wei)持(chi)在臨(lin)(lin)界(jie)(jie)以下。引爆(bao)(bao)時(shi)把鈾(you)塊迅(xun)速結合(he)。投擲在廣島的(de)(de)(de)(de)“小(xiao)(xiao)男孩”原子(zi)(zi)彈是把一(yi)小(xiao)(xiao)塊的(de)(de)(de)(de)鈾(you)透過槍管射(she)向另(ling)一(yi)大(da)塊鈾(you)上，造成(cheng)足夠的(de)(de)(de)(de)質量(liang)(liang)(liang)。這種設計(ji)稱為“槍式”。

銷售信息

2023年(nian)11月21日(ri)，由于對核能的需求復(fu)蘇和供應中斷，鈾的價格15年(nian)來(lai)首次突破80美(mei)元/磅(bang)。紐(niu)商所追(zhui)蹤實物市場鈾原料黃餅（yellowcake）合約的期貨當天(tian)觸及80.25美(mei)元/磅(bang)。