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鈾(you)(Uranium)是原子序數為(wei)92的(de)元素，其(qi)元素符號是U，是自然(ran)界(jie)中能(neng)夠找到的(de)最重原生元素。在自然(ran)界(jie)中存在三種同(tong)(tong)位(wei)素，均帶有放射(she)性，擁有非常(chang)長的(de)半(ban)衰期（數十(shi)萬年(nian)~45億年(nian)）。此外還有12種人工同(tong)(tong)位(wei)素(226U~240U)。鈾(you)在1789年(nian)由馬丁(ding)·海因里希·克拉(la)普(pu)羅特（Martin Heinrich Klaproth）發(fa)現。鈾(you)化合物早(zao)期用(yong)于瓷(ci)器的(de)著色(se)，在核裂(lie)變現象被發(fa)現后用(yong)作為(wei)核燃料。

2023年4月，日本(ben)與韓國科學家(jia)發現了一種(zhong)以前未知的(de)(de)鈾(you)同位素——鈾(you)-241。11月21日，鈾(you)的(de)(de)價(jia)格15年來(lai)首次突破80美元/磅。

簡介

自然(ran)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)最重的(de)(de)(de)金屬。呈銀白色，具有硬(ying)度(du)強、密度(du)高、可延(yan)展、有放射性等特征。一般在(zai)鈾(you)(you)與氧、氧化(hua)物(wu)或硅酸鹽的(de)(de)(de)結合中發現鈾(you)(you)。鈾(you)(you)原子能(neng)發生(sheng)(sheng)裂變反應(ying)，釋放大量能(neng)量從(cong)而可以應(ying)用于發電，核武(wu)器制造(zao)等領域。第(di)二次(ci)世界(jie)大戰(zhan)中盟(meng)軍的(de)(de)(de)核武(wu)器計劃引發對鈾(you)(you)的(de)(de)(de)需求，鈾(you)(you)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產應(ying)運而生(sheng)(sheng)。到20世紀70年代(dai)，鈾(you)(you)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產工業已穩固(gu)地建(jian)立起來。

化學性質

鈾是(shi)Ⅲb族錒(a)系(xi)放射性化(hua)學(xue)元素(su)，符號U，原(yuan)子(zi)(zi)序(xu)數(shu)92，相對原(yuan)子(zi)(zi)質量238.03，是(shi)原(yuan)子(zi)(zi)序(xu)數(shu)和相對原(yuan)子(zi)(zi)質量最大的(de)天然(ran)元素(su)。鈾在常溫下是(shi)銀白色(se)的(de)致密金屬，鈾的(de)新(xin)切面(mian)呈(cheng)發亮的(de)鋼灰色(se)，但在室溫空氣中逐漸生成黑色(se)氧(yang)化(hua)膜(mo)。

鈾(you)原子的外電(dian)子層構型為(wei)[Rn]5f36d17s2，5f36d17s2殼層為(wei)價(jia)電(dian)子。鈾(you)有+3、+4、+5、+6四種價(jia)態，以+4和+6價(jia)態為(wei)主。

鈾(you)(you)是(shi)(shi)正電性很強的活潑(po)元素(su)，與幾乎所有(you)非金屬元素(su)（惰性氣體除外）反(fan)應(ying)生(sheng)成化(hua)(hua)合物(wu)，常以(yi)U3+、U4+、UO2+和UO22+離子形式(shi)存在(zai)。鈾(you)(you)與氫在(zai)523K時(shi)發生(sheng)可逆反(fan)應(ying)，生(sheng)成UH3。鈾(you)(you)-氧系(xi)比(bi)較復雜，在(zai)UO2～UO3間(jian)存在(zai)多種相(xiang)，重要(yao)的氧化(hua)(hua)物(wu)有(you)UO2、U3O8和UO3。其(qi)中UO2是(shi)(shi)當前(qian)應(ying)用最廣泛的核(he)燃(ran)料(liao)。鈾(you)(you)與鹵素(su)生(sheng)成核(he)燃(ran)料(liao)制備工藝中重要(yao)的化(hua)(hua)合物(wu)。如(ru)UF4是(shi)(shi)生(sheng)產金屬鈾(you)(you)和UF6的中間(jian)產物(wu)。UF6的三相(xiang)點為(wei)337K，是(shi)(shi)氣態鈾(you)(you)同位素(su)分離的原料(liao)。碳(tan)化(hua)(hua)鈾(you)(you)、氮化(hua)(hua)鈾(you)(you)和硅化(hua)(hua)鈾(you)(you)都是(shi)(shi)性能(neng)優越的被認為(wei)有(you)希(xi)望的核(he)燃(ran)料(liao)。

金屬鈾在空氣中會變暗，可(ke)為(wei)(wei)(wei)蒸汽和(he)酸(suan)腐蝕，但(dan)耐堿腐蝕。其原子半徑為(wei)(wei)(wei)138.5pm；U3+、U4+、U5+、U6+的(de)離子半徑分別(bie)為(wei)(wei)(wei)103、97、89及(ji)80pm。鈾的(de)電(dian)負性(xing)據鮑林（Pauling）測定為(wei)(wei)(wei)1.38；阿爾勒德（Allred）和(he)羅(luo)切(qie)夫（Rochow）測定為(wei)(wei)(wei)1.22。

鈾(you)能(neng)(neng)與大多(duo)數(shu)非金屬元(yuan)素及(ji)其(qi)化合物(wu)(wu)發生反(fan)(fan)(fan)應，反(fan)(fan)(fan)應的(de)溫(wen)度(du)和(he)反(fan)(fan)(fan)應速度(du)隨鈾(you)的(de)粒(li)度(du)而異。鈾(you)在室(shi)溫(wen)的(de)空氣或氧(yang)氣中(zhong)能(neng)(neng)自燃(ran)，細粒(li)鈾(you)在水中(zhong)亦能(neng)(neng)自燃(ran)。在一定條件下，鈾(you)氧(yang)化放出的(de)能(neng)(neng)量可(ke)引起(qi)爆炸。鈾(you)粉塵的(de)爆炸濃(nong)度(du)下限為55mg/dm3。鈾(you)能(neng)(neng)與許(xu)多(duo)金屬反(fan)(fan)(fan)應生成金屬間化合物(wu)(wu)。鈾(you)可(ke)與鈮、鉿、鋯、鉬及(ji)鈦(tai)生成固溶體。

鈾(you)及其化(hua)(hua)合(he)物(wu)均有較大的(de)化(hua)(hua)學毒(du)性，空氣中可(ke)溶(rong)性鈾(you)化(hua)(hua)合(he)物(wu)的(de)允(yun)許(xu)濃度為(wei)0.05mg/m3，不(bu)溶(rong)性鈾(you)化(hua)(hua)合(he)物(wu)的(de)允(yun)許(xu)濃度為(wei)0.25mg/m3，人體對天然鈾(you)的(de)放射性允(yun)許(xu)劑量，可(ke)溶(rong)性鈾(you)化(hua)(hua)合(he)物(wu)是7400Bq，不(bu)溶(rong)性鈾(you)化(hua)(hua)合(he)物(wu)是333Bq。

物理性質

鈾(you)(you)是(shi)放射性(xing)金屬(shu)元素(su)(su)，可(ke)作為核反(fan)應的燃料。鈾(you)(you)是(shi)銀白色金屬(shu)，幾(ji)乎(hu)與鋼一樣硬，密度高（相對密度約18.95），熔點1135℃，沸(fei)點4134℃。在核能量發展之前，它被用作制造黃色玻璃(li)。鈾(you)(you)是(shi)自然界存在的原子序數(shu)最高的元素(su)(su)。1841年E.佩利（1811-1890）離析出金屬(shu)鈾(you)(you)，雖(sui)然在此之前鈾(you)(you)已在瀝青鈾(you)(you)礦(kuang)中被認知。它也(ye)藏于(yu)云母(mu)鈾(you)(you)礦(kuang)、釩鉀(jia)鈾(you)(you)礦(kuang)和獨居(ju)石中；主要分布于(yu)加拿大、澳大利亞、南非。可(ke)通(tong)過氣(qi)體(ti)(ti)擴散(san)技術從(cong)易揮發氣(qi)體(ti)(ti)六(liu)氟化鈾(you)(you)（UF6）中分離各同(tong)位(wei)素(su)(su)鈾(you)(you)。

鈾存在(zai)(zai)三種(zhong)同(tong)素異(yi)形體(ti)，其(qi)存在(zai)(zai)溫(wen)(wen)度和(he)主要結(jie)構(gou)特征列于(yu)(yu)表中(zhong)。α-U在(zai)(zai)室(shi)溫(wen)(wen)時的(de)密(mi)度為(wei)19.02t/m3。α-U和(he)β-U呈明顯的(de)各向異(yi)性，如(ru)在(zai)(zai)298～523K之間，α-U單晶(jing)沿a、b、c軸熱(re)膨(peng)脹系數分別為(wei)αa=+33.24×10-6/K、αb=-6.49×10-6/K、αc=+30.36×10-6/K。γ-U有各向同(tong)性結(jie)構(gou)。無序排列的(de)多晶(jing)鈾在(zai)(zai)293～373K范(fan)圍的(de)熱(re)膨(peng)脹系數等于(yu)(yu)16.3×10-6/K。在(zai)(zai)5～350K之間的(de)比熱(re)為(wei)27.66J/（mol·K）。α-U的(de)熱(re)導(dao)率隨(sui)溫(wen)(wen)度提(ti)高而增加，室(shi)溫(wen)(wen)下為(wei)25.1W/（m·K），1033K時為(wei)37.7W/（m·K）。

鈾(you)的(de)力學性質隨試樣(yang)爐號和熱(re)處理的(de)不同而異。對(dui)α軋制α退火的(de)試樣(yang)，得(de)到(dao)室溫最大屈服強(qiang)度(du)為(wei)206.8-275.8 MPa，對(dui)小變形(xing)量擠壓鈾(you)，室溫抗拉強(qiang)度(du)極限(xian)為(wei)586.1～861.8MPa。鈾(you)有三種晶格(ge)結(jie)構(gou)：α-U為(wei)斜方(fang)結(jie)構(gou)，a=284.785pm，b=585.801pm，c=494.553pm；β-U為(wei)正方(fang)結(jie)構(gou)，a=1076.0pm，c=565.2pm；γ-U為(wei)體心立方(fang)結(jie)構(gou)，a=352.4pm。它們的(de)轉換(huan)溫度(du)為(wei)941K（α→β）和1047K（β→γ）。

鈾的同素(su)異形體 α-U β-U γ-U

存在溫度范(fan)圍 （K） ＜941 941-1048 1048（熔點）

晶(jing)體(ti)結(jie)構 斜(xie)方 四方 體(ti)心立方

晶(jing)胞(bao)中原子數(shu) （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(you)的重要物理性(xing)質列于下表。

性 質 數 據

熔(rong)點T/K 1405.5

沸點T/K 4018

熔化(hua)熱Q/kJ·mol-1 15.5

氣(qi)化熱Q/kJ·mol-1 417.1

密度ρ/kg·m-3 18950（293K），17907（熔點(dian)液體）

熱(re)導率λ/W·m-1·K-1 27.6（300K）

電(dian)阻率ρ/Ω·m 30.8×10-8（273K）

摩(mo)爾(er)體積Vm/cm3 12.56

線脹(zhang)系(xi)數αl/K-1 12.6×10-6

同位素及半衰期

天然鈾含有三種同(tong)位(wei)素(su)：238U、235U和(he)234U，它們的(de)(de)(de)含量分(fen)別(bie)為(wei)99.28%（238U）、0.71%（235U）和(he)0.006%（234U），半衰期分(fen)別(bie)為(wei)（238U）4.51×109、（235U）7.09×108和(he)（234U）2.35×105年。其中(zhong)以(yi)235U為(wei)最(zui)重要(yao)，是(shi)目(mu)前核(he)(he)動力的(de)(de)(de)燃料(liao)。一(yi)個(ge)235U核(he)(he)吸收(shou)一(yi)個(ge)熱中(zhong)子發生裂(lie)變時放出(chu)約(yue)2.5個(ge)中(zhong)子，并釋放出(chu)207MeV能量。1kg235U核(he)(he)裂(lie)變放出(chu)的(de)(de)(de)能量相當于燃燒2700t煤所(suo)產生的(de)(de)(de)能量。根據反(fan)應堆堆型及(ji)其工(gong)作條(tiao)件，核(he)(he)燃料(liao)可采用(yong)天然鈾或提高(gao)了U含量的(de)(de)(de)富集(ji)鈾。用(yong)氣體擴散法、離心(xin)法或激光法等分(fen)離鈾同(tong)位(wei)素(su)，可使U的(de)(de)(de)富集(ji)度(du)達到90%以(yi)上。U俘獲中(zhong)子后轉變成易裂(lie)變的(de)(de)(de)Pu（钚）。Pu和(he)U也是(shi)制造核(he)(he)武器(qi)的(de)(de)(de)主要(yao)原料(liao)。

在(zai)25km地殼(ke)內含(han)(han)1014t鈾，其(qi)中(zhong)海水(shui)含(han)(han)1010t，每(mei)噸海水(shui)平均含(han)(han)鈾3.3mg。自然界存在(zai)幾百(bai)種含(han)(han)鈾的礦(kuang)物，但大多是貧礦(kuang)，所以(yi)經(jing)濟(ji)地大量開采(cai)很困難。目前，經(jing)濟(ji)上有開采(cai)價值的鈾礦(kuang)含(han)(han)U3O8量為0.1%左右。如(ru)果發(fa)展快(kuai)中(zhong)子增殖堆，則(ze)鈾資源(yuan)利(li)用率可(ke)比壓水(shui)堆提高60～70倍。

鈾同(tong)位素中存量最多的是238U，再者(zhe)是可用(yong)作核(he)能發電的燃料的235U，豐度(du)最少的是234U。此外還(huan)有(you)12種(zhong)人工同(tong)位素。

同位素 豐(feng)度 半(ban)衰(shuai)期 衰(shuai)變(bian)模式 衰(shuai)變(bian)能量（MeV）衰(shuai)變(bian)產物

232U 人造 68.9年 自發分裂(lie) - -

α衰變 5.414 Th-228

233U 人造(zao) 159200年 自發分裂 197.93 -

α衰變 4.909 Th-229

234U 0.01% 245500年 自發分裂 197.78 -

α衰變 4.859 Th-230

235U 0.72% 7.038×108年 自發分裂 202.48 -

α衰(shuai)變(bian) 4.679 Th-231

236U 人造 2.342×107年 自發分(fen)裂 201.82 -

α衰變(bian) 4.572 Th-232

237U 人造(zao) 6.75日(ri) β衰變(bian) 0.519 Np-237

238U 99.28% 4.468×109年 自發分裂 205.87 -

α衰變 4.27 Th-234

核性質

鈾的(de)熱中(zhong)子(zi)吸收截面(mian)為7.60b±0.07b。鈾的(de)同(tong)位素（包括同(tong)核異能素）有15種，其質量數(shu)從(cong)227至240。鈾的(de)天然同(tong)位素組成列于下表。

核 素 相對原子質量 自然豐(feng)度/% 半(ban)衰期T1/2/a 衰變(bian)(bian)模式及衰變(bian)(bian)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(wei)錒鈾(you)(you)衰(shuai)變(bian)系的(de)(de)始(shi)祖核素，238U為(wei)鈾(you)(you)鐳(lei)系的(de)(de)始(shi)祖核素，234U是(shi)(shi)238U的(de)(de)衰(shuai)變(bian)系產物(wu)。235U是(shi)(shi)惟一(yi)(yi)(yi)天(tian)(tian)然的(de)(de)可裂(lie)(lie)(lie)變(bian)核素。235U核素受熱中(zhong)子轟擊，吸(xi)收一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)中(zhong)子后(hou)發生(sheng)(sheng)(sheng)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)（誘(you)發裂(lie)(lie)(lie)變(bian)）。一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)235U核在裂(lie)(lie)(lie)變(bian)時放(fang)出(chu)的(de)(de)總能(neng)量為(wei)195MeV，同時放(fang)出(chu)2～3（平均2.5）個(ge)(ge)中(zhong)子。只要(yao)其中(zhong)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)中(zhong)子引(yin)起另一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)235U核發生(sheng)(sheng)(sheng)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)，鏈式核裂(lie)(lie)(lie)變(bian)就會持續進行(xing)下(xia)去。238U不是(shi)(shi)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)核素，但238U在反應堆(dui)活性區(qu)吸(xi)收中(zhong)子后(hou)生(sheng)(sheng)(sheng)成239U，239U再經(jing)兩(liang)次(ci)β衰(shuai)變(bian)生(sheng)(sheng)(sheng)成能(neng)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)的(de)(de)Pu。因此(ci)，可以(yi)利(li)用快中(zhong)子增(zeng)殖堆(dui)充(chong)分發揮238U的(de)(de)作用，提(ti)高(gao)天(tian)(tian)然鈾(you)(you)的(de)(de)利(li)用率。

發現簡史

鈾(you)(you)(you)（yóu）英文名(ming)Uranium，得名(ming)于(yu)天(tian)王星(xing)的(de)(de)名(ming)字(zi)“Uranus”。1789年M.H.克(ke)拉普羅特（Martin Heinrich Klaproth）首先從瀝青鈾(you)(you)(you)礦中(zhong)發現了(le)“鈾(you)(you)(you)”，就用(yong)(yong)1781年新發現的(de)(de)一個行星(xing)——天(tian)王星(xing)命名(ming)它為(wei)uranium，元素(su)符(fu)號定為(wei)U。但1841年E.M.佩利若(ruo)（Eugene-Melchior Peligot）證明該物質系二(er)氧化鈾(you)(you)(you)，隨后(hou)用(yong)(yong)鉀還原UCl4制(zhi)備了(le)金(jin)屬鈾(you)(you)(you)。1896年A.H.貝可勒爾(er)（Antoine Henri Becquerel）發現了(le)鈾(you)(you)(you)的(de)(de)放射性(xing)現象。那時(shi)對鈾(you)(you)(you)的(de)(de)研究屬純理(li)論(lun)性(xing)的(de)(de)，鈾(you)(you)(you)化合物只用(yong)(yong)于(yu)玻璃和(he)(he)陶瓷的(de)(de)著色(se)。1898年在鈾(you)(you)(you)礦中(zhong)發現了(le)鐳，鈾(you)(you)(you)便成為(wei)開(kai)采鐳的(de)(de)副產品。1938年O.哈恩(en)（Otto Hahn）和(he)(he)F.施特拉斯曼（Fritz Strassmann）用(yong)(yong)中(zhong)子轟擊鈾(you)(you)(you)核發現核裂變同時(shi)釋放出能(neng)量，引起了(le)人(ren)們重(zhong)新對鈾(you)(you)(you)的(de)(de)重(zhong)視。第(di)二(er)次世界(jie)大(da)戰(zhan)期間和(he)(he)戰(zhan)后(hou)，由于(yu)核武器和(he)(he)核動力的(de)(de)需要(yao)，加速了(le)鈾(you)(you)(you)資(zi)源的(de)(de)勘(kan)探和(he)(he)開(kai)采。

美國(guo)為此設(she)立了專門(men)研究原(yuan)子彈的機構(gou)。1945年美國(guo)在(zai)(zai)日本(ben)廣島投擲了第一顆235U原(yuan)子彈，幾(ji)天后又在(zai)(zai)日本(ben)長崎投下了一顆239Pu原(yuan)子彈。1954年蘇聯建成(cheng)了第一座核電站(zhan)。從此，鈾(you)的科研和(he)(he)生產(chan)受到世界(jie)各國(guo)的高度(du)重視，核武器(qi)制造和(he)(he)核發(fa)電工業(ye)(ye)便得到迅(xun)速發(fa)展。中國(guo)的鈾(you)工業(ye)(ye)自20世紀50年代(dai)興起(qi)，已形成(cheng)完整的和(he)(he)具有相當規模的科研和(he)(he)工業(ye)(ye)生產(chan)體系。

2023年4月，日(ri)本(ben)與(yu)韓國科(ke)學家發現了一(yi)種以前未知(zhi)的(de)(de)鈾同(tong)(tong)位(wei)素——鈾-241。其原子序數為(wei)(wei)92，質量為(wei)(wei)241，半衰期可能只有40分鐘，這(zhe)是自1979年以來科(ke)學家首(shou)次發現富含中子的(de)(de)鈾同(tong)(tong)位(wei)素。

鈾的化合物

鈾有多種化合物(wu)(wu)，主要鈾化合物(wu)(wu)的化學式(shi)、存在形態和用(yong)途(tu)列于下(xia)表(biao)。

名稱 化學式 存在形態 用 途

二氧(yang)化鈾 UO2 深(shen)褐(he)色(se)(se)或黑色(se)(se)粉末(mo) 制造反應(ying)堆元件或

生產UF4

三氧化(hua)鈾 UO3 無定形(xing)UO3或α-UO3，褐色，β-UO3橙色粉末，γ-UO3 還原成UO2

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

八氧化三(san)鈾 U3O8 橄(gan)欖綠(lv)(lv)色(se)（有時(shi)呈墨綠(lv)(lv)或黑色(se)）粉末翠綠(lv)(lv)色(se)晶體（綠(lv)(lv)鹽）儲存、還(huan)原成(cheng)UO2制取金屬(shu)鈾或UF6

四氟化鈾(you)(you) UF4 室(shi)溫下近于白色固(gu)體(ti)，在309K溫度升華，最易(yi)揮發的(de)鈾(you)(you)化合物 同位素分(fen)離，濃縮

六氟化鈾 UF6 235U

硝酸鈾(you)酰 UO2(NO3)2 UO2（NO3）2·6H2O亮黃(huang)色(se)晶體 脫硝成UO3

重鈾(you)酸銨 (NH4)2U2O7 黃色沉(chen)淀物（俗稱“黃餅”）質量(liang)好的呈片狀結(jie)晶 熱分(fen)解成UO2或

UO3

三(san)碳酸鈾酰銨 (NH4)4UO2(CO3)3 淡黃色晶體 熱分(fen)解成UO2

鈾的合金

鈾(you)能(neng)與多種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)生成(cheng)金(jin)(jin)屬(shu)間化合物。鈾(you)具有化學(xue)性(xing)(xing)質活(huo)潑、各(ge)向異性(xing)(xing)結(jie)構(gou)和(he)機械性(xing)(xing)能(neng)較(jiao)差等缺陷(xian)。鈾(you)合金(jin)(jin)的(de)某些性(xing)(xing)質優于金(jin)(jin)屬(shu)鈾(you)，這在(zai)核燃(ran)料元件制造中(zhong)相(xiang)當重要。添加適量的(de)其他金(jin)(jin)屬(shu)，如鈮、鉻、鉬或(huo)鋯能(neng)改善鈾(you)的(de)熱(re)導率、晶體結(jie)構(gou)及金(jin)(jin)相(xiang)結(jie)構(gou)、熱(re)處理特性(xing)(xing)、輻照穩定性(xing)(xing)和(he)耐蝕性(xing)(xing)等。

貧鈾(you)彈(dan)即(ji)利用貧鈾(you)合金(jin)制(zhi)造的(de)一種高效燃燒穿甲彈(dan)，它借助(zhu)貧鈾(you)材料(liao)(liao)密度大(da)（鉛密度的(de)2倍）、強度大(da)（鋼強度的(de)3倍）和穿透力強，且易燃燒的(de)特點制(zhi)作(zuo)而成，貧鈾(you)合金(jin)含(han)238U、235U等，貧鈾(you)彈(dan)爆炸后(hou)殘(can)留的(de)235U等能損害腎臟、神(shen)經系統(tong)，可導致肺(fei)癌等。密度、硬度較大(da)的(de)貧鈾(you)合金(jin)，還可制(zhi)作(zuo)防輻射(she)材料(liao)(liao)等。

鈾的賦存及資源

鈾廣泛存在于地(di)殼(ke)(ke)和海水中。海水中鈾的(de)濃度為3×10-7%，地(di)殼(ke)(ke)豐度為2.3×10-4%，但在地(di)殼(ke)(ke)中很分散。

鈾的礦物

鈾(you)(you)(you)(you)礦物(wu)(wu)(wu)按(an)成(cheng)因可(ke)分為原(yuan)生(sheng)(sheng)鈾(you)(you)(you)(you)礦和(he)次生(sheng)(sheng)鈾(you)(you)(you)(you)礦兩大類。除瀝青(qing)鈾(you)(you)(you)(you)礦外，原(yuan)生(sheng)(sheng)鈾(you)(you)(you)(you)礦均存在于偉晶巖中(zhong)，原(yuan)生(sheng)(sheng)礦物(wu)(wu)(wu)經風化和(he)熱液作用(yong)易轉變成(cheng)各種次生(sheng)(sheng)礦物(wu)(wu)(wu)。鈾(you)(you)(you)(you)礦的(de)成(cheng)因、產狀(zhuang)、含鈾(you)(you)(you)(you)量及伴生(sheng)(sheng)礦物(wu)(wu)(wu)和(he)圍巖均會影響到鈾(you)(you)(you)(you)礦的(de)加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝(yi)。已發(fa)現的(de)鈾(you)(you)(you)(you)礦物(wu)(wu)(wu)和(he)含鈾(you)(you)(you)(you)礦物(wu)(wu)(wu)約有500多種。其中(zhong)常(chang)見并(bing)具(ju)有工(gong)(gong)業實用(yong)價(jia)值的(de)僅二(er)三(san)十(shi)種。下表所列為重要的(de)鈾(you)(you)(you)(you)礦物(wu)(wu)(wu)。

類(lei)型 礦物(wu)名稱 組 成 鈾含量(liang)(liang)（質量(liang)(liang)分數ω）/%

原生(sheng)鈾礦 瀝青鈾礦 UO2·mUO3·nPbO 40～76

晶質(zhi)鈾(you)礦 （U,Th）O2·mUO3·nPbO 65～75.4

鈦鈾(you)礦 (U,Ce,Fe,Y,Th)3Ti5O16 ＜40

次(ci)生鈾礦 水（瀝青）鈾礦 UO2·mUO3·nH2O

銅(tong)鈾(you)云母(mu) Cu(UO2)2(PO4)2·(8～12)H2O 50

鈣(gai)鈾云母 Ca(UO2)2(PO4)2·(8～12)H2O 50

鉀釩鈾礦 K2(UO2)2(VO4)2·(1～3)H2O 50

釩(fan)鈣鈾(you)礦 Ca(UO2)2(VO4)2·8H2O 50～60

除澳大利(li)(li)亞、加拿大有一(yi)(yi)些(xie)較大的富鈾(you)礦(kuang)床（含(han)鈾(you)1%～10%）外，大多數鈾(you)礦(kuang)的含(han)鈾(you)品位(wei)為(wei)0.1%～0.2%。鈾(you)水冶(ye)廠大多直接處理鈾(you)原礦(kuang)，但通過(guo)選礦(kuang)能(neng)提高礦(kuang)石(shi)品位(wei)，降(jiang)低成(cheng)本。一(yi)(yi)些(xie)國(guo)家(jia)正(zheng)采用放(fang)射分選機對塊狀鈾(you)礦(kuang)石(shi)進行選礦(kuang)。為(wei)了綜合利(li)(li)用或改善鈾(you)礦(kuang)石(shi)加工性能(neng)，有的礦(kuang)石(shi)還需經配礦(kuang)、焙燒等預處理。

此外，含鈾(you)的磷酸鹽礦、褐煤(mei)、頁巖、鈾(you)礦水、含鈾(you)銅廢石堆(dui)浸液和海水等(deng)(deng)都可成為(wei)提鈾(you)的原料。例(li)如(ru)，1988年美(mei)國從濕法(fa)磷酸等(deng)(deng)副產(chan)(chan)品(pin)中回收(shou)的鈾(you)達(da)1500t，約占其(qi)總(zong)產(chan)(chan)量5190t鈾(you)的29%。

分布范圍

鈾(you)(you)通常被人們認為是一種稀有金屬，盡管鈾(you)(you)在(zai)地殼(ke)中的含(han)量很高，比(bi)汞(gong)(gong)、鉍(bi)、銀要多(duo)(duo)得(de)多(duo)(duo)，但由于(yu)提取鈾(you)(you)的難(nan)度(du)較(jiao)大，所以(yi)它注定了(le)要比(bi)汞(gong)(gong)這些元素發(fa)現的晚得(de)多(duo)(duo)。盡管鈾(you)(you)在(zai)地殼(ke)中分布廣泛，但是只有瀝(li)青鈾(you)(you)礦(kuang)和鉀釩(fan)鈾(you)(you)礦(kuang)兩種常見的礦(kuang)床。

地(di)殼中(zhong)(zhong)鈾(you)(you)(you)(you)的(de)平均(jun)(jun)(jun)含(han)(han)量約為百萬(wan)分之(zhi)2.5，即平均(jun)(jun)(jun)每(mei)噸(dun)地(di)殼物(wu)質中(zhong)(zhong)約含(han)(han)2.5克鈾(you)(you)(you)(you)，這比鎢、汞、金、銀等元素的(de)含(han)(han)量還(huan)高(gao)。鈾(you)(you)(you)(you)在各種(zhong)巖石中(zhong)(zhong)的(de)含(han)(han)量很不均(jun)(jun)(jun)勻。例如在花崗巖中(zhong)(zhong)的(de)含(han)(han)量就要高(gao)些，平均(jun)(jun)(jun)每(mei)噸(dun)含(han)(han)3.5克鈾(you)(you)(you)(you)。在地(di)殼的(de)第一層（距地(di)表20 km）內含(han)(han)鈾(you)(you)(you)(you)近1.3×1014噸(dun)。依(yi)此推算，一立(li)方公里的(de)花崗巖就會含(han)(han)有約一萬(wan)噸(dun)鈾(you)(you)(you)(you)。海(hai)(hai)水(shui)中(zhong)(zhong)鈾(you)(you)(you)(you)的(de)濃(nong)度相當低(di)，每(mei)噸(dun)海(hai)(hai)水(shui)平均(jun)(jun)(jun)只含(han)(han)3.3毫克鈾(you)(you)(you)(you)，但由(you)于海(hai)(hai)水(shui)總量極大（海(hai)(hai)水(shui)中(zhong)(zhong)總含(han)(han)鈾(you)(you)(you)(you)量可(ke)達(da)4.5×109噸(dun)），且(qie)從(cong)水(shui)中(zhong)(zhong)提取有其方便之(zhi)處(chu)，所以不少(shao)國(guo)家，特別是那些缺少(shao)鈾(you)(you)(you)(you)礦資源的(de)國(guo)家，正(zheng)在探索(suo)海(hai)(hai)水(shui)提鈾(you)(you)(you)(you)的(de)方法。

由于鈾(you)(you)的(de)(de)化學(xue)性質很活潑(po)，所以(yi)自然(ran)界不存(cun)在(zai)游離(li)態(tai)的(de)(de)金屬鈾(you)(you)，它總是以(yi)化合(he)狀態(tai)存(cun)在(zai)著。已(yi)知的(de)(de)鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)有一百七(qi)十多種，但具有工業開采價值的(de)(de)鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)只(zhi)有二、三十種，其中最重要的(de)(de)有瀝青鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)（主要成分為八氧(yang)化三鈾(you)(you)）、品質鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)（主要成分為二氧(yang)化鈾(you)(you)）、鈾(you)(you)石(shi)和鈾(you)(you)黑等。很多的(de)(de)鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)都呈黃色(se)、綠色(se)或黃綠色(se)。有些鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)在(zai)紫外線下能發出強烈的(de)(de)熒(ying)光。正是鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)（鈾(you)(you)化合(he)物(wu)(wu)）這種發熒(ying)光的(de)(de)特性，才導致了(le)放射性現象的(de)(de)發現。

雖(sui)然鈾元素的分(fen)(fen)布相當(dang)廣，但鈾礦床(chuang)的分(fen)(fen)布卻很有(you)限。鈾資(zi)源主要分(fen)(fen)布在(zai)美國、加(jia)拿大(da)、南非、西南非、澳大(da)利亞等國家(jia)和(he)地區。據估計，已(yi)探明(ming)的工業儲量到1972年已(yi)超過一(yi)百萬噸。

鈾(you)及其一系(xi)列(lie)衰變子體的(de)放射性(xing)是存在(zai)鈾(you)的(de)最好標(biao)志。人的(de)肉(rou)眼雖然(ran)看不見放射性(xing)，但(dan)是借(jie)助(zhu)于專門的(de)儀器卻可以方(fang)便(bian)地把它探(tan)測出來。因(yin)此，鈾(you)礦資源的(de)普(pu)查和勘探(tan)幾乎都(dou)利(li)用了鈾(you)具有(you)放射性(xing)這一特(te)點：若發(fa)現某個(ge)地區巖石(shi)、土壤、水、甚至(zhi)植物(wu)內放射性(xing)特(te)別強，就說明那(nei)個(ge)地區可能(neng)有(you)鈾(you)礦存在(zai)。

提取冶金

鈾(you)(you)的(de)提取冶金(jin)具有三個特(te)點。第一，鈾(you)(you)礦石的(de)品位很低，一般含鈾(you)(you)（238U+235U）0.1%～0.2%，而其中235U僅為(wei)0.0007%～0.0014%，為(wei)獲(huo)得核純(chun)鈾(you)(you)，必須經(jing)過一系(xi)列富(fu)集、提純(chun)過程。第二，核純(chun)金(jin)屬鈾(you)(you)需(xu)再(zai)經(jing)同位素分離，制成不同豐度的(de)濃縮235U。第三，工藝過程繁雜，并(bing)存在輻(fu)射危害問題。因(yin)此，鈾(you)(you)生產技術難度大，安全防護要求(qiu)嚴格。

除了就地浸出以及從其他(ta)含鈾(you)(you)(you)物料提(ti)鈾(you)(you)(you)外，鈾(you)(you)(you)的提(ti)取(qu)(qu)(qu)冶(ye)金(jin)(jin)都是從鈾(you)(you)(you)礦(kuang)石（原(yuan)礦(kuang)或精礦(kuang)）開(kai)始的，通常包括鈾(you)(you)(you)提(ti)取(qu)(qu)(qu)、四氟化(hua)鈾(you)(you)(you)制(zhi)(zhi)取(qu)(qu)(qu)、金(jin)(jin)屬鈾(you)(you)(you)制(zhi)(zhi)取(qu)(qu)(qu)、六氟化(hua)鈾(you)(you)(you)制(zhi)(zhi)取(qu)(qu)(qu)、鈾(you)(you)(you)同位素(su)分離、制(zhi)(zhi)取(qu)(qu)(qu)含濃縮U的金(jin)(jin)屬鈾(you)(you)(you)和鈾(you)(you)(you)燃料元件加工等(deng)主要(yao)步驟(zou)。

（1）鈾提取。包括鈾礦(kuang)石的浸出(chu)、液固分(fen)(fen)離、富集、提純(chun)（常用離子交換或溶(rong)劑萃取法）及沉(chen)淀產物熱分(fen)(fen)解制取核純(chun)UO2或U3O8。

（2）四氟化鈾制取。將UO2（U3O8可用氫還(huan)原(yuan)成(cheng)UO2）氫氟化成(cheng)四氟化鈾（綠鹽）。

（3）金(jin)屬(shu)鈾制取。用金(jin)屬(shu)鈣或(huo)鎂將(jiang)UF4還原成(cheng)金(jin)屬(shu)鈾，金(jin)屬(shu)鈾再經精煉、澆鑄(zhu)、加工(gong)、鍛造（或(huo)擠壓）成(cheng)形、包殼(ke)等處理制成(cheng)天然鈾的反應堆元件，供(gong)生(sheng)產裂(lie)變(bian)元素239Pu用。

（4）六氟化鈾(you)制取。將UF4氟化成(cheng)UF6。

（5）鈾同位素(su)分離。利用235U與(yu)238U質量之間的(de)微小(xiao)差(cha)異，通過對UF6的(de)氣體(ti)擴散（或(huo)離心(xin)分離），制取不同豐度的(de)濃縮235UF6。

（6）制取(qu)含(han)濃縮(suo)235U的(de)金屬(shu)(shu)鈾(you)。將濃縮(suo)235UF6經氫還(huan)原成(cheng)(cheng)235UF4，再轉化成(cheng)(cheng)濃縮(suo)235UO2。用鈣或鎂還(huan)原235UF4制成(cheng)(cheng)含(han)濃縮(suo)U的(de)金屬(shu)(shu)鈾(you)。

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

安全防護

鈾及其化合物(wu)(wu)既會放(fang)出危(wei)害生(sheng)物(wu)(wu)的(de)(de)射(she)(she)線，又有化學毒性，在生(sheng)產(chan)過程中必須(xu)采取安(an)全(quan)(quan)防(fang)護(hu)措施(shi)(shi)。安(an)全(quan)(quan)防(fang)護(hu)措施(shi)(shi)的(de)(de)主(zhu)要內容包括嚴防(fang)粉(fen)塵及氡氣進入人體；使生(sheng)產(chan)場(chang)地(di)的(de)(de)輻射(she)(she)劑量(liang)低于放(fang)射(she)(she)性衛生(sheng)防(fang)護(hu)規定的(de)(de)限值(zhi)；排放(fang)的(de)(de)三廢經處理后必須(xu)達到國家規定的(de)(de)排放(fang)標準。要注意濃縮鈾產(chan)物(wu)(wu)臨界安(an)全(quan)(quan)。

發展趨勢

利(li)用(yong)低(di)品位鈾礦石(shi)及(ji)其他含(han)鈾物料以(yi)擴大鈾資(zi)源。重視鈾的(de)(de)就地浸出、堆浸、細菌浸出等浸出方法(fa)的(de)(de)開(kai)發和推廣應用(yong)，以(yi)節(jie)省能(neng)(neng)耗和降低(di)生產成本。開(kai)發并推廣應用(yong)快中(zhong)子增殖堆，提(ti)高(gao)天然鈾的(de)(de)利(li)用(yong)率(lv)。研究開(kai)發無廢物工(gong)藝，減輕(qing)鈾對(dui)環境的(de)(de)污染。發展節(jie)能(neng)(neng)的(de)(de)離心法(fa)、激(ji)光法(fa)等同位素分離方法(fa)，替代耗能(neng)(neng)高(gao)的(de)(de)擴散法(fa)。

鈾原子核裂變

自(zi)然界里234U不會發(fa)生核(he)裂(lie)變(bian)，通常，238U也不會發(fa)生裂(lie)變(bian)，只有235U易發(fa)生核(he)裂(lie)變(bian)，核(he)燃料主要指235U。235U半衰(shuai)(shuai)期(qi)(qi)為7.038×108年，從(cong)235U開始(shi)，經過11次(ci)連(lian)續(xu)衰(shuai)(shuai)變(bian)，最后(hou)出現穩定的207Pb。238U半衰(shuai)(shuai)期(qi)(qi)為4.468×109年，從(cong)238U開始(shi)，經過14次(ci)連(lian)續(xu)衰(shuai)(shuai)變(bian)，最后(hou)出現穩定的206Pb-206。238U連(lian)續(xu)衰(shuai)(shuai)變(bian)中，子核(he)半衰(shuai)(shuai)期(qi)(qi)最長的是(shi)234U，它的半衰(shuai)(shuai)期(qi)(qi)是(shi)2.45×105年。

235U、233U和239Pu是(shi)主要(yao)的核(he)裂變(bian)物(wu)質(zhi)，可(ke)直接(jie)做核(he)燃料，它們能(neng)大量獲得、并易吸收慢中子(zi)（能(neng)量小于1eV）并發生裂變(bian)，234U、238U則不行。235U存在于天然鈾中，233U和239Pu要(yao)靠鈾核(he)反(fan)應堆生產。235U、233U和239Pu，任(ren)何能(neng)量的中子(zi)均(jun)可(ke)使它們分裂、釋放(fang)能(neng)量；對235U來說，速度越(yue)慢的中子(zi)越(yue)易引(yin)起裂變(bian)。238U吸收一(yi)個中子(zi)，也可(ke)轉變(bian)為裂變(bian)物(wu)質(zhi)。

235U和238U都能(neng)自發裂變，但(dan)后者自發裂變的幾率很(hen)小。

U-235裂變

研(yan)究(jiu)表(biao)(biao)明，235U吸收慢(man)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)后，有(you)40多(duo)種(zhong)裂(lie)變(bian)方(fang)式，至少能(neng)(neng)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)36種(zhong)元素的(de)(de)(de)(de)300多(duo)種(zhong)核素和快中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)（平(ping)均2.5個），并釋(shi)放巨大(da)能(neng)(neng)量(liang)。鈾核裂(lie)變(bian)生(sheng)成物(wu)除中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)外(wai)(wai)，通常有(you)兩種(zhong)（兩分裂(lie)）裂(lie)變(bian)物(wu)，還有(you)三種(zhong)（三分裂(lie)）和四(si)種(zhong)裂(lie)變(bian)物(wu)（1946 年，我國物(wu)理(li)學家(jia)錢三強等在(zai)法(fa)國發(fa)(fa)(fa)現），“三分裂(lie)”幾(ji)(ji)率極小(xiao)。除中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)外(wai)(wai)，鈾核“兩分裂(lie)”的(de)(de)(de)(de)碎塊有(you)許多(duo)組合方(fang)式，碎塊質量(liang)比(bi)大(da)致為(wei)(wei)3：2的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)幾(ji)(ji)率最大(da)，碎塊質量(liang)相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)機會極小(xiao)；鈾“三分裂(lie)”，其中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)一塊是(shi)α粒子(zi)(zi)，“三分裂(lie)”發(fa)(fa)(fa)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)幾(ji)(ji)率是(shi)“二分裂(lie)”的(de)(de)(de)(de)3/1000。統計表(biao)(biao)明，235U裂(lie)變(bian)發(fa)(fa)(fa)射的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)能(neng)(neng)量(liang)（動能(neng)(neng)）在(zai)0.1-20MeV范圍(wei)，平(ping)均為(wei)(wei)2MeV。僅(jin)有(you)快中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)不(bu)能(neng)(neng)使(shi)天(tian)然鈾產(chan)(chan)(chan)生(sheng)持(chi)續的(de)(de)(de)(de)裂(lie)變(bian)鏈式反(fan)應(ying)，慢(man)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)也不(bu)能(neng)(neng)使(shi)238U發(fa)(fa)(fa)生(sheng)裂(lie)變(bian)，持(chi)續的(de)(de)(de)(de)裂(lie)變(bian)反(fan)應(ying)在(zai)238U中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)不(bu)可能(neng)(neng)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)。235U和240Pu等，除中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)可引(yin)(yin)發(fa)(fa)(fa)其核裂(lie)變(bian)外(wai)(wai)，具有(you)足夠能(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)(de)(de)帶電粒子(zi)(zi)或γ射線等也能(neng)(neng)引(yin)(yin)發(fa)(fa)(fa)裂(lie)變(bian)。此(ci)外(wai)(wai)，鈾對約(yue)25eV的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)還會產(chan)(chan)(chan)生(sheng)俘獲共(gong)振，即俘獲而不(bu)裂(lie)變(bian)。

235U結合能小(xiao)，核裂(lie)(lie)(lie)變(bian)勢壘較低，任(ren)何能量的中(zhong)(zhong)子都能使它裂(lie)(lie)(lie)變(bian)，且對(dui)慢中(zhong)(zhong)子（中(zhong)(zhong)子速(su)率(lv)(lv)為(wei)2.2×103m/s，與常溫下氣體分子運動速(su)率(lv)(lv)相當。這(zhe)(zhe)樣，它在(zai)鈾核附近的時(shi)間相對(dui)較長(chang)，容易擊中(zhong)(zhong)鈾核使之(zhi)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)）有(you)很(hen)大的裂(lie)(lie)(lie)變(bian)截(jie)面（裂(lie)(lie)(lie)變(bian)幾率(lv)(lv)大）。235U吸收一個慢中(zhong)(zhong)子，通常先形成(cheng)激發態的236U（復(fu)核），然后裂(lie)(lie)(lie)變(bian)成(cheng)兩塊，同時(shi)釋放中(zhong)(zhong)子和能量等。熱中(zhong)(zhong)子（慢中(zhong)(zhong)子的一種）反(fan)應堆(dui)里，235U熱中(zhong)(zhong)子裂(lie)(lie)(lie)變(bian)截(jie)面比238U的熱中(zhong)(zhong)子裂(lie)(lie)(lie)變(bian)截(jie)面要大200倍，這(zhe)(zhe)樣，就會有(you)足(zu)夠數量的中(zhong)(zhong)子引(yin)起(qi)235U核裂(lie)(lie)(lie)變(bian)，這(zhe)(zhe)可彌補天然鈾或濃縮(suo)鈾中(zhong)(zhong)235U含量較少之(zhi)弱點；這(zhe)(zhe)種反(fan)應堆(dui)工作時(shi)，鈾的利用率(lv)(lv)為(wei)1%-2%。

U-238裂變

238U（240Pu、232Th）裂變是有(you)閥的(de)(de)(de)，小于(yu)1.1MeV的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)會(hui)被其吸收(shou)(shou)或散射，不能(neng)(neng)(neng)引發(fa)裂變；較(jiao)大能(neng)(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)才能(neng)(neng)(neng)使它(ta)們(men)裂變，但可能(neng)(neng)(neng)性又極小。238U結合(he)能(neng)(neng)(neng)較(jiao)大，裂變勢壘較(jiao)高，能(neng)(neng)(neng)量(liang)超過1.4MeV的(de)(de)(de)快中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)才能(neng)(neng)(neng)使它(ta)裂變，釋放的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)能(neng)(neng)(neng)量(liang)較(jiao)大。研究顯示，238U在幾MeV以(yi)上有(you)很(hen)多共振(zhen)吸收(shou)(shou)峰，其裂變幾率隨中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)能(neng)(neng)(neng)量(liang)增(zeng)大而增(zeng)大。238U不易產生裂變，但吸收(shou)(shou)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)后能(neng)(neng)(neng)變成239Pu和233U等較(jiao)好的(de)(de)(de)核(he)裂變物質(zhi)。熱中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)被238U俘獲的(de)(de)(de)幾率是熱中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)使235U裂變幾率的(de)(de)(de)1/190左右。快中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)同238U核(he)的(de)(de)(de)主(zhu)要作用是非(fei)(fei)彈性碰撞，大部(bu)分中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)都是通過非(fei)(fei)彈性碰撞降低能(neng)(neng)(neng)量(liang)，再在多次碰撞中(zhong)(zhong)(zhong)被238U核(he)吸收(shou)(shou)。

鈾濃縮

濃縮鈾簡介

鈾(you)材料(liao)里235U的(de)含量(liang)高(gao)于0.7%即(ji)濃縮鈾(you)。鈾(you)是重要的(de)核(he)燃(ran)料(liao)和原(yuan)子彈(dan)核(he)心材料(liao)，現在使(shi)用(yong)的(de)鈾(you)材料(liao)都(dou)需提煉、濃縮，使(shi)之(zhi)達到一(yi)定的(de)純(chun)度。比如，制造(zao)一(yi)顆(ke)原(yuan)子彈(dan)至少需20-50千克的(de)高(gao)濃縮鈾(you)（也(ye)可(ke)用(yong)钚造(zao)原(yuan)子彈(dan)），其濃縮純(chun)度應達到 90%以上。

鈾(you)(you)礦(kuang)石(shi)里(li)235U的(de)(de)(de)(de)含量(liang)很低(di)，絕大(da)部分是238U，鈾(you)(you)礦(kuang)石(shi)不(bu)能像(xiang)煤(mei)塊那樣直接做燃料，它類(lei)似于大(da)部分是泥(ni)沙的(de)(de)(de)(de)煤(mei)餅，沒法燃燒。鈾(you)(you)元(yuan)素(su)(su)同(tong)位(wei)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)豐度（一元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)同(tong)位(wei)素(su)(su)混合物(wu)里(li)，某(mou)同(tong)位(wei)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)原子數(shu)和總的(de)(de)(de)(de)原子數(shu)之(zhi)比(bi)(bi)）可通(tong)過工藝處理使(shi)之(zhi)增大(da)，以(yi)獲得該元(yuan)素(su)(su)濃縮(suo)的(de)(de)(de)(de)某(mou)種同(tong)位(wei)素(su)(su)，如235U，235U與238U物(wu)理性質(zhi)稍有(you)(you)不(bu)同(tong)，主要是相對質(zhi)量(liang)不(bu)同(tong)，這導致(zhi)它們(men)形成的(de)(de)(de)(de)化合物(wu)微(wei)粒質(zhi)量(liang)會(hui)有(you)(you)點(dian)差異。利(li)用鈾(you)(you)天然(ran)同(tong)位(wei)素(su)(su)原子量(liang)不(bu)同(tong)進(jin)行分離，可使(shi)鈾(you)(you)材料中(zhong)235U對238U的(de)(de)(de)(de)比(bi)(bi)值較天然(ran)鈾(you)(you)高，從而(er)獲得裂變材料——濃縮(suo)鈾(you)(you)。“濃縮(suo)”主指提高某(mou)元(yuan)素(su)(su)特定同(tong)位(wei)素(su)(su)豐度的(de)(de)(de)(de)同(tong)位(wei)素(su)(su)分離過程，如由(you)(you)天然(ran)鈾(you)(you)生(sheng)(sheng)產濃縮(suo)鈾(you)(you)或由(you)(you)普通(tong)水(shui)生(sheng)(sheng)產重水(shui)等(deng)。

濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)同位素目的(de)(de)(de)(de)(de)即(ji)提高(gao)235U相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)于(yu)(yu)238U等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)豐(feng)(feng)度(du)(du)（濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)），使天然(ran)235U的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)含(han)量(liang)高(gao)于(yu)(yu)0.7%的(de)(de)(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)，即(ji)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)，鈾(you)(you)(you)(you)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)中235U的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)達(da)到3%以(yi)上(shang)才有可能(neng)持續“燃(ran)(ran)燒”；濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)有：3%、3.5%、20%濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)等(deng)品(pin)種。許多核(he)(he)(he)(he)反(fan)應(ying)(ying)堆(dui)和(he)核(he)(he)(he)(he)武器中所(suo)用的(de)(de)(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)，必須(xu)對(dui)(dui)其濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮，即(ji)須(xu)提高(gao)易核(he)(he)(he)(he)裂變的(de)(de)(de)(de)(de)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)，然(ran)后將其制(zhi)成(cheng)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)。大多核(he)(he)(he)(he)電廠核(he)(he)(he)(he)反(fan)應(ying)(ying)堆(dui)用的(de)(de)(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)約在(zai)(zai)3%左右(you)、不超過5%。核(he)(he)(he)(he)武器里的(de)(de)(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)材料(liao)(liao)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)需在(zai)(zai)90%以(yi)上(shang)；核(he)(he)(he)(he)艦船所(suo)用的(de)(de)(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)為20%或更低濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)。國(guo)際原子能(neng)機(ji)構界(jie)定：235U豐(feng)(feng)度(du)(du)為3%的(de)(de)(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)材料(liao)(liao)屬核(he)(he)(he)(he)電站用低濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)（工業級(ji)核(he)(he)(he)(he)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)），常是(shi)鈾(you)(you)(you)(you)鹽或氧化鈾(you)(you)(you)(you)；豐(feng)(feng)度(du)(du)大于(yu)(yu)80%的(de)(de)(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)材料(liao)(liao)為高(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)，豐(feng)(feng)度(du)(du)大于(yu)(yu)90%的(de)(de)(de)(de)(de)則是(shi)武器級(ji)（軍(jun)用）高(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)，主要(yao)用于(yu)(yu)制(zhi)造核(he)(he)(he)(he)武器；另一種劃分是(shi)：高(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)（豐(feng)(feng)度(du)(du)在(zai)(zai)20%以(yi)上(shang)），低濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)（2%-20%，商用濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)）、微(wei)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)（0.9%-2%）和(he)武器級(ji)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)（90%以(yi)上(shang)）。鈾(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)達(da)到20%是(shi)一節點與難關，由此再提高(gao)鈾(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮度(du)(du)則是(shi)一相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)容易實現的(de)(de)(de)(de)(de)過程。

獲得鈾(you)材(cai)料需(xu)(xu)經(jing)過(guo)(guo)一系列復(fu)雜(za)的(de)(de)工藝，要(yao)經(jing)過(guo)(guo)探礦(kuang)、開礦(kuang)、選礦(kuang)、浸(jin)礦(kuang)、煉礦(kuang)、精煉等(deng)流程，分離、濃縮是主要(yao)和較難的(de)(de)流程，科技含量高。鈾(you)礦(kuang)石經(jing)碾磨、分選后得到(dao)的(de)(de)較純凈鈾(you)礦(kuang)產品(pin)，即鈾(you)精礦(kuang)，又叫“黃餅”，主成分是八(ba)氧(yang)化(hua)三鈾(you)和重鈾(you)酸鈉(na)、重鈾(you)酸銨，它是核燃料生產過(guo)(guo)程中的(de)(de)一種中間產品(pin)。通常(chang)，獲得1千(qian)克武器級235U需(xu)(xu)要(yao)200多噸較高品(pin)位的(de)(de)鈾(you)礦(kuang)石。

不論(lun)是和平(ping)利用核(he)能(neng)，還是制造核(he)能(neng)武器，濃縮(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)都是必需的(de)(de)。至2006年(nian)11月，世(shi)界上運行或(huo)在(zai)建(jian)的(de)(de)470座商業(ye)核(he)電(dian)反應堆大(da)多是以濃縮(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)為(wei)燃料；到(dao)2010年(nian)，全球至少已有(you)1600噸高濃縮(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)（還有(you)500噸钚(bu)），我(wo)國(guo)(guo)是世(shi)界上第(di)四個（美、英、蘇(su)后）獨立(li)掌握濃縮(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)生產(chan)技術(shu)的(de)(de)國(guo)(guo)家；20世(shi)紀60年(nian)代前期，我(wo)國(guo)(guo)先(xian)后建(jian)立(li)了衡(heng)陽鈾(you)(you)(you)水(shui)冶廠(chang)和蘭州(zhou)氣體(ti)擴散廠(chang)，獲得(de)了濃縮(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)（1958年(nian)5月，蘭州(zhou)始建(jian)我(wo)國(guo)(guo)首座鈾(you)(you)(you)濃縮(suo)(suo)(suo)生產(chan)企業(ye)，它(ta)先(xian)后為(wei)我(wo)國(guo)(guo)的(de)(de)第(di)一(yi)(yi)顆(ke)原子彈、第(di)一(yi)(yi)顆(ke)氫(qing)彈、第(di)一(yi)(yi)艘核(he)潛艇和第(di)一(yi)(yi)座核(he)電(dian)站(zhan)，提(ti)供了優質核(he)燃料）。2011年(nian)，哈佛大(da)學肯尼(ni)迪學院下屬(shu)貝爾福爾中心的(de)(de)研究報告說(shuo)，中國(guo)(guo)擁(yong)有(you)軍用級鈾(you)(you)(you)16噸、钚(bu)1.8噸。

鈾濃縮技術

因涉及核武(wu)器問題，鈾(you)濃(nong)(nong)縮(suo)技術(shu)一直是國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際社(she)會嚴禁(jin)擴散的(de)敏感技術(shu)，國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際原子能(neng)機構(gou)與聯合國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)希望(wang)能(neng)控(kong)制各國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)鈾(you)濃(nong)(nong)縮(suo)活動。中國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)臺灣曾有核計劃。1985年(nian)起，羅(luo)(luo)馬尼亞秘密(mi)的(de)從事武(wu)器級濃(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)提煉工作(zuo)；1991年(nian)，羅(luo)(luo)馬尼亞政府(fu)同(tong)樣(yang)將其核設備、核研(yan)究置于國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際原子能(neng)機構(gou)監管之下；2003年(nian)，美國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、俄羅(luo)(luo)斯將其十幾千克(ke)、濃(nong)(nong)度(du)達(da)80%的(de)濃(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)運(yun)到俄羅(luo)(luo)斯予以處理。利比亞違反國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際承(cheng)諾(nuo)，秘密(mi)獲得(de)鈾(you)濃(nong)(nong)縮(suo)技術(shu)以發(fa)展核武(wu)器，2003年(nian)“伊拉克(ke)戰(zhan)爭”后，該國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)向(xiang)西方妥協將有關設備、圖紙交給了美國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、英(ying)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)。

除(chu)幾個核大國(guo)(guo)外，日本、德(de)國(guo)(guo)、印度(du)、以(yi)色(se)列(lie)、巴基斯坦(tan)、阿根廷、朝(chao)鮮（2011年(nian)1月(yue)，聯合國(guo)(guo)安(an)理會“對朝(chao)制裁委員(yuan)會”專家(jia)組擬訂了(le)《朝(chao)鮮鈾濃縮(suo)(suo)計劃報(bao)告》，以(yi)期防止核擴散、核競賽升級）、伊朗(lang)（2011年(nian)6月(yue)12日，伊朗(lang)常(chang)駐國(guo)(guo)際原子能機構代表蘇丹尼耶在(zai)第二屆(jie)核裁軍(jun)國(guo)(guo)際會議期間對新華(hua)社(she)記者說，伊朗(lang)已生產(chan)出逾50公斤純度(du)為20%的濃縮(suo)(suo)鈾，伊朗(lang)的目標是有120公斤這種核材料）等國(guo)(guo)都掌握了(le)鈾濃縮(suo)(suo)技(ji)術。

鈾濃縮方法

提(ti)純、濃(nong)縮235U的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)較(jiao)復雜(za)，鈾元素(su)(su)的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)同(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)，如同(tong)(tong)(tong)“孿生(sheng)(sheng)姐妹”，物(wu)理(li)性(xing)(xing)質(zhi)與(yu)化學性(xing)(xing)質(zhi)十分(fen)相(xiang)(xiang)似(si)。利(li)用(yong)(yong)同(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)在物(wu)理(li)、化學性(xing)(xing)質(zhi)上的(de)(de)(de)微小差異，通(tong)過擴(kuo)(kuo)散(san)、蒸發或化學交換(huan)等(deng)方(fang)法(fa)與(yu)過程(cheng)，可使鈾元素(su)(su)同(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)的(de)(de)(de)比例發生(sheng)(sheng)變(bian)化。用(yong)(yong)同(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)分(fen)離(li)(li)法(fa)處理(li)天然(ran)鈾，可增加鈾235U的(de)(de)(de)濃(nong)度，使天然(ran)鈾里235U的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)對(dui)含量高(gao)于0.7%，進(jin)而獲(huo)得供多種(zhong)需要(yao)的(de)(de)(de)不同(tong)(tong)(tong)濃(nong)度的(de)(de)(de)鈾材(cai)料。工(gong)業規(gui)模分(fen)離(li)(li)鈾同(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)（適用(yong)(yong)于提(ti)高(gao)U-235濃(nong)度）有氣(qi)體擴(kuo)(kuo)散(san)法(fa)、氣(qi)體離(li)(li)心法(fa)、離(li)(li)子(zi)交換(huan)法(fa)以及(ji)蒸餾法(fa)、電(dian)解法(fa)、電(dian)流(liu)法(fa)、液(ye)體熱擴(kuo)(kuo)散(san)法(fa)、電(dian)磁(ci)分(fen)離(li)(li)法(fa)和激(ji)光分(fen)離(li)(li)法(fa)等(deng)。這些濃(nong)縮方(fang)法(fa)，工(gong)藝過程(cheng)都(dou)復雜(za)，投資大、耗能高(gao)、且(qie)產量低，即(ji)生(sheng)(sheng)產鈾燃料成本(ben)較(jiao)大。

氣體擴散法

這是(shi)(shi)最(zui)早、最(zui)成熟的(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)縮方(fang)法(fa)，也(ye)(ye)是(shi)(shi)商業(ye)開發的(de)(de)(de)(de)第一(yi)(yi)種濃(nong)(nong)縮方(fang)法(fa)，它據分(fen)(fen)子滲透、擴(kuo)散(san)原理，利用不同(tong)質(zhi)量(liang)鈾(you)同(tong)位素(su)轉(zhuan)化為(wei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)態時(shi)運(yun)動(dong)速率的(de)(de)(de)(de)不同(tong)而進行分(fen)(fen)離(li)。UF6是(shi)(shi)一(yi)(yi)種劇毒、腐蝕(shi)性強和有放(fang)射性的(de)(de)(de)(de)白色(se)晶體(ti)(ti)，加熱后升華為(wei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)。由于238U、235U的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)數(shu)(shu)(shu)不同(tong)，所以UF6氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)中(zhong)二(er)者(zhe)的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)子質(zhi)量(liang)也(ye)(ye)不同(tong)，UF6里235U的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)數(shu)(shu)(shu)是(shi)(shi)349、238U的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)數(shu)(shu)(shu)是(shi)(shi)352。當高壓UF6混合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)（鈾(you)同(tong)位素(su)的(de)(de)(de)(de)混合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)）透過(guo)級聯安裝的(de)(de)(de)(de)多孔薄(bo)膜時(shi)，UF6中(zhong)U-235輕分(fen)(fen)子氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)會比UF6中(zhong)238U重分(fen)(fen)子的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)更快地通(tong)過(guo)多孔膜。通(tong)過(guo)膜管的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)立即被泵送到(dao)下(xia)一(yi)(yi)級，留在(zai)膜管中(zhong)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)則返回到(dao)較低級再循(xun)環(huan)。在(zai)每一(yi)(yi)個氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)擴(kuo)散(san)級中(zhong)235U與(yu)238U濃(nong)(nong)度比僅略有增加，如此分(fen)(fen)離(li)、濃(nong)(nong)縮到(dao)工業(ye)級235U濃(nong)(nong)度則需1000級以上。

該(gai)技術(shu)的(de)核心(xin)是多孔(kong)(kong)擴散分(fen)(fen)離(li)(li)(li)膜(mo)（蘇(su)聯(lian)曾(ceng)叫它是“社會(hui)主義陣營安(an)全的(de)心(xin)臟”），我國于1964年研制出(chu)優質的(de)分(fen)(fen)離(li)(li)(li)膜(mo)元件（時稱甲種(zhong)分(fen)(fen)離(li)(li)(li)膜(mo)，該(gai)技術(shu)獲(huo)1984年國家發(fa)明一等獎）。分(fen)(fen)離(li)(li)(li)膜(mo)是每平方(fang)分(fen)(fen)米有數(shu)百萬個超微細孔(kong)(kong)的(de)多孔(kong)(kong)薄金(jin)屬(shu)板或(huo)薄膜(mo)，將這些薄膜(mo)（板）卷成管子并裝在密封的(de)擴散器里，當UF6氣(qi)(qi)體加壓(ya)送到(dao)由這些管子組成的(de)級聯(lian)裝置(zhi)中(zhong)，混合氣(qi)(qi)體便會(hui)逐漸被分(fen)(fen)離(li)(li)(li)，含235U多的(de)濃縮UF6氣(qi)(qi)體沿著級聯(lian)裝置(zhi)向前流動(dong)，含238U多的(de)稀(xi)薄UF6氣(qi)(qi)體則因(yin)流動(dong)滯后而落下(xia)、分(fen)(fen)流了。該(gai)方(fang)法擴散、濃縮過程需要幾千個連(lian)續的(de)級聯(lian)裝置(zhi)，連(lian)續擴散可將UF6混合氣(qi)(qi)體里含238U的(de)分(fen)(fen)子與含235U的(de)分(fen)(fen)子分(fen)(fen)離(li)(li)(li)，再用化學方(fang)法處理已濃縮的(de)UF6-235U氣(qi)(qi)體分(fen)(fen)子，進(jin)而獲(huo)得235U。這種(zhong)方(fang)法鈾濃縮的(de)效率(lv)不高、能耗(hao)大。

氣體離心法

1919年，德(de)國科學家G．瑞皮完成(cheng)了(le)(le)氣體(ti)離(li)(li)(li)心機(ji)(ji)的(de)(de)基本設計。鈾濃(nong)縮離(li)(li)(li)心機(ji)(ji)概念和(he)應(ying)用則(ze)是20世紀30-40年代由(you)美囯弗吉尼亞大學的(de)(de)高速離(li)(li)(li)心機(ji)(ji)專家J．W．伯莫斯提出的(de)(de)。1934年，伯莫斯成(cheng)功地(di)分(fen)離(li)(li)(li)了(le)(le)兩種氯同(tong)位素(su)；1941年，他和(he)同(tong)事利用離(li)(li)(li)心機(ji)(ji)首次(ci)成(cheng)功地(di)分(fen)離(li)(li)(li)了(le)(le)鈾同(tong)位素(su)。分(fen)離(li)(li)(li)共設計了(le)(le)3種離(li)(li)(li)心機(ji)(ji)，其工作曾引起美國當時(shi)正實(shi)施的(de)(de)“曼哈(ha)頓計劃”（研制原子(zi)彈的(de)(de)計劃）領導(dao)人的(de)(de)注意，但美國最(zui)終選擇了(le)(le)氣體(ti)擴散法。

氣(qi)(qi)體離心(xin)法(fa)(fa)也適用于處(chu)理(li)鈾(you)的混合(he)液(ye)體或(huo)鈾(you)蒸汽，它(ta)使用獨(du)特設計的離心(xin)機(ji)使氣(qi)(qi)體或(huo)液(ye)體能不間斷地在各個離心(xin)機(ji)中(zhong)流動，可連續運(yun)轉加工鈾(you)氣(qi)(qi)流或(huo)鈾(you)液(ye)體流。當前，濃(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)常(chang)用這種機(ji)械式分離法(fa)(fa)。此法(fa)(fa)中(zhong)，真空高速(su)離心(xin)機(ji)是(shi)關(guan)鍵設備，國際上常(chang)把有無該(gai)設備作為判斷一個國家是(shi)否進行核武器(qi)研究的標志。與氣(qi)(qi)體擴(kuo)散法(fa)(fa)相比，氣(qi)(qi)體離心(xin)法(fa)(fa)工效(xiao)較高、所需電能大幅減少，所以該(gai)法(fa)(fa)已被大多的濃(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)工廠采用。

將高壓UF6氣體(ti)(ti)注入高速轉(zhuan)動的(de)(de)(de)(de)封閉式(shi)離心(xin)(xin)機里，由(you)于質(zhi)量存(cun)在差異(yi)，長時間旋(xuan)轉(zhuan)依(yi)靠(kao)慣(guan)性離心(xin)(xin)力(li)，較輕(qing)的(de)(de)(de)(de)UF6中235U分子大多集(ji)中在容器轉(zhuan)軸(zhou)處，較重(zhong)的(de)(de)(de)(de)UF6-238U分子則大多結集(ji)在邊緣。若沿(yan)軸(zhou)向從外(wai)部(bu)導入氣流(liu)，并使(shi)轉(zhuan)軸(zhou)處的(de)(de)(de)(de)這股氣體(ti)(ti)向上(shang)流(liu)動，邊緣處外(wai)部(bu)導入的(de)(de)(de)(de)氣體(ti)(ti)向下流(liu)動。如此，離心(xin)(xin)機下方收(shou)集(ji)的(de)(de)(de)(de)是較重(zhong)的(de)(de)(de)(de)UF6-238U氣體(ti)(ti)，上(shang)方則是需要的(de)(de)(de)(de)、較輕(qing)的(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣體(ti)(ti)。在近(jin)軸(zhou)處富(fu)集(ji)的(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣體(ti)(ti)被導出，再輸送到(dao)下一臺離心(xin)(xin)機繼(ji)續(xu)分離——逐漸累積、純化(hua)、濃縮。隨著較輕(qing)的(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣體(ti)(ti)穿過一系列高速離心(xin)(xin)機，其(qi)235U同位素分子富(fu)集(ji)度會(hui)越來越大。最后，利用化(hua)學法處理已收(shou)集(ji)的(de)(de)(de)(de)、較輕(qing)的(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣體(ti)(ti)，就可獲(huo)得工業或軍用級濃縮鈾。

通常，氣(qi)體離(li)心機廠需要幾千臺(tai)高速真(zhen)空離(li)心機連續、長期(qi)地工作才能得到武器級(ji)濃縮(suo)鈾等（2010年(nian)下半年(nian)，因(yin)外界攻擊，伊朗(lang)納坦(tan)茲鈾濃縮(suo)工廠至(zhi)少(shao)有1/5的(de)離(li)心機因(yin)感(gan)染“震(zhen)網”病毒被迫關(guan)閉；2011年(nian)2月(yue)末，國際原子能機構的(de)報告說(shuo)，該(gai)廠現有低純度濃縮(suo)鈾約3600公斤）。

其他幾種方法

（1）激光分離法

氣體離(li)心法(fa)(fa)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)成(cheng)本較高(gao)、效(xiao)率也不(bu)理想，先(xian)進的(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)法(fa)(fa)是激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)分(fen)(fen)離(li)法(fa)(fa)。利用激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)鈾，能降(jiang)低生產(chan)成(cheng)本。其(qi)原(yuan)(yuan)理基于激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)有較好的(de)(de)(de)(de)單(dan)色性和原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)核的(de)(de)(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)位(wei)(wei)(wei)(wei)移等。各同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)核的(de)(de)(de)(de)中子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)數不(bu)同(tong)(tong)，它們(men)的(de)(de)(de)(de)能級(ji)(ji)會發生同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)位(wei)(wei)(wei)(wei)移，發出(chu)的(de)(de)(de)(de)輻(fu)波(bo)長會有小差異。激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)單(dan)色性好，這樣能做到(dao)用和某(mou)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)核的(de)(de)(de)(de)輻(fu)射波(bo)長相同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)去激(ji)(ji)(ji)發其(qi)中的(de)(de)(de)(de)某(mou)種原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)，而不(bu)會把(ba)其(qi)他同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)一起激(ji)(ji)(ji)發，即(ji)用激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)可單(dan)獨地(di)把(ba)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)團中的(de)(de)(de)(de)某(mou)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)先(xian)電(dian)離(li)；再用電(dian)場將(jiang)電(dian)離(li)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)從同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)混合物中單(dan)獨分(fen)(fen)離(li)出(chu)來，將(jiang)這些原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)激(ji)(ji)(ji)發到(dao)高(gao)能級(ji)(ji)；最(zui)后利用高(gao)能級(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和基態(tai)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)參加化學反應的(de)(de)(de)(de)活力(li)不(bu)同(tong)(tong)，通過(guo)化學反應法(fa)(fa)便可把(ba)它分(fen)(fen)離(li)，聚集(ji)后就獲得了所需的(de)(de)(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)。

激(ji)光(guang)分(fen)離法(fa)(fa)(fa)濃(nong)縮235U，比(bi)其(qi)他(ta)方(fang)法(fa)(fa)(fa)優越，設備可(ke)大(da)(da)大(da)(da)簡化(hua)，成(cheng)本可(ke)大(da)(da)幅降低。據(ju)估計，該法(fa)(fa)(fa)生產投資約是(shi)氣體擴(kuo)散法(fa)(fa)(fa)的(de)(de)1/2，生產過(guo)程耗能(neng)只有氣體擴(kuo)散法(fa)(fa)(fa)的(de)(de)1/10左右。所以(yi)，多(duo)個國家(jia)已重視開發這(zhe)種鈾燃(ran)料生產技術。1977年美國開始研究用(yong)激(ji)光(guang)提純濃(nong)縮鈾，并證實此(ci)法(fa)(fa)(fa)的(de)(de)可(ke)行性等(deng)；1982年美國能(neng)源部(bu)確定，今后美國使用(yong)激(ji)光(guang)分(fen)離法(fa)(fa)(fa)生產鈾燃(ran)料。此(ci)法(fa)(fa)(fa)利(li)用(yong)238U、235U形成(cheng)的(de)(de)化(hua)合(he)物(wu)化(hua)學鍵(jian)(jian)的(de)(de)鍵(jian)(jian)能(neng)不同，利(li)用(yong)激(ji)光(guang)單一頻(pin)率的(de)(de)性質(zhi)可(ke)有選擇的(de)(de)使一種鈾化(hua)合(he)物(wu)的(de)(de)化(hua)學鍵(jian)(jian)斷裂達(da)到(dao)分(fen)離效果。

激(ji)(ji)(ji)光分離技術現有激(ji)(ji)(ji)光原子(zi)法(fa)(fa)和(he)激(ji)(ji)(ji)分子(zi)法(fa)(fa)：

原(yuan)子(zi)(zi)(zi)法濃縮(suo)用(yong)的(de)(de)(de)原(yuan)料是提(ti)煉鈾(you)礦后(hou)(hou)的(de)(de)(de)鈾(you)塊(kuai)，再把鈾(you)塊(kuai)加(jia)熱到高溫，形成(cheng)鈾(you)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)，鈾(you)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)里含有234U、235U、238U原(yuan)子(zi)(zi)(zi)。然后(hou)(hou)用(yong)可見光波段的(de)(de)(de)激(ji)(ji)光（如用(yong)銅蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)激(ji)(ji)光泵浦(pu)的(de)(de)(de)染料激(ji)(ji)光器）照(zhao)射鈾(you)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)，調(diao)諧激(ji)(ji)光器的(de)(de)(de)輸出波長(chang)，讓(rang)它落(luo)在235U的(de)(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)吸收(shou)譜線中心，使235U原(yuan)子(zi)(zi)(zi)電(dian)離，但不激(ji)(ji)發或(huo)電(dian)離238U原(yuan)子(zi)(zi)(zi)等。然后(hou)(hou)，利(li)用(yong)電(dian)場對通過收(shou)集板的(de)(de)(de)235U原(yuan)子(zi)(zi)(zi)掃描、分離，如此(ci)235U原(yuan)子(zi)(zi)(zi)就(jiu)從(cong)鈾(you)同位(wei)素混合氣(qi)(qi)(qi)體里中分出來了。這種技術(shu)較成(cheng)熟，已處于生產應用(yong)階段。

分(fen)(fen)子(zi)法(fa)(fa)濃縮(suo)(suo)法(fa)(fa)則(ze)依靠(kao)鈾(you)同(tong)位素吸(xi)(xi)收(shou)光(guang)譜上(shang)存在(zai)差異，它用(yong)(yong)的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)是(shi)鈾(you)的(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)化(hua)合(he)(he)物(wu)（如UF6），先用(yong)(yong)中(zhong)紅(hong)外波(bo)段(duan)的(de)(de)激光(guang)（如波(bo)長16微米的(de)(de)激光(guang)）照(zhao)射UF6混(hun)合(he)(he)氣體分(fen)(fen)子(zi)，激光(guang)波(bo)長正好是(shi)讓(rang)235U化(hua)合(he)(he)物(wu)分(fen)(fen)子(zi)電離，235U分(fen)(fen)子(zi)吸(xi)(xi)收(shou)了這些光(guang)子(zi)，能(neng)態會提高；再用(yong)(yong)紫(zi)外線激光(guang)器分(fen)(fen)解UF6混(hun)合(he)(he)氣體分(fen)(fen)子(zi)，便可(ke)從中(zhong)分(fen)(fen)離出235U，最后讓(rang)含235U化(hua)合(he)(he)物(wu)通過(guo)分(fen)(fen)解反(fan)應，就可(ke)得到235U。理論上(shang)它能(neng)生(sheng)產(chan)出很純的(de)(de)235U等，但此法(fa)(fa)還未達到生(sheng)產(chan)階段(duan)；從發(fa)展潛(qian)力(li)看，分(fen)(fen)子(zi)法(fa)(fa)則(ze)比原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)法(fa)(fa)優越。分(fen)(fen)子(zi)法(fa)(fa)濃縮(suo)(suo)用(yong)(yong)的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)是(shi)鈾(you)的(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)化(hua)合(he)(he)物(wu)，原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)來源較豐富，且分(fen)(fen)離過(guo)程不需加(jia)熱；原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)法(fa)(fa)濃縮(suo)(suo)則(ze)需加(jia)熱到2000多℃，高溫鈾(you)蒸(zheng)氣有很強(qiang)的(de)(de)腐(fu)蝕性。相對而言，分(fen)(fen)子(zi)激光(guang)法(fa)(fa)生(sheng)產(chan)設備(bei)較簡單，成本(ben)較低。

分子激(ji)(ji)光法(fa)(fa)只能用于濃縮(suo)UF6，不適于純化(hua)、濃縮(suo)金屬(shu)(shu)钚（制(zhi)造原(yuan)子彈等更好(hao)的核材料）的化(hua)合物；原(yuan)子激(ji)(ji)光法(fa)(fa)既(ji)能濃縮(suo)金屬(shu)(shu)鈾，也(ye)能濃縮(suo)金屬(shu)(shu)钚。可見，分子激(ji)(ji)光法(fa)(fa)比原(yuan)子激(ji)(ji)光法(fa)(fa)在防核擴散方面會(hui)有利一些。

（2）氣體動力學法

該技術(shu)將UF6氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)與氫或氦的(de)混(hun)合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)經過(guo)壓縮(suo)(suo)高速通(tong)過(guo)一(yi)(yi)個(ge)噴嘴(zui)，然后穿(chuan)過(guo)一(yi)(yi)個(ge)特定的(de)曲面，這(zhe)樣便可獲(huo)得從鈾的(de)混(hun)合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)中(zhong)分離(li)(li)(li)235U同(tong)位素的(de)離(li)(li)(li)心力(li)。氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)動力(li)學(xue)分離(li)(li)(li)法(fa)為(wei)實現濃(nong)縮(suo)(suo)純(chun)度所(suo)需的(de)級(ji)聯比氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)擴散法(fa)少，但它(ta)需大量的(de)電能(neng)。UF6與氫的(de)混(hun)合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)在離(li)(li)(li)心機中(zhong)的(de)渦流(liu)板上高速離(li)(li)(li)心旋(xuan)轉后，UF6氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)濃(nong)縮(suo)(suo)流(liu)和UF6氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)貧化(hua)流(liu)分別(bie)由兩(liang)條管道流(liu)出；處理收集(ji)的(de)已經多次分離(li)(li)(li)的(de)UF6氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)濃(nong)縮(suo)(suo)流(liu)，最后可得到濃(nong)縮(suo)(suo)鈾。

（3）電磁分離法

鈾同(tong)位(wei)素電(dian)磁(ci)分離(li)(li)濃縮技術，基于電(dian)離(li)(li)的(de)原子(zi)在磁(ci)場(chang)作(zuo)圓(yuan)周運動時，質量不同(tong)的(de)離(li)(li)子(zi)因旋(xuan)轉半(ban)徑不同(tong)而被分離(li)(li)。它是(shi)使鈾同(tong)位(wei)素原子(zi)離(li)(li)子(zi)同(tong)時穿過電(dian)磁(ci)體(ti)的(de)磁(ci)場(chang)，由于235U圓(yuan)周運動半(ban)徑與235U不同(tong)而被分離(li)(li)。這(zhe)是(shi)20世紀(ji)40年代初使用的(de)技術，伊(yi)拉克20世紀(ji)80年代的(de)實驗研(yan)究表明，該技術與當代電(dian)子(zi)學結合能(neng)生產武器級鈾材(cai)料。

（4）離子交換法

鈾(you)的(de)(de)(de)(de)幾(ji)種(zhong)同位素(su)在(zai)(zai)質量上的(de)(de)(de)(de)微小差異，能(neng)引起化(hua)(hua)學(xue)反(fan)應(ying)平衡的(de)(de)(de)(de)小的(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)，這可用來作同位素(su)分(fen)離(li)(li)的(de)(de)(de)(de)基礎。該方法(fa)(fa)有兩(liang)種(zhong)工藝過(guo)(guo)程(cheng)：液(ye)—液(ye)化(hua)(hua)學(xue)交(jiao)換(huan)(huan)過(guo)(guo)程(cheng)和固—液(ye)離(li)(li)子(zi)交(jiao)換(huan)(huan)過(guo)(guo)程(cheng)，后者(zhe)須用直徑(jing)大于1米離(li)(li)子(zi)交(jiao)換(huan)(huan)柱，這是(shi)一耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)、耐(nai)(nai)高壓的(de)(de)(de)(de)圓筒(tong)狀(zhuang)柱。1964年(nian)10月(yue)，我國爆(bao)炸的(de)(de)(de)(de)第一顆原子(zi)彈就是(shi)用此法(fa)(fa)濃縮的(de)(de)(de)(de)235U制(zhi)造而成的(de)(de)(de)(de)。當時，以(yi)放(fang)射化(hua)(hua)學(xue)家楊承宗（1951年(nian)6月(yue)，他獲得巴黎大學(xue)理(li)學(xue)院博士(shi)學(xue)位，其答辯通過(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)博士(shi)論文就是(shi)《離(li)(li)子(zi)交(jiao)換(huan)(huan)法(fa)(fa)分(fen)離(li)(li)放(fang)射性元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)》）為(wei)首的(de)(de)(de)(de)我國科研人員(yuan)，在(zai)(zai)通州“五所”（鈾(you)濃縮研究(jiu)所）利用離(li)(li)子(zi)交(jiao)換(huan)(huan)法(fa)(fa)純(chun)化(hua)(hua)處理(li)了(le)(le)上百噸(dun)各種(zhong)土法(fa)(fa)冶(ye)煉生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)重鈾(you)酸銨。經過(guo)(guo)兩(liang)年(nian)多(duo)的(de)(de)(de)(de)奮(fen)戰，他們生(sheng)產出(chu)了(le)(le)2.5噸(dun)符合原子(zi)彈原料要求的(de)(de)(de)(de)純(chun)鈾(you)化(hua)(hua)合物，提前3個(ge)月(yue)為(wei)我國成功試爆(bao)原子(zi)彈提供了(le)(le)核心物質。

鈾的用途

1942年前鈾主要用(yong)作玻(bo)璃(li)和陶瓷(ci)的(de)著(zhu)色(se)劑(ji)，用(yong)量(liang)很少。隨著(zhu)235U鏈式(shi)核裂(lie)變反應的(de)被發(fa)現(xian)，核裂(lie)變釋(shi)放的(de)巨大能量(liang) （1kg235U釋(shi)放的(de)裂(lie)變能相當于(yu)1800tTNT炸藥(yao)）引起(qi)人們的(de)注意，首先用(yong)于(yu)制造原子彈、氫彈。

鈾核反應堆

從50年代后期開始(shi)，鈾被越(yue)來越(yue)多地(di)用作(zuo)核發電的核燃料(liao)。1kg235U核完全裂變所釋放的能量相(xiang)當于燃燒2700t優質煤所放出的能量。

此外，鈾核反應堆也可(ke)用(yong)(yong)作輻(fu)照源，用(yong)(yong)于(yu)(yu)農(nong)業(ye)(ye)輻(fu)照育(yu)種、食品(pin)工業(ye)(ye)食品(pin)保(bao)鮮和(he)滅(mie)菌，也可(ke)用(yong)(yong)于(yu)(yu)生(sheng)產人(ren)造元素。在醫(yi)藥(yao)方面(mian)用(yong)(yong)于(yu)(yu)放射(she)治療(liao)、放射(she)免疫藥(yao)盒、造影診斷等(deng)(deng)，在工業(ye)(ye)和(he)地質等(deng)(deng)方面(mian)用(yong)(yong)于(yu)(yu)工業(ye)(ye)探(tan)傷(shang)、自動控制(zhi)、地質勘探(tan)和(he)文(wen)物(wu)考古等(deng)(deng)。

科(ke)學研(yan)究及(ji)工業實(shi)踐證明，鈾(you)是惟一的一次天然核(he)(he)燃料(liao)，核(he)(he)能(neng)工業必須依靠鈾(you)。由(you)于(yu)(yu)核(he)(he)能(neng)工業具有和平和軍事應用兩(liang)種目的，因(yin)此鈾(you)便(bian)成為(wei)一種特殊商品金屬(shu)，其生產(chan)受到(dao)政(zheng)治、社會和經濟多種因(yin)素的影響。20世紀40～50年代(dai)，鈾(you)主要用于(yu)(yu)核(he)(he)武器(qi)，50年代(dai)以后主要用于(yu)(yu)核(he)(he)發電。世界鈾(you)的產(chan)量(liang)(liang)長期供(gong)過于(yu)(yu)需，有大量(liang)(liang)庫存。國際市場(chang)每公斤U3O8的價格從(cong)1978年初(chu)的97美(mei)元降至(zhi)(zhi)1990年的19.84美(mei)元。西方國家鈾(you)年產(chan)量(liang)(liang)亦(yi)由(you)1980年的43960t降至(zhi)(zhi)1985年的35278t。但在(zai)這段時期內(nei)，核(he)(he)電站發展迅速，1980年裝機總容量(liang)(liang)為(wei)1.35億(yi)kW，1989年增至(zhi)(zhi)3.18億(yi)kW。1985年鈾(you)的年產(chan)量(liang)(liang)低于(yu)(yu)核(he)(he)發電的需要量(liang)(liang)。

原子彈

把(ba)常規(gui)炸(zha)(zha)藥(yao)(yao)有(you)規(gui)律(lv)地安放在(zai)鈾(you)的(de)(de)(de)周圍(wei)，然后使(shi)用電子(zi)雷管(guan)使(shi)這(zhe)些炸(zha)(zha)藥(yao)(yao)精(jing)確的(de)(de)(de)同(tong)時爆(bao)炸(zha)(zha)，產生的(de)(de)(de)巨大壓力將(jiang)鈾(you)壓到一起，并被(bei)壓縮，達(da)到臨(lin)(lin)(lin)界條(tiao)件，發生爆(bao)炸(zha)(zha)。或者將(jiang)兩(liang)塊(kuai)(kuai)總質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)超過(guo)臨(lin)(lin)(lin)界質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)鈾(you)塊(kuai)(kuai)合到一起，也會(hui)發生猛烈的(de)(de)(de)爆(bao)炸(zha)(zha)。臨(lin)(lin)(lin)界質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)是(shi)指(zhi)維持核(he)子(zi)連鎖(suo)反(fan)應(ying)(ying)所需的(de)(de)(de)裂(lie)變(bian)(bian)材料(liao)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)。不同(tong)的(de)(de)(de)可裂(lie)變(bian)(bian)材料(liao)，受核(he)子(zi)的(de)(de)(de)性質(zhi)(zhi)(zhi)（如(ru)裂(lie)變(bian)(bian)橫切面(mian)）、物(wu)(wu)理性質(zhi)(zhi)(zhi)、物(wu)(wu)料(liao)形狀、純度、是(shi)否被(bei)中(zhong)子(zi)反(fan)射(she)(she)物(wu)(wu)料(liao)包(bao)圍(wei)、是(shi)否有(you)中(zhong)子(zi)吸收物(wu)(wu)料(liao)等等因素影響，而會(hui)有(you)不同(tong)的(de)(de)(de)臨(lin)(lin)(lin)界質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)。剛好可能以(yi)(yi)產生連鎖(suo)反(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)組合，稱(cheng)(cheng)為(wei)已達(da)臨(lin)(lin)(lin)界點。比這(zhe)樣更(geng)多質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)組合，核(he)反(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)速(su)率會(hui)以(yi)(yi)指(zhi)數增長，稱(cheng)(cheng)為(wei)超臨(lin)(lin)(lin)界。如(ru)果組合能夠(gou)在(zai)沒有(you)延遲放出中(zhong)子(zi)之下進(jin)行連鎖(suo)反(fan)應(ying)(ying)，這(zhe)種臨(lin)(lin)(lin)界被(bei)稱(cheng)(cheng)為(wei)即(ji)發臨(lin)(lin)(lin)界，是(shi)超臨(lin)(lin)(lin)界的(de)(de)(de)一種。即(ji)發臨(lin)(lin)(lin)界組合會(hui)產生核(he)爆(bao)炸(zha)(zha)。如(ru)果組合比臨(lin)(lin)(lin)界點小(xiao)(xiao)(xiao)，裂(lie)變(bian)(bian)會(hui)隨時間減少，稱(cheng)(cheng)之為(wei)次臨(lin)(lin)(lin)界。核(he)子(zi)武器在(zai)引爆(bao)以(yi)(yi)前必須維持在(zai)次臨(lin)(lin)(lin)界。以(yi)(yi)鈾(you)核(he)彈(dan)為(wei)例，可以(yi)(yi)把(ba)鈾(you)分成數大塊(kuai)(kuai)，每塊(kuai)(kuai)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)維持在(zai)臨(lin)(lin)(lin)界以(yi)(yi)下。引爆(bao)時把(ba)鈾(you)塊(kuai)(kuai)迅速(su)結(jie)合。投擲在(zai)廣島(dao)的(de)(de)(de)“小(xiao)(xiao)(xiao)男孩”原子(zi)彈(dan)是(shi)把(ba)一小(xiao)(xiao)(xiao)塊(kuai)(kuai)的(de)(de)(de)鈾(you)透過(guo)槍管(guan)射(she)(she)向另一大塊(kuai)(kuai)鈾(you)上(shang)，造(zao)成足夠(gou)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)。這(zhe)種設計稱(cheng)(cheng)為(wei)“槍式”。

銷售信息

2023年(nian)(nian)11月21日，由(you)于對核能的需求復蘇和供應中斷，鈾的價格15年(nian)(nian)來首次突破80美元/磅。紐商所追蹤實物市場鈾原料(liao)黃餅（yellowcake）合約的期貨當天觸及(ji)80.25美元/磅。