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鈾(you)(Uranium)是(shi)(shi)原(yuan)子序(xu)數為(wei)92的元(yuan)素(su)，其元(yuan)素(su)符號是(shi)(shi)U，是(shi)(shi)自(zi)然界(jie)中(zhong)(zhong)能夠找到的最(zui)重(zhong)原(yuan)生元(yuan)素(su)。在自(zi)然界(jie)中(zhong)(zhong)存在三種同位(wei)素(su)，均帶(dai)有放射性，擁有非常長的半(ban)衰(shuai)期(qi)（數十萬年~45億年）。此(ci)外還(huan)有12種人(ren)工同位(wei)素(su)(226U~240U)。鈾(you)在1789年由馬丁·海因里希·克拉普羅(luo)特（Martin Heinrich Klaproth）發現(xian)。鈾(you)化合物(wu)早期(qi)用于瓷(ci)器的著色(se)，在核(he)裂變現(xian)象被發現(xian)后用作為(wei)核(he)燃料(liao)。

2023年4月(yue)，日(ri)(ri)本與(yu)韓國(guo)科(ke)學家發現了一種以前未知的(de)鈾同(tong)位素——鈾-241。11月(yue)21日(ri)(ri)，鈾的(de)價(jia)格15年來首次突(tu)破(po)80美元(yuan)/磅。

簡介

自(zi)然產生(sheng)的(de)最重(zhong)的(de)金屬。呈銀白(bai)色，具有硬度強、密度高、可(ke)延展、有放射(she)性等(deng)特征。一般在鈾(you)(you)(you)(you)與氧(yang)、氧(yang)化物或硅酸鹽的(de)結合(he)中(zhong)發(fa)(fa)現鈾(you)(you)(you)(you)。鈾(you)(you)(you)(you)原子(zi)能發(fa)(fa)生(sheng)裂變反應，釋(shi)放大(da)量能量從而可(ke)以應用于發(fa)(fa)電，核(he)武器(qi)制造(zao)等(deng)領域(yu)。第二次世(shi)界大(da)戰中(zhong)盟軍的(de)核(he)武器(qi)計劃引發(fa)(fa)對鈾(you)(you)(you)(you)的(de)需求，鈾(you)(you)(you)(you)的(de)生(sheng)產應運而生(sheng)。到20世(shi)紀70年代(dai)，鈾(you)(you)(you)(you)的(de)生(sheng)產工(gong)業已穩固地建立起來。

化學性質

鈾是Ⅲb族錒(a)系放射(she)性化(hua)學(xue)元素，符號U，原(yuan)子序數(shu)(shu)92，相對(dui)原(yuan)子質量238.03，是原(yuan)子序數(shu)(shu)和相對(dui)原(yuan)子質量最大的(de)天(tian)然(ran)元素。鈾在(zai)常溫(wen)(wen)下是銀白(bai)色的(de)致密(mi)金屬，鈾的(de)新切面(mian)呈發亮的(de)鋼灰(hui)色，但在(zai)室溫(wen)(wen)空氣中逐漸(jian)生成黑(hei)色氧化(hua)膜(mo)。

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

鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)是(shi)(shi)正電性很強的(de)(de)活潑元素(su)，與幾乎所有(you)非(fei)金屬元素(su)（惰(duo)性氣體除外）反應生(sheng)成化(hua)合物(wu)，常(chang)以U3+、U4+、UO2+和(he)UO22+離子(zi)形式存在(zai)(zai)。鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)與氫(qing)在(zai)(zai)523K時發生(sheng)可逆反應，生(sheng)成UH3。鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)-氧系(xi)比較復雜，在(zai)(zai)UO2～UO3間存在(zai)(zai)多種(zhong)相(xiang)，重(zhong)要(yao)的(de)(de)氧化(hua)物(wu)有(you)UO2、U3O8和(he)UO3。其中(zhong)UO2是(shi)(shi)當前(qian)應用最廣(guang)泛的(de)(de)核(he)燃(ran)料(liao)(liao)。鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)與鹵素(su)生(sheng)成核(he)燃(ran)料(liao)(liao)制備工藝中(zhong)重(zhong)要(yao)的(de)(de)化(hua)合物(wu)。如UF4是(shi)(shi)生(sheng)產金屬鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)和(he)UF6的(de)(de)中(zhong)間產物(wu)。UF6的(de)(de)三相(xiang)點(dian)為337K，是(shi)(shi)氣態鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)同(tong)位素(su)分離的(de)(de)原料(liao)(liao)。碳(tan)化(hua)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)、氮化(hua)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)和(he)硅化(hua)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)都(dou)是(shi)(shi)性能優越的(de)(de)被認為有(you)希望的(de)(de)核(he)燃(ran)料(liao)(liao)。

金屬(shu)鈾在(zai)空氣中會變暗(an)，可(ke)為蒸汽和(he)(he)酸腐蝕(shi)，但耐堿腐蝕(shi)。其(qi)原子半(ban)徑(jing)為138.5pm；U3+、U4+、U5+、U6+的離(li)子半(ban)徑(jing)分(fen)別為103、97、89及(ji)80pm。鈾的電負性據(ju)鮑林（Pauling）測(ce)定(ding)(ding)為1.38；阿爾勒德(de)（Allred）和(he)(he)羅切夫（Rochow）測(ce)定(ding)(ding)為1.22。

鈾能(neng)與大(da)多數非金屬元素及(ji)其化(hua)合物發(fa)生(sheng)(sheng)反(fan)應(ying)(ying)，反(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)和反(fan)應(ying)(ying)速度(du)隨鈾的(de)(de)(de)(de)粒度(du)而異。鈾在(zai)室溫(wen)的(de)(de)(de)(de)空氣或氧(yang)氣中能(neng)自燃(ran)，細粒鈾在(zai)水(shui)中亦能(neng)自燃(ran)。在(zai)一(yi)定條件下(xia)，鈾氧(yang)化(hua)放出的(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)可(ke)引起爆炸(zha)。鈾粉塵的(de)(de)(de)(de)爆炸(zha)濃度(du)下(xia)限為55mg/dm3。鈾能(neng)與許多金屬反(fan)應(ying)(ying)生(sheng)(sheng)成金屬間化(hua)合物。鈾可(ke)與鈮、鉿、鋯、鉬(mu)及(ji)鈦生(sheng)(sheng)成固溶體(ti)。

鈾(you)(you)及其化(hua)合物(wu)(wu)均有較大的(de)化(hua)學毒性(xing)(xing)(xing)，空(kong)氣(qi)中可溶(rong)(rong)性(xing)(xing)(xing)鈾(you)(you)化(hua)合物(wu)(wu)的(de)允許(xu)濃(nong)(nong)度(du)為(wei)0.05mg/m3，不溶(rong)(rong)性(xing)(xing)(xing)鈾(you)(you)化(hua)合物(wu)(wu)的(de)允許(xu)濃(nong)(nong)度(du)為(wei)0.25mg/m3，人(ren)體對天(tian)然(ran)鈾(you)(you)的(de)放(fang)射性(xing)(xing)(xing)允許(xu)劑(ji)量，可溶(rong)(rong)性(xing)(xing)(xing)鈾(you)(you)化(hua)合物(wu)(wu)是7400Bq，不溶(rong)(rong)性(xing)(xing)(xing)鈾(you)(you)化(hua)合物(wu)(wu)是333Bq。

物理性質

鈾(you)(you)(you)是(shi)放射性金(jin)屬(shu)元素，可作為核反應(ying)的燃料(liao)。鈾(you)(you)(you)是(shi)銀(yin)白色金(jin)屬(shu)，幾乎與鋼一樣(yang)硬，密(mi)度(du)高(gao)（相對密(mi)度(du)約(yue)18.95），熔點1135℃，沸(fei)點4134℃。在核能量發(fa)展之前(qian)，它被(bei)用作制造黃色玻璃。鈾(you)(you)(you)是(shi)自然界存(cun)在的原(yuan)子序數(shu)最(zui)高(gao)的元素。1841年E.佩利（1811-1890）離析(xi)出金(jin)屬(shu)鈾(you)(you)(you)，雖然在此之前(qian)鈾(you)(you)(you)已在瀝(li)青鈾(you)(you)(you)礦中被(bei)認知。它也(ye)藏于云母鈾(you)(you)(you)礦、釩鉀鈾(you)(you)(you)礦和(he)獨居石中；主要分(fen)布于加(jia)拿大、澳大利亞、南非(fei)。可通過氣體擴散(san)技(ji)術從易揮發(fa)氣體六氟化(hua)鈾(you)(you)(you)（UF6）中分(fen)離各同位(wei)素鈾(you)(you)(you)。

鈾存在(zai)(zai)三種同(tong)素異形體，其(qi)存在(zai)(zai)溫(wen)度(du)和主要結構特征列(lie)于表中(zhong)。α-U在(zai)(zai)室(shi)溫(wen)時的密度(du)為19.02t/m3。α-U和β-U呈(cheng)明顯的各向異性(xing)，如在(zai)(zai)298～523K之間，α-U單晶沿a、b、c軸(zhou)熱(re)(re)膨脹系(xi)數分別為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(xing)結構。無序排列(lie)的多晶鈾在(zai)(zai)293～373K范圍(wei)的熱(re)(re)膨脹系(xi)數等于16.3×10-6/K。在(zai)(zai)5～350K之間的比熱(re)(re)為27.66J/（mol·K）。α-U的熱(re)(re)導率(lv)隨溫(wen)度(du)提高而增加，室(shi)溫(wen)下為25.1W/（m·K），1033K時為37.7W/（m·K）。

鈾(you)的(de)力學性質隨(sui)試樣(yang)爐號和熱處理的(de)不(bu)同而異(yi)。對(dui)α軋制(zhi)α退火的(de)試樣(yang)，得到(dao)室溫(wen)最大屈服強(qiang)度為(wei)206.8-275.8 MPa，對(dui)小(xiao)變(bian)形(xing)量(liang)擠壓(ya)鈾(you)，室溫(wen)抗(kang)拉強(qiang)度極限(xian)為(wei)586.1～861.8MPa。鈾(you)有(you)三種晶(jing)格結(jie)(jie)構：α-U為(wei)斜方結(jie)(jie)構，a=284.785pm，b=585.801pm，c=494.553pm；β-U為(wei)正方結(jie)(jie)構，a=1076.0pm，c=565.2pm；γ-U為(wei)體(ti)心(xin)立(li)方結(jie)(jie)構，a=352.4pm。它們(men)的(de)轉換溫(wen)度為(wei)941K（α→β）和1047K（β→γ）。

鈾的(de)同素異形體 α-U β-U γ-U

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

晶體結構 斜(xie)方(fang) 四(si)方(fang) 體心立方(fang)

晶(jing)胞中(zhong)原子數 （個(ge)） 4 30 2

晶格(ge)常(chang)數 （nm） a0 0. 28541 1. 0579 0. 3524

b0 0. 58692 - -

c0 0. 49563 0. 5656 -

鈾(you)的重要物理性質列于下表(biao)。

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(hua)熱Q/kJ·mol-1 417.1

密度(du)ρ/kg·m-3 18950（293K），17907（熔點液(ye)體(ti)）

熱導率λ/W·m-1·K-1 27.6（300K）

電阻率ρ/Ω·m 30.8×10-8（273K）

摩爾體積(ji)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)然鈾(you)(you)含有三種同位(wei)素：238U、235U和234U，它們的(de)含量(liang)分別為99.28%（238U）、0.71%（235U）和0.006%（234U），半(ban)衰期分別為（238U）4.51×109、（235U）7.09×108和（234U）2.35×105年。其(qi)中以(yi)235U為最重要，是(shi)目前(qian)核(he)動(dong)力的(de)燃料(liao)。一個235U核(he)吸收一個熱中子發生裂(lie)變時放出約(yue)2.5個中子，并釋放出207MeV能(neng)(neng)量(liang)。1kg235U核(he)裂(lie)變放出的(de)能(neng)(neng)量(liang)相當于燃燒2700t煤所產生的(de)能(neng)(neng)量(liang)。根(gen)據反應堆(dui)堆(dui)型(xing)及(ji)其(qi)工作(zuo)條件，核(he)燃料(liao)可采(cai)用天(tian)然鈾(you)(you)或提高了U含量(liang)的(de)富(fu)集鈾(you)(you)。用氣體擴散(san)法、離(li)心法或激光法等分離(li)鈾(you)(you)同位(wei)素，可使U的(de)富(fu)集度達(da)到(dao)90%以(yi)上。U俘獲中子后轉變成(cheng)易裂(lie)變的(de)Pu（钚）。Pu和U也是(shi)制造核(he)武器的(de)主要原料(liao)。

在25km地殼內含(han)(han)1014t鈾(you)，其中海水含(han)(han)1010t，每噸海水平均含(han)(han)鈾(you)3.3mg。自然界存在幾百種(zhong)含(han)(han)鈾(you)的礦物，但大多是貧礦，所以經濟(ji)地大量(liang)開采很困難。目前，經濟(ji)上有開采價值的鈾(you)礦含(han)(han)U3O8量(liang)為(wei)0.1%左(zuo)右。如果發展快中子增殖堆(dui)，則鈾(you)資源利用率可(ke)比壓(ya)水堆(dui)提(ti)高60～70倍。

鈾同(tong)位(wei)素中存量(liang)最(zui)多的(de)是(shi)238U，再(zai)者(zhe)是(shi)可(ke)用作核(he)能發(fa)電的(de)燃料的(de)235U，豐度(du)最(zui)少的(de)是(shi)234U。此外還有12種人工同(tong)位(wei)素。

同位素(su) 豐(feng)度 半衰期 衰變(bian)模式 衰變(bian)能量（MeV）衰變(bian)產物

232U 人造 68.9年 自發分(fen)裂(lie) - -

α衰變 5.414 Th-228

233U 人造 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(bian) 4.859 Th-230

235U 0.72% 7.038×108年(nian) 自發分裂 202.48 -

α衰(shuai)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 人造 6.75日 β衰變 0.519 Np-237

238U 99.28% 4.468×109年 自(zi)發分裂 205.87 -

α衰(shuai)變 4.27 Th-234

核性質

鈾(you)的熱中子吸(xi)收截面(mian)為7.60b±0.07b。鈾(you)的同(tong)位(wei)素(su)(su)（包括同(tong)核異能(neng)素(su)(su)）有15種(zhong)，其(qi)質量數從227至240。鈾(you)的天(tian)然同(tong)位(wei)素(su)(su)組成列于下表。

核 素 相對原子質量 自然豐度/% 半(ban)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為錒鈾衰變(bian)(bian)系(xi)的(de)(de)(de)始祖(zu)核(he)(he)素(su)，238U為鈾鐳系(xi)的(de)(de)(de)始祖(zu)核(he)(he)素(su)，234U是(shi)238U的(de)(de)(de)衰變(bian)(bian)系(xi)產物。235U是(shi)惟一(yi)天然(ran)的(de)(de)(de)可裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)核(he)(he)素(su)。235U核(he)(he)素(su)受熱中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)轟擊(ji)，吸收一(yi)個(ge)(ge)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)后發(fa)(fa)(fa)生(sheng)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)（誘發(fa)(fa)(fa)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)）。一(yi)個(ge)(ge)235U核(he)(he)在(zai)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)時放出(chu)的(de)(de)(de)總能(neng)量為195MeV，同時放出(chu)2～3（平均2.5）個(ge)(ge)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)。只要其中(zhong)(zhong)一(yi)個(ge)(ge)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)引起另一(yi)個(ge)(ge)235U核(he)(he)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)，鏈(lian)式核(he)(he)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)就會持(chi)續進行下(xia)去。238U不(bu)是(shi)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)核(he)(he)素(su)，但238U在(zai)反(fan)應堆(dui)活性區吸收中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)后生(sheng)成239U，239U再經兩次β衰變(bian)(bian)生(sheng)成能(neng)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)的(de)(de)(de)Pu。因此，可以利(li)用(yong)快中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)增(zeng)殖(zhi)堆(dui)充分發(fa)(fa)(fa)揮238U的(de)(de)(de)作用(yong)，提高(gao)天然(ran)鈾的(de)(de)(de)利(li)用(yong)率(lv)。

發現簡史

鈾(you)(you)(you)(you)(you)（yóu）英文名Uranium，得名于天王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)名字(zi)“Uranus”。1789年(nian)(nian)(nian)(nian)M.H.克拉(la)普羅特（Martin Heinrich Klaproth）首先從瀝(li)青鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦中(zhong)發現(xian)(xian)了(le)“鈾(you)(you)(you)(you)(you)”，就(jiu)用1781年(nian)(nian)(nian)(nian)新(xin)發現(xian)(xian)的(de)(de)(de)一個行星(xing)——天王(wang)星(xing)命名它(ta)為uranium，元素符號定為U。但1841年(nian)(nian)(nian)(nian)E.M.佩利若（Eugene-Melchior Peligot）證(zheng)明該物質系二(er)氧化鈾(you)(you)(you)(you)(you)，隨后(hou)用鉀還原UCl4制(zhi)備了(le)金(jin)屬(shu)鈾(you)(you)(you)(you)(you)。1896年(nian)(nian)(nian)(nian)A.H.貝可(ke)勒爾（Antoine Henri Becquerel）發現(xian)(xian)了(le)鈾(you)(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)放射性現(xian)(xian)象。那時對鈾(you)(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)研(yan)究屬(shu)純理論性的(de)(de)(de)，鈾(you)(you)(you)(you)(you)化合(he)物只用于玻璃和(he)(he)陶瓷的(de)(de)(de)著(zhu)色。1898年(nian)(nian)(nian)(nian)在鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦中(zhong)發現(xian)(xian)了(le)鐳，鈾(you)(you)(you)(you)(you)便(bian)成為開采(cai)鐳的(de)(de)(de)副產(chan)品。1938年(nian)(nian)(nian)(nian)O.哈恩（Otto Hahn）和(he)(he)F.施特拉(la)斯曼（Fritz Strassmann）用中(zhong)子轟擊鈾(you)(you)(you)(you)(you)核發現(xian)(xian)核裂變(bian)同時釋放出(chu)能量，引起了(le)人們重新(xin)對鈾(you)(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)重視。第二(er)次世界大戰期間(jian)和(he)(he)戰后(hou)，由(you)于核武器和(he)(he)核動(dong)力的(de)(de)(de)需(xu)要(yao)，加(jia)速了(le)鈾(you)(you)(you)(you)(you)資源(yuan)的(de)(de)(de)勘探和(he)(he)開采(cai)。

美國(guo)為此設立了(le)專(zhuan)門研究原(yuan)子(zi)彈(dan)的(de)機構。1945年美國(guo)在日本廣(guang)島(dao)投(tou)擲(zhi)了(le)第一(yi)顆235U原(yuan)子(zi)彈(dan)，幾天后又在日本長崎投(tou)下了(le)一(yi)顆239Pu原(yuan)子(zi)彈(dan)。1954年蘇(su)聯建成了(le)第一(yi)座核(he)電站。從此，鈾(you)的(de)科研和(he)生(sheng)產(chan)受(shou)到世界各國(guo)的(de)高度重視(shi)，核(he)武器制(zhi)造和(he)核(he)發電工(gong)業(ye)便得到迅速(su)發展。中國(guo)的(de)鈾(you)工(gong)業(ye)自20世紀50年代興(xing)起，已形成完(wan)整的(de)和(he)具(ju)有相當規模(mo)的(de)科研和(he)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)體系。

2023年4月，日(ri)本與韓(han)國科學(xue)家發現(xian)了一種以前未知的鈾同位(wei)素——鈾-241。其(qi)原子(zi)序(xu)數為92，質量為241，半(ban)衰期可能只(zhi)有40分鐘(zhong)，這(zhe)是自1979年以來(lai)科學(xue)家首次發現(xian)富含中子(zi)的鈾同位(wei)素。

鈾的化合物

鈾(you)有多(duo)種化(hua)合(he)物(wu)(wu)，主要鈾(you)化(hua)合(he)物(wu)(wu)的化(hua)學式、存在形態和用(yong)途列于下表。

名稱 化學式 存在形態 用 途

二氧(yang)化鈾(you) UO2 深(shen)褐色或(huo)黑(hei)色粉末(mo) 制造反應堆元件或(huo)

生產UF4

三氧(yang)化鈾(you) UO3 無定形UO3或α-UO3，褐色，β-UO3橙(cheng)色粉末，γ-UO3 還(huan)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(ba)氧化三鈾 U3O8 橄欖綠(lv)色（有時呈墨綠(lv)或黑色）粉(fen)末翠綠(lv)色晶體（綠(lv)鹽）儲存(cun)、還原成UO2制(zhi)取(qu)金屬鈾或UF6

四氟化鈾 UF4 室(shi)溫(wen)下近于白色固體，在(zai)309K溫(wen)度升華(hua)，最易揮發(fa)的鈾化合(he)物(wu) 同(tong)位素分離，濃(nong)縮

六氟化鈾 UF6 235U

硝酸(suan)鈾酰(xian) UO2(NO3)2 UO2（NO3）2·6H2O亮(liang)黃色晶體 脫硝成UO3

重(zhong)鈾酸(suan)銨 (NH4)2U2O7 黃(huang)色沉淀物（俗稱“黃(huang)餅”）質(zhi)量好的呈(cheng)片狀(zhuang)結晶(jing) 熱(re)分(fen)解成UO2或(huo)

UO3

三碳酸鈾酰銨 (NH4)4UO2(CO3)3 淡黃色晶(jing)體 熱分(fen)解成UO2

鈾的合金

鈾(you)(you)能(neng)與多種金(jin)屬(shu)生(sheng)成金(jin)屬(shu)間化(hua)合(he)(he)物。鈾(you)(you)具有化(hua)學(xue)性(xing)(xing)質活潑、各向異性(xing)(xing)結構(gou)和機械性(xing)(xing)能(neng)較(jiao)差等缺(que)陷。鈾(you)(you)合(he)(he)金(jin)的(de)某些性(xing)(xing)質優于金(jin)屬(shu)鈾(you)(you)，這在(zai)核燃料元件制造(zao)中相當重要(yao)。添加適量的(de)其他金(jin)屬(shu)，如鈮、鉻、鉬(mu)或鋯(gao)能(neng)改(gai)善鈾(you)(you)的(de)熱導率、晶體(ti)結構(gou)及金(jin)相結構(gou)、熱處(chu)理特性(xing)(xing)、輻照穩定(ding)性(xing)(xing)和耐蝕(shi)性(xing)(xing)等。

貧(pin)(pin)鈾彈即利用貧(pin)(pin)鈾合(he)(he)金制(zhi)造(zao)的(de)一種高效(xiao)燃燒穿(chuan)甲彈，它借助(zhu)貧(pin)(pin)鈾材料密(mi)(mi)度大（鉛(qian)密(mi)(mi)度的(de)2倍(bei)）、強度大（鋼強度的(de)3倍(bei)）和穿(chuan)透(tou)力(li)強，且易燃燒的(de)特點制(zhi)作而成，貧(pin)(pin)鈾合(he)(he)金含238U、235U等，貧(pin)(pin)鈾彈爆炸后殘留的(de)235U等能損(sun)害腎(shen)臟(zang)、神經(jing)系統，可導致肺(fei)癌等。密(mi)(mi)度、硬(ying)度較大的(de)貧(pin)(pin)鈾合(he)(he)金，還可制(zhi)作防輻射材料等。

鈾的賦存及資源

鈾(you)廣泛(fan)存在于(yu)地(di)(di)殼(ke)(ke)和海(hai)水中(zhong)。海(hai)水中(zhong)鈾(you)的(de)濃度(du)為3×10-7%，地(di)(di)殼(ke)(ke)豐度(du)為2.3×10-4%，但在地(di)(di)殼(ke)(ke)中(zhong)很(hen)分散。

鈾的礦物

鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)按成因(yin)可(ke)分為(wei)原生(sheng)鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)和(he)次(ci)生(sheng)鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)兩大類。除瀝青鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)外，原生(sheng)鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)均(jun)(jun)存在于偉晶巖(yan)中，原生(sheng)礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)經(jing)風化和(he)熱液作用易轉變成各(ge)種(zhong)次(ci)生(sheng)礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)。鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)的(de)(de)成因(yin)、產狀、含鈾(you)量及伴生(sheng)礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)和(he)圍巖(yan)均(jun)(jun)會影響到鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)的(de)(de)加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝。已發(fa)現的(de)(de)鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)和(he)含鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)約有500多種(zhong)。其中常(chang)見并具(ju)有工(gong)(gong)業實用價值(zhi)的(de)(de)僅二(er)三十種(zhong)。下表所列(lie)為(wei)重要的(de)(de)鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)。

類型 礦物名稱 組(zu) 成 鈾(you)含量（質量分數ω）/%

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

晶質鈾(you)礦 （U,Th）O2·mUO3·nPbO 65～75.4

鈦鈾礦 (U,Ce,Fe,Y,Th)3Ti5O16 ＜40

次生(sheng)鈾礦 水（瀝青）鈾礦 UO2·mUO3·nH2O

銅鈾(you)云母 Cu(UO2)2(PO4)2·(8～12)H2O 50

鈣鈾(you)云母 Ca(UO2)2(PO4)2·(8～12)H2O 50

鉀(jia)釩(fan)鈾礦(kuang) K2(UO2)2(VO4)2·(1～3)H2O 50

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

除澳大利(li)亞、加拿大有一些較大的(de)富鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)床（含(han)鈾(you)(you)1%～10%）外(wai)，大多數(shu)鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)的(de)含(han)鈾(you)(you)品位為0.1%～0.2%。鈾(you)(you)水冶廠大多直接處理鈾(you)(you)原(yuan)礦(kuang)(kuang)，但通過選(xuan)礦(kuang)(kuang)能提高礦(kuang)(kuang)石(shi)品位，降低成(cheng)本。一些國家正采用(yong)放射分(fen)選(xuan)機對塊狀鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)石(shi)進行選(xuan)礦(kuang)(kuang)。為了綜合利(li)用(yong)或(huo)改善(shan)鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)石(shi)加工性能，有的(de)礦(kuang)(kuang)石(shi)還(huan)需經配礦(kuang)(kuang)、焙燒等預處理。

此外，含(han)鈾(you)的(de)(de)(de)磷酸(suan)(suan)鹽礦、褐煤(mei)、頁巖、鈾(you)礦水、含(han)鈾(you)銅廢石堆浸液(ye)和海水等都可成為提鈾(you)的(de)(de)(de)原料。例如，1988年美國從濕(shi)法磷酸(suan)(suan)等副產品中回收(shou)的(de)(de)(de)鈾(you)達(da)1500t，約(yue)占其(qi)總產量5190t鈾(you)的(de)(de)(de)29%。

分布范圍

鈾(you)(you)通常被人們認為是一種(zhong)稀有(you)金屬(shu)，盡管鈾(you)(you)在(zai)地(di)(di)殼中的(de)(de)含(han)量很高，比(bi)汞(gong)、鉍、銀(yin)要(yao)多(duo)(duo)得(de)多(duo)(duo)，但(dan)由于(yu)提取鈾(you)(you)的(de)(de)難度較大，所以它注定了要(yao)比(bi)汞(gong)這些元素發現(xian)的(de)(de)晚得(de)多(duo)(duo)。盡管鈾(you)(you)在(zai)地(di)(di)殼中分布(bu)廣泛，但(dan)是只有(you)瀝青鈾(you)(you)礦(kuang)和鉀釩鈾(you)(you)礦(kuang)兩種(zhong)常見的(de)(de)礦(kuang)床。

地殼中鈾(you)(you)的(de)平均(jun)含(han)(han)(han)量(liang)約(yue)為百萬分之(zhi)(zhi)2.5，即平均(jun)每(mei)噸地殼物(wu)質中約(yue)含(han)(han)(han)2.5克鈾(you)(you)，這比鎢、汞、金、銀等元素的(de)含(han)(han)(han)量(liang)還高(gao)。鈾(you)(you)在各種巖石中的(de)含(han)(han)(han)量(liang)很不均(jun)勻。例如在花崗巖中的(de)含(han)(han)(han)量(liang)就要高(gao)些(xie)(xie)，平均(jun)每(mei)噸含(han)(han)(han)3.5克鈾(you)(you)。在地殼的(de)第一層(ceng)（距地表(biao)20 km）內含(han)(han)(han)鈾(you)(you)近1.3×1014噸。依(yi)此推算(suan)，一立方公里的(de)花崗巖就會含(han)(han)(han)有約(yue)一萬噸鈾(you)(you)。海水(shui)中鈾(you)(you)的(de)濃度(du)相當(dang)低，每(mei)噸海水(shui)平均(jun)只含(han)(han)(han)3.3毫克鈾(you)(you)，但由于海水(shui)總量(liang)極大（海水(shui)中總含(han)(han)(han)鈾(you)(you)量(liang)可達(da)4.5×109噸），且從水(shui)中提(ti)(ti)取(qu)有其方便之(zhi)(zhi)處(chu)，所以不少(shao)國家，特別(bie)是那些(xie)(xie)缺(que)少(shao)鈾(you)(you)礦資源的(de)國家，正在探(tan)索海水(shui)提(ti)(ti)鈾(you)(you)的(de)方法。

由(you)于鈾的化(hua)(hua)學性(xing)質很(hen)(hen)活潑(po)，所(suo)以(yi)自然界不存在(zai)游離(li)態(tai)的金屬鈾，它(ta)總是以(yi)化(hua)(hua)合(he)狀態(tai)存在(zai)著。已知的鈾礦(kuang)物(wu)(wu)有(you)(you)一百七(qi)十多種(zhong)，但具有(you)(you)工業開(kai)采價值的鈾礦(kuang)只有(you)(you)二、三十種(zhong)，其中最重要(yao)的有(you)(you)瀝青鈾礦(kuang)（主要(yao)成(cheng)分(fen)(fen)為八氧化(hua)(hua)三鈾）、品質鈾礦(kuang)（主要(yao)成(cheng)分(fen)(fen)為二氧化(hua)(hua)鈾）、鈾石和鈾黑等。很(hen)(hen)多的鈾礦(kuang)物(wu)(wu)都呈黃(huang)色、綠(lv)色或黃(huang)綠(lv)色。有(you)(you)些鈾礦(kuang)物(wu)(wu)在(zai)紫外線(xian)下能發(fa)出(chu)強(qiang)烈(lie)的熒光。正是鈾礦(kuang)物(wu)(wu)（鈾化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)）這種(zhong)發(fa)熒光的特性(xing)，才(cai)導致了放(fang)射(she)性(xing)現(xian)象的發(fa)現(xian)。

雖然鈾(you)元(yuan)素的分布相當廣(guang)，但(dan)鈾(you)礦(kuang)床(chuang)的分布卻很有限。鈾(you)資源主要分布在美國、加拿大、南非(fei)、西(xi)南非(fei)、澳大利亞等國家和地(di)區(qu)。據估(gu)計，已探明的工(gong)業儲量到1972年已超(chao)過一百萬噸(dun)。

鈾(you)及其一系列(lie)衰變子體的(de)放射性(xing)是存在鈾(you)的(de)最(zui)好標志。人的(de)肉眼雖然看不見(jian)放射性(xing)，但是借(jie)助(zhu)于專門(men)的(de)儀(yi)器卻可以(yi)方便地(di)把它探測出來。因此，鈾(you)礦資(zi)源的(de)普查(cha)和勘探幾乎都利用了鈾(you)具有放射性(xing)這一特點：若(ruo)發現某(mou)個地(di)區巖石、土壤、水、甚(shen)至植物內放射性(xing)特別(bie)強，就(jiu)說明(ming)那個地(di)區可能(neng)有鈾(you)礦存在。

提取冶金

鈾(you)的(de)提(ti)取冶金具(ju)有三個特(te)點。第一，鈾(you)礦石的(de)品位(wei)很低，一般含鈾(you)（238U+235U）0.1%～0.2%，而其中235U僅(jin)為0.0007%～0.0014%，為獲(huo)得核純鈾(you)，必須經過一系(xi)列富集、提(ti)純過程。第二(er)，核純金屬(shu)鈾(you)需再(zai)經同位(wei)素分離，制成不同豐度的(de)濃縮235U。第三，工藝過程繁雜，并存在輻射(she)危害問題。因此，鈾(you)生(sheng)產技術難度大，安全(quan)防護要求嚴格。

除了就地浸出以(yi)及從其他含鈾(you)(you)物料提鈾(you)(you)外，鈾(you)(you)的提取(qu)冶(ye)金(jin)都(dou)是從鈾(you)(you)礦(kuang)石（原礦(kuang)或精(jing)礦(kuang)）開始的，通常包(bao)括鈾(you)(you)提取(qu)、四氟化鈾(you)(you)制(zhi)取(qu)、金(jin)屬鈾(you)(you)制(zhi)取(qu)、六氟化鈾(you)(you)制(zhi)取(qu)、鈾(you)(you)同(tong)位(wei)素分離、制(zhi)取(qu)含濃縮(suo)U的金(jin)屬鈾(you)(you)和鈾(you)(you)燃料元件(jian)加工等主要步(bu)驟(zou)。

（1）鈾提(ti)取。包括鈾礦石的浸(jin)出、液固分(fen)離(li)、富(fu)集(ji)、提(ti)純(chun)（常用離(li)子交換或溶劑萃取法）及沉淀產物熱分(fen)解制取核純(chun)UO2或U3O8。

（2）四(si)氟(fu)化鈾制取。將UO2（U3O8可用(yong)氫(qing)還原(yuan)成UO2）氫(qing)氟(fu)化成四(si)氟(fu)化鈾（綠(lv)鹽）。

（3）金(jin)屬鈾(you)制(zhi)取。用金(jin)屬鈣或鎂將UF4還原成(cheng)金(jin)屬鈾(you)，金(jin)屬鈾(you)再經精煉、澆鑄(zhu)、加(jia)工、鍛造（或擠壓）成(cheng)形、包(bao)殼等處理制(zhi)成(cheng)天然鈾(you)的(de)反應堆元件，供(gong)生產裂(lie)變元素239Pu用。

（4）六氟(fu)化鈾制(zhi)取。將UF4氟(fu)化成UF6。

（5）鈾同位素分離。利(li)用(yong)235U與238U質量之間的微小(xiao)差(cha)異，通(tong)過對UF6的氣(qi)體擴散（或離心(xin)分離），制(zhi)取不同豐度(du)的濃縮235UF6。

（6）制(zhi)取含濃縮(suo)235U的金屬(shu)鈾(you)。將(jiang)濃縮(suo)235UF6經氫還原(yuan)成(cheng)235UF4，再(zai)轉(zhuan)化成(cheng)濃縮(suo)235UO2。用鈣或鎂還原(yuan)235UF4制(zhi)成(cheng)含濃縮(suo)U的金屬(shu)鈾(you)。

（7）鈾燃(ran)料(liao)元件(jian)加工(gong)。將濃(nong)縮UO2或金屬鈾進(jin)一步(bu)加工(gong)制成(cheng)反(fan)應堆燃(ran)料(liao)元件(jian)或其他最終產品。

安全防護

鈾(you)及(ji)其(qi)化合(he)物既會放(fang)出危害生(sheng)物的(de)射(she)(she)(she)線，又(you)有化學毒性，在生(sheng)產過程中必須采取安(an)(an)全(quan)防護(hu)措(cuo)施(shi)。安(an)(an)全(quan)防護(hu)措(cuo)施(shi)的(de)主要內(nei)容包括嚴防粉塵及(ji)氡氣進入(ru)人體(ti)；使生(sheng)產場地(di)的(de)輻射(she)(she)(she)劑量低于放(fang)射(she)(she)(she)性衛生(sheng)防護(hu)規定的(de)限(xian)值；排放(fang)的(de)三廢經處理(li)后必須達到國家(jia)規定的(de)排放(fang)標(biao)準。要注(zhu)意濃縮鈾(you)產物臨(lin)界安(an)(an)全(quan)。

發展趨勢

利用(yong)低品(pin)位鈾(you)(you)礦石及其他含鈾(you)(you)物料(liao)以(yi)擴大鈾(you)(you)資源。重視鈾(you)(you)的(de)就地浸(jin)出、堆浸(jin)、細菌浸(jin)出等浸(jin)出方法(fa)的(de)開發和推廣(guang)應用(yong)，以(yi)節(jie)省(sheng)能(neng)(neng)耗和降(jiang)低生(sheng)產成(cheng)本。開發并推廣(guang)應用(yong)快中(zhong)子增殖堆，提高天然鈾(you)(you)的(de)利用(yong)率。研究開發無廢物工藝，減輕鈾(you)(you)對(dui)環境的(de)污染。發展節(jie)能(neng)(neng)的(de)離心法(fa)、激光法(fa)等同(tong)位素分離方法(fa)，替代耗能(neng)(neng)高的(de)擴散法(fa)。

鈾原子核裂變

自然界里234U不會(hui)發生核(he)(he)裂變，通常，238U也不會(hui)發生裂變，只有235U易發生核(he)(he)裂變，核(he)(he)燃料主要指235U。235U半(ban)(ban)衰(shuai)期為7.038×108年(nian)，從(cong)235U開始，經過(guo)11次(ci)連(lian)續衰(shuai)變，最后(hou)出現(xian)穩定(ding)(ding)的(de)207Pb。238U半(ban)(ban)衰(shuai)期為4.468×109年(nian)，從(cong)238U開始，經過(guo)14次(ci)連(lian)續衰(shuai)變，最后(hou)出現(xian)穩定(ding)(ding)的(de)206Pb-206。238U連(lian)續衰(shuai)變中，子核(he)(he)半(ban)(ban)衰(shuai)期最長的(de)是234U，它(ta)的(de)半(ban)(ban)衰(shuai)期是2.45×105年(nian)。

235U、233U和(he)239Pu是主要的核裂(lie)變(bian)(bian)物質，可(ke)直(zhi)接做(zuo)核燃料，它(ta)們(men)能大量獲得、并易吸收(shou)慢(man)中(zhong)子(zi)（能量小于(yu)1eV）并發生裂(lie)變(bian)(bian)，234U、238U則(ze)不行(xing)。235U存(cun)在于(yu)天然鈾中(zhong)，233U和(he)239Pu要靠(kao)鈾核反應(ying)堆(dui)生產。235U、233U和(he)239Pu，任何能量的中(zhong)子(zi)均(jun)可(ke)使它(ta)們(men)分(fen)裂(lie)、釋放能量；對(dui)235U來說，速度越(yue)慢(man)的中(zhong)子(zi)越(yue)易引起裂(lie)變(bian)(bian)。238U吸收(shou)一個中(zhong)子(zi)，也(ye)可(ke)轉變(bian)(bian)為裂(lie)變(bian)(bian)物質。

235U和238U都能自發裂(lie)變，但后者自發裂(lie)變的(de)幾(ji)率很小。

U-235裂變

研究表(biao)明，235U吸(xi)收慢(man)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)后，有(you)(you)(you)40多(duo)種(zhong)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)方式(shi)(shi)，至少能(neng)(neng)(neng)生(sheng)產(chan)36種(zhong)元素的(de)(de)(de)(de)300多(duo)種(zhong)核(he)素和(he)快中(zhong)子(zi)(zi)(zi)（平均(jun)2.5個），并釋放巨大能(neng)(neng)(neng)量(liang)。鈾核(he)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)生(sheng)成物(wu)除中(zhong)子(zi)(zi)(zi)外(wai)，通(tong)常有(you)(you)(you)兩種(zhong)（兩分(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)）裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)物(wu)，還(huan)有(you)(you)(you)三種(zhong)（三分(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)）和(he)四(si)種(zhong)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)物(wu)（1946 年，我國物(wu)理學家錢三強等在(zai)法(fa)國發(fa)現），“三分(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)”幾(ji)率極小(xiao)。除中(zhong)子(zi)(zi)(zi)外(wai)，鈾核(he)“兩分(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)”的(de)(de)(de)(de)碎塊有(you)(you)(you)許多(duo)組合方式(shi)(shi)，碎塊質量(liang)比(bi)大致為(wei)3：2的(de)(de)(de)(de)發(fa)生(sheng)幾(ji)率最大，碎塊質量(liang)相同(tong)的(de)(de)(de)(de)機(ji)會(hui)極小(xiao)；鈾“三分(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)”，其中(zhong)一塊是(shi)α粒子(zi)(zi)(zi)，“三分(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)”發(fa)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)幾(ji)率是(shi)“二分(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)”的(de)(de)(de)(de)3/1000。統計表(biao)明，235U裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)發(fa)射的(de)(de)(de)(de)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)能(neng)(neng)(neng)量(liang)（動(dong)能(neng)(neng)(neng)）在(zai)0.1-20MeV范圍(wei)，平均(jun)為(wei)2MeV。僅有(you)(you)(you)快中(zhong)子(zi)(zi)(zi)不(bu)能(neng)(neng)(neng)使天(tian)然鈾產(chan)生(sheng)持(chi)續的(de)(de)(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)鏈式(shi)(shi)反(fan)應，慢(man)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)也不(bu)能(neng)(neng)(neng)使238U發(fa)生(sheng)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)，持(chi)續的(de)(de)(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)反(fan)應在(zai)238U中(zhong)不(bu)可能(neng)(neng)(neng)發(fa)生(sheng)。235U和(he)240Pu等，除中(zhong)子(zi)(zi)(zi)可引(yin)(yin)發(fa)其核(he)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)外(wai)，具有(you)(you)(you)足(zu)夠能(neng)(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)(de)(de)帶電粒子(zi)(zi)(zi)或(huo)γ射線等也能(neng)(neng)(neng)引(yin)(yin)發(fa)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)。此(ci)外(wai)，鈾對約25eV的(de)(de)(de)(de)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)還(huan)會(hui)產(chan)生(sheng)俘獲共振，即(ji)俘獲而不(bu)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)。

235U結合能(neng)小，核(he)裂變(bian)(bian)勢(shi)壘較低，任何能(neng)量(liang)(liang)的中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)都能(neng)使(shi)它裂變(bian)(bian)，且(qie)對慢(man)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)（中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)速(su)率為2.2×103m/s，與常溫(wen)下氣體分子(zi)運動速(su)率相當。這(zhe)樣(yang)(yang)，它在鈾核(he)附近的時間相對較長，容(rong)易擊中(zhong)(zhong)(zhong)鈾核(he)使(shi)之(zhi)裂變(bian)(bian)）有(you)很大的裂變(bian)(bian)截面（裂變(bian)(bian)幾率大）。235U吸收一個(ge)慢(man)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)，通(tong)常先形(xing)成激發態(tai)的236U（復核(he)），然后裂變(bian)(bian)成兩塊，同時釋放中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)和能(neng)量(liang)(liang)等。熱中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)（慢(man)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)的一種(zhong)）反應(ying)堆(dui)里，235U熱中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)裂變(bian)(bian)截面比(bi)238U的熱中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)裂變(bian)(bian)截面要大200倍(bei)，這(zhe)樣(yang)(yang)，就會有(you)足夠數量(liang)(liang)的中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)引(yin)起235U核(he)裂變(bian)(bian)，這(zhe)可彌補天然鈾或(huo)濃(nong)縮鈾中(zhong)(zhong)(zhong)235U含量(liang)(liang)較少之(zhi)弱點(dian)；這(zhe)種(zhong)反應(ying)堆(dui)工作時，鈾的利用率為1%-2%。

U-238裂變

238U（240Pu、232Th）裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)是(shi)有閥的，小于1.1MeV的中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)會被(bei)(bei)其(qi)吸(xi)收(shou)或(huo)散(san)射(she)，不能引(yin)發裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)；較(jiao)(jiao)(jiao)大能量的中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)才(cai)能使它(ta)們裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)，但(dan)可能性又極小。238U結(jie)合能較(jiao)(jiao)(jiao)大，裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)勢壘(lei)較(jiao)(jiao)(jiao)高，能量超過1.4MeV的快(kuai)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)才(cai)能使它(ta)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)，釋放的中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)能量較(jiao)(jiao)(jiao)大。研(yan)究顯(xian)示(shi)，238U在幾(ji)(ji)MeV以上有很多(duo)共振吸(xi)收(shou)峰，其(qi)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)幾(ji)(ji)率隨中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)能量增(zeng)(zeng)大而增(zeng)(zeng)大。238U不易產(chan)生(sheng)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)，但(dan)吸(xi)收(shou)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)后能變(bian)(bian)成239Pu和233U等較(jiao)(jiao)(jiao)好的核(he)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)物(wu)質。熱(re)(re)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)被(bei)(bei)238U俘獲的幾(ji)(ji)率是(shi)熱(re)(re)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)使235U裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)幾(ji)(ji)率的1/190左右。快(kuai)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)同238U核(he)的主要作用是(shi)非彈性碰撞(zhuang)，大部分中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)都(dou)是(shi)通過非彈性碰撞(zhuang)降低能量，再在多(duo)次碰撞(zhuang)中(zhong)(zhong)(zhong)被(bei)(bei)238U核(he)吸(xi)收(shou)。

鈾濃縮

濃縮鈾簡介

鈾(you)材料(liao)(liao)里235U的(de)(de)含量(liang)高于0.7%即濃(nong)縮鈾(you)。鈾(you)是重(zhong)要的(de)(de)核(he)燃料(liao)(liao)和原子彈核(he)心材料(liao)(liao)，現在使用(yong)的(de)(de)鈾(you)材料(liao)(liao)都需提煉(lian)、濃(nong)縮，使之達到一定的(de)(de)純度。比(bi)如，制造(zao)一顆原子彈至少需20-50千克(ke)的(de)(de)高濃(nong)縮鈾(you)（也可用(yong)钚造(zao)原子彈），其濃(nong)縮純度應達到 90%以上。

鈾礦石里(li)235U的(de)(de)(de)含量很低，絕大部分(fen)是(shi)238U，鈾礦石不能像(xiang)煤塊那樣直接(jie)做(zuo)燃(ran)料(liao)(liao)，它類似于(yu)大部分(fen)是(shi)泥沙的(de)(de)(de)煤餅，沒法(fa)燃(ran)燒。鈾元(yuan)(yuan)素(su)(su)同(tong)(tong)位素(su)(su)的(de)(de)(de)豐度(du)（一元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)同(tong)(tong)位素(su)(su)混合物里(li)，某(mou)同(tong)(tong)位素(su)(su)的(de)(de)(de)原子(zi)數(shu)和總的(de)(de)(de)原子(zi)數(shu)之比(bi)）可(ke)通過工藝處理(li)使(shi)(shi)之增大，以獲(huo)得(de)該元(yuan)(yuan)素(su)(su)濃(nong)縮(suo)的(de)(de)(de)某(mou)種同(tong)(tong)位素(su)(su)，如235U，235U與(yu)238U物理(li)性質稍有不同(tong)(tong)，主要是(shi)相對(dui)質量不同(tong)(tong)，這(zhe)導(dao)致(zhi)它們形(xing)成的(de)(de)(de)化合物微粒(li)質量會有點差(cha)異(yi)。利用(yong)鈾天(tian)然(ran)同(tong)(tong)位素(su)(su)原子(zi)量不同(tong)(tong)進行分(fen)離(li)，可(ke)使(shi)(shi)鈾材料(liao)(liao)中235U對(dui)238U的(de)(de)(de)比(bi)值較天(tian)然(ran)鈾高，從而獲(huo)得(de)裂變材料(liao)(liao)——濃(nong)縮(suo)鈾。“濃(nong)縮(suo)”主指提高某(mou)元(yuan)(yuan)素(su)(su)特(te)定(ding)同(tong)(tong)位素(su)(su)豐度(du)的(de)(de)(de)同(tong)(tong)位素(su)(su)分(fen)離(li)過程，如由天(tian)然(ran)鈾生產(chan)(chan)濃(nong)縮(suo)鈾或由普通水(shui)(shui)生產(chan)(chan)重水(shui)(shui)等。

濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)同位素目的(de)即提高(gao)235U相對(dui)(dui)于238U等(deng)的(de)相對(dui)(dui)豐(feng)度(du)(du)(du)（濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)），使天然(ran)(ran)235U的(de)相對(dui)(dui)含(han)量高(gao)于0.7%的(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)，即濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)，鈾(you)(you)(you)(you)(you)燃(ran)料(liao)(liao)(liao)中235U的(de)含(han)量達(da)到(dao)3%以(yi)上才有可(ke)能持(chi)續“燃(ran)燒”；濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)有：3%、3.5%、20%濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)等(deng)品種(zhong)。許多核(he)(he)(he)反(fan)應(ying)堆(dui)和核(he)(he)(he)武器(qi)(qi)中所(suo)用(yong)(yong)的(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)，必須(xu)對(dui)(dui)其濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)，即須(xu)提高(gao)易核(he)(he)(he)裂變的(de)235U濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)，然(ran)(ran)后將其制(zhi)成燃(ran)料(liao)(liao)(liao)。大(da)多核(he)(he)(he)電(dian)廠核(he)(he)(he)反(fan)應(ying)堆(dui)用(yong)(yong)的(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)燃(ran)料(liao)(liao)(liao)235U濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)約(yue)在(zai)3%左右、不超過5%。核(he)(he)(he)武器(qi)(qi)里的(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)材(cai)料(liao)(liao)(liao)235U濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)需在(zai)90%以(yi)上；核(he)(he)(he)艦船所(suo)用(yong)(yong)的(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)燃(ran)料(liao)(liao)(liao)為(wei)20%或更低(di)(di)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)的(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)。國際(ji)原子能機構界定(ding)：235U豐(feng)度(du)(du)(du)為(wei)3%的(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)材(cai)料(liao)(liao)(liao)屬核(he)(he)(he)電(dian)站用(yong)(yong)低(di)(di)濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)（工(gong)業(ye)級核(he)(he)(he)燃(ran)料(liao)(liao)(liao)），常是(shi)鈾(you)(you)(you)(you)(you)鹽或氧化鈾(you)(you)(you)(you)(you)；豐(feng)度(du)(du)(du)大(da)于80%的(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)材(cai)料(liao)(liao)(liao)為(wei)高(gao)濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)，豐(feng)度(du)(du)(du)大(da)于90%的(de)則是(shi)武器(qi)(qi)級（軍用(yong)(yong)）高(gao)濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)，主要用(yong)(yong)于制(zhi)造(zao)核(he)(he)(he)武器(qi)(qi)；另一(yi)(yi)種(zhong)劃分(fen)是(shi)：高(gao)濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)（豐(feng)度(du)(du)(du)在(zai)20%以(yi)上），低(di)(di)濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)（2%-20%，商用(yong)(yong)濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)）、微濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)（0.9%-2%）和武器(qi)(qi)級濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)（90%以(yi)上）。鈾(you)(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)達(da)到(dao)20%是(shi)一(yi)(yi)節點與難(nan)關，由(you)此(ci)再(zai)提高(gao)鈾(you)(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)度(du)(du)(du)則是(shi)一(yi)(yi)相對(dui)(dui)容易實(shi)現(xian)的(de)過程。

獲得(de)鈾(you)(you)(you)(you)材料(liao)需(xu)經過(guo)一(yi)系列(lie)復雜(za)的工藝(yi)，要經過(guo)探礦(kuang)(kuang)、開(kai)礦(kuang)(kuang)、選(xuan)礦(kuang)(kuang)、浸礦(kuang)(kuang)、煉礦(kuang)(kuang)、精煉等流程(cheng)(cheng)(cheng)，分離(li)、濃(nong)縮是(shi)主要和較難的流程(cheng)(cheng)(cheng)，科技含量高。鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)石(shi)經碾磨(mo)、分選(xuan)后得(de)到(dao)的較純凈(jing)鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)產(chan)品(pin)，即鈾(you)(you)(you)(you)精礦(kuang)(kuang)，又叫“黃餅”，主成分是(shi)八氧(yang)化三鈾(you)(you)(you)(you)和重鈾(you)(you)(you)(you)酸鈉(na)、重鈾(you)(you)(you)(you)酸銨，它是(shi)核燃料(liao)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中的一(yi)種中間產(chan)品(pin)。通常(chang)，獲得(de)1千克武器級235U需(xu)要200多(duo)噸較高品(pin)位的鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)石(shi)。

不論是和(he)平(ping)利用核(he)能(neng)，還(huan)是制造核(he)能(neng)武器(qi)，濃(nong)縮(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)都是必需的(de)(de)(de)。至2006年11月，世(shi)界上運行或在建的(de)(de)(de)470座(zuo)商業核(he)電反應(ying)堆大多是以濃(nong)縮(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)為(wei)燃(ran)料(liao)；到2010年，全球至少已有1600噸(dun)高濃(nong)縮(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)（還(huan)有500噸(dun)钚(bu)），我(wo)國(guo)是世(shi)界上第(di)(di)(di)(di)四個（美、英(ying)、蘇后(hou)(hou)）獨立掌(zhang)握濃(nong)縮(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)(de)國(guo)家(jia)；20世(shi)紀60年代(dai)前期，我(wo)國(guo)先后(hou)(hou)建立了衡(heng)陽鈾(you)(you)(you)(you)水冶廠(chang)和(he)蘭(lan)(lan)州氣(qi)體擴散廠(chang)，獲得了濃(nong)縮(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)（1958年5月，蘭(lan)(lan)州始建我(wo)國(guo)首座(zuo)鈾(you)(you)(you)(you)濃(nong)縮(suo)(suo)生(sheng)產(chan)企(qi)業，它先后(hou)(hou)為(wei)我(wo)國(guo)的(de)(de)(de)第(di)(di)(di)(di)一(yi)(yi)顆原子彈、第(di)(di)(di)(di)一(yi)(yi)顆氫彈、第(di)(di)(di)(di)一(yi)(yi)艘核(he)潛艇(ting)和(he)第(di)(di)(di)(di)一(yi)(yi)座(zuo)核(he)電站，提供了優質核(he)燃(ran)料(liao)）。2011年，哈佛大學肯尼(ni)迪學院(yuan)下屬貝爾福爾中(zhong)心的(de)(de)(de)研究報(bao)告說，中(zhong)國(guo)擁有軍用級鈾(you)(you)(you)(you)16噸(dun)、钚(bu)1.8噸(dun)。

鈾濃縮技術

因涉及(ji)核(he)武器(qi)問題，鈾濃(nong)縮(suo)技(ji)術(shu)一直(zhi)是國(guo)(guo)際(ji)(ji)社會嚴禁擴散的(de)(de)敏感技(ji)術(shu)，國(guo)(guo)際(ji)(ji)原(yuan)子能(neng)機構與聯合國(guo)(guo)希望能(neng)控制各國(guo)(guo)鈾濃(nong)縮(suo)活動。中(zhong)國(guo)(guo)臺(tai)灣曾有核(he)計劃。1985年(nian)(nian)起，羅馬尼亞(ya)秘(mi)密(mi)的(de)(de)從(cong)事武器(qi)級濃(nong)縮(suo)鈾提(ti)煉工作；1991年(nian)(nian)，羅馬尼亞(ya)政府(fu)同樣將(jiang)其核(he)設(she)備(bei)、核(he)研究置于(yu)國(guo)(guo)際(ji)(ji)原(yuan)子能(neng)機構監管之下(xia)；2003年(nian)(nian)，美(mei)國(guo)(guo)、俄羅斯將(jiang)其十幾千克、濃(nong)度(du)達80%的(de)(de)濃(nong)縮(suo)鈾運到俄羅斯予以(yi)處理。利比(bi)亞(ya)違反(fan)國(guo)(guo)際(ji)(ji)承諾，秘(mi)密(mi)獲(huo)得鈾濃(nong)縮(suo)技(ji)術(shu)以(yi)發展核(he)武器(qi)，2003年(nian)(nian)“伊(yi)拉克戰爭(zheng)”后，該國(guo)(guo)向(xiang)西(xi)方妥協將(jiang)有關設(she)備(bei)、圖紙交給了美(mei)國(guo)(guo)、英(ying)國(guo)(guo)。

除(chu)幾個核(he)(he)(he)大國外，日(ri)本、德國、印度、以色列、巴(ba)基斯(si)坦、阿(a)根廷(ting)、朝鮮（2011年(nian)1月(yue)，聯合國安理會“對朝制(zhi)裁委(wei)員會”專家(jia)組擬訂了(le)(le)《朝鮮鈾(you)(you)濃(nong)縮計劃(hua)報告》，以期防止核(he)(he)(he)擴(kuo)散、核(he)(he)(he)競(jing)賽升級）、伊朗(lang)(lang)（2011年(nian)6月(yue)12日(ri)，伊朗(lang)(lang)常駐國際原(yuan)子能機構代表蘇丹尼(ni)耶在第二屆核(he)(he)(he)裁軍(jun)國際會議期間(jian)對新華社記者說，伊朗(lang)(lang)已生產出(chu)逾50公(gong)斤純度為20%的濃(nong)縮鈾(you)(you)，伊朗(lang)(lang)的目標是有120公(gong)斤這種核(he)(he)(he)材(cai)料）等(deng)國都掌(zhang)握了(le)(le)鈾(you)(you)濃(nong)縮技術。

鈾濃縮方法

提(ti)純、濃(nong)縮235U的(de)技術(shu)較(jiao)復雜，鈾(you)元(yuan)素(su)(su)(su)的(de)各種同位素(su)(su)(su)，如同“孿生(sheng)(sheng)姐妹”，物理(li)性質(zhi)與(yu)化(hua)學(xue)性質(zhi)十(shi)分(fen)相(xiang)似。利(li)用(yong)同位素(su)(su)(su)在物理(li)、化(hua)學(xue)性質(zhi)上的(de)微小(xiao)差異，通過(guo)擴散、蒸(zheng)發或(huo)化(hua)學(xue)交換(huan)等方(fang)法(fa)(fa)(fa)與(yu)過(guo)程，可使鈾(you)元(yuan)素(su)(su)(su)同位素(su)(su)(su)的(de)比例發生(sheng)(sheng)變化(hua)。用(yong)同位素(su)(su)(su)分(fen)離(li)(li)法(fa)(fa)(fa)處(chu)理(li)天(tian)然(ran)鈾(you)，可增加鈾(you)235U的(de)濃(nong)度(du)(du)，使天(tian)然(ran)鈾(you)里235U的(de)相(xiang)對含量高于0.7%，進(jin)而(er)獲得(de)供多種需要的(de)不同濃(nong)度(du)(du)的(de)鈾(you)材料。工業規(gui)模分(fen)離(li)(li)鈾(you)同位素(su)(su)(su)的(de)技術(shu)（適用(yong)于提(ti)高U-235濃(nong)度(du)(du)）有氣體擴散法(fa)(fa)(fa)、氣體離(li)(li)心法(fa)(fa)(fa)、離(li)(li)子交換(huan)法(fa)(fa)(fa)以及蒸(zheng)餾法(fa)(fa)(fa)、電解法(fa)(fa)(fa)、電流法(fa)(fa)(fa)、液體熱擴散法(fa)(fa)(fa)、電磁分(fen)離(li)(li)法(fa)(fa)(fa)和激光分(fen)離(li)(li)法(fa)(fa)(fa)等。這些濃(nong)縮方(fang)法(fa)(fa)(fa)，工藝過(guo)程都復雜，投資(zi)大(da)、耗能(neng)高、且產(chan)量低，即(ji)生(sheng)(sheng)產(chan)鈾(you)燃料成本較(jiao)大(da)。

氣體擴散法

這是(shi)(shi)最早、最成熟的(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)方(fang)(fang)法，也是(shi)(shi)商業開發的(de)(de)(de)(de)(de)第一種濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)方(fang)(fang)法，它據(ju)分(fen)子(zi)滲透、擴散原理，利用不(bu)(bu)同質量(liang)鈾同位素轉化(hua)為氣(qi)(qi)態(tai)時運動速率的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)同而進行分(fen)離(li)。UF6是(shi)(shi)一種劇毒、腐蝕性強和有放(fang)射性的(de)(de)(de)(de)(de)白(bai)色晶體(ti)，加熱后升華為氣(qi)(qi)體(ti)。由(you)于238U、235U的(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)數不(bu)(bu)同，所以UF6氣(qi)(qi)體(ti)中(zhong)二者的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)子(zi)質量(liang)也不(bu)(bu)同，UF6里235U的(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)數是(shi)(shi)349、238U的(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)數是(shi)(shi)352。當高(gao)壓UF6混合氣(qi)(qi)體(ti)（鈾同位素的(de)(de)(de)(de)(de)混合氣(qi)(qi)體(ti)）透過級(ji)(ji)聯安裝的(de)(de)(de)(de)(de)多孔(kong)薄膜時，UF6中(zhong)U-235輕分(fen)子(zi)氣(qi)(qi)體(ti)會比UF6中(zhong)238U重分(fen)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)更快地通過多孔(kong)膜。通過膜管的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)立(li)即(ji)被泵送到(dao)下(xia)一級(ji)(ji)，留在膜管中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)則返回到(dao)較低(di)級(ji)(ji)再(zai)循環(huan)。在每一個氣(qi)(qi)體(ti)擴散級(ji)(ji)中(zhong)235U與238U濃(nong)(nong)(nong)度比僅略有增加，如此分(fen)離(li)、濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)到(dao)工業級(ji)(ji)235U濃(nong)(nong)(nong)度則需1000級(ji)(ji)以上。

該技(ji)術(shu)的(de)核(he)心是(shi)(shi)多(duo)(duo)孔擴(kuo)(kuo)散分(fen)(fen)(fen)離膜(mo)（蘇聯曾(ceng)叫它是(shi)(shi)“社會主義(yi)陣營安全的(de)心臟(zang)”），我(wo)國于1964年研制出優質的(de)分(fen)(fen)(fen)離膜(mo)元件（時(shi)稱甲種分(fen)(fen)(fen)離膜(mo)，該技(ji)術(shu)獲(huo)1984年國家發明一等獎(jiang)）。分(fen)(fen)(fen)離膜(mo)是(shi)(shi)每平方分(fen)(fen)(fen)米有數百萬個(ge)超微(wei)細孔的(de)多(duo)(duo)孔薄(bo)金屬板或薄(bo)膜(mo)，將這些薄(bo)膜(mo)（板）卷成(cheng)管(guan)(guan)子(zi)并(bing)裝(zhuang)(zhuang)在密封的(de)擴(kuo)(kuo)散器里，當UF6氣(qi)體(ti)(ti)加(jia)壓送到由這些管(guan)(guan)子(zi)組成(cheng)的(de)級(ji)聯裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)中(zhong)，混合氣(qi)體(ti)(ti)便會逐漸被(bei)分(fen)(fen)(fen)離，含(han)235U多(duo)(duo)的(de)濃(nong)(nong)縮(suo)UF6氣(qi)體(ti)(ti)沿著級(ji)聯裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)向前(qian)流動，含(han)238U多(duo)(duo)的(de)稀(xi)薄(bo)UF6氣(qi)體(ti)(ti)則(ze)因流動滯后而落下、分(fen)(fen)(fen)流了。該方法(fa)擴(kuo)(kuo)散、濃(nong)(nong)縮(suo)過程需(xu)要幾千(qian)個(ge)連續的(de)級(ji)聯裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)，連續擴(kuo)(kuo)散可(ke)將UF6混合氣(qi)體(ti)(ti)里含(han)238U的(de)分(fen)(fen)(fen)子(zi)與含(han)235U的(de)分(fen)(fen)(fen)子(zi)分(fen)(fen)(fen)離，再用化學方法(fa)處理已(yi)濃(nong)(nong)縮(suo)的(de)UF6-235U氣(qi)體(ti)(ti)分(fen)(fen)(fen)子(zi)，進而獲(huo)得235U。這種方法(fa)鈾濃(nong)(nong)縮(suo)的(de)效率不(bu)高、能(neng)耗大。

氣體離心法

1919年，德國科學(xue)家G．瑞皮(pi)完(wan)成(cheng)了(le)氣體離(li)心機(ji)的基本設計(ji)(ji)。鈾(you)濃縮離(li)心機(ji)概念和應用(yong)則是20世紀30-40年代由美囯弗吉尼亞大學(xue)的高速離(li)心機(ji)專家J．W．伯莫(mo)斯提(ti)出(chu)的。1934年，伯莫(mo)斯成(cheng)功(gong)地分(fen)離(li)了(le)兩種(zhong)氯同(tong)(tong)位素；1941年，他和同(tong)(tong)事利用(yong)離(li)心機(ji)首次(ci)成(cheng)功(gong)地分(fen)離(li)了(le)鈾(you)同(tong)(tong)位素。分(fen)離(li)共設計(ji)(ji)了(le)3種(zhong)離(li)心機(ji)，其工作曾(ceng)引起美國當時正(zheng)實施的“曼哈頓計(ji)(ji)劃”（研(yan)制原子(zi)彈的計(ji)(ji)劃）領(ling)導人的注意，但(dan)美國最(zui)終選擇了(le)氣體擴散法。

氣體(ti)離(li)(li)(li)心(xin)(xin)法(fa)也適用(yong)(yong)(yong)于(yu)處理鈾(you)(you)的混合液體(ti)或(huo)鈾(you)(you)蒸汽，它(ta)使用(yong)(yong)(yong)獨特設(she)計的離(li)(li)(li)心(xin)(xin)機(ji)(ji)使氣體(ti)或(huo)液體(ti)能(neng)(neng)不間斷地(di)在各個(ge)(ge)離(li)(li)(li)心(xin)(xin)機(ji)(ji)中流動，可連(lian)續運轉加工鈾(you)(you)氣流或(huo)鈾(you)(you)液體(ti)流。當前(qian)，濃(nong)縮(suo)鈾(you)(you)常用(yong)(yong)(yong)這種機(ji)(ji)械式分離(li)(li)(li)法(fa)。此法(fa)中，真空高(gao)速離(li)(li)(li)心(xin)(xin)機(ji)(ji)是關鍵(jian)設(she)備，國際(ji)上常把有(you)無(wu)該設(she)備作(zuo)為判斷一(yi)個(ge)(ge)國家是否進行核武(wu)器研究的標志。與(yu)氣體(ti)擴散法(fa)相比，氣體(ti)離(li)(li)(li)心(xin)(xin)法(fa)工效較高(gao)、所需(xu)電(dian)能(neng)(neng)大幅減少，所以該法(fa)已(yi)被(bei)大多的濃(nong)縮(suo)鈾(you)(you)工廠(chang)采用(yong)(yong)(yong)。

將(jiang)高壓UF6氣(qi)(qi)體(ti)注(zhu)入(ru)(ru)高速轉(zhuan)動(dong)的(de)(de)(de)封閉式離(li)(li)心(xin)(xin)(xin)(xin)機(ji)里(li)，由于(yu)質量存在差異，長時間(jian)旋(xuan)轉(zhuan)依靠慣性(xing)離(li)(li)心(xin)(xin)(xin)(xin)力，較(jiao)(jiao)輕的(de)(de)(de)UF6中235U分子(zi)大(da)多(duo)集中在容器轉(zhuan)軸處(chu)(chu)(chu)，較(jiao)(jiao)重(zhong)的(de)(de)(de)UF6-238U分子(zi)則大(da)多(duo)結集在邊(bian)緣。若沿(yan)軸向從外(wai)部導入(ru)(ru)氣(qi)(qi)流，并使(shi)轉(zhuan)軸處(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)這股氣(qi)(qi)體(ti)向上(shang)流動(dong)，邊(bian)緣處(chu)(chu)(chu)外(wai)部導入(ru)(ru)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)向下流動(dong)。如(ru)此，離(li)(li)心(xin)(xin)(xin)(xin)機(ji)下方收集的(de)(de)(de)是(shi)較(jiao)(jiao)重(zhong)的(de)(de)(de)UF6-238U氣(qi)(qi)體(ti)，上(shang)方則是(shi)需要(yao)的(de)(de)(de)、較(jiao)(jiao)輕的(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)(qi)體(ti)。在近軸處(chu)(chu)(chu)富集的(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)(qi)體(ti)被導出，再輸送到(dao)下一臺離(li)(li)心(xin)(xin)(xin)(xin)機(ji)繼續分離(li)(li)——逐(zhu)漸累積、純化、濃縮。隨著較(jiao)(jiao)輕的(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)(qi)體(ti)穿過(guo)一系列(lie)高速離(li)(li)心(xin)(xin)(xin)(xin)機(ji)，其235U同(tong)位素分子(zi)富集度會越來越大(da)。最(zui)后，利用化學法處(chu)(chu)(chu)理已收集的(de)(de)(de)、較(jiao)(jiao)輕的(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)(qi)體(ti)，就可(ke)獲(huo)得(de)工業或軍用級濃縮鈾。

通常，氣體離(li)心機廠(chang)需要幾千臺高速(su)真空離(li)心機連續、長期地工作(zuo)才(cai)能得到武器級濃(nong)縮(suo)鈾(you)等（2010年(nian)下半年(nian)，因(yin)(yin)外界攻擊(ji)，伊朗納(na)坦茲鈾(you)濃(nong)縮(suo)工廠(chang)至少有(you)(you)1/5的(de)離(li)心機因(yin)(yin)感染(ran)“震網”病毒(du)被迫關閉；2011年(nian)2月末，國際原子能機構的(de)報告說，該廠(chang)現有(you)(you)低純度濃(nong)縮(suo)鈾(you)約3600公斤）。

其他幾種方法

（1）激光分離法

氣體離心法(fa)(fa)濃縮(suo)成本較高(gao)、效(xiao)率也(ye)不理(li)想，先進的(de)(de)(de)(de)濃縮(suo)法(fa)(fa)是激(ji)光(guang)分離法(fa)(fa)。利用(yong)(yong)激(ji)光(guang)濃縮(suo)鈾，能(neng)降低(di)生(sheng)產成本。其(qi)原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)基(ji)于激(ji)光(guang)有(you)較好(hao)的(de)(de)(de)(de)單(dan)色(se)性和(he)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)核(he)的(de)(de)(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)光(guang)譜(pu)位(wei)(wei)(wei)移等。各同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)核(he)的(de)(de)(de)(de)中子(zi)(zi)(zi)數不同(tong)(tong)，它(ta)們(men)的(de)(de)(de)(de)能(neng)級(ji)會發(fa)生(sheng)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)位(wei)(wei)(wei)移，發(fa)出(chu)的(de)(de)(de)(de)輻波長(chang)會有(you)小差異。激(ji)光(guang)的(de)(de)(de)(de)單(dan)色(se)性好(hao)，這(zhe)樣能(neng)做到(dao)用(yong)(yong)和(he)某同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)核(he)的(de)(de)(de)(de)輻射波長(chang)相(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)激(ji)光(guang)去激(ji)發(fa)其(qi)中的(de)(de)(de)(de)某種(zhong)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)，而不會把其(qi)他同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)一起激(ji)發(fa)，即用(yong)(yong)激(ji)光(guang)可單(dan)獨地把同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)團(tuan)中的(de)(de)(de)(de)某同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)先電離；再用(yong)(yong)電場將電離的(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)從同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)混合物中單(dan)獨分離出(chu)來，將這(zhe)些原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)激(ji)發(fa)到(dao)高(gao)能(neng)級(ji)；最(zui)后利用(yong)(yong)高(gao)能(neng)級(ji)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)和(he)基(ji)態的(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)參加化學反(fan)應的(de)(de)(de)(de)活力不同(tong)(tong)，通過化學反(fan)應法(fa)(fa)便可把它(ta)分離，聚集后就(jiu)獲得了所需的(de)(de)(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)。

激(ji)光(guang)(guang)分(fen)離法(fa)(fa)濃(nong)縮235U，比其他(ta)方法(fa)(fa)優越(yue)，設備可(ke)大大簡化，成本可(ke)大幅降低。據估計，該法(fa)(fa)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)投資約是氣體(ti)(ti)擴散法(fa)(fa)的1/2，生(sheng)產(chan)(chan)(chan)過程耗能(neng)(neng)只(zhi)有(you)氣體(ti)(ti)擴散法(fa)(fa)的1/10左右。所以(yi)，多個(ge)國家已重(zhong)視開發這(zhe)種(zhong)鈾(you)燃料生(sheng)產(chan)(chan)(chan)技術。1977年(nian)美(mei)國開始研究用(yong)激(ji)光(guang)(guang)提純(chun)濃(nong)縮鈾(you)，并證實此(ci)(ci)法(fa)(fa)的可(ke)行性(xing)等；1982年(nian)美(mei)國能(neng)(neng)源部(bu)確定(ding)，今后(hou)美(mei)國使用(yong)激(ji)光(guang)(guang)分(fen)離法(fa)(fa)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)鈾(you)燃料。此(ci)(ci)法(fa)(fa)利用(yong)238U、235U形成的化合物化學(xue)鍵的鍵能(neng)(neng)不(bu)同，利用(yong)激(ji)光(guang)(guang)單一頻(pin)率(lv)的性(xing)質(zhi)可(ke)有(you)選擇的使一種(zhong)鈾(you)化合物的化學(xue)鍵斷裂(lie)達到分(fen)離效果。

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

原(yuan)子(zi)(zi)(zi)法(fa)濃縮用(yong)的(de)(de)原(yuan)料(liao)是提煉鈾(you)礦后(hou)的(de)(de)鈾(you)塊(kuai)，再把鈾(you)塊(kuai)加熱到高溫(wen)，形成鈾(you)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)蒸(zheng)氣(qi)，鈾(you)蒸(zheng)氣(qi)里(li)含有234U、235U、238U原(yuan)子(zi)(zi)(zi)。然(ran)后(hou)用(yong)可見光(guang)(guang)(guang)波(bo)段(duan)的(de)(de)激光(guang)(guang)(guang)（如用(yong)銅(tong)蒸(zheng)氣(qi)激光(guang)(guang)(guang)泵浦的(de)(de)染料(liao)激光(guang)(guang)(guang)器）照射(she)鈾(you)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)蒸(zheng)氣(qi)，調諧激光(guang)(guang)(guang)器的(de)(de)輸出波(bo)長，讓它(ta)落在235U的(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)吸收譜線(xian)中(zhong)心，使235U原(yuan)子(zi)(zi)(zi)電離(li)(li)，但(dan)不激發(fa)或電離(li)(li)238U原(yuan)子(zi)(zi)(zi)等(deng)。然(ran)后(hou)，利(li)用(yong)電場對通過收集(ji)板的(de)(de)235U原(yuan)子(zi)(zi)(zi)掃描、分(fen)離(li)(li)，如此235U原(yuan)子(zi)(zi)(zi)就從鈾(you)同位素混合氣(qi)體(ti)里(li)中(zhong)分(fen)出來了。這種(zhong)技術較成熟，已處(chu)于(yu)生產(chan)應(ying)用(yong)階(jie)段(duan)。

分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)法(fa)濃縮(suo)法(fa)則(ze)依靠鈾(you)同位(wei)素吸(xi)收光(guang)譜上存在差異，它用的原(yuan)(yuan)(yuan)料是(shi)鈾(you)的分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)（如(ru)UF6），先(xian)用中紅外波(bo)段的激(ji)光(guang)（如(ru)波(bo)長16微米的激(ji)光(guang)）照射UF6混合(he)(he)(he)氣(qi)體(ti)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)，激(ji)光(guang)波(bo)長正(zheng)好是(shi)讓(rang)235U化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)電離，235U分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)吸(xi)收了(le)這些光(guang)子(zi)(zi)(zi)，能態會提高(gao)；再用紫外線(xian)激(ji)光(guang)器分(fen)(fen)(fen)(fen)解UF6混合(he)(he)(he)氣(qi)體(ti)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)，便(bian)可(ke)從(cong)中分(fen)(fen)(fen)(fen)離出235U，最后讓(rang)含235U化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)通過分(fen)(fen)(fen)(fen)解反應(ying)，就可(ke)得(de)到235U。理論上它能生(sheng)產(chan)出很純(chun)的235U等，但此法(fa)還未達(da)到生(sheng)產(chan)階(jie)段；從(cong)發展(zhan)潛(qian)力看，分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)法(fa)則(ze)比原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)法(fa)優越(yue)。分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)法(fa)濃縮(suo)用的原(yuan)(yuan)(yuan)料是(shi)鈾(you)的分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)，原(yuan)(yuan)(yuan)料來源較豐富，且分(fen)(fen)(fen)(fen)離過程不需加熱；原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)法(fa)濃縮(suo)則(ze)需加熱到2000多℃，高(gao)溫鈾(you)蒸氣(qi)有很強(qiang)的腐蝕性。相對而(er)言，分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)激(ji)光(guang)法(fa)生(sheng)產(chan)設(she)備較簡單(dan)，成本較低。

分子(zi)(zi)激(ji)光(guang)(guang)(guang)法只能(neng)用于(yu)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)UF6，不適于(yu)純化、濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)金屬(shu)钚（制造原(yuan)子(zi)(zi)彈等更好的核(he)材料）的化合物；原(yuan)子(zi)(zi)激(ji)光(guang)(guang)(guang)法既能(neng)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)金屬(shu)鈾，也能(neng)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)金屬(shu)钚。可見，分子(zi)(zi)激(ji)光(guang)(guang)(guang)法比原(yuan)子(zi)(zi)激(ji)光(guang)(guang)(guang)法在防核(he)擴散方面會(hui)有(you)利一些。

（2）氣體動力學法

該技術(shu)將UF6氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)與氫或氦的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)合氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)經(jing)過(guo)(guo)壓縮(suo)高(gao)速通過(guo)(guo)一(yi)個噴(pen)嘴(zui)，然后穿過(guo)(guo)一(yi)個特定的(de)(de)(de)(de)(de)曲(qu)面，這樣便可獲得(de)從鈾(you)的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)合氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)中分(fen)(fen)離(li)(li)(li)235U同(tong)位(wei)素的(de)(de)(de)(de)(de)離(li)(li)(li)心(xin)(xin)力(li)。氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)動力(li)學分(fen)(fen)離(li)(li)(li)法為實現濃(nong)縮(suo)純度(du)所需的(de)(de)(de)(de)(de)級聯比氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)擴散法少，但(dan)它需大量的(de)(de)(de)(de)(de)電能。UF6與氫的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)合氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)在(zai)離(li)(li)(li)心(xin)(xin)機中的(de)(de)(de)(de)(de)渦流(liu)(liu)板(ban)上高(gao)速離(li)(li)(li)心(xin)(xin)旋轉后，UF6氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)濃(nong)縮(suo)流(liu)(liu)和UF6氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)貧化流(liu)(liu)分(fen)(fen)別(bie)由兩條管道流(liu)(liu)出；處理收集(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)已經(jing)多次分(fen)(fen)離(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)UF6氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)濃(nong)縮(suo)流(liu)(liu)，最(zui)后可得(de)到濃(nong)縮(suo)鈾(you)。

（3）電磁分離法

鈾(you)同(tong)(tong)位素電磁(ci)分(fen)離(li)(li)(li)濃(nong)縮技(ji)術(shu)，基于(yu)電離(li)(li)(li)的原子在磁(ci)場作(zuo)圓(yuan)周運動時(shi)，質量不(bu)同(tong)(tong)的離(li)(li)(li)子因旋轉半徑不(bu)同(tong)(tong)而(er)被(bei)分(fen)離(li)(li)(li)。它是使鈾(you)同(tong)(tong)位素原子離(li)(li)(li)子同(tong)(tong)時(shi)穿過電磁(ci)體的磁(ci)場，由于(yu)235U圓(yuan)周運動半徑與235U不(bu)同(tong)(tong)而(er)被(bei)分(fen)離(li)(li)(li)。這是20世(shi)紀40年代初使用的技(ji)術(shu)，伊拉克20世(shi)紀80年代的實驗研究表明(ming)，該技(ji)術(shu)與當代電子學(xue)結合能生產武器級鈾(you)材料。

（4）離子交換法

鈾的(de)(de)(de)(de)幾種同位素在(zai)質量上(shang)的(de)(de)(de)(de)微(wei)小(xiao)差(cha)異，能(neng)引(yin)起(qi)化(hua)(hua)學(xue)反應平衡的(de)(de)(de)(de)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)，這(zhe)可用(yong)來作同位素分離(li)(li)的(de)(de)(de)(de)基礎。該方(fang)法(fa)有(you)兩種工藝過(guo)程：液—液化(hua)(hua)學(xue)交(jiao)換(huan)過(guo)程和固—液離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)換(huan)過(guo)程，后者須用(yong)直徑大(da)于(yu)1米離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)換(huan)柱(zhu)，這(zhe)是(shi)一耐腐蝕(shi)、耐高壓的(de)(de)(de)(de)圓筒狀(zhuang)柱(zhu)。1964年(nian)10月(yue)，我(wo)國(guo)爆(bao)炸的(de)(de)(de)(de)第(di)一顆原子(zi)(zi)(zi)彈就是(shi)用(yong)此(ci)法(fa)濃(nong)縮的(de)(de)(de)(de)235U制(zhi)造而成的(de)(de)(de)(de)。當時，以放射化(hua)(hua)學(xue)家楊承宗（1951年(nian)6月(yue)，他獲得巴黎大(da)學(xue)理學(xue)院博士學(xue)位，其答(da)辯通過(guo)的(de)(de)(de)(de)博士論文就是(shi)《離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)換(huan)法(fa)分離(li)(li)放射性元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)研究》）為(wei)首的(de)(de)(de)(de)我(wo)國(guo)科(ke)研人員，在(zai)通州“五所”（鈾濃(nong)縮研究所）利用(yong)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)換(huan)法(fa)純化(hua)(hua)處理了(le)上(shang)百(bai)噸各種土法(fa)冶煉生產(chan)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)鈾酸銨。經過(guo)兩年(nian)多的(de)(de)(de)(de)奮(fen)戰，他們生產(chan)出了(le)2.5噸符合原子(zi)(zi)(zi)彈原料要(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)純鈾化(hua)(hua)合物，提前3個(ge)月(yue)為(wei)我(wo)國(guo)成功(gong)試爆(bao)原子(zi)(zi)(zi)彈提供了(le)核心物質。

鈾的用途

1942年前鈾(you)主(zhu)要用作玻璃和陶瓷(ci)的(de)著色劑，用量很少。隨著235U鏈式核(he)裂(lie)變反應的(de)被(bei)發(fa)現(xian)，核(he)裂(lie)變釋(shi)(shi)放的(de)巨大能量 （1kg235U釋(shi)(shi)放的(de)裂(lie)變能相(xiang)當于1800tTNT炸藥(yao)）引起人(ren)們的(de)注意，首(shou)先用于制(zhi)造(zao)原(yuan)子彈、氫彈。

鈾核反應堆

從50年代后(hou)期開始，鈾(you)被(bei)越來越多地用作核(he)發電(dian)的核(he)燃(ran)料(liao)。1kg235U核(he)完全裂變所釋放的能量(liang)相當于燃(ran)燒2700t優質煤所放出的能量(liang)。

此(ci)外(wai)，鈾核反應(ying)堆也(ye)可用作輻(fu)照(zhao)源(yuan)，用于(yu)農(nong)業(ye)(ye)(ye)輻(fu)照(zhao)育種、食品工(gong)業(ye)(ye)(ye)食品保鮮和滅菌，也(ye)可用于(yu)生產人造元素。在醫藥方(fang)面用于(yu)放射治療(liao)、放射免疫藥盒(he)、造影診斷等，在工(gong)業(ye)(ye)(ye)和地質等方(fang)面用于(yu)工(gong)業(ye)(ye)(ye)探(tan)(tan)傷、自動控制、地質勘探(tan)(tan)和文物(wu)考古等。

科學研(yan)究及工業(ye)實踐證(zheng)明(ming)，鈾是(shi)惟一(yi)的(de)(de)(de)一(yi)次天然核(he)燃料(liao)，核(he)能工業(ye)必須依靠鈾。由(you)于核(he)能工業(ye)具有(you)(you)和(he)平和(he)軍事(shi)應用兩種(zhong)目的(de)(de)(de)，因(yin)此鈾便成為一(yi)種(zhong)特(te)殊商品金(jin)屬，其生產(chan)受(shou)到政治、社(she)會和(he)經(jing)濟多種(zhong)因(yin)素的(de)(de)(de)影響。20世紀40～50年(nian)(nian)代，鈾主要用于核(he)武(wu)器，50年(nian)(nian)代以后主要用于核(he)發(fa)電(dian)。世界(jie)鈾的(de)(de)(de)產(chan)量(liang)(liang)長期(qi)供過于需，有(you)(you)大量(liang)(liang)庫存。國際市場每公斤U3O8的(de)(de)(de)價格從1978年(nian)(nian)初的(de)(de)(de)97美(mei)元降至1990年(nian)(nian)的(de)(de)(de)19.84美(mei)元。西方(fang)國家鈾年(nian)(nian)產(chan)量(liang)(liang)亦由(you)1980年(nian)(nian)的(de)(de)(de)43960t降至1985年(nian)(nian)的(de)(de)(de)35278t。但(dan)在這段時(shi)期(qi)內，核(he)電(dian)站(zhan)發(fa)展(zhan)迅速，1980年(nian)(nian)裝機總容(rong)量(liang)(liang)為1.35億(yi)kW，1989年(nian)(nian)增至3.18億(yi)kW。1985年(nian)(nian)鈾的(de)(de)(de)年(nian)(nian)產(chan)量(liang)(liang)低于核(he)發(fa)電(dian)的(de)(de)(de)需要量(liang)(liang)。

原子彈

把(ba)常(chang)規炸(zha)(zha)藥有規律地安放(fang)在(zai)鈾(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)周圍(wei)，然后使用電子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)雷(lei)管使這(zhe)(zhe)(zhe)些炸(zha)(zha)藥精確的(de)(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)(tong)時(shi)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)，產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)巨大(da)壓(ya)力(li)將(jiang)鈾(you)壓(ya)到一(yi)起，并被(bei)壓(ya)縮，達到臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)條件，發生(sheng)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)。或(huo)者將(jiang)兩塊(kuai)總質量(liang)(liang)(liang)(liang)超過臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)質量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈾(you)塊(kuai)合(he)到一(yi)起，也(ye)會發生(sheng)猛烈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)。臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)質量(liang)(liang)(liang)(liang)是(shi)(shi)(shi)指維(wei)持(chi)核子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)連鎖反(fan)(fan)應所需的(de)(de)(de)(de)(de)(de)裂變(bian)(bian)(bian)材料(liao)(liao)質量(liang)(liang)(liang)(liang)。不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)裂變(bian)(bian)(bian)材料(liao)(liao)，受核子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性質（如裂變(bian)(bian)(bian)橫(heng)切面）、物(wu)(wu)理性質、物(wu)(wu)料(liao)(liao)形狀、純度、是(shi)(shi)(shi)否被(bei)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)反(fan)(fan)射物(wu)(wu)料(liao)(liao)包(bao)圍(wei)、是(shi)(shi)(shi)否有中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)吸收物(wu)(wu)料(liao)(liao)等(deng)(deng)等(deng)(deng)因素(su)影響(xiang)，而會有不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)質量(liang)(liang)(liang)(liang)。剛(gang)好可(ke)能以(yi)(yi)產生(sheng)連鎖反(fan)(fan)應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組合(he)，稱(cheng)為(wei)(wei)已達臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)。比這(zhe)(zhe)(zhe)樣更多質量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組合(he)，核反(fan)(fan)應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速率會以(yi)(yi)指數(shu)增長，稱(cheng)為(wei)(wei)超臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)。如果組合(he)能夠(gou)在(zai)沒(mei)有延遲放(fang)出中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)之(zhi)下進(jin)行連鎖反(fan)(fan)應，這(zhe)(zhe)(zhe)種臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)被(bei)稱(cheng)為(wei)(wei)即發臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)，是(shi)(shi)(shi)超臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)種。即發臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)組合(he)會產生(sheng)核爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)。如果組合(he)比臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)小(xiao)，裂變(bian)(bian)(bian)會隨(sui)時(shi)間減少，稱(cheng)之(zhi)為(wei)(wei)次臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)。核子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)武器(qi)在(zai)引爆(bao)(bao)(bao)以(yi)(yi)前必(bi)須維(wei)持(chi)在(zai)次臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)。以(yi)(yi)鈾(you)核彈為(wei)(wei)例(li)，可(ke)以(yi)(yi)把(ba)鈾(you)分成數(shu)大(da)塊(kuai)，每(mei)塊(kuai)質量(liang)(liang)(liang)(liang)維(wei)持(chi)在(zai)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)以(yi)(yi)下。引爆(bao)(bao)(bao)時(shi)把(ba)鈾(you)塊(kuai)迅速結合(he)。投擲在(zai)廣島的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“小(xiao)男孩”原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)彈是(shi)(shi)(shi)把(ba)一(yi)小(xiao)塊(kuai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈾(you)透(tou)過槍管射向(xiang)另(ling)一(yi)大(da)塊(kuai)鈾(you)上，造成足夠(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)(liang)(liang)(liang)。這(zhe)(zhe)(zhe)種設計稱(cheng)為(wei)(wei)“槍式”。

銷售信息

2023年11月21日，由于對核能的需求復蘇和供應中斷，鈾(you)(you)的價格15年來首次(ci)突破80美(mei)(mei)元(yuan)(yuan)/磅。紐商所追蹤實(shi)物(wu)市場鈾(you)(you)原料黃餅（yellowcake）合(he)約(yue)的期貨當天(tian)觸及80.25美(mei)(mei)元(yuan)(yuan)/磅。