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鈾(Uranium)是(shi)原子序數為(wei)92的元素(su)(su)，其元素(su)(su)符號是(shi)U，是(shi)自然(ran)界中能夠找到的最(zui)重原生元素(su)(su)。在(zai)自然(ran)界中存在(zai)三(san)種同(tong)位素(su)(su)，均帶有(you)放射(she)性，擁有(you)非(fei)常長的半衰期（數十萬年(nian)~45億(yi)年(nian)）。此外還有(you)12種人工同(tong)位素(su)(su)(226U~240U)。鈾在(zai)1789年(nian)由馬丁·海因里(li)希·克拉普(pu)羅特(te)（Martin Heinrich Klaproth）發(fa)現。鈾化合物早期用(yong)(yong)于瓷(ci)器(qi)的著色，在(zai)核(he)裂變現象被發(fa)現后用(yong)(yong)作為(wei)核(he)燃料。

2023年(nian)4月(yue)，日(ri)本與韓國科學家發(fa)現(xian)了(le)一種以前未知的鈾(you)同(tong)位素——鈾(you)-241。11月(yue)21日(ri)，鈾(you)的價(jia)格15年(nian)來首次突(tu)破(po)80美元/磅。

簡介

自然產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)最重的(de)(de)(de)(de)金屬。呈(cheng)銀(yin)白色，具有(you)硬(ying)度(du)強、密度(du)高、可延展(zhan)、有(you)放(fang)射性等特(te)征。一般在鈾(you)與氧(yang)、氧(yang)化物或硅(gui)酸鹽的(de)(de)(de)(de)結(jie)合中(zhong)發(fa)現鈾(you)。鈾(you)原子能發(fa)生(sheng)(sheng)裂變反應，釋放(fang)大量(liang)能量(liang)從而可以應用于(yu)發(fa)電，核武器制造等領(ling)域。第二次(ci)世界大戰中(zhong)盟軍的(de)(de)(de)(de)核武器計(ji)劃引(yin)發(fa)對(dui)鈾(you)的(de)(de)(de)(de)需求，鈾(you)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)應運而生(sheng)(sheng)。到20世紀70年代(dai)，鈾(you)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)工業(ye)已穩固地建立起來。

化學性質

鈾是(shi)(shi)Ⅲb族錒系放射性(xing)化(hua)學(xue)元素，符(fu)號(hao)U，原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)序數92，相對原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)質量238.03，是(shi)(shi)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)序數和相對原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)質量最大的天然(ran)元素。鈾在常溫下是(shi)(shi)銀白(bai)色(se)的致密(mi)金屬(shu)，鈾的新切面呈發亮的鋼灰色(se)，但在室溫空氣中逐(zhu)漸生(sheng)成黑色(se)氧(yang)化(hua)膜。

鈾原子的(de)外電子層構(gou)型為[Rn]5f36d17s2，5f36d17s2殼(ke)層為價(jia)電子。鈾有+3、+4、+5、+6四種價(jia)態，以+4和+6價(jia)態為主(zhu)。

鈾(you)(you)(you)(you)是(shi)正電(dian)性(xing)很強(qiang)的(de)(de)(de)活潑元(yuan)素(su)，與幾乎(hu)所有非金(jin)屬元(yuan)素(su)（惰性(xing)氣(qi)體(ti)除(chu)外）反(fan)應(ying)生(sheng)成化(hua)(hua)(hua)合物(wu)，常(chang)以U3+、U4+、UO2+和(he)UO22+離子(zi)形(xing)式存(cun)在。鈾(you)(you)(you)(you)與氫在523K時發生(sheng)可逆(ni)反(fan)應(ying)，生(sheng)成UH3。鈾(you)(you)(you)(you)-氧(yang)系比較復(fu)雜，在UO2～UO3間存(cun)在多(duo)種(zhong)相，重(zhong)要的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)有UO2、U3O8和(he)UO3。其中(zhong)(zhong)UO2是(shi)當前應(ying)用最廣泛的(de)(de)(de)核(he)燃料(liao)。鈾(you)(you)(you)(you)與鹵素(su)生(sheng)成核(he)燃料(liao)制備工藝中(zhong)(zhong)重(zhong)要的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)合物(wu)。如UF4是(shi)生(sheng)產(chan)金(jin)屬鈾(you)(you)(you)(you)和(he)UF6的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)間產(chan)物(wu)。UF6的(de)(de)(de)三(san)相點(dian)為(wei)337K，是(shi)氣(qi)態鈾(you)(you)(you)(you)同位素(su)分(fen)離的(de)(de)(de)原料(liao)。碳化(hua)(hua)(hua)鈾(you)(you)(you)(you)、氮化(hua)(hua)(hua)鈾(you)(you)(you)(you)和(he)硅化(hua)(hua)(hua)鈾(you)(you)(you)(you)都是(shi)性(xing)能優越的(de)(de)(de)被認(ren)為(wei)有希望的(de)(de)(de)核(he)燃料(liao)。

金屬鈾(you)在空氣中會變(bian)暗(an)，可為蒸汽和酸腐蝕，但耐堿腐蝕。其(qi)原子半徑(jing)為138.5pm；U3+、U4+、U5+、U6+的離子半徑(jing)分別為103、97、89及(ji)80pm。鈾(you)的電負(fu)性據鮑林(lin)（Pauling）測(ce)(ce)定為1.38；阿爾(er)勒德(de)（Allred）和羅切夫(fu)（Rochow）測(ce)(ce)定為1.22。

鈾(you)能與大多(duo)數(shu)非金(jin)屬(shu)元素及(ji)其化合物(wu)發生反(fan)應(ying)(ying)，反(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)溫(wen)(wen)度和(he)反(fan)應(ying)(ying)速度隨鈾(you)的(de)(de)粒度而(er)異(yi)。鈾(you)在(zai)室溫(wen)(wen)的(de)(de)空氣(qi)(qi)或氧氣(qi)(qi)中(zhong)能自燃，細粒鈾(you)在(zai)水(shui)中(zhong)亦能自燃。在(zai)一定條件下(xia)，鈾(you)氧化放出的(de)(de)能量可(ke)引起(qi)爆(bao)(bao)炸。鈾(you)粉塵的(de)(de)爆(bao)(bao)炸濃度下(xia)限為(wei)55mg/dm3。鈾(you)能與許多(duo)金(jin)屬(shu)反(fan)應(ying)(ying)生成(cheng)金(jin)屬(shu)間(jian)化合物(wu)。鈾(you)可(ke)與鈮(ni)、鉿、鋯(gao)、鉬及(ji)鈦(tai)生成(cheng)固(gu)溶體。

鈾(you)及其化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)均有較大的化(hua)學(xue)毒性，空氣中可(ke)溶性鈾(you)化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)的允許濃度(du)為0.05mg/m3，不(bu)溶性鈾(you)化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)的允許濃度(du)為0.25mg/m3，人(ren)體對天然鈾(you)的放(fang)射性允許劑量，可(ke)溶性鈾(you)化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)是7400Bq，不(bu)溶性鈾(you)化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)是333Bq。

物理性質

鈾是放射性金(jin)屬元素(su)，可作為核(he)反(fan)應的燃料。鈾是銀白色金(jin)屬，幾乎與鋼(gang)一樣(yang)硬，密度(du)高(gao)（相對密度(du)約18.95），熔點1135℃，沸(fei)點4134℃。在核(he)能量發(fa)展之前，它被用作制造黃(huang)色玻(bo)璃(li)。鈾是自然界存在的原子序(xu)數最高(gao)的元素(su)。1841年E.佩利（1811-1890）離(li)析出金(jin)屬鈾，雖然在此之前鈾已在瀝青(qing)鈾礦中被認知。它也藏于云母(mu)鈾礦、釩鉀鈾礦和獨居石中；主要分布于加(jia)拿大、澳大利亞、南非。可通過氣(qi)體擴散技術(shu)從(cong)易揮發(fa)氣(qi)體六氟(fu)化鈾（UF6）中分離(li)各同位素(su)鈾。

鈾(you)存在(zai)(zai)(zai)三種同素(su)異(yi)形(xing)體(ti)，其存在(zai)(zai)(zai)溫(wen)度(du)和(he)(he)主要結構(gou)特征列于表中。α-U在(zai)(zai)(zai)室溫(wen)時的(de)(de)(de)密度(du)為(wei)(wei)(wei)19.02t/m3。α-U和(he)(he)β-U呈明顯(xian)的(de)(de)(de)各向(xiang)異(yi)性，如(ru)在(zai)(zai)(zai)298～523K之間，α-U單晶沿(yan)a、b、c軸(zhou)熱(re)膨(peng)脹系(xi)數分別為(wei)(wei)(wei)αa=+33.24×10-6/K、αb=-6.49×10-6/K、αc=+30.36×10-6/K。γ-U有各向(xiang)同性結構(gou)。無序排列的(de)(de)(de)多晶鈾(you)在(zai)(zai)(zai)293～373K范圍的(de)(de)(de)熱(re)膨(peng)脹系(xi)數等于16.3×10-6/K。在(zai)(zai)(zai)5～350K之間的(de)(de)(de)比(bi)熱(re)為(wei)(wei)(wei)27.66J/（mol·K）。α-U的(de)(de)(de)熱(re)導率隨溫(wen)度(du)提高(gao)而增(zeng)加，室溫(wen)下為(wei)(wei)(wei)25.1W/（m·K），1033K時為(wei)(wei)(wei)37.7W/（m·K）。

鈾(you)的(de)力(li)學性質隨(sui)試(shi)樣爐號(hao)和熱處理的(de)不同而異。對α軋(ya)制α退(tui)火的(de)試(shi)樣，得到室溫(wen)最(zui)大屈服(fu)強度為(wei)(wei)(wei)206.8-275.8 MPa，對小變(bian)形量(liang)擠壓鈾(you)，室溫(wen)抗拉(la)強度極限為(wei)(wei)(wei)586.1～861.8MPa。鈾(you)有三種晶格結(jie)(jie)構(gou)：α-U為(wei)(wei)(wei)斜方結(jie)(jie)構(gou)，a=284.785pm，b=585.801pm，c=494.553pm；β-U為(wei)(wei)(wei)正方結(jie)(jie)構(gou)，a=1076.0pm，c=565.2pm；γ-U為(wei)(wei)(wei)體心立方結(jie)(jie)構(gou)，a=352.4pm。它們的(de)轉換溫(wen)度為(wei)(wei)(wei)941K（α→β）和1047K（β→γ）。

鈾的同素異形體(ti) α-U β-U γ-U

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

晶(jing)體結構 斜方(fang)(fang) 四方(fang)(fang) 體心立方(fang)(fang)

晶(jing)胞中(zhong)原子數 （個） 4 30 2

晶格常數(shu) （nm） a0 0. 28541 1. 0579 0. 3524

b0 0. 58692 - -

c0 0. 49563 0. 5656 -

鈾的重要物理(li)性質列于下表。

性 質 數 據

熔點T/K 1405.5

沸點T/K 4018

熔化熱Q/kJ·mol-1 15.5

氣化熱Q/kJ·mol-1 417.1

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

熱導率(lv)λ/W·m-1·K-1 27.6（300K）

電(dian)阻率ρ/Ω·m 30.8×10-8（273K）

摩(mo)爾體積Vm/cm3 12.56

線脹(zhang)系(xi)數(shu)αl/K-1 12.6×10-6

同位素及半衰期

天然鈾(you)(you)含有三種同(tong)位(wei)素：238U、235U和(he)234U，它們的(de)含量(liang)分別為(wei)(wei)99.28%（238U）、0.71%（235U）和(he)0.006%（234U），半衰(shuai)期分別為(wei)(wei)（238U）4.51×109、（235U）7.09×108和(he)（234U）2.35×105年。其(qi)中(zhong)以235U為(wei)(wei)最重要，是(shi)目前(qian)核動力的(de)燃(ran)料(liao)。一(yi)個235U核吸(xi)收一(yi)個熱中(zhong)子(zi)發生裂變(bian)時放出約2.5個中(zhong)子(zi)，并釋放出207MeV能量(liang)。1kg235U核裂變(bian)放出的(de)能量(liang)相當于燃(ran)燒2700t煤所產生的(de)能量(liang)。根(gen)據反應堆(dui)堆(dui)型及其(qi)工作條件，核燃(ran)料(liao)可采用天然鈾(you)(you)或提高了U含量(liang)的(de)富集鈾(you)(you)。用氣體(ti)擴(kuo)散法(fa)、離(li)心法(fa)或激(ji)光法(fa)等分離(li)鈾(you)(you)同(tong)位(wei)素，可使U的(de)富集度達到90%以上。U俘(fu)獲中(zhong)子(zi)后轉變(bian)成易裂變(bian)的(de)Pu（钚）。Pu和(he)U也(ye)是(shi)制造核武器的(de)主(zhu)要原料(liao)。

在(zai)25km地殼內(nei)含(han)1014t鈾(you)(you)，其中海水(shui)含(han)1010t，每噸海水(shui)平(ping)均含(han)鈾(you)(you)3.3mg。自(zi)然界存在(zai)幾百(bai)種含(han)鈾(you)(you)的礦(kuang)(kuang)物，但大多是貧(pin)礦(kuang)(kuang)，所(suo)以經濟(ji)地大量開采很困難。目前，經濟(ji)上有開采價值的鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)含(han)U3O8量為0.1%左右。如(ru)果發(fa)展(zhan)快(kuai)中子增殖堆，則鈾(you)(you)資源(yuan)利用率可比壓水(shui)堆提高60～70倍。

鈾同位素(su)中存量最多(duo)的是(shi)238U，再者是(shi)可(ke)用作核能(neng)發電的燃料的235U，豐度(du)最少(shao)的是(shi)234U。此外還有12種人工同位素(su)。

同位素 豐度 半(ban)衰(shuai)期 衰(shuai)變模式 衰(shuai)變能(neng)量（MeV）衰(shuai)變產物

232U 人(ren)造 68.9年 自(zi)發分(fen)裂 - -

α衰變(bian) 5.414 Th-228

233U 人造 159200年(nian) 自發分裂 197.93 -

α衰變 4.909 Th-229

234U 0.01% 245500年 自(zi)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衰變 4.679 Th-231

236U 人造 2.342×107年(nian) 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 自發分裂 205.87 -

α衰變(bian) 4.27 Th-234

核性質

鈾的(de)熱中子吸收截面為(wei)7.60b±0.07b。鈾的(de)同(tong)位(wei)素（包括同(tong)核異能素）有15種(zhong)，其質量數(shu)從227至240。鈾的(de)天然同(tong)位(wei)素組成列于下表(biao)。

核 素(su) 相對原子質量 自然(ran)豐(feng)度(du)/% 半衰(shuai)期T1/2/a 衰(shuai)變模式及(ji)衰(shuai)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(wei)(wei)錒鈾(you)衰變(bian)系(xi)(xi)(xi)的(de)(de)始祖核(he)(he)素，238U為(wei)(wei)鈾(you)鐳(lei)系(xi)(xi)(xi)的(de)(de)始祖核(he)(he)素，234U是238U的(de)(de)衰變(bian)系(xi)(xi)(xi)產物。235U是惟(wei)一天然(ran)的(de)(de)可裂(lie)(lie)變(bian)核(he)(he)素。235U核(he)(he)素受熱(re)中(zhong)(zhong)子轟擊(ji)，吸(xi)收一個中(zhong)(zhong)子后發(fa)生裂(lie)(lie)變(bian)（誘發(fa)裂(lie)(lie)變(bian)）。一個235U核(he)(he)在裂(lie)(lie)變(bian)時放出(chu)的(de)(de)總能量為(wei)(wei)195MeV，同時放出(chu)2～3（平均(jun)2.5）個中(zhong)(zhong)子。只要其中(zhong)(zhong)一個中(zhong)(zhong)子引起另一個235U核(he)(he)發(fa)生裂(lie)(lie)變(bian)，鏈式核(he)(he)裂(lie)(lie)變(bian)就會持續進行下去。238U不是裂(lie)(lie)變(bian)核(he)(he)素，但238U在反(fan)應堆活性(xing)區吸(xi)收中(zhong)(zhong)子后生成(cheng)(cheng)239U，239U再經(jing)兩次β衰變(bian)生成(cheng)(cheng)能裂(lie)(lie)變(bian)的(de)(de)Pu。因此，可以利用快中(zhong)(zhong)子增殖堆充分發(fa)揮238U的(de)(de)作用，提高(gao)天然(ran)鈾(you)的(de)(de)利用率。

發現簡史

鈾（yóu）英(ying)文(wen)名(ming)Uranium，得名(ming)于(yu)天王(wang)星的名(ming)字“Uranus”。1789年(nian)M.H.克拉(la)普羅(luo)特（Martin Heinrich Klaproth）首(shou)先從瀝青鈾礦中(zhong)(zhong)發現(xian)了(le)“鈾”，就用(yong)1781年(nian)新發現(xian)的一個(ge)行(xing)星——天王(wang)星命(ming)名(ming)它為uranium，元素(su)符號定為U。但1841年(nian)E.M.佩利若（Eugene-Melchior Peligot）證明該物(wu)質(zhi)系二氧化鈾，隨后用(yong)鉀還原UCl4制備了(le)金屬(shu)鈾。1896年(nian)A.H.貝可勒爾（Antoine Henri Becquerel）發現(xian)了(le)鈾的放射性現(xian)象。那時(shi)對鈾的研(yan)究屬(shu)純(chun)理論性的，鈾化合物(wu)只用(yong)于(yu)玻(bo)璃和陶瓷的著(zhu)色。1898年(nian)在鈾礦中(zhong)(zhong)發現(xian)了(le)鐳(lei)，鈾便(bian)成為開采鐳(lei)的副產品。1938年(nian)O.哈恩(en)（Otto Hahn）和F.施特拉(la)斯曼（Fritz Strassmann）用(yong)中(zhong)(zhong)子轟擊(ji)鈾核(he)發現(xian)核(he)裂變同時(shi)釋放出能(neng)量，引起(qi)了(le)人們重新對鈾的重視。第(di)二次世界大(da)戰期間和戰后，由于(yu)核(he)武(wu)器和核(he)動力的需要，加速了(le)鈾資源的勘(kan)探和開采。

美國(guo)(guo)為此設立了(le)(le)專(zhuan)門研究原子(zi)彈的(de)機構。1945年(nian)(nian)美國(guo)(guo)在(zai)日(ri)(ri)本廣島(dao)投(tou)(tou)擲了(le)(le)第一顆235U原子(zi)彈，幾天后又在(zai)日(ri)(ri)本長崎投(tou)(tou)下了(le)(le)一顆239Pu原子(zi)彈。1954年(nian)(nian)蘇聯建(jian)成(cheng)了(le)(le)第一座核電站。從此，鈾的(de)科(ke)研和生產(chan)受(shou)到(dao)世界(jie)各國(guo)(guo)的(de)高(gao)度重視，核武(wu)器制造和核發(fa)電工(gong)業(ye)(ye)便得到(dao)迅(xun)速發(fa)展。中國(guo)(guo)的(de)鈾工(gong)業(ye)(ye)自20世紀50年(nian)(nian)代興起，已形成(cheng)完整的(de)和具(ju)有相當(dang)規模的(de)科(ke)研和工(gong)業(ye)(ye)生產(chan)體系。

2023年4月，日本與韓國科學家發(fa)現(xian)了一種以(yi)前未知的鈾同位(wei)素——鈾-241。其原子序數為92，質量為241，半衰(shuai)期可能只有40分鐘，這是自1979年以(yi)來科學家首(shou)次發(fa)現(xian)富含(han)中子的鈾同位(wei)素。

鈾的化合物

鈾有多種化合物，主要鈾化合物的(de)化學式、存在形態和用途(tu)列于下表(biao)。

名稱 化學式 存在形(xing)態(tai) 用 途(tu)

二氧(yang)化鈾 UO2 深(shen)褐色或黑色粉末 制造反(fan)應堆元件或

生產UF4

三氧化鈾(you) UO3 無定形UO3或α-UO3，褐(he)色，β-UO3橙色粉末，γ-UO3 還原成UO2

亮黃色(se)，δ-UO3紅色(se)，Σ-UO3磚紅色(se)，η-UO3棕色(se)

八(ba)氧化三鈾 U3O8 橄欖(lan)綠(lv)(lv)(lv)色（有時呈墨綠(lv)(lv)(lv)或(huo)黑色）粉(fen)末翠綠(lv)(lv)(lv)色晶體（綠(lv)(lv)(lv)鹽(yan)）儲存、還原(yuan)成(cheng)UO2制(zhi)取(qu)金屬鈾或(huo)UF6

四氟化(hua)鈾(you) UF4 室溫(wen)(wen)下近(jin)于白(bai)色固體，在309K溫(wen)(wen)度(du)升華，最易揮(hui)發的鈾(you)化(hua)合(he)物 同位素分離，濃(nong)縮(suo)

六氟化鈾 UF6 235U

硝(xiao)酸鈾酰 UO2(NO3)2 UO2（NO3）2·6H2O亮黃(huang)色(se)晶體(ti) 脫硝(xiao)成UO3

重鈾酸銨(an) (NH4)2U2O7 黃(huang)色沉(chen)淀物(wu)（俗稱“黃(huang)餅”）質量好的(de)呈片狀(zhuang)結晶 熱分解成UO2或

UO3

三(san)碳(tan)酸(suan)鈾酰銨 (NH4)4UO2(CO3)3 淡黃色晶體 熱分解成(cheng)UO2

鈾的合金

鈾(you)(you)(you)(you)能(neng)與(yu)多種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)生成金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)間化合(he)物(wu)。鈾(you)(you)(you)(you)具有化學性(xing)(xing)質活潑(po)、各向(xiang)異性(xing)(xing)結構(gou)和機械性(xing)(xing)能(neng)較差等缺陷。鈾(you)(you)(you)(you)合(he)金(jin)(jin)(jin)的某些性(xing)(xing)質優于金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)鈾(you)(you)(you)(you)，這在核(he)燃料(liao)元件制造(zao)中(zhong)相當重要。添加適量的其他金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)，如(ru)鈮(ni)、鉻、鉬或鋯能(neng)改善鈾(you)(you)(you)(you)的熱導率(lv)、晶(jing)體結構(gou)及金(jin)(jin)(jin)相結構(gou)、熱處理特(te)性(xing)(xing)、輻照穩定(ding)性(xing)(xing)和耐(nai)蝕性(xing)(xing)等。

貧(pin)鈾(you)(you)(you)彈(dan)即利用貧(pin)鈾(you)(you)(you)合(he)金制(zhi)造的(de)一種(zhong)高效燃(ran)燒穿甲彈(dan)，它借(jie)助貧(pin)鈾(you)(you)(you)材料(liao)密度(du)(du)(du)大（鉛密度(du)(du)(du)的(de)2倍）、強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)大（鋼強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)的(de)3倍）和穿透力強(qiang)(qiang)，且易燃(ran)燒的(de)特點制(zhi)作而(er)成，貧(pin)鈾(you)(you)(you)合(he)金含238U、235U等，貧(pin)鈾(you)(you)(you)彈(dan)爆炸后殘留的(de)235U等能損害腎臟、神經系統，可導致肺(fei)癌等。密度(du)(du)(du)、硬度(du)(du)(du)較(jiao)大的(de)貧(pin)鈾(you)(you)(you)合(he)金，還可制(zhi)作防輻射材料(liao)等。

鈾的賦存及資源

鈾廣泛存在(zai)(zai)于地(di)(di)殼(ke)和(he)海(hai)水中(zhong)。海(hai)水中(zhong)鈾的濃度為3×10-7%，地(di)(di)殼(ke)豐度為2.3×10-4%，但在(zai)(zai)地(di)(di)殼(ke)中(zhong)很(hen)分散。

鈾的礦物

鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)按(an)成(cheng)因可分(fen)為(wei)原(yuan)生鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)和次生鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)兩大類。除瀝青(qing)鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)外，原(yuan)生鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)均(jun)存在于偉晶巖中，原(yuan)生礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)經風化(hua)和熱液作用(yong)易轉變成(cheng)各種次生礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)。鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)的成(cheng)因、產狀(zhuang)、含(han)鈾(you)(you)(you)量及伴(ban)生礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)和圍(wei)巖均(jun)會影響到鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)的加工工藝。已發現的鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)和含(han)鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)約有(you)500多種。其中常見并具有(you)工業實用(yong)價值的僅二三十種。下(xia)表所列(lie)為(wei)重要的鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)。

類型 礦(kuang)物名稱 組 成 鈾含量(liang)（質量(liang)分(fen)數ω）/%

原生(sheng)鈾礦 瀝青鈾礦 UO2·mUO3·nPbO 40～76

晶質(zhi)鈾礦 （U,Th）O2·mUO3·nPbO 65～75.4

鈦鈾礦 (U,Ce,Fe,Y,Th)3Ti5O16 ＜40

次生鈾(you)礦 水(shui)（瀝青）鈾(you)礦 UO2·mUO3·nH2O

銅鈾云(yun)母 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(you)礦 K2(UO2)2(VO4)2·(1～3)H2O 50

釩鈣鈾礦 Ca(UO2)2(VO4)2·8H2O 50～60

除澳大(da)(da)利(li)亞(ya)、加(jia)(jia)拿大(da)(da)有(you)(you)一些較大(da)(da)的(de)富鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)床（含鈾(you)(you)(you)1%～10%）外，大(da)(da)多(duo)數鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)的(de)含鈾(you)(you)(you)品(pin)位(wei)為(wei)0.1%～0.2%。鈾(you)(you)(you)水冶(ye)廠大(da)(da)多(duo)直接處(chu)理(li)鈾(you)(you)(you)原礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)，但通過選(xuan)(xuan)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)能提高礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)品(pin)位(wei)，降低成本。一些國(guo)家(jia)正采(cai)用放(fang)射分選(xuan)(xuan)機對塊(kuai)狀鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)進(jin)行選(xuan)(xuan)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)。為(wei)了綜合利(li)用或改(gai)善鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)加(jia)(jia)工(gong)性能，有(you)(you)的(de)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)還需(xu)經配礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)、焙燒等預處(chu)理(li)。

此(ci)外(wai)，含(han)鈾的(de)磷酸鹽(yan)礦(kuang)、褐煤、頁(ye)巖、鈾礦(kuang)水、含(han)鈾銅(tong)廢石堆浸液(ye)和海水等(deng)(deng)都可成為提鈾的(de)原料。例如，1988年美(mei)國(guo)從濕(shi)法(fa)磷酸等(deng)(deng)副產品中回收的(de)鈾達1500t，約占其總產量5190t鈾的(de)29%。

分布范圍

鈾通常被人(ren)們認為是一種稀有金屬(shu)，盡管鈾在(zai)地殼中的(de)含量很高，比汞、鉍、銀要多得(de)多，但(dan)由于提取鈾的(de)難度較(jiao)大(da)，所以它注(zhu)定了要比汞這(zhe)些元(yuan)素發現(xian)的(de)晚得(de)多。盡管鈾在(zai)地殼中分布廣泛，但(dan)是只有瀝青鈾礦(kuang)和鉀釩鈾礦(kuang)兩(liang)種常見(jian)的(de)礦(kuang)床。

地殼(ke)中(zhong)(zhong)鈾(you)(you)的(de)(de)(de)平(ping)均(jun)(jun)(jun)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)約(yue)為百萬(wan)分之(zhi)2.5，即平(ping)均(jun)(jun)(jun)每(mei)噸地殼(ke)物質中(zhong)(zhong)約(yue)含(han)(han)(han)(han)2.5克(ke)鈾(you)(you)，這(zhe)比鎢、汞、金、銀等元(yuan)素的(de)(de)(de)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)還高。鈾(you)(you)在各種巖(yan)石(shi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)很不均(jun)(jun)(jun)勻。例如在花(hua)崗巖(yan)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)就要(yao)高些，平(ping)均(jun)(jun)(jun)每(mei)噸含(han)(han)(han)(han)3.5克(ke)鈾(you)(you)。在地殼(ke)的(de)(de)(de)第一層(ceng)（距地表20 km）內(nei)含(han)(han)(han)(han)鈾(you)(you)近1.3×1014噸。依(yi)此推(tui)算，一立方(fang)公里的(de)(de)(de)花(hua)崗巖(yan)就會含(han)(han)(han)(han)有約(yue)一萬(wan)噸鈾(you)(you)。海水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)鈾(you)(you)的(de)(de)(de)濃度相當低，每(mei)噸海水(shui)(shui)(shui)平(ping)均(jun)(jun)(jun)只含(han)(han)(han)(han)3.3毫克(ke)鈾(you)(you)，但由于(yu)海水(shui)(shui)(shui)總量(liang)(liang)(liang)極(ji)大（海水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)總含(han)(han)(han)(han)鈾(you)(you)量(liang)(liang)(liang)可達4.5×109噸），且從水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)提取(qu)有其方(fang)便之(zhi)處，所以(yi)不少(shao)國家，特別是那些缺少(shao)鈾(you)(you)礦資源的(de)(de)(de)國家，正在探索海水(shui)(shui)(shui)提鈾(you)(you)的(de)(de)(de)方(fang)法。

由于鈾(you)(you)(you)的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)性質(zhi)很活潑，所(suo)以自(zi)然界不存在(zai)游(you)離態(tai)(tai)的(de)(de)(de)金屬鈾(you)(you)(you)，它(ta)總是以化(hua)合(he)狀(zhuang)態(tai)(tai)存在(zai)著。已知(zhi)的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)礦物(wu)有(you)一百七十多種，但具有(you)工業開采價值的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)礦只有(you)二、三十種，其(qi)中(zhong)最(zui)重要(yao)的(de)(de)(de)有(you)瀝青(qing)鈾(you)(you)(you)礦（主要(yao)成分為八氧化(hua)三鈾(you)(you)(you)）、品(pin)質(zhi)鈾(you)(you)(you)礦（主要(yao)成分為二氧化(hua)鈾(you)(you)(you)）、鈾(you)(you)(you)石和鈾(you)(you)(you)黑等。很多的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)礦物(wu)都呈黃色、綠色或黃綠色。有(you)些鈾(you)(you)(you)礦物(wu)在(zai)紫外線下能(neng)發(fa)出(chu)強烈(lie)的(de)(de)(de)熒光。正是鈾(you)(you)(you)礦物(wu)（鈾(you)(you)(you)化(hua)合(he)物(wu)）這種發(fa)熒光的(de)(de)(de)特性，才導致了放射性現象的(de)(de)(de)發(fa)現。

雖然鈾元素的分布(bu)相當廣(guang)，但鈾礦(kuang)床的分布(bu)卻很有限。鈾資源主要分布(bu)在美國、加拿大(da)、南非(fei)、西南非(fei)、澳(ao)大(da)利亞等國家和地(di)區。據估(gu)計，已(yi)探明的工業儲量(liang)到(dao)1972年已(yi)超(chao)過一百萬噸(dun)。

鈾及其一系列衰變子(zi)體的放(fang)射(she)(she)(she)性(xing)(xing)是(shi)存(cun)在(zai)鈾的最(zui)好標(biao)志(zhi)。人的肉(rou)眼雖然看不見放(fang)射(she)(she)(she)性(xing)(xing)，但(dan)是(shi)借助于專門(men)的儀器卻可以方便地(di)把它探測出來(lai)。因此，鈾礦資源的普(pu)查(cha)和勘(kan)探幾乎都利用了鈾具有放(fang)射(she)(she)(she)性(xing)(xing)這(zhe)一特點：若(ruo)發現某個地(di)區巖(yan)石、土壤、水、甚至植物(wu)內放(fang)射(she)(she)(she)性(xing)(xing)特別強，就說明那個地(di)區可能有鈾礦存(cun)在(zai)。

提取冶金

鈾(you)的(de)提(ti)取(qu)冶金具(ju)有三(san)個特點(dian)。第(di)一(yi)，鈾(you)礦石(shi)的(de)品位很低(di)，一(yi)般含鈾(you)（238U+235U）0.1%～0.2%，而其中(zhong)235U僅為0.0007%～0.0014%，為獲(huo)得(de)核純鈾(you)，必(bi)須經過一(yi)系列富集、提(ti)純過程。第(di)二，核純金屬(shu)鈾(you)需再(zai)經同位素分離，制成不(bu)同豐度(du)的(de)濃(nong)縮235U。第(di)三(san)，工藝(yi)過程繁雜，并(bing)存在輻射(she)危害問題(ti)。因此(ci)，鈾(you)生產(chan)技(ji)術難度(du)大，安全(quan)防(fang)護要求嚴格。

除了就地浸出以及從其(qi)他(ta)含鈾(you)(you)(you)物料提(ti)(ti)鈾(you)(you)(you)外，鈾(you)(you)(you)的(de)提(ti)(ti)取(qu)冶金都是從鈾(you)(you)(you)礦石（原(yuan)礦或精礦）開(kai)始的(de)，通常包(bao)括鈾(you)(you)(you)提(ti)(ti)取(qu)、四氟化(hua)(hua)鈾(you)(you)(you)制取(qu)、金屬鈾(you)(you)(you)制取(qu)、六(liu)氟化(hua)(hua)鈾(you)(you)(you)制取(qu)、鈾(you)(you)(you)同位(wei)素分(fen)離、制取(qu)含濃縮U的(de)金屬鈾(you)(you)(you)和鈾(you)(you)(you)燃料元件加(jia)工(gong)等(deng)主要步驟。

（1）鈾(you)提取(qu)。包括鈾(you)礦石(shi)的浸出、液固分離、富(fu)集、提純（常用離子交(jiao)換或(huo)溶劑萃取(qu)法(fa)）及沉淀(dian)產物熱分解(jie)制取(qu)核(he)純UO2或(huo)U3O8。

（2）四(si)(si)氟(fu)化(hua)鈾制取。將UO2（U3O8可用氫還原成(cheng)UO2）氫氟(fu)化(hua)成(cheng)四(si)(si)氟(fu)化(hua)鈾（綠鹽）。

（3）金(jin)屬鈾制取。用金(jin)屬鈣或鎂(mei)將(jiang)UF4還原(yuan)成(cheng)(cheng)金(jin)屬鈾，金(jin)屬鈾再經精煉、澆(jiao)鑄、加工、鍛造（或擠壓(ya)）成(cheng)(cheng)形、包殼等處理制成(cheng)(cheng)天然鈾的反應堆元(yuan)件(jian)，供生產裂變(bian)元(yuan)素(su)239Pu用。

（4）六(liu)氟化鈾(you)制取。將UF4氟化成UF6。

（5）鈾(you)同(tong)位素分(fen)離。利用235U與238U質量(liang)之間的(de)(de)微小差異，通過對UF6的(de)(de)氣(qi)體擴散（或離心分(fen)離），制取不(bu)同(tong)豐度的(de)(de)濃縮235UF6。

（6）制取含濃縮235U的金(jin)(jin)屬鈾。將(jiang)濃縮235UF6經(jing)氫還原(yuan)成(cheng)235UF4，再(zai)轉化成(cheng)濃縮235UO2。用鈣或鎂還原(yuan)235UF4制成(cheng)含濃縮U的金(jin)(jin)屬鈾。

（7）鈾燃料元(yuan)件(jian)加工。將濃(nong)縮UO2或金(jin)屬鈾進一(yi)步加工制成(cheng)反(fan)應堆燃料元(yuan)件(jian)或其他最終產品。

安全防護

鈾及(ji)(ji)其(qi)化合物(wu)既會放(fang)出(chu)危害生(sheng)物(wu)的(de)射(she)線(xian)，又(you)有化學毒性(xing)，在生(sheng)產過程中必(bi)須(xu)(xu)采取安全防護措(cuo)(cuo)施(shi)。安全防護措(cuo)(cuo)施(shi)的(de)主要(yao)內容包括嚴防粉塵及(ji)(ji)氡氣進入(ru)人體；使生(sheng)產場地的(de)輻(fu)射(she)劑(ji)量(liang)低于放(fang)射(she)性(xing)衛生(sheng)防護規定(ding)的(de)限值；排放(fang)的(de)三廢經處理后必(bi)須(xu)(xu)達(da)到國家規定(ding)的(de)排放(fang)標準。要(yao)注意濃縮鈾產物(wu)臨界安全。

發展趨勢

利用(yong)低品位鈾(you)礦石(shi)及其他(ta)含鈾(you)物料(liao)以(yi)擴大鈾(you)資源。重視鈾(you)的(de)就地浸出(chu)、堆(dui)浸、細菌浸出(chu)等浸出(chu)方法的(de)開(kai)發和推廣應用(yong)，以(yi)節(jie)省能耗(hao)和降低生產成本。開(kai)發并推廣應用(yong)快中子(zi)增殖堆(dui)，提高(gao)天然(ran)鈾(you)的(de)利用(yong)率。研(yan)究開(kai)發無廢物工藝，減輕(qing)鈾(you)對環境(jing)的(de)污染。發展節(jie)能的(de)離心法、激光法等同位素分(fen)離方法，替代耗(hao)能高(gao)的(de)擴散法。

鈾原子核裂變

自然界里234U不(bu)會(hui)(hui)發(fa)生核(he)裂(lie)變(bian)(bian)，通常，238U也(ye)不(bu)會(hui)(hui)發(fa)生裂(lie)變(bian)(bian)，只有235U易發(fa)生核(he)裂(lie)變(bian)(bian)，核(he)燃(ran)料(liao)主要指235U。235U半衰(shuai)(shuai)期為7.038×108年(nian)，從235U開(kai)始，經過11次連續(xu)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)，最(zui)(zui)后出現(xian)穩(wen)定的(de)(de)207Pb。238U半衰(shuai)(shuai)期為4.468×109年(nian)，從238U開(kai)始，經過14次連續(xu)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)，最(zui)(zui)后出現(xian)穩(wen)定的(de)(de)206Pb-206。238U連續(xu)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)中，子核(he)半衰(shuai)(shuai)期最(zui)(zui)長的(de)(de)是234U，它(ta)的(de)(de)半衰(shuai)(shuai)期是2.45×105年(nian)。

235U、233U和239Pu是主要(yao)的(de)核(he)裂(lie)變(bian)(bian)物質(zhi)，可(ke)直接做(zuo)核(he)燃(ran)料(liao)，它們(men)能(neng)大(da)量(liang)(liang)(liang)(liang)獲得、并易吸收慢中子(zi)（能(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)小于(yu)1eV）并發生裂(lie)變(bian)(bian)，234U、238U則不行。235U存在于(yu)天然鈾中，233U和239Pu要(yao)靠(kao)鈾核(he)反應(ying)堆生產(chan)。235U、233U和239Pu，任(ren)何(he)能(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)中子(zi)均(jun)可(ke)使它們(men)分裂(lie)、釋放能(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)；對235U來說，速(su)度越慢的(de)中子(zi)越易引起(qi)裂(lie)變(bian)(bian)。238U吸收一(yi)個(ge)中子(zi)，也可(ke)轉(zhuan)變(bian)(bian)為裂(lie)變(bian)(bian)物質(zhi)。

235U和(he)238U都(dou)能自發裂變(bian)，但后者自發裂變(bian)的幾率很(hen)小。

U-235裂變

研究表明，235U吸收慢(man)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)后(hou)，有(you)40多種裂(lie)(lie)(lie)變(bian)方式，至少能(neng)(neng)生產(chan)36種元(yuan)素的300多種核(he)(he)(he)素和快中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)（平均2.5個），并(bing)釋放(fang)巨(ju)大能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)。鈾(you)核(he)(he)(he)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)生成物除(chu)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)外(wai)(wai)，通常有(you)兩(liang)(liang)(liang)種（兩(liang)(liang)(liang)分裂(lie)(lie)(lie)）裂(lie)(lie)(lie)變(bian)物，還有(you)三(san)(san)種（三(san)(san)分裂(lie)(lie)(lie)）和四種裂(lie)(lie)(lie)變(bian)物（1946 年，我(wo)國(guo)物理學(xue)家錢三(san)(san)強等(deng)在(zai)法國(guo)發現(xian)），“三(san)(san)分裂(lie)(lie)(lie)”幾(ji)(ji)率(lv)極小。除(chu)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)外(wai)(wai)，鈾(you)核(he)(he)(he)“兩(liang)(liang)(liang)分裂(lie)(lie)(lie)”的碎塊(kuai)有(you)許(xu)多組合方式，碎塊(kuai)質量(liang)(liang)(liang)比(bi)大致(zhi)為3：2的發生幾(ji)(ji)率(lv)最大，碎塊(kuai)質量(liang)(liang)(liang)相同(tong)的機會極小；鈾(you)“三(san)(san)分裂(lie)(lie)(lie)”，其中(zhong)(zhong)一塊(kuai)是α粒子(zi)(zi)，“三(san)(san)分裂(lie)(lie)(lie)”發生的幾(ji)(ji)率(lv)是“二分裂(lie)(lie)(lie)”的3/1000。統計表明，235U裂(lie)(lie)(lie)變(bian)發射的中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)（動能(neng)(neng)）在(zai)0.1-20MeV范(fan)圍，平均為2MeV。僅(jin)有(you)快中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)不(bu)能(neng)(neng)使天(tian)然鈾(you)產(chan)生持續(xu)的裂(lie)(lie)(lie)變(bian)鏈(lian)式反應，慢(man)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)也(ye)不(bu)能(neng)(neng)使238U發生裂(lie)(lie)(lie)變(bian)，持續(xu)的裂(lie)(lie)(lie)變(bian)反應在(zai)238U中(zhong)(zhong)不(bu)可能(neng)(neng)發生。235U和240Pu等(deng)，除(chu)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)可引發其核(he)(he)(he)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)外(wai)(wai)，具有(you)足夠能(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)的帶電粒子(zi)(zi)或γ射線等(deng)也(ye)能(neng)(neng)引發裂(lie)(lie)(lie)變(bian)。此外(wai)(wai)，鈾(you)對(dui)約25eV的中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)還會產(chan)生俘獲(huo)共振，即俘獲(huo)而(er)不(bu)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)。

235U結合能(neng)(neng)小，核(he)裂(lie)(lie)變(bian)勢壘較低，任何能(neng)(neng)量(liang)的中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)都能(neng)(neng)使它(ta)裂(lie)(lie)變(bian)，且對慢(man)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)（中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)速(su)率(lv)(lv)為2.2×103m/s，與常溫(wen)下氣體分子(zi)(zi)(zi)運動速(su)率(lv)(lv)相(xiang)當。這(zhe)(zhe)樣(yang)，它(ta)在鈾(you)(you)核(he)附近的時間(jian)相(xiang)對較長，容易擊中(zhong)(zhong)(zhong)鈾(you)(you)核(he)使之裂(lie)(lie)變(bian)）有很大(da)的裂(lie)(lie)變(bian)截面(mian)（裂(lie)(lie)變(bian)幾(ji)率(lv)(lv)大(da)）。235U吸收一個慢(man)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)，通常先(xian)形成(cheng)激(ji)發態的236U（復核(he)），然后裂(lie)(lie)變(bian)成(cheng)兩塊，同時釋放(fang)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)和能(neng)(neng)量(liang)等(deng)。熱(re)(re)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)（慢(man)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)的一種）反應(ying)堆里(li)，235U熱(re)(re)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)裂(lie)(lie)變(bian)截面(mian)比238U的熱(re)(re)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)裂(lie)(lie)變(bian)截面(mian)要大(da)200倍，這(zhe)(zhe)樣(yang)，就(jiu)會有足夠數量(liang)的中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)引起235U核(he)裂(lie)(lie)變(bian)，這(zhe)(zhe)可彌(mi)補(bu)天然鈾(you)(you)或濃(nong)縮鈾(you)(you)中(zhong)(zhong)(zhong)235U含量(liang)較少(shao)之弱點；這(zhe)(zhe)種反應(ying)堆工作(zuo)時，鈾(you)(you)的利用(yong)率(lv)(lv)為1%-2%。

U-238裂變

238U（240Pu、232Th）裂(lie)(lie)變(bian)(bian)是(shi)有閥的(de)(de)(de)(de)，小(xiao)于1.1MeV的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)會被其(qi)吸收(shou)或散射，不能(neng)(neng)引發裂(lie)(lie)變(bian)(bian)；較大能(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)才(cai)(cai)能(neng)(neng)使(shi)它們(men)裂(lie)(lie)變(bian)(bian)，但(dan)可能(neng)(neng)性(xing)又極(ji)小(xiao)。238U結合(he)能(neng)(neng)較大，裂(lie)(lie)變(bian)(bian)勢壘較高，能(neng)(neng)量(liang)(liang)超過(guo)1.4MeV的(de)(de)(de)(de)快中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)才(cai)(cai)能(neng)(neng)使(shi)它裂(lie)(lie)變(bian)(bian)，釋放的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)能(neng)(neng)量(liang)(liang)較大。研(yan)究顯示，238U在(zai)幾MeV以上(shang)有很多共振吸收(shou)峰，其(qi)裂(lie)(lie)變(bian)(bian)幾率隨(sui)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)能(neng)(neng)量(liang)(liang)增(zeng)大而(er)增(zeng)大。238U不易產生裂(lie)(lie)變(bian)(bian)，但(dan)吸收(shou)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)后能(neng)(neng)變(bian)(bian)成239Pu和233U等較好的(de)(de)(de)(de)核(he)裂(lie)(lie)變(bian)(bian)物質。熱(re)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)被238U俘獲的(de)(de)(de)(de)幾率是(shi)熱(re)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)使(shi)235U裂(lie)(lie)變(bian)(bian)幾率的(de)(de)(de)(de)1/190左右。快中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)同238U核(he)的(de)(de)(de)(de)主要(yao)作(zuo)用是(shi)非彈性(xing)碰撞(zhuang)，大部分中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)都是(shi)通(tong)過(guo)非彈性(xing)碰撞(zhuang)降低能(neng)(neng)量(liang)(liang)，再在(zai)多次碰撞(zhuang)中(zhong)(zhong)(zhong)被238U核(he)吸收(shou)。

鈾濃縮

濃縮鈾簡介

鈾(you)材(cai)料里(li)235U的含量高于0.7%即濃(nong)縮(suo)鈾(you)。鈾(you)是重要的核燃料和原子彈(dan)核心材(cai)料，現在(zai)使用(yong)的鈾(you)材(cai)料都(dou)需提(ti)煉、濃(nong)縮(suo)，使之達到一定(ding)的純(chun)度。比如(ru)，制造一顆原子彈(dan)至少(shao)需20-50千克的高濃(nong)縮(suo)鈾(you)（也(ye)可用(yong)钚造原子彈(dan)），其濃(nong)縮(suo)純(chun)度應達到 90%以(yi)上。

鈾(you)(you)礦(kuang)石里235U的(de)(de)(de)含量很低，絕大部分(fen)是(shi)(shi)238U，鈾(you)(you)礦(kuang)石不(bu)能像煤塊(kuai)那樣直接做(zuo)燃料(liao)，它類似于大部分(fen)是(shi)(shi)泥沙的(de)(de)(de)煤餅(bing)，沒法燃燒。鈾(you)(you)元素(su)同(tong)(tong)位(wei)素(su)的(de)(de)(de)豐度(du)（一元素(su)的(de)(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)素(su)混(hun)合物(wu)里，某同(tong)(tong)位(wei)素(su)的(de)(de)(de)原子(zi)(zi)數和總的(de)(de)(de)原子(zi)(zi)數之(zhi)比）可通過工藝處理使之(zhi)增大，以獲得該元素(su)濃(nong)縮的(de)(de)(de)某種同(tong)(tong)位(wei)素(su)，如(ru)235U，235U與238U物(wu)理性質稍有(you)(you)不(bu)同(tong)(tong)，主(zhu)要是(shi)(shi)相對質量不(bu)同(tong)(tong)，這導致它們形成的(de)(de)(de)化合物(wu)微粒質量會(hui)有(you)(you)點差異(yi)。利用(yong)鈾(you)(you)天(tian)然(ran)同(tong)(tong)位(wei)素(su)原子(zi)(zi)量不(bu)同(tong)(tong)進行分(fen)離，可使鈾(you)(you)材料(liao)中235U對238U的(de)(de)(de)比值較天(tian)然(ran)鈾(you)(you)高(gao)(gao)，從而(er)獲得裂變材料(liao)——濃(nong)縮鈾(you)(you)。“濃(nong)縮”主(zhu)指提高(gao)(gao)某元素(su)特定同(tong)(tong)位(wei)素(su)豐度(du)的(de)(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)素(su)分(fen)離過程(cheng)，如(ru)由天(tian)然(ran)鈾(you)(you)生(sheng)產濃(nong)縮鈾(you)(you)或由普通水(shui)生(sheng)產重(zhong)水(shui)等。

濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)同位素目(mu)的即(ji)提高(gao)235U相(xiang)對(dui)于238U等(deng)的相(xiang)對(dui)豐(feng)度(du)(du)(du)（濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)），使天(tian)然235U的相(xiang)對(dui)含量高(gao)于0.7%的鈾(you)(you)(you)(you)，即(ji)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)，鈾(you)(you)(you)(you)燃(ran)料(liao)(liao)中(zhong)235U的含量達到3%以上(shang)才有可能持續“燃(ran)燒”；濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)有：3%、3.5%、20%濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)等(deng)品(pin)種(zhong)。許多(duo)核(he)反(fan)應(ying)堆和(he)核(he)武(wu)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)所(suo)用(yong)的鈾(you)(you)(you)(you)，必(bi)須(xu)對(dui)其濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)，即(ji)須(xu)提高(gao)易(yi)核(he)裂(lie)變的235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)，然后將其制成(cheng)燃(ran)料(liao)(liao)。大多(duo)核(he)電廠核(he)反(fan)應(ying)堆用(yong)的鈾(you)(you)(you)(you)燃(ran)料(liao)(liao)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)約在(zai)3%左右、不超過(guo)5%。核(he)武(wu)器(qi)(qi)(qi)里(li)的鈾(you)(you)(you)(you)材(cai)料(liao)(liao)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)需(xu)在(zai)90%以上(shang)；核(he)艦(jian)船所(suo)用(yong)的鈾(you)(you)(you)(you)燃(ran)料(liao)(liao)為20%或更低(di)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)的鈾(you)(you)(you)(you)。國際原子能機構界定(ding)：235U豐(feng)度(du)(du)(du)為3%的鈾(you)(you)(you)(you)材(cai)料(liao)(liao)屬核(he)電站用(yong)低(di)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)（工業(ye)級核(he)燃(ran)料(liao)(liao)），常是鈾(you)(you)(you)(you)鹽或氧(yang)化(hua)鈾(you)(you)(you)(you)；豐(feng)度(du)(du)(du)大于80%的鈾(you)(you)(you)(you)材(cai)料(liao)(liao)為高(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)，豐(feng)度(du)(du)(du)大于90%的則(ze)是武(wu)器(qi)(qi)(qi)級（軍用(yong)）高(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)，主要用(yong)于制造核(he)武(wu)器(qi)(qi)(qi)；另一(yi)種(zhong)劃分是：高(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)（豐(feng)度(du)(du)(du)在(zai)20%以上(shang)），低(di)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)（2%-20%，商(shang)用(yong)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)）、微濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)（0.9%-2%）和(he)武(wu)器(qi)(qi)(qi)級濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)（90%以上(shang)）。鈾(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)(du)達到20%是一(yi)節點與難關，由此再提高(gao)鈾(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)度(du)(du)(du)則(ze)是一(yi)相(xiang)對(dui)容易(yi)實現的過(guo)程。

獲得鈾(you)(you)材料需經過(guo)一(yi)系列復(fu)雜的工藝(yi)，要(yao)經過(guo)探礦(kuang)(kuang)(kuang)、開礦(kuang)(kuang)(kuang)、選礦(kuang)(kuang)(kuang)、浸礦(kuang)(kuang)(kuang)、煉(lian)礦(kuang)(kuang)(kuang)、精煉(lian)等流程，分離、濃縮是主(zhu)要(yao)和較難的流程，科(ke)技含量高(gao)。鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)石經碾磨、分選后(hou)得到的較純凈鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)產(chan)品(pin)(pin)，即(ji)鈾(you)(you)精礦(kuang)(kuang)(kuang)，又叫“黃餅”，主(zhu)成分是八氧化三鈾(you)(you)和重(zhong)(zhong)鈾(you)(you)酸鈉、重(zhong)(zhong)鈾(you)(you)酸銨(an)，它是核燃料生產(chan)過(guo)程中的一(yi)種中間產(chan)品(pin)(pin)。通(tong)常，獲得1千(qian)克武器級235U需要(yao)200多噸較高(gao)品(pin)(pin)位的鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)石。

不論是(shi)和(he)平利(li)用核(he)(he)能(neng)，還是(shi)制造(zao)核(he)(he)能(neng)武器(qi)，濃縮(suo)鈾(you)都是(shi)必需的(de)(de)。至(zhi)2006年(nian)11月(yue)(yue)，世界(jie)(jie)上運(yun)行或在建(jian)的(de)(de)470座(zuo)商業(ye)核(he)(he)電反(fan)應(ying)堆大多是(shi)以濃縮(suo)鈾(you)為燃(ran)料(liao)；到2010年(nian)，全球(qiu)至(zhi)少已(yi)有(you)1600噸(dun)(dun)高濃縮(suo)鈾(you)（還有(you)500噸(dun)(dun)钚），我(wo)國(guo)(guo)是(shi)世界(jie)(jie)上第(di)(di)四個（美、英(ying)、蘇后）獨立(li)掌握(wo)濃縮(suo)鈾(you)生(sheng)產(chan)技術的(de)(de)國(guo)(guo)家；20世紀60年(nian)代前期，我(wo)國(guo)(guo)先后建(jian)立(li)了衡陽鈾(you)水冶廠和(he)蘭州氣體擴散廠，獲(huo)得了濃縮(suo)鈾(you)（1958年(nian)5月(yue)(yue)，蘭州始建(jian)我(wo)國(guo)(guo)首(shou)座(zuo)鈾(you)濃縮(suo)生(sheng)產(chan)企業(ye)，它先后為我(wo)國(guo)(guo)的(de)(de)第(di)(di)一(yi)顆原子彈、第(di)(di)一(yi)顆氫(qing)彈、第(di)(di)一(yi)艘核(he)(he)潛艇和(he)第(di)(di)一(yi)座(zuo)核(he)(he)電站，提供了優質核(he)(he)燃(ran)料(liao)）。2011年(nian)，哈佛大學肯尼迪(di)學院下(xia)屬貝爾(er)福爾(er)中心的(de)(de)研究(jiu)報告說，中國(guo)(guo)擁有(you)軍用級(ji)鈾(you)16噸(dun)(dun)、钚1.8噸(dun)(dun)。

鈾濃縮技術

因涉及核(he)武(wu)器(qi)(qi)問題，鈾濃(nong)縮(suo)技(ji)術一直(zhi)是(shi)國(guo)際(ji)(ji)社會嚴(yan)禁擴散的(de)敏感技(ji)術，國(guo)際(ji)(ji)原子能機構(gou)與聯合國(guo)希望能控制各國(guo)鈾濃(nong)縮(suo)活動。中國(guo)臺(tai)灣曾有核(he)計(ji)劃。1985年(nian)起(qi)，羅(luo)馬(ma)尼亞秘(mi)密的(de)從事武(wu)器(qi)(qi)級濃(nong)縮(suo)鈾提(ti)煉工作；1991年(nian)，羅(luo)馬(ma)尼亞政府同樣將其(qi)核(he)設備、核(he)研究置(zhi)于國(guo)際(ji)(ji)原子能機構(gou)監管(guan)之下；2003年(nian)，美國(guo)、俄(e)羅(luo)斯(si)將其(qi)十幾(ji)千克、濃(nong)度達80%的(de)濃(nong)縮(suo)鈾運到俄(e)羅(luo)斯(si)予以處理(li)。利比亞違反(fan)國(guo)際(ji)(ji)承諾，秘(mi)密獲得(de)鈾濃(nong)縮(suo)技(ji)術以發展(zhan)核(he)武(wu)器(qi)(qi)，2003年(nian)“伊拉克戰爭”后，該國(guo)向西方(fang)妥協將有關設備、圖紙交給了(le)美國(guo)、英國(guo)。

除幾(ji)個(ge)核大國(guo)外(wai)，日(ri)本、德國(guo)、印度(du)、以色(se)列、巴基(ji)斯坦、阿根廷、朝(chao)(chao)鮮(xian)（2011年1月，聯合國(guo)安理會“對朝(chao)(chao)制裁(cai)委員會”專家組擬訂(ding)了《朝(chao)(chao)鮮(xian)鈾濃(nong)縮(suo)計劃報告》，以期(qi)防止核擴散(san)、核競(jing)賽(sai)升級）、伊(yi)朗（2011年6月12日(ri)，伊(yi)朗常駐國(guo)際原子能機構代表蘇(su)丹尼(ni)耶在(zai)第(di)二屆核裁(cai)軍國(guo)際會議期(qi)間對新華社(she)記者說，伊(yi)朗已生(sheng)產出(chu)逾50公斤純度(du)為20%的濃(nong)縮(suo)鈾，伊(yi)朗的目標是有120公斤這種核材料(liao)）等國(guo)都掌握了鈾濃(nong)縮(suo)技術(shu)。

鈾濃縮方法

提純、濃(nong)縮(suo)235U的(de)(de)技術(shu)較(jiao)復雜(za)(za)，鈾元素(su)的(de)(de)各種同(tong)位(wei)(wei)素(su)，如同(tong)“孿生姐妹”，物理(li)性(xing)質與(yu)化學性(xing)質十(shi)分(fen)相(xiang)似。利用同(tong)位(wei)(wei)素(su)在物理(li)、化學性(xing)質上的(de)(de)微小差異，通過(guo)(guo)擴散(san)(san)、蒸發或化學交(jiao)換等(deng)(deng)方法(fa)(fa)(fa)與(yu)過(guo)(guo)程(cheng)，可使鈾元素(su)同(tong)位(wei)(wei)素(su)的(de)(de)比例發生變化。用同(tong)位(wei)(wei)素(su)分(fen)離(li)法(fa)(fa)(fa)處理(li)天(tian)然鈾，可增加鈾235U的(de)(de)濃(nong)度，使天(tian)然鈾里235U的(de)(de)相(xiang)對含(han)量(liang)高(gao)于(yu)0.7%，進而獲(huo)得供多種需要的(de)(de)不(bu)同(tong)濃(nong)度的(de)(de)鈾材料。工(gong)業規模分(fen)離(li)鈾同(tong)位(wei)(wei)素(su)的(de)(de)技術(shu)（適(shi)用于(yu)提高(gao)U-235濃(nong)度）有(you)氣體擴散(san)(san)法(fa)(fa)(fa)、氣體離(li)心法(fa)(fa)(fa)、離(li)子交(jiao)換法(fa)(fa)(fa)以及蒸餾(liu)法(fa)(fa)(fa)、電解(jie)法(fa)(fa)(fa)、電流法(fa)(fa)(fa)、液體熱擴散(san)(san)法(fa)(fa)(fa)、電磁(ci)分(fen)離(li)法(fa)(fa)(fa)和激光分(fen)離(li)法(fa)(fa)(fa)等(deng)(deng)。這些濃(nong)縮(suo)方法(fa)(fa)(fa)，工(gong)藝過(guo)(guo)程(cheng)都復雜(za)(za)，投(tou)資大、耗能(neng)高(gao)、且產量(liang)低，即生產鈾燃料成本較(jiao)大。

氣體擴散法

這是(shi)最(zui)早(zao)、最(zui)成(cheng)熟的(de)(de)(de)濃(nong)縮(suo)(suo)方法，也是(shi)商業開發的(de)(de)(de)第一(yi)種濃(nong)縮(suo)(suo)方法，它據分(fen)(fen)子(zi)滲(shen)透(tou)、擴(kuo)散原理(li)，利用不(bu)同(tong)(tong)(tong)質(zhi)量(liang)鈾同(tong)(tong)(tong)位素(su)轉化為(wei)氣(qi)(qi)態時運動速率的(de)(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)(tong)而(er)進行分(fen)(fen)離。UF6是(shi)一(yi)種劇毒、腐蝕(shi)性(xing)強(qiang)和有(you)(you)放射性(xing)的(de)(de)(de)白色晶體(ti)(ti)，加熱后升華為(wei)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)。由于238U、235U的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)數(shu)不(bu)同(tong)(tong)(tong)，所(suo)以(yi)UF6氣(qi)(qi)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)二者(zhe)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)質(zhi)量(liang)也不(bu)同(tong)(tong)(tong)，UF6里235U的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)數(shu)是(shi)349、238U的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)數(shu)是(shi)352。當高壓UF6混(hun)(hun)合(he)(he)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)（鈾同(tong)(tong)(tong)位素(su)的(de)(de)(de)混(hun)(hun)合(he)(he)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)）透(tou)過(guo)級聯安裝(zhuang)的(de)(de)(de)多(duo)孔薄膜時，UF6中(zhong)(zhong)U-235輕分(fen)(fen)子(zi)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)會(hui)比UF6中(zhong)(zhong)238U重分(fen)(fen)子(zi)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)更快地(di)通(tong)過(guo)多(duo)孔膜。通(tong)過(guo)膜管的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)立(li)即被(bei)泵送到(dao)下一(yi)級，留(liu)在膜管中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)則返回到(dao)較低級再(zai)循環。在每(mei)一(yi)個(ge)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)擴(kuo)散級中(zhong)(zhong)235U與(yu)238U濃(nong)度比僅略有(you)(you)增加，如此(ci)分(fen)(fen)離、濃(nong)縮(suo)(suo)到(dao)工業級235U濃(nong)度則需1000級以(yi)上(shang)。

該(gai)技術的(de)核心(xin)是(shi)(shi)多(duo)孔擴(kuo)(kuo)散(san)分(fen)離(li)膜（蘇聯(lian)曾叫(jiao)它是(shi)(shi)“社(she)會(hui)主義陣營安全的(de)心(xin)臟”），我(wo)國(guo)于(yu)1964年(nian)研制出優質的(de)分(fen)離(li)膜元件（時(shi)稱(cheng)甲(jia)種(zhong)分(fen)離(li)膜，該(gai)技術獲1984年(nian)國(guo)家(jia)發明一等獎）。分(fen)離(li)膜是(shi)(shi)每(mei)平方(fang)分(fen)米有數百萬個超微細孔的(de)多(duo)孔薄金屬板或薄膜，將(jiang)這(zhe)些(xie)薄膜（板）卷成管子(zi)(zi)并(bing)裝(zhuang)在密封的(de)擴(kuo)(kuo)散(san)器里(li)，當UF6氣體(ti)(ti)加(jia)壓(ya)送到由這(zhe)些(xie)管子(zi)(zi)組成的(de)級(ji)聯(lian)裝(zhuang)置(zhi)中，混(hun)合氣體(ti)(ti)便(bian)會(hui)逐漸被分(fen)離(li)，含(han)235U多(duo)的(de)濃縮UF6氣體(ti)(ti)沿著級(ji)聯(lian)裝(zhuang)置(zhi)向前流動，含(han)238U多(duo)的(de)稀(xi)薄UF6氣體(ti)(ti)則因流動滯后而落下、分(fen)流了。該(gai)方(fang)法(fa)(fa)擴(kuo)(kuo)散(san)、濃縮過程需要幾千個連續的(de)級(ji)聯(lian)裝(zhuang)置(zhi)，連續擴(kuo)(kuo)散(san)可將(jiang)UF6混(hun)合氣體(ti)(ti)里(li)含(han)238U的(de)分(fen)子(zi)(zi)與含(han)235U的(de)分(fen)子(zi)(zi)分(fen)離(li)，再用化(hua)學方(fang)法(fa)(fa)處理已(yi)濃縮的(de)UF6-235U氣體(ti)(ti)分(fen)子(zi)(zi)，進(jin)而獲得(de)235U。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)(fa)鈾(you)濃縮的(de)效率不高、能耗大。

氣體離心法

1919年，德(de)國科學家G．瑞皮(pi)完成(cheng)了(le)(le)氣體離心(xin)機(ji)的基本(ben)設計(ji)。鈾濃縮離心(xin)機(ji)概念和應用則(ze)是20世紀30-40年代由美囯弗吉尼亞大學的高速離心(xin)機(ji)專家J．W．伯(bo)莫斯(si)提出的。1934年，伯(bo)莫斯(si)成(cheng)功地(di)分(fen)離了(le)(le)兩種氯同位(wei)素；1941年，他和同事(shi)利(li)用離心(xin)機(ji)首次(ci)成(cheng)功地(di)分(fen)離了(le)(le)鈾同位(wei)素。分(fen)離共設計(ji)了(le)(le)3種離心(xin)機(ji)，其工作曾引起美國當時正(zheng)實施的“曼哈頓計(ji)劃(hua)”（研制(zhi)原子彈的計(ji)劃(hua)）領導人的注意，但美國最(zui)終選擇(ze)了(le)(le)氣體擴散法(fa)。

氣體離(li)心(xin)(xin)法也適用(yong)于處理(li)鈾(you)的(de)混合(he)液(ye)體或鈾(you)蒸(zheng)汽，它使用(yong)獨特(te)設(she)計的(de)離(li)心(xin)(xin)機使氣體或液(ye)體能(neng)不(bu)間(jian)斷地(di)在各(ge)個離(li)心(xin)(xin)機中(zhong)流動，可連(lian)續運轉加工(gong)鈾(you)氣流或鈾(you)液(ye)體流。當前，濃縮鈾(you)常用(yong)這(zhe)種機械式(shi)分離(li)法。此法中(zhong)，真空高(gao)速離(li)心(xin)(xin)機是(shi)關鍵設(she)備(bei)，國際上常把有無該設(she)備(bei)作(zuo)為(wei)判斷一個國家是(shi)否進(jin)行核武器研(yan)究的(de)標志。與(yu)氣體擴散法相比，氣體離(li)心(xin)(xin)法工(gong)效較(jiao)高(gao)、所(suo)需電能(neng)大幅減(jian)少，所(suo)以該法已被大多的(de)濃縮鈾(you)工(gong)廠采(cai)用(yong)。

將高壓UF6氣體(ti)(ti)注(zhu)入高速轉(zhuan)(zhuan)動的(de)(de)(de)(de)封閉式離(li)心(xin)(xin)(xin)機(ji)(ji)(ji)里，由(you)于質量存在(zai)(zai)差異，長時(shi)間旋轉(zhuan)(zhuan)依靠慣性(xing)離(li)心(xin)(xin)(xin)力，較(jiao)(jiao)輕(qing)的(de)(de)(de)(de)UF6中235U分(fen)子(zi)大多集(ji)(ji)中在(zai)(zai)容器轉(zhuan)(zhuan)軸(zhou)處(chu)(chu)，較(jiao)(jiao)重的(de)(de)(de)(de)UF6-238U分(fen)子(zi)則(ze)大多結(jie)集(ji)(ji)在(zai)(zai)邊緣(yuan)。若沿(yan)軸(zhou)向從外部導入氣流(liu)，并使轉(zhuan)(zhuan)軸(zhou)處(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)這股(gu)氣體(ti)(ti)向上流(liu)動，邊緣(yuan)處(chu)(chu)外部導入的(de)(de)(de)(de)氣體(ti)(ti)向下流(liu)動。如此，離(li)心(xin)(xin)(xin)機(ji)(ji)(ji)下方(fang)收集(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)是(shi)較(jiao)(jiao)重的(de)(de)(de)(de)UF6-238U氣體(ti)(ti)，上方(fang)則(ze)是(shi)需要的(de)(de)(de)(de)、較(jiao)(jiao)輕(qing)的(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣體(ti)(ti)。在(zai)(zai)近軸(zhou)處(chu)(chu)富集(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣體(ti)(ti)被導出，再輸送到(dao)下一(yi)臺(tai)離(li)心(xin)(xin)(xin)機(ji)(ji)(ji)繼續分(fen)離(li)——逐漸(jian)累積、純(chun)化、濃縮。隨著(zhu)較(jiao)(jiao)輕(qing)的(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣體(ti)(ti)穿過一(yi)系列高速離(li)心(xin)(xin)(xin)機(ji)(ji)(ji)，其(qi)235U同位素(su)分(fen)子(zi)富集(ji)(ji)度會越(yue)來越(yue)大。最后(hou)，利用化學法處(chu)(chu)理已收集(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)、較(jiao)(jiao)輕(qing)的(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣體(ti)(ti)，就可獲得(de)工業或軍(jun)用級濃縮鈾。

通常，氣體離心(xin)機廠(chang)(chang)需要(yao)幾千(qian)臺高速真空離心(xin)機連續(xu)、長期地工作才能得(de)到武(wu)器級濃縮(suo)鈾等（2010年下半(ban)年，因外界攻擊(ji)，伊朗納坦茲鈾濃縮(suo)工廠(chang)(chang)至少有(you)1/5的(de)離心(xin)機因感染“震(zhen)網”病毒被迫(po)關閉；2011年2月末，國際原子(zi)能機構的(de)報告說，該廠(chang)(chang)現有(you)低純度濃縮(suo)鈾約3600公(gong)斤）。

其他幾種方法

（1）激光分離法

氣(qi)體離(li)心法濃縮(suo)(suo)成(cheng)本(ben)較高(gao)、效(xiao)率也不(bu)(bu)理(li)想，先(xian)進(jin)的(de)(de)(de)(de)濃縮(suo)(suo)法是(shi)激(ji)(ji)光(guang)分(fen)離(li)法。利用(yong)激(ji)(ji)光(guang)濃縮(suo)(suo)鈾(you)，能(neng)降低(di)生(sheng)產成(cheng)本(ben)。其原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)基于激(ji)(ji)光(guang)有較好的(de)(de)(de)(de)單色(se)性和(he)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)核的(de)(de)(de)(de)同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)光(guang)譜位(wei)移(yi)(yi)等。各同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)核的(de)(de)(de)(de)中子(zi)(zi)(zi)數不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)，它們的(de)(de)(de)(de)能(neng)級(ji)(ji)會發(fa)生(sheng)同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)位(wei)移(yi)(yi)，發(fa)出(chu)的(de)(de)(de)(de)輻波長會有小差異。激(ji)(ji)光(guang)的(de)(de)(de)(de)單色(se)性好，這樣能(neng)做(zuo)到(dao)用(yong)和(he)某(mou)同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)核的(de)(de)(de)(de)輻射波長相(xiang)同(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)去激(ji)(ji)發(fa)其中的(de)(de)(de)(de)某(mou)種原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)，而不(bu)(bu)會把其他(ta)同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)一起激(ji)(ji)發(fa)，即用(yong)激(ji)(ji)光(guang)可單獨地把同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)團中的(de)(de)(de)(de)某(mou)同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)先(xian)電離(li)；再(zai)用(yong)電場將(jiang)電離(li)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)從同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)混(hun)合物中單獨分(fen)離(li)出(chu)來，將(jiang)這些原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)激(ji)(ji)發(fa)到(dao)高(gao)能(neng)級(ji)(ji)；最后利用(yong)高(gao)能(neng)級(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)和(he)基態的(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)參加化學反(fan)(fan)應的(de)(de)(de)(de)活力(li)不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)，通過化學反(fan)(fan)應法便可把它分(fen)離(li)，聚(ju)集后就(jiu)獲得了所需的(de)(de)(de)(de)同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)。

激光(guang)(guang)分離(li)法(fa)濃縮(suo)235U，比其他方法(fa)優越(yue)，設備可(ke)(ke)(ke)(ke)大大簡化(hua)(hua)，成(cheng)本可(ke)(ke)(ke)(ke)大幅降低。據(ju)估計(ji)，該(gai)法(fa)生(sheng)產(chan)投資約(yue)是(shi)氣體擴散法(fa)的1/2，生(sheng)產(chan)過程(cheng)耗能(neng)(neng)只(zhi)有(you)氣體擴散法(fa)的1/10左右。所以，多個國(guo)(guo)家已重視(shi)開發這種(zhong)鈾(you)燃料生(sheng)產(chan)技術。1977年美國(guo)(guo)開始研究用(yong)激光(guang)(guang)提純濃縮(suo)鈾(you)，并證實此法(fa)的可(ke)(ke)(ke)(ke)行(xing)性(xing)等；1982年美國(guo)(guo)能(neng)(neng)源部(bu)確定(ding)，今后美國(guo)(guo)使用(yong)激光(guang)(guang)分離(li)法(fa)生(sheng)產(chan)鈾(you)燃料。此法(fa)利(li)用(yong)238U、235U形(xing)成(cheng)的化(hua)(hua)合物化(hua)(hua)學(xue)鍵的鍵能(neng)(neng)不同，利(li)用(yong)激光(guang)(guang)單一(yi)頻率的性(xing)質(zhi)可(ke)(ke)(ke)(ke)有(you)選擇的使一(yi)種(zhong)鈾(you)化(hua)(hua)合物的化(hua)(hua)學(xue)鍵斷(duan)裂達到(dao)分離(li)效果。

激光(guang)分離技術現有激光(guang)原子(zi)法(fa)和激分子(zi)法(fa)：

原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)法(fa)濃縮用(yong)的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)料是提煉(lian)鈾(you)(you)礦后的(de)(de)(de)鈾(you)(you)塊，再把鈾(you)(you)塊加熱到高溫，形(xing)成鈾(you)(you)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)蒸氣，鈾(you)(you)蒸氣里(li)含有234U、235U、238U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)。然(ran)后用(yong)可見光(guang)波(bo)段的(de)(de)(de)激(ji)光(guang)（如用(yong)銅蒸氣激(ji)光(guang)泵浦的(de)(de)(de)染料激(ji)光(guang)器）照(zhao)射(she)鈾(you)(you)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)蒸氣，調諧激(ji)光(guang)器的(de)(de)(de)輸出波(bo)長，讓(rang)它落(luo)在235U的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)吸收譜線中心，使235U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)電(dian)離(li)(li)，但(dan)不激(ji)發或電(dian)離(li)(li)238U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)等。然(ran)后，利用(yong)電(dian)場對通過收集板的(de)(de)(de)235U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)掃描、分離(li)(li)，如此235U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)就從鈾(you)(you)同位素混(hun)合氣體里(li)中分出來了。這種(zhong)技(ji)術較成熟，已處于生產應(ying)用(yong)階段。

分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)法(fa)濃縮法(fa)則依靠鈾同位素吸收(shou)光(guang)譜上存在差異(yi)，它用的(de)(de)原料(liao)是鈾的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)（如UF6），先(xian)用中紅外(wai)波段的(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)（如波長(chang)16微米(mi)的(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)）照射(she)UF6混合(he)(he)氣體分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)，激(ji)(ji)光(guang)波長(chang)正好(hao)是讓235U化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)電(dian)離(li)，235U分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)吸收(shou)了(le)這(zhe)些光(guang)子(zi)(zi)，能(neng)態會提高；再用紫外(wai)線激(ji)(ji)光(guang)器分(fen)(fen)(fen)解UF6混合(he)(he)氣體分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)，便可從中分(fen)(fen)(fen)離(li)出235U，最(zui)后讓含(han)235U化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)通過分(fen)(fen)(fen)解反應，就(jiu)可得到235U。理論(lun)上它能(neng)生(sheng)產出很純(chun)的(de)(de)235U等，但此法(fa)還未達到生(sheng)產階段；從發展潛力看，分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)法(fa)則比原子(zi)(zi)法(fa)優越(yue)。分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)法(fa)濃縮用的(de)(de)原料(liao)是鈾的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)，原料(liao)來源(yuan)較豐富(fu)，且分(fen)(fen)(fen)離(li)過程不需(xu)加(jia)熱；原子(zi)(zi)法(fa)濃縮則需(xu)加(jia)熱到2000多(duo)℃，高溫(wen)鈾蒸氣有很強的(de)(de)腐蝕性。相對(dui)而言，分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)激(ji)(ji)光(guang)法(fa)生(sheng)產設備較簡單，成本較低。

分(fen)子(zi)激(ji)光法只能用于濃(nong)縮(suo)UF6，不(bu)適于純化(hua)、濃(nong)縮(suo)金(jin)屬钚（制(zhi)造原子(zi)彈等更(geng)好的(de)核材料(liao)）的(de)化(hua)合物；原子(zi)激(ji)光法既能濃(nong)縮(suo)金(jin)屬鈾(you)，也能濃(nong)縮(suo)金(jin)屬钚。可(ke)見，分(fen)子(zi)激(ji)光法比原子(zi)激(ji)光法在防核擴散(san)方面(mian)會有利一些(xie)。

（2）氣體動力學法

該技(ji)術(shu)將UF6氣(qi)(qi)體(ti)(ti)與(yu)氫或氦的(de)混合氣(qi)(qi)體(ti)(ti)經過壓(ya)縮(suo)(suo)高速通過一(yi)個噴嘴，然后(hou)穿(chuan)過一(yi)個特定的(de)曲(qu)面，這樣便可獲得從鈾(you)的(de)混合氣(qi)(qi)體(ti)(ti)中(zhong)分離235U同位素的(de)離心(xin)力。氣(qi)(qi)體(ti)(ti)動力學分離法為實現濃(nong)縮(suo)(suo)純度所需的(de)級聯比氣(qi)(qi)體(ti)(ti)擴散法少，但它需大量的(de)電能。UF6與(yu)氫的(de)混合氣(qi)(qi)體(ti)(ti)在離心(xin)機中(zhong)的(de)渦(wo)流(liu)(liu)板上高速離心(xin)旋轉后(hou)，UF6氣(qi)(qi)體(ti)(ti)濃(nong)縮(suo)(suo)流(liu)(liu)和(he)UF6氣(qi)(qi)體(ti)(ti)貧(pin)化流(liu)(liu)分別由兩條管道流(liu)(liu)出；處理(li)收集(ji)的(de)已經多次分離的(de)UF6氣(qi)(qi)體(ti)(ti)濃(nong)縮(suo)(suo)流(liu)(liu)，最后(hou)可得到濃(nong)縮(suo)(suo)鈾(you)。

（3）電磁分離法

鈾同(tong)位素電磁(ci)分(fen)離(li)濃縮技術，基于(yu)電離(li)的(de)原(yuan)子(zi)在磁(ci)場作圓周(zhou)運動時，質量不(bu)(bu)同(tong)的(de)離(li)子(zi)因(yin)旋轉半(ban)徑(jing)不(bu)(bu)同(tong)而被分(fen)離(li)。它是使(shi)鈾同(tong)位素原(yuan)子(zi)離(li)子(zi)同(tong)時穿過電磁(ci)體的(de)磁(ci)場，由于(yu)235U圓周(zhou)運動半(ban)徑(jing)與235U不(bu)(bu)同(tong)而被分(fen)離(li)。這是20世(shi)紀(ji)40年(nian)代初使(shi)用(yong)的(de)技術，伊拉克(ke)20世(shi)紀(ji)80年(nian)代的(de)實(shi)驗研究(jiu)表明，該技術與當代電子(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)種同位(wei)素(su)在質(zhi)(zhi)量(liang)上的(de)(de)(de)(de)微小差(cha)異，能引起化(hua)(hua)學(xue)反(fan)應平衡的(de)(de)(de)(de)小的(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)，這可用(yong)來(lai)作同位(wei)素(su)分(fen)(fen)離的(de)(de)(de)(de)基(ji)礎。該方法有(you)兩種工藝過(guo)(guo)(guo)程：液(ye)—液(ye)化(hua)(hua)學(xue)交(jiao)換(huan)過(guo)(guo)(guo)程和固—液(ye)離子(zi)(zi)(zi)交(jiao)換(huan)過(guo)(guo)(guo)程，后者須用(yong)直(zhi)徑(jing)大于(yu)1米離子(zi)(zi)(zi)交(jiao)換(huan)柱，這是一耐(nai)腐蝕、耐(nai)高(gao)壓的(de)(de)(de)(de)圓筒狀柱。1964年(nian)(nian)10月，我(wo)(wo)國爆炸的(de)(de)(de)(de)第一顆原(yuan)子(zi)(zi)(zi)彈就是用(yong)此(ci)法濃縮的(de)(de)(de)(de)235U制造而(er)成的(de)(de)(de)(de)。當時，以(yi)放(fang)射化(hua)(hua)學(xue)家楊(yang)承宗（1951年(nian)(nian)6月，他獲(huo)得(de)巴(ba)黎(li)大學(xue)理學(xue)院博士學(xue)位(wei)，其答辯通過(guo)(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)博士論文就是《離子(zi)(zi)(zi)交(jiao)換(huan)法分(fen)(fen)離放(fang)射性元素(su)的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)》）為(wei)首的(de)(de)(de)(de)我(wo)(wo)國科研人員，在通州“五所(suo)(suo)”（鈾(you)濃縮研究(jiu)所(suo)(suo)）利(li)用(yong)離子(zi)(zi)(zi)交(jiao)換(huan)法純化(hua)(hua)處理了(le)上百(bai)噸(dun)各種土法冶煉(lian)生(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)(de)重鈾(you)酸銨。經過(guo)(guo)(guo)兩年(nian)(nian)多(duo)的(de)(de)(de)(de)奮戰，他們生(sheng)產(chan)出了(le)2.5噸(dun)符(fu)合(he)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)彈原(yuan)料要(yao)求的(de)(de)(de)(de)純鈾(you)化(hua)(hua)合(he)物(wu)，提前3個月為(wei)我(wo)(wo)國成功試(shi)爆原(yuan)子(zi)(zi)(zi)彈提供了(le)核心物(wu)質(zhi)(zhi)。

鈾的用途

1942年前鈾主(zhu)要用作玻璃和陶瓷的(de)著(zhu)色劑，用量很少。隨著(zhu)235U鏈(lian)式(shi)核裂變(bian)反(fan)應的(de)被發現(xian)，核裂變(bian)釋放的(de)巨(ju)大能(neng)量 （1kg235U釋放的(de)裂變(bian)能(neng)相當于1800tTNT炸藥）引起人們的(de)注意，首先用于制造原子彈、氫彈。

鈾核反應堆

從50年(nian)代后(hou)期開始，鈾(you)被越(yue)來(lai)越(yue)多地用作核(he)發(fa)電的(de)核(he)燃料。1kg235U核(he)完全裂變所(suo)釋放的(de)能量相當于燃燒2700t優(you)質(zhi)煤所(suo)放出的(de)能量。

此外(wai)，鈾核反應堆也可用(yong)作輻照(zhao)源，用(yong)于(yu)農業輻照(zhao)育種、食(shi)品工業食(shi)品保(bao)鮮和(he)滅菌(jun)，也可用(yong)于(yu)生(sheng)產人造元素。在(zai)醫藥(yao)方面(mian)用(yong)于(yu)放射治療、放射免(mian)疫藥(yao)盒(he)、造影(ying)診斷等(deng)，在(zai)工業和(he)地質等(deng)方面(mian)用(yong)于(yu)工業探傷、自動控制、地質勘探和(he)文物考(kao)古(gu)等(deng)。

科學研究(jiu)及工業實踐證明，鈾(you)是惟一的(de)(de)一次天然核(he)(he)燃料，核(he)(he)能(neng)工業必須依靠(kao)鈾(you)。由于(yu)核(he)(he)能(neng)工業具(ju)有(you)和平和軍事應用(yong)兩種(zhong)目的(de)(de)，因此(ci)鈾(you)便成為(wei)一種(zhong)特殊商品金(jin)屬(shu)，其生產(chan)受到(dao)政治、社會和經濟多(duo)種(zhong)因素的(de)(de)影(ying)響。20世紀40～50年(nian)代，鈾(you)主(zhu)要用(yong)于(yu)核(he)(he)武器，50年(nian)代以后主(zhu)要用(yong)于(yu)核(he)(he)發電(dian)。世界鈾(you)的(de)(de)產(chan)量(liang)(liang)長期供(gong)過于(yu)需，有(you)大量(liang)(liang)庫存。國際市(shi)場每公斤(jin)U3O8的(de)(de)價格從1978年(nian)初的(de)(de)97美元(yuan)降(jiang)至1990年(nian)的(de)(de)19.84美元(yuan)。西方國家鈾(you)年(nian)產(chan)量(liang)(liang)亦由1980年(nian)的(de)(de)43960t降(jiang)至1985年(nian)的(de)(de)35278t。但(dan)在這段(duan)時期內，核(he)(he)電(dian)站發展(zhan)迅速，1980年(nian)裝機總容量(liang)(liang)為(wei)1.35億(yi)kW，1989年(nian)增至3.18億(yi)kW。1985年(nian)鈾(you)的(de)(de)年(nian)產(chan)量(liang)(liang)低(di)于(yu)核(he)(he)發電(dian)的(de)(de)需要量(liang)(liang)。

原子彈

把(ba)常(chang)規炸(zha)藥(yao)有(you)規律地安放(fang)在(zai)鈾(you)(you)的(de)周(zhou)圍，然后(hou)使(shi)用電子(zi)雷管(guan)使(shi)這些炸(zha)藥(yao)精確的(de)同時(shi)爆(bao)(bao)炸(zha)，產(chan)生的(de)巨大壓力將(jiang)鈾(you)(you)壓到(dao)一(yi)(yi)(yi)起(qi)，并被(bei)(bei)壓縮，達(da)到(dao)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)條件(jian)，發生爆(bao)(bao)炸(zha)。或者將(jiang)兩塊(kuai)總質(zhi)(zhi)(zhi)量超(chao)(chao)(chao)過臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)量的(de)鈾(you)(you)塊(kuai)合(he)到(dao)一(yi)(yi)(yi)起(qi)，也會(hui)發生猛烈的(de)爆(bao)(bao)炸(zha)。臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)量是(shi)指維(wei)(wei)持核子(zi)連鎖(suo)(suo)反(fan)應(ying)(ying)所(suo)需(xu)的(de)裂(lie)變(bian)材料(liao)質(zhi)(zhi)(zhi)量。不同的(de)可裂(lie)變(bian)材料(liao)，受核子(zi)的(de)性質(zhi)(zhi)(zhi)（如裂(lie)變(bian)橫(heng)切(qie)面）、物(wu)理性質(zhi)(zhi)(zhi)、物(wu)料(liao)形(xing)狀、純度、是(shi)否被(bei)(bei)中子(zi)反(fan)射(she)物(wu)料(liao)包圍、是(shi)否有(you)中子(zi)吸收物(wu)料(liao)等等因素影響，而會(hui)有(you)不同的(de)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)量。剛好(hao)可能以(yi)(yi)產(chan)生連鎖(suo)(suo)反(fan)應(ying)(ying)的(de)組(zu)(zu)合(he)，稱(cheng)為已(yi)達(da)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)點。比(bi)這樣更多質(zhi)(zhi)(zhi)量的(de)組(zu)(zu)合(he)，核反(fan)應(ying)(ying)的(de)速(su)率會(hui)以(yi)(yi)指數(shu)增長(chang)，稱(cheng)為超(chao)(chao)(chao)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)。如果(guo)組(zu)(zu)合(he)能夠(gou)在(zai)沒有(you)延遲(chi)放(fang)出(chu)中子(zi)之下進行連鎖(suo)(suo)反(fan)應(ying)(ying)，這種(zhong)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)被(bei)(bei)稱(cheng)為即發臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)，是(shi)超(chao)(chao)(chao)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)的(de)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)。即發臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)組(zu)(zu)合(he)會(hui)產(chan)生核爆(bao)(bao)炸(zha)。如果(guo)組(zu)(zu)合(he)比(bi)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)點小(xiao)，裂(lie)變(bian)會(hui)隨時(shi)間(jian)減少，稱(cheng)之為次(ci)(ci)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)。核子(zi)武器在(zai)引爆(bao)(bao)以(yi)(yi)前(qian)必須維(wei)(wei)持在(zai)次(ci)(ci)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)。以(yi)(yi)鈾(you)(you)核彈為例，可以(yi)(yi)把(ba)鈾(you)(you)分(fen)成(cheng)數(shu)大塊(kuai)，每(mei)塊(kuai)質(zhi)(zhi)(zhi)量維(wei)(wei)持在(zai)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)以(yi)(yi)下。引爆(bao)(bao)時(shi)把(ba)鈾(you)(you)塊(kuai)迅速(su)結(jie)合(he)。投擲在(zai)廣島的(de)“小(xiao)男孩”原子(zi)彈是(shi)把(ba)一(yi)(yi)(yi)小(xiao)塊(kuai)的(de)鈾(you)(you)透過槍管(guan)射(she)向(xiang)另一(yi)(yi)(yi)大塊(kuai)鈾(you)(you)上，造成(cheng)足夠(gou)的(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量。這種(zhong)設計稱(cheng)為“槍式”。

銷售信息

2023年(nian)11月21日(ri)，由于對核能的(de)(de)需求復蘇和(he)供應(ying)中斷，鈾(you)的(de)(de)價格15年(nian)來首次突(tu)破(po)80美元/磅(bang)。紐商所追蹤實物市場(chang)鈾(you)原(yuan)料黃餅（yellowcake）合約的(de)(de)期貨當天觸及80.25美元/磅(bang)。