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鈾(Uranium)是(shi)(shi)原子序數(shu)為(wei)92的(de)(de)(de)元素(su)，其元素(su)符號是(shi)(shi)U，是(shi)(shi)自(zi)然界中(zhong)能夠找(zhao)到的(de)(de)(de)最重原生元素(su)。在(zai)自(zi)然界中(zhong)存在(zai)三種同(tong)位(wei)素(su)，均帶有(you)放射性，擁有(you)非常長的(de)(de)(de)半衰期（數(shu)十(shi)萬年~45億(yi)年）。此外還有(you)12種人工(gong)同(tong)位(wei)素(su)(226U~240U)。鈾在(zai)1789年由(you)馬丁·海因里希(xi)·克拉(la)普羅特（Martin Heinrich Klaproth）發現(xian)。鈾化(hua)合物早期用(yong)(yong)于瓷(ci)器的(de)(de)(de)著色，在(zai)核裂變現(xian)象(xiang)被發現(xian)后(hou)用(yong)(yong)作為(wei)核燃料。

2023年4月(yue)，日本與韓國(guo)科學(xue)家發現了一種以前未知的鈾同(tong)位素——鈾-241。11月(yue)21日，鈾的價格15年來首次突破80美元/磅。

簡介

自然產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)最重的(de)(de)(de)金屬。呈銀白(bai)色，具有硬度(du)強、密度(du)高(gao)、可延展、有放射性等(deng)特征。一般在(zai)鈾(you)與氧(yang)、氧(yang)化物或硅酸(suan)鹽的(de)(de)(de)結(jie)合中發(fa)現鈾(you)。鈾(you)原子能發(fa)生(sheng)(sheng)裂變反應，釋放大(da)量能量從而可以應用于發(fa)電，核武器(qi)制造等(deng)領域(yu)。第二次世(shi)界大(da)戰(zhan)中盟軍的(de)(de)(de)核武器(qi)計(ji)劃引發(fa)對鈾(you)的(de)(de)(de)需求，鈾(you)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產應運而生(sheng)(sheng)。到20世(shi)紀70年(nian)代，鈾(you)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產工業已穩固地建立(li)起來。

化學性質

鈾是Ⅲb族(zu)錒系放射性化(hua)學(xue)元(yuan)素，符號(hao)U，原子序數(shu)92，相(xiang)對(dui)原子質(zhi)量238.03，是原子序數(shu)和相(xiang)對(dui)原子質(zhi)量最大(da)的(de)天然元(yuan)素。鈾在常溫(wen)下是銀白色(se)的(de)致密金屬，鈾的(de)新切面呈發亮的(de)鋼(gang)灰色(se)，但在室(shi)溫(wen)空氣中逐(zhu)漸生成黑色(se)氧(yang)化(hua)膜。

鈾原子的外電子層(ceng)構型為[Rn]5f36d17s2，5f36d17s2殼層(ceng)為價電子。鈾有+3、+4、+5、+6四種價態，以+4和+6價態為主(zhu)。

鈾(you)是(shi)正電性很強的(de)活潑(po)元(yuan)素(su)(su)，與幾乎所(suo)有非(fei)金屬元(yuan)素(su)(su)（惰性氣體除外）反應(ying)生(sheng)成(cheng)化(hua)(hua)合(he)物(wu)，常以(yi)U3+、U4+、UO2+和UO22+離子形(xing)式(shi)存在。鈾(you)與氫在523K時(shi)發生(sheng)可逆反應(ying)，生(sheng)成(cheng)UH3。鈾(you)-氧系比較復雜(za)，在UO2～UO3間存在多種相(xiang)，重(zhong)要(yao)的(de)氧化(hua)(hua)物(wu)有UO2、U3O8和UO3。其中(zhong)UO2是(shi)當前應(ying)用最(zui)廣泛的(de)核燃(ran)料(liao)。鈾(you)與鹵素(su)(su)生(sheng)成(cheng)核燃(ran)料(liao)制備工藝中(zhong)重(zhong)要(yao)的(de)化(hua)(hua)合(he)物(wu)。如UF4是(shi)生(sheng)產金屬鈾(you)和UF6的(de)中(zhong)間產物(wu)。UF6的(de)三相(xiang)點(dian)為337K，是(shi)氣態(tai)鈾(you)同位(wei)素(su)(su)分(fen)離的(de)原料(liao)。碳化(hua)(hua)鈾(you)、氮化(hua)(hua)鈾(you)和硅(gui)化(hua)(hua)鈾(you)都是(shi)性能優越(yue)的(de)被認為有希望的(de)核燃(ran)料(liao)。

金屬(shu)鈾(you)在空(kong)氣中會變(bian)暗，可為蒸汽和(he)酸(suan)腐蝕，但耐堿腐蝕。其原(yuan)子半徑為138.5pm；U3+、U4+、U5+、U6+的離子半徑分別為103、97、89及80pm。鈾(you)的電負(fu)性據鮑(bao)林（Pauling）測(ce)定為1.38；阿爾(er)勒德（Allred）和(he)羅切夫（Rochow）測(ce)定為1.22。

鈾(you)(you)(you)能與(yu)大多數(shu)非金屬(shu)元素及其化合物發(fa)生反應(ying)，反應(ying)的溫(wen)度(du)(du)和反應(ying)速度(du)(du)隨(sui)鈾(you)(you)(you)的粒(li)度(du)(du)而(er)異。鈾(you)(you)(you)在室溫(wen)的空氣(qi)或氧(yang)氣(qi)中能自燃(ran)，細粒(li)鈾(you)(you)(you)在水中亦能自燃(ran)。在一定條件下，鈾(you)(you)(you)氧(yang)化放出的能量可(ke)(ke)引起(qi)爆炸(zha)。鈾(you)(you)(you)粉(fen)塵的爆炸(zha)濃度(du)(du)下限為(wei)55mg/dm3。鈾(you)(you)(you)能與(yu)許多金屬(shu)反應(ying)生成(cheng)金屬(shu)間化合物。鈾(you)(you)(you)可(ke)(ke)與(yu)鈮、鉿、鋯、鉬及鈦生成(cheng)固溶體。

鈾(you)及其化(hua)合(he)物(wu)均有較(jiao)大的(de)(de)化(hua)學(xue)毒性，空氣中可(ke)溶(rong)性鈾(you)化(hua)合(he)物(wu)的(de)(de)允許(xu)濃(nong)度(du)為0.05mg/m3，不溶(rong)性鈾(you)化(hua)合(he)物(wu)的(de)(de)允許(xu)濃(nong)度(du)為0.25mg/m3，人體對天然鈾(you)的(de)(de)放射性允許(xu)劑量(liang)，可(ke)溶(rong)性鈾(you)化(hua)合(he)物(wu)是(shi)7400Bq，不溶(rong)性鈾(you)化(hua)合(he)物(wu)是(shi)333Bq。

物理性質

鈾(you)(you)是(shi)(shi)放射性金(jin)屬元素，可作為核反應的(de)燃料。鈾(you)(you)是(shi)(shi)銀(yin)白色金(jin)屬，幾乎與鋼一樣硬，密度高(gao)（相對密度約18.95），熔點1135℃，沸點4134℃。在(zai)核能(neng)量發展之(zhi)前，它(ta)被(bei)(bei)用(yong)作制造(zao)黃色玻璃。鈾(you)(you)是(shi)(shi)自然(ran)界(jie)存在(zai)的(de)原子序(xu)數最高(gao)的(de)元素。1841年(nian)E.佩利（1811-1890）離析出金(jin)屬鈾(you)(you)，雖然(ran)在(zai)此之(zhi)前鈾(you)(you)已在(zai)瀝(li)青鈾(you)(you)礦中(zhong)被(bei)(bei)認知。它(ta)也藏于云母鈾(you)(you)礦、釩鉀鈾(you)(you)礦和獨居石中(zhong)；主要分布于加拿大(da)、澳大(da)利亞、南非(fei)。可通過氣(qi)體(ti)擴散技術從易揮發氣(qi)體(ti)六(liu)氟化鈾(you)(you)（UF6）中(zhong)分離各同位素鈾(you)(you)。

鈾(you)存(cun)在(zai)(zai)三種同素異形體，其存(cun)在(zai)(zai)溫(wen)(wen)度和(he)主要結構特征列于表中。α-U在(zai)(zai)室溫(wen)(wen)時的(de)(de)(de)密度為(wei)19.02t/m3。α-U和(he)β-U呈明(ming)顯的(de)(de)(de)各向異性，如在(zai)(zai)298～523K之間，α-U單晶(jing)沿a、b、c軸熱(re)膨脹系數分別為(wei)αa=+33.24×10-6/K、αb=-6.49×10-6/K、αc=+30.36×10-6/K。γ-U有各向同性結構。無序排列的(de)(de)(de)多晶(jing)鈾(you)在(zai)(zai)293～373K范圍的(de)(de)(de)熱(re)膨脹系數等于16.3×10-6/K。在(zai)(zai)5～350K之間的(de)(de)(de)比熱(re)為(wei)27.66J/（mol·K）。α-U的(de)(de)(de)熱(re)導(dao)率隨溫(wen)(wen)度提(ti)高而(er)增加，室溫(wen)(wen)下為(wei)25.1W/（m·K），1033K時為(wei)37.7W/（m·K）。

鈾(you)的力學性質隨試樣爐號和(he)熱處理的不同而異。對(dui)α軋制(zhi)α退火的試樣，得到室溫最大(da)屈服強度為(wei)206.8-275.8 MPa，對(dui)小(xiao)變(bian)形量擠壓(ya)鈾(you)，室溫抗拉強度極限為(wei)586.1～861.8MPa。鈾(you)有三種晶格(ge)結(jie)構：α-U為(wei)斜方結(jie)構，a=284.785pm，b=585.801pm，c=494.553pm；β-U為(wei)正方結(jie)構，a=1076.0pm，c=565.2pm；γ-U為(wei)體心立方結(jie)構，a=352.4pm。它們的轉換溫度為(wei)941K（α→β）和(he)1047K（β→γ）。

鈾的同(tong)素(su)異形體(ti) α-U β-U γ-U

存(cun)在(zai)溫度范(fan)圍 （K） ＜941 941-1048 1048（熔(rong)點）

晶體(ti)結(jie)構 斜方 四(si)方 體(ti)心立方

晶胞(bao)中原(yuan)子數 （個(ge)） 4 30 2

晶格常數 （nm） a0 0. 28541 1. 0579 0. 3524

b0 0. 58692 - -

c0 0. 49563 0. 5656 -

鈾(you)的重要物理性質列(lie)于下表。

性 質 數 據

熔點T/K 1405.5

沸(fei)點T/K 4018

熔化熱Q/kJ·mol-1 15.5

氣(qi)化熱Q/kJ·mol-1 417.1

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

熱導率λ/W·m-1·K-1 27.6（300K）

電阻率ρ/Ω·m 30.8×10-8（273K）

摩(mo)爾體積Vm/cm3 12.56

線(xian)脹(zhang)系數αl/K-1 12.6×10-6

同位素及半衰期

天然鈾(you)(you)含有三種同位素(su)：238U、235U和234U，它們(men)的含量(liang)(liang)分別為(wei)99.28%（238U）、0.71%（235U）和0.006%（234U），半衰期(qi)分別為(wei)（238U）4.51×109、（235U）7.09×108和（234U）2.35×105年。其中以235U為(wei)最(zui)重要，是(shi)目前核(he)(he)動力的燃(ran)(ran)料。一(yi)個235U核(he)(he)吸收一(yi)個熱中子發(fa)生(sheng)裂變(bian)(bian)時放(fang)(fang)出約2.5個中子，并釋(shi)放(fang)(fang)出207MeV能量(liang)(liang)。1kg235U核(he)(he)裂變(bian)(bian)放(fang)(fang)出的能量(liang)(liang)相當于燃(ran)(ran)燒(shao)2700t煤所產生(sheng)的能量(liang)(liang)。根(gen)據反應堆(dui)堆(dui)型(xing)及其工作(zuo)條件，核(he)(he)燃(ran)(ran)料可(ke)采用天然鈾(you)(you)或提高了U含量(liang)(liang)的富(fu)集鈾(you)(you)。用氣體擴散法、離心法或激光法等分離鈾(you)(you)同位素(su)，可(ke)使U的富(fu)集度(du)達到90%以上(shang)。U俘獲(huo)中子后轉變(bian)(bian)成易裂變(bian)(bian)的Pu（钚）。Pu和U也是(shi)制造核(he)(he)武器的主要原料。

在25km地(di)殼內含(han)1014t鈾，其(qi)中(zhong)海(hai)水含(han)1010t，每噸(dun)海(hai)水平均(jun)含(han)鈾3.3mg。自然(ran)界(jie)存在幾百(bai)種含(han)鈾的礦(kuang)物(wu)，但大多是貧礦(kuang)，所以經(jing)濟(ji)(ji)地(di)大量開采(cai)很困(kun)難。目前，經(jing)濟(ji)(ji)上有(you)開采(cai)價(jia)值(zhi)的鈾礦(kuang)含(han)U3O8量為0.1%左右。如果發展(zhan)快中(zhong)子增殖堆(dui)，則鈾資源利用率可比壓水堆(dui)提高60～70倍。

鈾同位素中存量最(zui)多的(de)是(shi)238U，再(zai)者(zhe)是(shi)可用作核(he)能發電的(de)燃料的(de)235U，豐度最(zui)少的(de)是(shi)234U。此外(wai)還(huan)有12種人工同位素。

同位素 豐度 半衰期 衰變模(mo)式 衰變能量(liang)（MeV）衰變產物

232U 人造(zao) 68.9年 自發分(fen)裂 - -

α衰(shuai)變 5.414 Th-228

233U 人造 159200年 自發分裂 197.93 -

α衰變(bian) 4.909 Th-229

234U 0.01% 245500年 自(zi)發分裂 197.78 -

α衰變 4.859 Th-230

235U 0.72% 7.038×108年 自發分裂 202.48 -

α衰變 4.679 Th-231

236U 人造(zao) 2.342×107年 自發分裂 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(re)中子吸收(shou)截面(mian)為7.60b±0.07b。鈾的(de)同位素(su)（包括同核異能素(su)）有15種，其質量數從227至240。鈾的(de)天(tian)然同位素(su)組(zu)成列(lie)于下表。

核 素 相對(dui)原子質量 自然豐度(du)/% 半衰期T1/2/a 衰變模式及衰變能

α/MeV

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

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

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

235U為(wei)錒鈾衰變(bian)系(xi)的始祖核(he)(he)素(su)(su)(su)，238U為(wei)鈾鐳(lei)系(xi)的始祖核(he)(he)素(su)(su)(su)，234U是(shi)(shi)238U的衰變(bian)系(xi)產物。235U是(shi)(shi)惟一(yi)天(tian)然的可裂變(bian)核(he)(he)素(su)(su)(su)。235U核(he)(he)素(su)(su)(su)受熱中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)轟擊，吸收(shou)一(yi)個(ge)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)后(hou)發(fa)(fa)生(sheng)裂變(bian)（誘發(fa)(fa)裂變(bian)）。一(yi)個(ge)235U核(he)(he)在裂變(bian)時放(fang)出(chu)的總能量為(wei)195MeV，同時放(fang)出(chu)2～3（平均2.5）個(ge)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)。只要其中(zhong)(zhong)一(yi)個(ge)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)引(yin)起另一(yi)個(ge)235U核(he)(he)發(fa)(fa)生(sheng)裂變(bian)，鏈(lian)式核(he)(he)裂變(bian)就(jiu)會持續進(jin)行下去。238U不是(shi)(shi)裂變(bian)核(he)(he)素(su)(su)(su)，但238U在反應(ying)堆活(huo)性區吸收(shou)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)后(hou)生(sheng)成239U，239U再經兩次β衰變(bian)生(sheng)成能裂變(bian)的Pu。因(yin)此，可以利用(yong)快(kuai)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)增殖堆充分(fen)發(fa)(fa)揮238U的作用(yong)，提高天(tian)然鈾的利用(yong)率。

發現簡史

鈾（yóu）英文(wen)名Uranium，得名于天王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)名字(zi)“Uranus”。1789年(nian)(nian)M.H.克拉普羅特(te)（Martin Heinrich Klaproth）首先從瀝青(qing)鈾礦中發現(xian)(xian)(xian)了“鈾”，就(jiu)用1781年(nian)(nian)新發現(xian)(xian)(xian)的(de)(de)一(yi)個行星(xing)(xing)——天王(wang)星(xing)(xing)命名它為(wei)uranium，元素(su)符號定(ding)為(wei)U。但(dan)1841年(nian)(nian)E.M.佩(pei)利若（Eugene-Melchior Peligot）證明(ming)該物質(zhi)系二氧化(hua)鈾，隨后用鉀還原UCl4制備了金屬(shu)鈾。1896年(nian)(nian)A.H.貝(bei)可勒爾（Antoine Henri Becquerel）發現(xian)(xian)(xian)了鈾的(de)(de)放射(she)性現(xian)(xian)(xian)象。那時對鈾的(de)(de)研究屬(shu)純理論性的(de)(de)，鈾化(hua)合物只用于玻(bo)璃(li)和(he)陶(tao)瓷的(de)(de)著色。1898年(nian)(nian)在(zai)鈾礦中發現(xian)(xian)(xian)了鐳，鈾便成為(wei)開采鐳的(de)(de)副(fu)產品。1938年(nian)(nian)O.哈恩（Otto Hahn）和(he)F.施特(te)拉斯(si)曼（Fritz Strassmann）用中子轟擊(ji)鈾核發現(xian)(xian)(xian)核裂變同時釋放出能量，引(yin)起了人們(men)重新對鈾的(de)(de)重視。第二次世界大戰期間(jian)和(he)戰后，由于核武器(qi)和(he)核動力的(de)(de)需要，加速了鈾資源的(de)(de)勘探和(he)開采。

美(mei)國(guo)為此設(she)立了專門研究原子(zi)彈(dan)(dan)的(de)(de)機構。1945年美(mei)國(guo)在日(ri)本廣島投(tou)擲了第(di)一顆(ke)235U原子(zi)彈(dan)(dan)，幾天后又在日(ri)本長崎(qi)投(tou)下了一顆(ke)239Pu原子(zi)彈(dan)(dan)。1954年蘇聯建成了第(di)一座(zuo)核(he)電(dian)(dian)站。從此，鈾(you)的(de)(de)科(ke)研和(he)(he)生(sheng)產受到(dao)世界(jie)各(ge)國(guo)的(de)(de)高度重視(shi)，核(he)武器制造和(he)(he)核(he)發電(dian)(dian)工業(ye)(ye)便得到(dao)迅速發展。中國(guo)的(de)(de)鈾(you)工業(ye)(ye)自20世紀50年代(dai)興(xing)起，已形成完整的(de)(de)和(he)(he)具有相當規模的(de)(de)科(ke)研和(he)(he)工業(ye)(ye)生(sheng)產體系。

2023年4月，日本與韓國科(ke)學(xue)家(jia)發現(xian)了(le)一種以前(qian)未知的鈾(you)同(tong)位素——鈾(you)-241。其原子序(xu)數為(wei)92，質量為(wei)241，半(ban)衰期可能只有(you)40分鐘，這是自1979年以來科(ke)學(xue)家(jia)首次發現(xian)富含中(zhong)子的鈾(you)同(tong)位素。

鈾的化合物

鈾有多種化(hua)(hua)合(he)物，主要(yao)鈾化(hua)(hua)合(he)物的化(hua)(hua)學式、存在(zai)形態和用(yong)途列于下表。

名稱(cheng) 化學式 存在形態 用 途

二氧化鈾 UO2 深褐色(se)(se)或黑色(se)(se)粉末 制造(zao)反應堆元件(jian)或

生產UF4

三氧(yang)化鈾(you) UO3 無(wu)定形UO3或(huo)α-UO3，褐色(se)，β-UO3橙色(se)粉(fen)末，γ-UO3 還原成UO2

亮黃色，δ-UO3紅色，Σ-UO3磚紅色，η-UO3棕色

八氧(yang)化三鈾(you) U3O8 橄欖綠色（有(you)時呈墨綠或黑色）粉末(mo)翠綠色晶體(ti)（綠鹽）儲存、還(huan)原成UO2制取金屬鈾(you)或UF6

四氟化(hua)(hua)鈾(you) UF4 室溫(wen)(wen)下近于白色固體，在309K溫(wen)(wen)度(du)升華，最易揮發的鈾(you)化(hua)(hua)合物(wu) 同位素分離，濃縮

六(liu)氟(fu)化(hua)鈾 UF6 235U

硝(xiao)(xiao)酸鈾酰 UO2(NO3)2 UO2（NO3）2·6H2O亮黃色(se)晶體 脫(tuo)硝(xiao)(xiao)成UO3

重(zhong)鈾酸銨 (NH4)2U2O7 黃色沉淀物（俗稱“黃餅”）質量好的(de)呈片(pian)狀(zhuang)結(jie)晶 熱分解成UO2或

UO3

三碳酸(suan)鈾酰(xian)銨 (NH4)4UO2(CO3)3 淡(dan)黃色(se)晶(jing)體 熱(re)分解(jie)成UO2

鈾的合金

鈾(you)(you)能(neng)與多種金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)生成金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)間(jian)化(hua)合物。鈾(you)(you)具有(you)化(hua)學性(xing)質(zhi)活潑、各向異性(xing)結構和(he)機械性(xing)能(neng)較差等缺(que)陷。鈾(you)(you)合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的某(mou)些性(xing)質(zhi)優于(yu)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)鈾(you)(you)，這(zhe)在核燃料元件制造中(zhong)相(xiang)當重(zhong)要(yao)。添(tian)加(jia)適量的其(qi)他金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)，如鈮(ni)、鉻、鉬或鋯能(neng)改善鈾(you)(you)的熱導(dao)率(lv)、晶(jing)體結構及金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)相(xiang)結構、熱處理特(te)性(xing)、輻照穩定性(xing)和(he)耐(nai)蝕性(xing)等。

貧(pin)(pin)鈾(you)彈即利用貧(pin)(pin)鈾(you)合(he)(he)金制(zhi)造的(de)一種(zhong)高效(xiao)燃燒(shao)穿甲彈，它借(jie)助貧(pin)(pin)鈾(you)材(cai)料密度(du)(du)大(da)（鉛密度(du)(du)的(de)2倍）、強度(du)(du)大(da)（鋼強度(du)(du)的(de)3倍）和穿透力強，且(qie)易燃燒(shao)的(de)特點制(zhi)作(zuo)而成(cheng)，貧(pin)(pin)鈾(you)合(he)(he)金含238U、235U等，貧(pin)(pin)鈾(you)彈爆(bao)炸后殘留(liu)的(de)235U等能(neng)損害腎臟、神經系統，可導致肺癌等。密度(du)(du)、硬度(du)(du)較大(da)的(de)貧(pin)(pin)鈾(you)合(he)(he)金，還可制(zhi)作(zuo)防輻射材(cai)料等。

鈾的賦存及資源

鈾廣泛存在于地殼和(he)海(hai)水中。海(hai)水中鈾的濃度(du)為3×10-7%，地殼豐度(du)為2.3×10-4%，但在地殼中很分散。

鈾的礦物

鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)按成因(yin)(yin)可分(fen)為原(yuan)生(sheng)鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)和次生(sheng)鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)兩大(da)類(lei)。除瀝(li)青鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)外，原(yuan)生(sheng)鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)均存在于偉晶(jing)巖(yan)中，原(yuan)生(sheng)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)經(jing)風化和熱液作用易(yi)轉變成各種次生(sheng)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)。鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)的(de)成因(yin)(yin)、產狀、含鈾(you)(you)(you)(you)量(liang)及(ji)伴生(sheng)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)和圍巖(yan)均會影響到鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)的(de)加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝。已發現的(de)鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)和含鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)約有500多種。其中常見并具有工(gong)(gong)業實用價(jia)值的(de)僅(jin)二三(san)十(shi)種。下表(biao)所(suo)列(lie)為重要(yao)的(de)鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)。

類(lei)型 礦物名稱 組 成 鈾含量（質量分(fen)數ω）/%

原生(sheng)鈾礦(kuang)(kuang) 瀝青鈾礦(kuang)(kuang) UO2·mUO3·nPbO 40～76

晶質鈾(you)礦 （U,Th）O2·mUO3·nPbO 65～75.4

鈦(tai)鈾礦 (U,Ce,Fe,Y,Th)3Ti5O16 ＜40

次生鈾礦 水(shui)（瀝青）鈾礦 UO2·mUO3·nH2O

銅鈾云母 Cu(UO2)2(PO4)2·(8～12)H2O 50

鈣鈾云母 Ca(UO2)2(PO4)2·(8～12)H2O 50

鉀釩鈾礦 K2(UO2)2(VO4)2·(1～3)H2O 50

釩鈣(gai)鈾礦 Ca(UO2)2(VO4)2·8H2O 50～60

除澳(ao)大利亞、加拿大有一些較大的(de)(de)(de)富鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)床(chuang)（含鈾1%～10%）外，大多數鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)的(de)(de)(de)含鈾品位(wei)為(wei)0.1%～0.2%。鈾水冶廠大多直接處理鈾原礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)，但通(tong)過選礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)能(neng)提高礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石品位(wei)，降低成(cheng)本。一些國(guo)家正(zheng)采用(yong)放射分選機對塊狀(zhuang)鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石進(jin)行選礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)。為(wei)了綜合利用(yong)或改善鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石加工(gong)性(xing)能(neng)，有的(de)(de)(de)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石還(huan)需經配礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)、焙燒等預處理。

此外，含(han)鈾(you)的(de)磷酸鹽(yan)礦、褐(he)煤(mei)、頁(ye)巖、鈾(you)礦水、含(han)鈾(you)銅廢(fei)石(shi)堆(dui)浸(jin)液和海水等都可成為提鈾(you)的(de)原料。例(li)如，1988年美國(guo)從濕(shi)法(fa)磷酸等副產品中回收的(de)鈾(you)達1500t，約占其總產量5190t鈾(you)的(de)29%。

分布范圍

鈾(you)通常被人們(men)認為是(shi)一種(zhong)稀有(you)金屬，盡管鈾(you)在(zai)地殼中(zhong)的含量很高，比(bi)汞、鉍、銀要多(duo)得(de)多(duo)，但(dan)由于提取(qu)鈾(you)的難度較(jiao)大，所以它注定了要比(bi)汞這(zhe)些元(yuan)素發現的晚得(de)多(duo)。盡管鈾(you)在(zai)地殼中(zhong)分(fen)布(bu)廣泛(fan)，但(dan)是(shi)只有(you)瀝青鈾(you)礦(kuang)和(he)鉀釩鈾(you)礦(kuang)兩種(zhong)常見的礦(kuang)床。

地殼(ke)中(zhong)鈾(you)(you)的(de)(de)平(ping)均(jun)含(han)(han)量(liang)約為百萬(wan)分之2.5，即平(ping)均(jun)每(mei)噸(dun)(dun)地殼(ke)物(wu)質中(zhong)約含(han)(han)2.5克(ke)鈾(you)(you)，這比(bi)鎢、汞、金、銀等元素的(de)(de)含(han)(han)量(liang)還(huan)高。鈾(you)(you)在各種巖石中(zhong)的(de)(de)含(han)(han)量(liang)很不均(jun)勻。例如在花崗(gang)巖中(zhong)的(de)(de)含(han)(han)量(liang)就要高些，平(ping)均(jun)每(mei)噸(dun)(dun)含(han)(han)3.5克(ke)鈾(you)(you)。在地殼(ke)的(de)(de)第一層(ceng)（距地表20 km）內(nei)含(han)(han)鈾(you)(you)近1.3×1014噸(dun)(dun)。依(yi)此(ci)推算，一立方(fang)公里的(de)(de)花崗(gang)巖就會(hui)含(han)(han)有(you)約一萬(wan)噸(dun)(dun)鈾(you)(you)。海(hai)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)鈾(you)(you)的(de)(de)濃度(du)相當低，每(mei)噸(dun)(dun)海(hai)水(shui)(shui)(shui)平(ping)均(jun)只含(han)(han)3.3毫克(ke)鈾(you)(you)，但由于海(hai)水(shui)(shui)(shui)總量(liang)極大（海(hai)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)總含(han)(han)鈾(you)(you)量(liang)可(ke)達4.5×109噸(dun)(dun)），且(qie)從水(shui)(shui)(shui)中(zhong)提取有(you)其方(fang)便之處，所以不少國(guo)家，特別(bie)是(shi)那些缺少鈾(you)(you)礦(kuang)資(zi)源的(de)(de)國(guo)家，正在探(tan)索海(hai)水(shui)(shui)(shui)提鈾(you)(you)的(de)(de)方(fang)法。

由(you)于鈾的(de)化(hua)(hua)學(xue)性質很活潑，所以自然界不存在(zai)游(you)離(li)態(tai)的(de)金屬(shu)鈾，它總是(shi)以化(hua)(hua)合狀態(tai)存在(zai)著(zhu)。已知(zhi)的(de)鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)有(you)一百七十(shi)多(duo)種，但具有(you)工(gong)業開采價值的(de)鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)只有(you)二、三十(shi)種，其(qi)中最重要(yao)的(de)有(you)瀝青(qing)鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)（主要(yao)成分為八(ba)氧(yang)化(hua)(hua)三鈾）、品質鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)（主要(yao)成分為二氧(yang)化(hua)(hua)鈾）、鈾石和鈾黑等(deng)。很多(duo)的(de)鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)都呈黃色、綠(lv)色或黃綠(lv)色。有(you)些(xie)鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)在(zai)紫外線下能發(fa)出強烈的(de)熒光。正(zheng)是(shi)鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)（鈾化(hua)(hua)合物(wu)）這種發(fa)熒光的(de)特性，才導致了放射(she)性現(xian)象的(de)發(fa)現(xian)。

雖然鈾(you)(you)元素的分布(bu)相(xiang)當廣，但(dan)鈾(you)(you)礦(kuang)床的分布(bu)卻很有(you)限。鈾(you)(you)資源主要分布(bu)在美國、加拿大、南非、西南非、澳大利亞等國家(jia)和地區。據(ju)估計，已(yi)探明的工業儲量到1972年(nian)已(yi)超過一百萬噸。

鈾(you)及(ji)其一系列衰(shuai)變子體(ti)的放(fang)射(she)(she)性(xing)(xing)是(shi)(shi)存在鈾(you)的最好(hao)標志(zhi)。人的肉眼雖(sui)然(ran)看不見放(fang)射(she)(she)性(xing)(xing)，但(dan)是(shi)(shi)借(jie)助于專門的儀(yi)器卻可以方便地把它探(tan)測出來。因(yin)此，鈾(you)礦資(zi)源的普查和勘探(tan)幾(ji)乎都(dou)利用了鈾(you)具有(you)(you)放(fang)射(she)(she)性(xing)(xing)這一特點：若發(fa)現某個(ge)地區(qu)巖石、土壤、水、甚至植物內放(fang)射(she)(she)性(xing)(xing)特別強(qiang)，就說明那個(ge)地區(qu)可能有(you)(you)鈾(you)礦存在。

提取冶金

鈾的提(ti)取冶金(jin)具有三個特(te)點。第一(yi)，鈾礦石的品位很低(di)，一(yi)般含鈾（238U+235U）0.1%～0.2%，而其(qi)中235U僅為0.0007%～0.0014%，為獲得核(he)純鈾，必須經(jing)過一(yi)系列富集、提(ti)純過程。第二，核(he)純金(jin)屬(shu)鈾需再經(jing)同位素(su)分離，制成不同豐度(du)的濃縮235U。第三，工藝過程繁雜，并(bing)存(cun)在輻射危(wei)害問題。因此(ci)，鈾生產技術難度(du)大(da)，安全防護要(yao)求嚴格。

除了就地浸出(chu)以及從(cong)其他(ta)含鈾(you)(you)物(wu)料(liao)提鈾(you)(you)外，鈾(you)(you)的(de)提取(qu)冶(ye)金(jin)都是從(cong)鈾(you)(you)礦石（原礦或精礦）開始的(de)，通常包括(kuo)鈾(you)(you)提取(qu)、四(si)氟化鈾(you)(you)制取(qu)、金(jin)屬鈾(you)(you)制取(qu)、六氟化鈾(you)(you)制取(qu)、鈾(you)(you)同位素分離、制取(qu)含濃縮U的(de)金(jin)屬鈾(you)(you)和(he)鈾(you)(you)燃料(liao)元件加工(gong)等(deng)主要步驟。

（1）鈾提取。包括鈾礦石的(de)浸出、液固分離、富集、提純(chun)（常用離子交(jiao)換或(huo)溶劑萃取法）及沉(chen)淀產(chan)物熱分解制(zhi)取核純(chun)UO2或(huo)U3O8。

（2）四氟(fu)化(hua)鈾制取。將(jiang)UO2（U3O8可用氫還原成UO2）氫氟(fu)化(hua)成四氟(fu)化(hua)鈾（綠鹽）。

（3）金(jin)屬(shu)(shu)鈾(you)(you)制取(qu)。用金(jin)屬(shu)(shu)鈣或(huo)鎂將UF4還原成(cheng)金(jin)屬(shu)(shu)鈾(you)(you)，金(jin)屬(shu)(shu)鈾(you)(you)再經(jing)精煉、澆鑄、加工(gong)、鍛造（或(huo)擠(ji)壓）成(cheng)形(xing)、包(bao)殼等(deng)處理(li)制成(cheng)天然(ran)鈾(you)(you)的反應堆(dui)元(yuan)件，供生(sheng)產裂變(bian)元(yuan)素239Pu用。

（4）六氟(fu)化(hua)鈾制取。將UF4氟(fu)化(hua)成UF6。

（5）鈾同(tong)位素(su)分離。利用235U與238U質(zhi)量之(zhi)間的(de)(de)(de)微小差異(yi)，通過對(dui)UF6的(de)(de)(de)氣(qi)體擴(kuo)散(san)（或離心分離），制取不同(tong)豐度(du)的(de)(de)(de)濃縮(suo)235UF6。

（6）制取含濃(nong)縮(suo)235U的(de)金屬鈾(you)。將濃(nong)縮(suo)235UF6經(jing)氫還原成(cheng)235UF4，再轉(zhuan)化成(cheng)濃(nong)縮(suo)235UO2。用鈣或鎂(mei)還原235UF4制成(cheng)含濃(nong)縮(suo)U的(de)金屬鈾(you)。

（7）鈾(you)燃料元件加工。將濃縮UO2或(huo)金屬鈾(you)進(jin)一步加工制成反(fan)應堆燃料元件或(huo)其他最(zui)終產(chan)品。

安全防護

鈾及(ji)其化(hua)合物(wu)既會放出危(wei)害生物(wu)的(de)射線，又有化(hua)學(xue)毒性(xing)，在(zai)生產過程中必(bi)須采取安全(quan)(quan)防(fang)護措施。安全(quan)(quan)防(fang)護措施的(de)主要(yao)內容(rong)包括嚴(yan)防(fang)粉塵(chen)及(ji)氡氣(qi)進入人體；使生產場(chang)地的(de)輻射劑量低于放射性(xing)衛生防(fang)護規(gui)(gui)定的(de)限值；排放的(de)三廢經處理后(hou)必(bi)須達(da)到國家規(gui)(gui)定的(de)排放標準(zhun)。要(yao)注意濃縮鈾產物(wu)臨(lin)界安全(quan)(quan)。

發展趨勢

利(li)用(yong)低品位鈾(you)(you)礦石及其他(ta)含(han)鈾(you)(you)物料以擴(kuo)大(da)鈾(you)(you)資(zi)源(yuan)。重視鈾(you)(you)的(de)就地浸出、堆浸、細菌浸出等浸出方法(fa)的(de)開發和(he)推廣應用(yong)，以節省能耗(hao)和(he)降低生產成本。開發并推廣應用(yong)快(kuai)中子增殖堆，提高(gao)天然(ran)鈾(you)(you)的(de)利(li)用(yong)率。研(yan)究開發無廢物工藝，減輕鈾(you)(you)對環境(jing)的(de)污染(ran)。發展節能的(de)離心法(fa)、激(ji)光法(fa)等同位素分離方法(fa)，替代耗(hao)能高(gao)的(de)擴(kuo)散法(fa)。

鈾原子核裂變

自然界里234U不會發(fa)生(sheng)核(he)裂變(bian)(bian)，通常，238U也不會發(fa)生(sheng)裂變(bian)(bian)，只有235U易發(fa)生(sheng)核(he)裂變(bian)(bian)，核(he)燃(ran)料主要指235U。235U半(ban)衰(shuai)(shuai)(shuai)期為7.038×108年，從(cong)235U開(kai)始(shi)，經(jing)過(guo)11次(ci)連(lian)續(xu)衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian)(bian)，最(zui)(zui)后出現穩定的(de)(de)(de)207Pb。238U半(ban)衰(shuai)(shuai)(shuai)期為4.468×109年，從(cong)238U開(kai)始(shi)，經(jing)過(guo)14次(ci)連(lian)續(xu)衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian)(bian)，最(zui)(zui)后出現穩定的(de)(de)(de)206Pb-206。238U連(lian)續(xu)衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian)(bian)中，子核(he)半(ban)衰(shuai)(shuai)(shuai)期最(zui)(zui)長的(de)(de)(de)是234U，它的(de)(de)(de)半(ban)衰(shuai)(shuai)(shuai)期是2.45×105年。

235U、233U和(he)(he)(he)239Pu是主要(yao)(yao)的核裂(lie)變(bian)物(wu)(wu)質(zhi)，可直(zhi)接做核燃料(liao)，它(ta)們能(neng)大量(liang)獲得、并(bing)易吸收慢(man)中(zhong)子（能(neng)量(liang)小于(yu)1eV）并(bing)發生(sheng)裂(lie)變(bian)，234U、238U則不(bu)行。235U存在于(yu)天(tian)然鈾(you)中(zhong)，233U和(he)(he)(he)239Pu要(yao)(yao)靠鈾(you)核反應堆生(sheng)產。235U、233U和(he)(he)(he)239Pu，任(ren)何(he)能(neng)量(liang)的中(zhong)子均可使它(ta)們分裂(lie)、釋放能(neng)量(liang)；對235U來說，速(su)度越慢(man)的中(zhong)子越易引起裂(lie)變(bian)。238U吸收一(yi)個(ge)中(zhong)子，也可轉變(bian)為裂(lie)變(bian)物(wu)(wu)質(zhi)。

235U和238U都能自發(fa)裂變，但后者自發(fa)裂變的(de)幾率很(hen)小(xiao)。

U-235裂變

研究表明(ming)，235U吸收(shou)慢(man)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)后，有(you)40多(duo)種裂(lie)(lie)變(bian)方(fang)(fang)式，至少能(neng)(neng)(neng)生(sheng)產(chan)36種元素(su)的(de)(de)(de)300多(duo)種核(he)素(su)和(he)快中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)（平(ping)(ping)均(jun)2.5個(ge)），并釋放巨大能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)。鈾核(he)裂(lie)(lie)變(bian)生(sheng)成物(wu)除中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)外(wai)，通常有(you)兩種（兩分(fen)(fen)(fen)裂(lie)(lie)）裂(lie)(lie)變(bian)物(wu)，還有(you)三種（三分(fen)(fen)(fen)裂(lie)(lie)）和(he)四種裂(lie)(lie)變(bian)物(wu)（1946 年(nian)，我國物(wu)理學家錢三強等在法國發(fa)(fa)現），“三分(fen)(fen)(fen)裂(lie)(lie)”幾(ji)(ji)率(lv)極小。除中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)外(wai)，鈾核(he)“兩分(fen)(fen)(fen)裂(lie)(lie)”的(de)(de)(de)碎(sui)(sui)塊有(you)許多(duo)組(zu)合方(fang)(fang)式，碎(sui)(sui)塊質量(liang)(liang)(liang)比大致為3：2的(de)(de)(de)發(fa)(fa)生(sheng)幾(ji)(ji)率(lv)最大，碎(sui)(sui)塊質量(liang)(liang)(liang)相(xiang)同的(de)(de)(de)機會(hui)極小；鈾“三分(fen)(fen)(fen)裂(lie)(lie)”，其中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)一塊是α粒子(zi)(zi)(zi)(zi)，“三分(fen)(fen)(fen)裂(lie)(lie)”發(fa)(fa)生(sheng)的(de)(de)(de)幾(ji)(ji)率(lv)是“二分(fen)(fen)(fen)裂(lie)(lie)”的(de)(de)(de)3/1000。統計表明(ming)，235U裂(lie)(lie)變(bian)發(fa)(fa)射的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)（動(dong)能(neng)(neng)(neng)）在0.1-20MeV范圍，平(ping)(ping)均(jun)為2MeV。僅(jin)有(you)快中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)不(bu)能(neng)(neng)(neng)使天然(ran)鈾產(chan)生(sheng)持續的(de)(de)(de)裂(lie)(lie)變(bian)鏈式反應(ying)，慢(man)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)也不(bu)能(neng)(neng)(neng)使238U發(fa)(fa)生(sheng)裂(lie)(lie)變(bian)，持續的(de)(de)(de)裂(lie)(lie)變(bian)反應(ying)在238U中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)不(bu)可(ke)能(neng)(neng)(neng)發(fa)(fa)生(sheng)。235U和(he)240Pu等，除中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)可(ke)引(yin)發(fa)(fa)其核(he)裂(lie)(lie)變(bian)外(wai)，具有(you)足(zu)夠能(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)帶電(dian)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)或γ射線等也能(neng)(neng)(neng)引(yin)發(fa)(fa)裂(lie)(lie)變(bian)。此(ci)外(wai)，鈾對約25eV的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)還會(hui)產(chan)生(sheng)俘獲共振，即俘獲而(er)不(bu)裂(lie)(lie)變(bian)。

235U結合能(neng)(neng)小，核(he)裂(lie)變(bian)(bian)(bian)勢(shi)壘(lei)較(jiao)(jiao)低(di)，任何能(neng)(neng)量(liang)的(de)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)都能(neng)(neng)使(shi)它裂(lie)變(bian)(bian)(bian)，且對慢中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)（中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)速率(lv)為2.2×103m/s，與常溫下氣體分子(zi)(zi)運(yun)動速率(lv)相當。這樣，它在鈾(you)(you)核(he)附近的(de)時(shi)間相對較(jiao)(jiao)長，容易擊中(zhong)(zhong)鈾(you)(you)核(he)使(shi)之裂(lie)變(bian)(bian)(bian)）有(you)很大(da)的(de)裂(lie)變(bian)(bian)(bian)截(jie)(jie)(jie)面（裂(lie)變(bian)(bian)(bian)幾率(lv)大(da)）。235U吸收(shou)一(yi)個慢中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)，通常先形成激發態的(de)236U（復核(he)），然后裂(lie)變(bian)(bian)(bian)成兩(liang)塊，同時(shi)釋放中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)和能(neng)(neng)量(liang)等。熱中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)（慢中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)的(de)一(yi)種）反應(ying)堆(dui)里，235U熱中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)裂(lie)變(bian)(bian)(bian)截(jie)(jie)(jie)面比238U的(de)熱中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)裂(lie)變(bian)(bian)(bian)截(jie)(jie)(jie)面要大(da)200倍，這樣，就(jiu)會有(you)足夠數量(liang)的(de)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)引起(qi)235U核(he)裂(lie)變(bian)(bian)(bian)，這可彌補天然鈾(you)(you)或濃縮鈾(you)(you)中(zhong)(zhong)235U含量(liang)較(jiao)(jiao)少(shao)之弱點；這種反應(ying)堆(dui)工(gong)作時(shi)，鈾(you)(you)的(de)利用率(lv)為1%-2%。

U-238裂變

238U（240Pu、232Th）裂(lie)變是(shi)有閥的(de)，小于1.1MeV的(de)中(zhong)(zhong)子會被(bei)(bei)其吸(xi)收(shou)或散射，不能(neng)引發裂(lie)變；較(jiao)(jiao)大(da)能(neng)量(liang)的(de)中(zhong)(zhong)子才能(neng)使它們裂(lie)變，但可(ke)能(neng)性(xing)又(you)極小。238U結(jie)合能(neng)較(jiao)(jiao)大(da)，裂(lie)變勢(shi)壘較(jiao)(jiao)高，能(neng)量(liang)超過1.4MeV的(de)快中(zhong)(zhong)子才能(neng)使它裂(lie)變，釋放的(de)中(zhong)(zhong)子能(neng)量(liang)較(jiao)(jiao)大(da)。研究(jiu)顯示，238U在幾MeV以上有很(hen)多共振吸(xi)收(shou)峰，其裂(lie)變幾率隨(sui)中(zhong)(zhong)子能(neng)量(liang)增(zeng)大(da)而增(zeng)大(da)。238U不易產生(sheng)裂(lie)變，但吸(xi)收(shou)中(zhong)(zhong)子后能(neng)變成239Pu和(he)233U等較(jiao)(jiao)好的(de)核裂(lie)變物質(zhi)。熱中(zhong)(zhong)子被(bei)(bei)238U俘獲的(de)幾率是(shi)熱中(zhong)(zhong)子使235U裂(lie)變幾率的(de)1/190左右。快中(zhong)(zhong)子同238U核的(de)主要作用是(shi)非(fei)彈(dan)(dan)性(xing)碰(peng)撞(zhuang)，大(da)部分(fen)中(zhong)(zhong)子都是(shi)通過非(fei)彈(dan)(dan)性(xing)碰(peng)撞(zhuang)降(jiang)低(di)能(neng)量(liang)，再在多次碰(peng)撞(zhuang)中(zhong)(zhong)被(bei)(bei)238U核吸(xi)收(shou)。

鈾濃縮

濃縮鈾簡介

鈾(you)材料(liao)里235U的(de)含(han)量高于(yu)0.7%即濃縮(suo)(suo)鈾(you)。鈾(you)是重要的(de)核燃料(liao)和原子(zi)(zi)彈(dan)核心材料(liao)，現在(zai)使用的(de)鈾(you)材料(liao)都需提煉、濃縮(suo)(suo)，使之(zhi)達到一(yi)定的(de)純(chun)(chun)度。比如，制(zhi)造一(yi)顆原子(zi)(zi)彈(dan)至少需20-50千克的(de)高濃縮(suo)(suo)鈾(you)（也可用钚(bu)造原子(zi)(zi)彈(dan)），其濃縮(suo)(suo)純(chun)(chun)度應達到 90%以上。

鈾礦(kuang)石(shi)里235U的(de)含(han)量(liang)很(hen)低，絕大部(bu)分(fen)是(shi)238U，鈾礦(kuang)石(shi)不能像煤塊那(nei)樣直接做燃料(liao)，它類似于(yu)大部(bu)分(fen)是(shi)泥沙的(de)煤餅，沒(mei)法(fa)燃燒。鈾元(yuan)素(su)(su)(su)同(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)(su)的(de)豐(feng)度（一元(yuan)素(su)(su)(su)的(de)同(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)(su)混合物(wu)里，某(mou)(mou)同(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)(su)的(de)原子數(shu)和總的(de)原子數(shu)之比(bi)）可(ke)通過工藝處(chu)理(li)(li)使之增大，以獲得該元(yuan)素(su)(su)(su)濃(nong)(nong)縮的(de)某(mou)(mou)種同(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)(su)，如(ru)235U，235U與238U物(wu)理(li)(li)性(xing)質稍有不同(tong)(tong)(tong)，主要(yao)是(shi)相對質量(liang)不同(tong)(tong)(tong)，這(zhe)導致它們形成的(de)化合物(wu)微(wei)粒質量(liang)會有點差異。利(li)用鈾天然同(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)(su)原子量(liang)不同(tong)(tong)(tong)進行分(fen)離(li)，可(ke)使鈾材(cai)料(liao)中235U對238U的(de)比(bi)值較(jiao)天然鈾高，從而獲得裂變(bian)材(cai)料(liao)——濃(nong)(nong)縮鈾。“濃(nong)(nong)縮”主指(zhi)提高某(mou)(mou)元(yuan)素(su)(su)(su)特定同(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)(su)豐(feng)度的(de)同(tong)(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)(su)分(fen)離(li)過程(cheng)，如(ru)由天然鈾生產(chan)濃(nong)(nong)縮鈾或(huo)由普(pu)通水生產(chan)重(zhong)水等。

濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)同位(wei)素(su)目的(de)(de)(de)即提高(gao)(gao)235U相對(dui)(dui)于(yu)(yu)238U等(deng)的(de)(de)(de)相對(dui)(dui)豐度（濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度），使天然235U的(de)(de)(de)相對(dui)(dui)含(han)量(liang)高(gao)(gao)于(yu)(yu)0.7%的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)，即濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)，鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)燃料(liao)(liao)(liao)中(zhong)235U的(de)(de)(de)含(han)量(liang)達(da)到3%以(yi)上才有可能(neng)持續“燃燒”；濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)有：3%、3.5%、20%濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)等(deng)品種。許多核(he)反(fan)應堆和核(he)武(wu)器中(zhong)所(suo)用的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)，必須(xu)對(dui)(dui)其濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)，即須(xu)提高(gao)(gao)易核(he)裂(lie)變(bian)的(de)(de)(de)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度，然后(hou)將(jiang)其制(zhi)成(cheng)燃料(liao)(liao)(liao)。大(da)多核(he)電(dian)廠核(he)反(fan)應堆用的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)燃料(liao)(liao)(liao)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度約在(zai)3%左右(you)、不超過5%。核(he)武(wu)器里的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)材料(liao)(liao)(liao)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度需在(zai)90%以(yi)上；核(he)艦船所(suo)用的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)燃料(liao)(liao)(liao)為20%或更(geng)低濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)。國際原子能(neng)機(ji)構界定(ding)：235U豐度為3%的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)材料(liao)(liao)(liao)屬核(he)電(dian)站用低濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)（工業級(ji)核(he)燃料(liao)(liao)(liao)），常是(shi)(shi)(shi)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)鹽或氧化鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)；豐度大(da)于(yu)(yu)80%的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)材料(liao)(liao)(liao)為高(gao)(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)，豐度大(da)于(yu)(yu)90%的(de)(de)(de)則(ze)是(shi)(shi)(shi)武(wu)器級(ji)（軍用）高(gao)(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)，主(zhu)要用于(yu)(yu)制(zhi)造核(he)武(wu)器；另一(yi)種劃分是(shi)(shi)(shi)：高(gao)(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)（豐度在(zai)20%以(yi)上），低濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)（2%-20%，商用濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)）、微濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)（0.9%-2%）和武(wu)器級(ji)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)（90%以(yi)上）。鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度達(da)到20%是(shi)(shi)(shi)一(yi)節點(dian)與難(nan)關，由(you)此再提高(gao)(gao)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)度則(ze)是(shi)(shi)(shi)一(yi)相對(dui)(dui)容易實現(xian)的(de)(de)(de)過程(cheng)。

獲(huo)得鈾(you)(you)(you)材料需經過(guo)一系(xi)列復雜的(de)工藝(yi)，要(yao)經過(guo)探礦、開礦、選礦、浸(jin)礦、煉礦、精(jing)煉等流程，分(fen)(fen)離(li)、濃縮是主要(yao)和較(jiao)(jiao)難的(de)流程，科(ke)技含量高。鈾(you)(you)(you)礦石經碾(nian)磨、分(fen)(fen)選后得到的(de)較(jiao)(jiao)純(chun)凈(jing)鈾(you)(you)(you)礦產品(pin)(pin)，即鈾(you)(you)(you)精(jing)礦，又叫“黃餅”，主成分(fen)(fen)是八(ba)氧化三(san)鈾(you)(you)(you)和重鈾(you)(you)(you)酸(suan)鈉(na)、重鈾(you)(you)(you)酸(suan)銨，它是核燃(ran)料生產過(guo)程中的(de)一種中間產品(pin)(pin)。通常，獲(huo)得1千克武器級235U需要(yao)200多噸較(jiao)(jiao)高品(pin)(pin)位的(de)鈾(you)(you)(you)礦石。

不論是(shi)和(he)平(ping)利用核(he)(he)能，還(huan)是(shi)制(zhi)造核(he)(he)能武器(qi)，濃縮(suo)(suo)鈾都是(shi)必(bi)需的(de)(de)。至2006年(nian)11月，世(shi)(shi)界上(shang)運行或在建(jian)的(de)(de)470座(zuo)商業(ye)核(he)(he)電反應堆大多是(shi)以濃縮(suo)(suo)鈾為燃(ran)料；到2010年(nian)，全球至少已有(you)1600噸高濃縮(suo)(suo)鈾（還(huan)有(you)500噸钚(bu)），我國是(shi)世(shi)(shi)界上(shang)第四(si)個（美(mei)、英、蘇(su)后）獨立(li)掌握濃縮(suo)(suo)鈾生產技術的(de)(de)國家；20世(shi)(shi)紀(ji)60年(nian)代(dai)前期，我國先后建(jian)立(li)了衡陽鈾水(shui)冶廠(chang)(chang)和(he)蘭(lan)州氣體擴散廠(chang)(chang)，獲(huo)得了濃縮(suo)(suo)鈾（1958年(nian)5月，蘭(lan)州始(shi)建(jian)我國首座(zuo)鈾濃縮(suo)(suo)生產企業(ye)，它先后為我國的(de)(de)第一(yi)顆(ke)原子彈(dan)、第一(yi)顆(ke)氫彈(dan)、第一(yi)艘核(he)(he)潛(qian)艇和(he)第一(yi)座(zuo)核(he)(he)電站，提(ti)供了優質核(he)(he)燃(ran)料）。2011年(nian)，哈佛大學肯尼迪學院下屬貝爾(er)福爾(er)中(zhong)心的(de)(de)研究報告(gao)說，中(zhong)國擁(yong)有(you)軍(jun)用級鈾16噸、钚(bu)1.8噸。

鈾濃縮技術

因涉及核武(wu)器(qi)(qi)問(wen)題，鈾濃(nong)縮(suo)技(ji)術一直是(shi)國(guo)(guo)際社會嚴禁擴(kuo)散的(de)敏感技(ji)術，國(guo)(guo)際原(yuan)子能機(ji)構(gou)與聯合(he)國(guo)(guo)希望能控制各國(guo)(guo)鈾濃(nong)縮(suo)活動。中國(guo)(guo)臺灣曾(ceng)有(you)(you)核計劃。1985年起(qi)，羅(luo)馬尼亞秘(mi)密的(de)從(cong)事武(wu)器(qi)(qi)級濃(nong)縮(suo)鈾提煉工(gong)作；1991年，羅(luo)馬尼亞政府同樣將(jiang)其核設(she)備、核研究(jiu)置于國(guo)(guo)際原(yuan)子能機(ji)構(gou)監(jian)管之下；2003年，美(mei)國(guo)(guo)、俄(e)羅(luo)斯將(jiang)其十幾千克、濃(nong)度達80%的(de)濃(nong)縮(suo)鈾運到俄(e)羅(luo)斯予以處理。利比亞違(wei)反國(guo)(guo)際承諾，秘(mi)密獲得鈾濃(nong)縮(suo)技(ji)術以發展核武(wu)器(qi)(qi)，2003年“伊拉克戰(zhan)爭”后，該國(guo)(guo)向西方妥協將(jiang)有(you)(you)關(guan)設(she)備、圖紙交(jiao)給了美(mei)國(guo)(guo)、英國(guo)(guo)。

除幾(ji)個核(he)(he)(he)大(da)國(guo)外，日(ri)本、德(de)國(guo)、印度(du)、以(yi)色列(lie)、巴(ba)基斯(si)坦、阿根廷、朝(chao)鮮(xian)（2011年(nian)1月，聯合國(guo)安理會(hui)“對朝(chao)制裁委員會(hui)”專家組擬(ni)訂了(le)《朝(chao)鮮(xian)鈾濃縮(suo)計劃報告(gao)》，以(yi)期防止核(he)(he)(he)擴散、核(he)(he)(he)競賽(sai)升(sheng)級）、伊(yi)朗(lang)(lang)（2011年(nian)6月12日(ri)，伊(yi)朗(lang)(lang)常駐國(guo)際原子能機構(gou)代表蘇丹尼耶在第二屆核(he)(he)(he)裁軍國(guo)際會(hui)議期間對新華(hua)社記者說(shuo)，伊(yi)朗(lang)(lang)已生產出逾(yu)50公斤純度(du)為20%的濃縮(suo)鈾，伊(yi)朗(lang)(lang)的目標(biao)是(shi)有120公斤這種核(he)(he)(he)材料）等國(guo)都(dou)掌(zhang)握了(le)鈾濃縮(suo)技術。

鈾濃縮方法

提(ti)純、濃縮235U的(de)(de)(de)技(ji)術較(jiao)復雜(za)，鈾(you)(you)元素的(de)(de)(de)各(ge)種同位素，如同“孿生(sheng)姐(jie)妹”，物理(li)性質與化(hua)(hua)學(xue)性質十分相似。利用同位素在物理(li)、化(hua)(hua)學(xue)性質上的(de)(de)(de)微小差異，通(tong)過擴(kuo)散(san)、蒸(zheng)發或化(hua)(hua)學(xue)交換(huan)等(deng)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)與過程，可(ke)使鈾(you)(you)元素同位素的(de)(de)(de)比(bi)例(li)發生(sheng)變化(hua)(hua)。用同位素分離(li)(li)法(fa)(fa)(fa)(fa)處理(li)天然(ran)鈾(you)(you)，可(ke)增(zeng)加鈾(you)(you)235U的(de)(de)(de)濃度(du)，使天然(ran)鈾(you)(you)里235U的(de)(de)(de)相對含量高(gao)于0.7%，進而獲得供多種需要的(de)(de)(de)不同濃度(du)的(de)(de)(de)鈾(you)(you)材料(liao)。工業規模分離(li)(li)鈾(you)(you)同位素的(de)(de)(de)技(ji)術（適(shi)用于提(ti)高(gao)U-235濃度(du)）有(you)氣(qi)體擴(kuo)散(san)法(fa)(fa)(fa)(fa)、氣(qi)體離(li)(li)心法(fa)(fa)(fa)(fa)、離(li)(li)子交換(huan)法(fa)(fa)(fa)(fa)以及蒸(zheng)餾法(fa)(fa)(fa)(fa)、電解法(fa)(fa)(fa)(fa)、電流法(fa)(fa)(fa)(fa)、液體熱(re)擴(kuo)散(san)法(fa)(fa)(fa)(fa)、電磁分離(li)(li)法(fa)(fa)(fa)(fa)和激(ji)光分離(li)(li)法(fa)(fa)(fa)(fa)等(deng)。這些濃縮方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)，工藝(yi)過程都(dou)復雜(za)，投資大、耗能高(gao)、且產(chan)量低，即生(sheng)產(chan)鈾(you)(you)燃(ran)料(liao)成(cheng)本(ben)較(jiao)大。

氣體擴散法

這是(shi)(shi)最(zui)早、最(zui)成熟的(de)(de)濃縮方(fang)法(fa)，也(ye)是(shi)(shi)商(shang)業開發的(de)(de)第(di)一種(zhong)濃縮方(fang)法(fa)，它據分(fen)(fen)子(zi)滲透(tou)、擴(kuo)散(san)(san)原理，利用不(bu)同(tong)質量鈾同(tong)位(wei)素轉(zhuan)化為氣(qi)(qi)態時運(yun)動(dong)速率的(de)(de)不(bu)同(tong)而進行分(fen)(fen)離(li)。UF6是(shi)(shi)一種(zhong)劇毒(du)、腐蝕性(xing)強和有(you)放射性(xing)的(de)(de)白色晶體(ti)(ti)，加熱后升華為氣(qi)(qi)體(ti)(ti)。由于(yu)238U、235U的(de)(de)質量數不(bu)同(tong)，所以UF6氣(qi)(qi)體(ti)(ti)中(zhong)二者的(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)質量也(ye)不(bu)同(tong)，UF6里235U的(de)(de)質量數是(shi)(shi)349、238U的(de)(de)質量數是(shi)(shi)352。當高壓UF6混合氣(qi)(qi)體(ti)(ti)（鈾同(tong)位(wei)素的(de)(de)混合氣(qi)(qi)體(ti)(ti)）透(tou)過(guo)(guo)級(ji)聯安裝的(de)(de)多孔薄膜(mo)(mo)時，UF6中(zhong)U-235輕(qing)分(fen)(fen)子(zi)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)會比(bi)UF6中(zhong)238U重分(fen)(fen)子(zi)的(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)更快地通過(guo)(guo)多孔膜(mo)(mo)。通過(guo)(guo)膜(mo)(mo)管的(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)立即(ji)被(bei)泵送到(dao)下一級(ji)，留在膜(mo)(mo)管中(zhong)的(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)則返回到(dao)較低級(ji)再循環(huan)。在每一個氣(qi)(qi)體(ti)(ti)擴(kuo)散(san)(san)級(ji)中(zhong)235U與238U濃度比(bi)僅(jin)略(lve)有(you)增加，如此分(fen)(fen)離(li)、濃縮到(dao)工(gong)業級(ji)235U濃度則需(xu)1000級(ji)以上。

該技術的(de)(de)(de)核心是(shi)多孔擴散(san)(san)分(fen)(fen)離膜(mo)（蘇聯(lian)曾叫它是(shi)“社會主義陣營安全(quan)的(de)(de)(de)心臟”），我國(guo)于1964年研(yan)制出優(you)質的(de)(de)(de)分(fen)(fen)離膜(mo)元件（時(shi)稱甲種分(fen)(fen)離膜(mo)，該技術獲1984年國(guo)家發明一等獎(jiang)）。分(fen)(fen)離膜(mo)是(shi)每平方分(fen)(fen)米有數百萬個超微細孔的(de)(de)(de)多孔薄(bo)金屬板或(huo)薄(bo)膜(mo)，將這些薄(bo)膜(mo)（板）卷成(cheng)管子并裝(zhuang)在(zai)密(mi)封的(de)(de)(de)擴散(san)(san)器里，當(dang)UF6氣(qi)體(ti)加壓送到由這些管子組成(cheng)的(de)(de)(de)級聯(lian)裝(zhuang)置中(zhong)，混(hun)合氣(qi)體(ti)便會逐漸被(bei)分(fen)(fen)離，含(han)(han)235U多的(de)(de)(de)濃(nong)(nong)縮(suo)UF6氣(qi)體(ti)沿著級聯(lian)裝(zhuang)置向前流(liu)動，含(han)(han)238U多的(de)(de)(de)稀薄(bo)UF6氣(qi)體(ti)則(ze)因流(liu)動滯后而(er)落下(xia)、分(fen)(fen)流(liu)了。該方法(fa)擴散(san)(san)、濃(nong)(nong)縮(suo)過(guo)程(cheng)需(xu)要幾(ji)千個連續的(de)(de)(de)級聯(lian)裝(zhuang)置，連續擴散(san)(san)可將UF6混(hun)合氣(qi)體(ti)里含(han)(han)238U的(de)(de)(de)分(fen)(fen)子與含(han)(han)235U的(de)(de)(de)分(fen)(fen)子分(fen)(fen)離，再(zai)用化學方法(fa)處理已濃(nong)(nong)縮(suo)的(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)體(ti)分(fen)(fen)子，進(jin)而(er)獲得235U。這種方法(fa)鈾(you)濃(nong)(nong)縮(suo)的(de)(de)(de)效率不高、能耗大。

氣體離心法

1919年(nian)(nian)(nian)，德國(guo)科學家G．瑞皮完成了(le)氣(qi)體(ti)離心機(ji)的(de)(de)基(ji)本設計。鈾濃縮離心機(ji)概念和(he)(he)應用(yong)則是20世紀30-40年(nian)(nian)(nian)代由美(mei)囯(guo)弗(fu)吉(ji)尼亞大(da)學的(de)(de)高速(su)離心機(ji)專家J．W．伯莫斯提(ti)出(chu)的(de)(de)。1934年(nian)(nian)(nian)，伯莫斯成功地分(fen)離了(le)兩(liang)種氯同位素(su)；1941年(nian)(nian)(nian)，他和(he)(he)同事(shi)利用(yong)離心機(ji)首次(ci)成功地分(fen)離了(le)鈾同位素(su)。分(fen)離共設計了(le)3種離心機(ji)，其工(gong)作曾引(yin)起美(mei)國(guo)當(dang)時正實施的(de)(de)“曼哈頓計劃(hua)”（研制原子彈的(de)(de)計劃(hua)）領導人的(de)(de)注意(yi)，但美(mei)國(guo)最終選擇了(le)氣(qi)體(ti)擴(kuo)散法。

氣(qi)體(ti)(ti)離(li)心(xin)(xin)(xin)法(fa)也適用于處理鈾(you)的(de)(de)混(hun)合液(ye)體(ti)(ti)或鈾(you)蒸汽(qi)，它使用獨(du)特設計的(de)(de)離(li)心(xin)(xin)(xin)機(ji)(ji)使氣(qi)體(ti)(ti)或液(ye)體(ti)(ti)能不(bu)間(jian)斷(duan)地(di)在(zai)各個(ge)離(li)心(xin)(xin)(xin)機(ji)(ji)中流動，可連續(xu)運轉加工(gong)鈾(you)氣(qi)流或鈾(you)液(ye)體(ti)(ti)流。當前，濃縮(suo)鈾(you)常(chang)用這種機(ji)(ji)械式分(fen)離(li)法(fa)。此法(fa)中，真空高速離(li)心(xin)(xin)(xin)機(ji)(ji)是關鍵(jian)設備，國(guo)際上常(chang)把有無該設備作為(wei)判斷(duan)一個(ge)國(guo)家(jia)是否(fou)進(jin)行(xing)核武器研究的(de)(de)標志。與(yu)氣(qi)體(ti)(ti)擴散(san)法(fa)相比(bi)，氣(qi)體(ti)(ti)離(li)心(xin)(xin)(xin)法(fa)工(gong)效較高、所需電能大幅減少(shao)，所以(yi)該法(fa)已(yi)被大多的(de)(de)濃縮(suo)鈾(you)工(gong)廠采(cai)用。

將高壓UF6氣(qi)體(ti)注(zhu)入高速(su)轉動的(de)(de)封閉式離(li)心(xin)機(ji)(ji)里(li)，由于質量存(cun)在(zai)(zai)差異，長時間(jian)旋轉依靠(kao)慣性(xing)離(li)心(xin)力(li)，較(jiao)輕的(de)(de)UF6中(zhong)235U分(fen)子(zi)大(da)多(duo)集(ji)(ji)(ji)中(zhong)在(zai)(zai)容(rong)器轉軸處(chu)，較(jiao)重的(de)(de)UF6-238U分(fen)子(zi)則大(da)多(duo)結集(ji)(ji)(ji)在(zai)(zai)邊(bian)緣。若沿軸向從外部(bu)導入氣(qi)流(liu)，并(bing)使轉軸處(chu)的(de)(de)這股(gu)氣(qi)體(ti)向上流(liu)動，邊(bian)緣處(chu)外部(bu)導入的(de)(de)氣(qi)體(ti)向下(xia)流(liu)動。如此，離(li)心(xin)機(ji)(ji)下(xia)方收集(ji)(ji)(ji)的(de)(de)是較(jiao)重的(de)(de)UF6-238U氣(qi)體(ti)，上方則是需(xu)要的(de)(de)、較(jiao)輕的(de)(de)UF6-235U氣(qi)體(ti)。在(zai)(zai)近(jin)軸處(chu)富(fu)集(ji)(ji)(ji)的(de)(de)UF6-235U氣(qi)體(ti)被(bei)導出，再輸送(song)到下(xia)一臺離(li)心(xin)機(ji)(ji)繼(ji)續(xu)分(fen)離(li)——逐漸累積、純化(hua)、濃縮。隨著較(jiao)輕的(de)(de)UF6-235U氣(qi)體(ti)穿過一系列高速(su)離(li)心(xin)機(ji)(ji)，其235U同(tong)位素分(fen)子(zi)富(fu)集(ji)(ji)(ji)度(du)會越來越大(da)。最后，利用化(hua)學(xue)法處(chu)理已收集(ji)(ji)(ji)的(de)(de)、較(jiao)輕的(de)(de)UF6-235U氣(qi)體(ti)，就(jiu)可獲得工(gong)業或軍(jun)用級濃縮鈾(you)。

通(tong)常(chang)，氣(qi)體離(li)心機(ji)廠(chang)(chang)需要(yao)幾(ji)千臺高速真空離(li)心機(ji)連續、長期地工作才能得到(dao)武器級濃(nong)(nong)縮(suo)鈾等（2010年(nian)下(xia)半年(nian)，因(yin)外界攻擊，伊朗納坦(tan)茲鈾濃(nong)(nong)縮(suo)工廠(chang)(chang)至(zhi)少有1/5的離(li)心機(ji)因(yin)感染“震網(wang)”病毒(du)被迫關閉；2011年(nian)2月(yue)末(mo)，國際原子能機(ji)構的報告說，該廠(chang)(chang)現有低純(chun)度濃(nong)(nong)縮(suo)鈾約3600公斤）。

其他幾種方法

（1）激光分離法

氣(qi)體(ti)離心法(fa)濃(nong)縮成本較高、效率也不理(li)想，先進的(de)(de)濃(nong)縮法(fa)是激光(guang)(guang)分離法(fa)。利用(yong)(yong)(yong)激光(guang)(guang)濃(nong)縮鈾，能(neng)降低生(sheng)產成本。其(qi)(qi)原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)基于(yu)激光(guang)(guang)有(you)(you)較好的(de)(de)單(dan)色(se)性和原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核的(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)光(guang)(guang)譜位(wei)(wei)移(yi)等。各(ge)同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核的(de)(de)中(zhong)子(zi)(zi)數不同(tong)(tong)，它們的(de)(de)能(neng)級會(hui)發(fa)生(sheng)同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)位(wei)(wei)移(yi)，發(fa)出的(de)(de)輻波長會(hui)有(you)(you)小差異(yi)。激光(guang)(guang)的(de)(de)單(dan)色(se)性好，這(zhe)樣(yang)能(neng)做(zuo)到用(yong)(yong)(yong)和某(mou)同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核的(de)(de)輻射波長相同(tong)(tong)的(de)(de)激光(guang)(guang)去激發(fa)其(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)某(mou)種原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)，而不會(hui)把(ba)其(qi)(qi)他同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)一起激發(fa)，即用(yong)(yong)(yong)激光(guang)(guang)可(ke)單(dan)獨(du)地把(ba)同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)團中(zhong)的(de)(de)某(mou)同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)先電(dian)(dian)離；再用(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)場將(jiang)電(dian)(dian)離的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)從同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)混合物(wu)中(zhong)單(dan)獨(du)分離出來(lai)，將(jiang)這(zhe)些原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)激發(fa)到高能(neng)級；最后利用(yong)(yong)(yong)高能(neng)級的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)和基態(tai)的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)參(can)加(jia)化(hua)學反應的(de)(de)活力(li)不同(tong)(tong)，通過化(hua)學反應法(fa)便可(ke)把(ba)它分離，聚集(ji)后就獲得了所需的(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)。

激(ji)光分離法(fa)(fa)(fa)濃縮(suo)235U，比(bi)其他方(fang)法(fa)(fa)(fa)優越，設備可大大簡化，成(cheng)本可大幅降低。據(ju)估計，該法(fa)(fa)(fa)生產(chan)投(tou)資約是氣體(ti)擴散法(fa)(fa)(fa)的1/2，生產(chan)過程耗(hao)能只有(you)氣體(ti)擴散法(fa)(fa)(fa)的1/10左右。所以(yi)，多個國(guo)(guo)家已(yi)重視開(kai)發這種鈾(you)(you)燃料生產(chan)技(ji)術。1977年(nian)美(mei)國(guo)(guo)開(kai)始研(yan)究用(yong)激(ji)光提(ti)純(chun)濃縮(suo)鈾(you)(you)，并證(zheng)實此法(fa)(fa)(fa)的可行性等；1982年(nian)美(mei)國(guo)(guo)能源(yuan)部確定，今(jin)后美(mei)國(guo)(guo)使(shi)用(yong)激(ji)光分離法(fa)(fa)(fa)生產(chan)鈾(you)(you)燃料。此法(fa)(fa)(fa)利用(yong)238U、235U形成(cheng)的化合(he)物化學鍵的鍵能不(bu)同，利用(yong)激(ji)光單一(yi)頻(pin)率的性質可有(you)選擇的使(shi)一(yi)種鈾(you)(you)化合(he)物的化學鍵斷裂(lie)達到(dao)分離效果。

激(ji)(ji)(ji)光(guang)分離技術現有激(ji)(ji)(ji)光(guang)原(yuan)子法和激(ji)(ji)(ji)分子法：

原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)法濃縮(suo)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)料是提(ti)煉鈾(you)礦后(hou)的(de)(de)(de)鈾(you)塊，再把鈾(you)塊加熱到高溫，形成鈾(you)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)蒸氣(qi)，鈾(you)蒸氣(qi)里含有234U、235U、238U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)。然后(hou)用(yong)(yong)(yong)可見光(guang)(guang)波段的(de)(de)(de)激光(guang)(guang)（如用(yong)(yong)(yong)銅蒸氣(qi)激光(guang)(guang)泵浦的(de)(de)(de)染料激光(guang)(guang)器）照射鈾(you)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)蒸氣(qi)，調諧激光(guang)(guang)器的(de)(de)(de)輸出波長，讓它落(luo)在235U的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)吸收譜線中(zhong)心，使235U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)電(dian)離，但不激發(fa)或電(dian)離238U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)等。然后(hou)，利(li)用(yong)(yong)(yong)電(dian)場(chang)對通過收集板的(de)(de)(de)235U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)掃描(miao)、分(fen)離，如此(ci)235U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)就從鈾(you)同位素混合(he)氣(qi)體里中(zhong)分(fen)出來了。這(zhe)種技術較成熟，已處于(yu)生產應用(yong)(yong)(yong)階段。

分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)法(fa)(fa)濃縮法(fa)(fa)則(ze)依(yi)靠(kao)鈾同位素(su)吸(xi)(xi)收(shou)光(guang)譜上存在差異(yi)，它(ta)用(yong)的(de)原料(liao)是鈾的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)化(hua)合(he)物（如UF6），先用(yong)中紅外波(bo)段的(de)激(ji)光(guang)（如波(bo)長16微(wei)米的(de)激(ji)光(guang)）照(zhao)射UF6混(hun)合(he)氣(qi)體(ti)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)，激(ji)光(guang)波(bo)長正(zheng)好是讓235U化(hua)合(he)物分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)電離，235U分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)吸(xi)(xi)收(shou)了這些光(guang)子(zi)(zi)，能(neng)態會提高(gao)；再用(yong)紫(zi)外線(xian)激(ji)光(guang)器分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)解UF6混(hun)合(he)氣(qi)體(ti)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)，便可從(cong)中分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離出235U，最后讓含235U化(hua)合(he)物通(tong)過分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)解反(fan)應，就可得到235U。理(li)論上它(ta)能(neng)生產(chan)出很(hen)純的(de)235U等，但(dan)此(ci)法(fa)(fa)還(huan)未達到生產(chan)階段；從(cong)發展潛(qian)力看(kan)，分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)法(fa)(fa)則(ze)比原子(zi)(zi)法(fa)(fa)優越。分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)法(fa)(fa)濃縮用(yong)的(de)原料(liao)是鈾的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)化(hua)合(he)物，原料(liao)來源較豐(feng)富，且分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離過程(cheng)不需加熱(re)；原子(zi)(zi)法(fa)(fa)濃縮則(ze)需加熱(re)到2000多℃，高(gao)溫鈾蒸(zheng)氣(qi)有很(hen)強的(de)腐蝕性。相對而言(yan)，分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)激(ji)光(guang)法(fa)(fa)生產(chan)設備較簡單(dan)，成(cheng)本較低。

分子(zi)激(ji)光法(fa)(fa)只能(neng)用于濃(nong)縮(suo)UF6，不適于純(chun)化(hua)、濃(nong)縮(suo)金(jin)屬(shu)钚（制(zhi)造(zao)原(yuan)子(zi)彈等更好的(de)(de)核材料）的(de)(de)化(hua)合物；原(yuan)子(zi)激(ji)光法(fa)(fa)既(ji)能(neng)濃(nong)縮(suo)金(jin)屬(shu)鈾(you)，也能(neng)濃(nong)縮(suo)金(jin)屬(shu)钚。可(ke)見，分子(zi)激(ji)光法(fa)(fa)比原(yuan)子(zi)激(ji)光法(fa)(fa)在防核擴(kuo)散方面會(hui)有利(li)一些。

（2）氣體動力學法

該技術將(jiang)UF6氣體(ti)與氫或氦的(de)(de)混(hun)合(he)氣體(ti)經過壓縮高(gao)速通過一個噴嘴(zui)，然后穿(chuan)過一個特定(ding)的(de)(de)曲面，這(zhe)樣便可獲得從(cong)鈾的(de)(de)混(hun)合(he)氣體(ti)中(zhong)(zhong)分離235U同位素的(de)(de)離心(xin)力。氣體(ti)動力學分離法為(wei)實(shi)現濃縮純度所(suo)需的(de)(de)級聯比氣體(ti)擴散(san)法少，但它需大量的(de)(de)電能。UF6與氫的(de)(de)混(hun)合(he)氣體(ti)在(zai)離心(xin)機中(zhong)(zhong)的(de)(de)渦流板(ban)上(shang)高(gao)速離心(xin)旋轉(zhuan)后，UF6氣體(ti)濃縮流和UF6氣體(ti)貧化流分別(bie)由兩(liang)條(tiao)管(guan)道流出；處理收集(ji)的(de)(de)已經多次(ci)分離的(de)(de)UF6氣體(ti)濃縮流，最(zui)后可得到(dao)濃縮鈾。

（3）電磁(ci)分離法

鈾(you)同(tong)(tong)位素電(dian)磁分離(li)(li)濃縮(suo)技(ji)術，基于電(dian)離(li)(li)的原子(zi)在磁場作(zuo)圓周運動(dong)(dong)時，質量(liang)不同(tong)(tong)的離(li)(li)子(zi)因(yin)旋(xuan)轉(zhuan)半徑不同(tong)(tong)而被分離(li)(li)。它是(shi)使鈾(you)同(tong)(tong)位素原子(zi)離(li)(li)子(zi)同(tong)(tong)時穿過(guo)電(dian)磁體的磁場，由(you)于235U圓周運動(dong)(dong)半徑與235U不同(tong)(tong)而被分離(li)(li)。這是(shi)20世紀40年代初使用的技(ji)術，伊拉克20世紀80年代的實(shi)驗研究表明(ming)，該技(ji)術與當代電(dian)子(zi)學結(jie)合能(neng)生產武(wu)器級鈾(you)材(cai)料。

（4）離子(zi)交換法

鈾(you)的(de)(de)(de)幾種(zhong)同位(wei)素(su)(su)(su)在質量上(shang)(shang)的(de)(de)(de)微小(xiao)差異，能引起化(hua)學(xue)反(fan)應平衡的(de)(de)(de)小(xiao)的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)，這可(ke)用(yong)(yong)來作同位(wei)素(su)(su)(su)分(fen)離(li)(li)的(de)(de)(de)基礎。該方法(fa)(fa)有兩種(zhong)工藝過程：液(ye)—液(ye)化(hua)學(xue)交(jiao)換(huan)過程和固—液(ye)離(li)(li)子(zi)交(jiao)換(huan)過程，后者須用(yong)(yong)直(zhi)徑大于1米離(li)(li)子(zi)交(jiao)換(huan)柱，這是(shi)一耐(nai)腐蝕、耐(nai)高壓的(de)(de)(de)圓(yuan)筒(tong)狀柱。1964年10月，我(wo)(wo)國(guo)爆炸的(de)(de)(de)第(di)一顆(ke)原子(zi)彈就是(shi)用(yong)(yong)此法(fa)(fa)濃(nong)縮的(de)(de)(de)235U制造而成的(de)(de)(de)。當(dang)時，以放(fang)射化(hua)學(xue)家楊承宗（1951年6月，他獲得巴黎(li)大學(xue)理(li)學(xue)院(yuan)博士學(xue)位(wei)，其(qi)答(da)辯(bian)通(tong)過的(de)(de)(de)博士論文就是(shi)《離(li)(li)子(zi)交(jiao)換(huan)法(fa)(fa)分(fen)離(li)(li)放(fang)射性元素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)研(yan)究》）為(wei)首的(de)(de)(de)我(wo)(wo)國(guo)科研(yan)人(ren)員，在通(tong)州“五所(suo)”（鈾(you)濃(nong)縮研(yan)究所(suo)）利用(yong)(yong)離(li)(li)子(zi)交(jiao)換(huan)法(fa)(fa)純化(hua)處理(li)了(le)上(shang)(shang)百(bai)噸各種(zhong)土(tu)法(fa)(fa)冶煉生(sheng)產的(de)(de)(de)重鈾(you)酸銨。經過兩年多(duo)的(de)(de)(de)奮戰，他們生(sheng)產出了(le)2.5噸符合(he)原子(zi)彈原料要(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)純鈾(you)化(hua)合(he)物(wu)，提(ti)(ti)前3個(ge)月為(wei)我(wo)(wo)國(guo)成功試爆原子(zi)彈提(ti)(ti)供了(le)核心(xin)物(wu)質。

鈾的用途

1942年前(qian)鈾主要用作(zuo)玻璃和陶瓷的(de)著色劑，用量(liang)很少。隨著235U鏈式核裂變反(fan)應的(de)被發現，核裂變釋放(fang)的(de)巨大能量(liang) （1kg235U釋放(fang)的(de)裂變能相當于1800tTNT炸藥(yao)）引(yin)起人們的(de)注意(yi)，首(shou)先用于制造原(yuan)子彈、氫彈。

鈾核反應堆

從(cong)50年代后期開始，鈾(you)被越來越多地(di)用作核發電(dian)的(de)核燃料。1kg235U核完全裂變(bian)所釋放(fang)的(de)能量相當于燃燒(shao)2700t優質煤所放(fang)出的(de)能量。

此(ci)外，鈾核反應堆也可用(yong)(yong)作輻(fu)照(zhao)(zhao)源，用(yong)(yong)于(yu)農(nong)業(ye)輻(fu)照(zhao)(zhao)育種(zhong)、食(shi)品工業(ye)食(shi)品保鮮和滅菌，也可用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)產人(ren)造(zao)元素。在(zai)醫藥(yao)方面用(yong)(yong)于(yu)放(fang)射(she)治療、放(fang)射(she)免疫藥(yao)盒(he)、造(zao)影診(zhen)斷等(deng)(deng)，在(zai)工業(ye)和地質等(deng)(deng)方面用(yong)(yong)于(yu)工業(ye)探傷、自動控制、地質勘探和文物考古(gu)等(deng)(deng)。

科(ke)學研究及(ji)工業(ye)實踐證明，鈾(you)是惟(wei)一(yi)的(de)一(yi)次天然(ran)核(he)燃(ran)料(liao)，核(he)能工業(ye)必須(xu)依(yi)靠鈾(you)。由(you)于(yu)(yu)核(he)能工業(ye)具有和平和軍(jun)事應用(yong)兩種(zhong)目的(de)，因此鈾(you)便(bian)成為一(yi)種(zhong)特殊商品金屬，其生產(chan)受到政治、社(she)會和經濟多種(zhong)因素的(de)影響。20世(shi)紀(ji)40～50年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)代(dai)，鈾(you)主要(yao)(yao)用(yong)于(yu)(yu)核(he)武器，50年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)代(dai)以后主要(yao)(yao)用(yong)于(yu)(yu)核(he)發(fa)(fa)電(dian)。世(shi)界(jie)鈾(you)的(de)產(chan)量(liang)長期(qi)供(gong)過于(yu)(yu)需(xu)，有大量(liang)庫存。國際市場每公斤U3O8的(de)價格從1978年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)初的(de)97美(mei)元降(jiang)(jiang)至(zhi)1990年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)的(de)19.84美(mei)元。西方國家鈾(you)年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)產(chan)量(liang)亦由(you)1980年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)的(de)43960t降(jiang)(jiang)至(zhi)1985年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)的(de)35278t。但在這段時期(qi)內，核(he)電(dian)站(zhan)發(fa)(fa)展迅速，1980年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)裝機總(zong)容量(liang)為1.35億(yi)kW，1989年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)增至(zhi)3.18億(yi)kW。1985年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)鈾(you)的(de)年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)產(chan)量(liang)低于(yu)(yu)核(he)發(fa)(fa)電(dian)的(de)需(xu)要(yao)(yao)量(liang)。

原子彈

把(ba)常規炸(zha)(zha)(zha)藥有規律地(di)安放在(zai)鈾(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)周圍，然后使用(yong)電子(zi)(zi)雷(lei)管(guan)使這些炸(zha)(zha)(zha)藥精確的(de)(de)(de)同時(shi)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)，產(chan)生的(de)(de)(de)巨(ju)大(da)壓(ya)力將鈾(you)(you)(you)(you)壓(ya)到(dao)(dao)一(yi)(yi)(yi)起，并(bing)被壓(ya)縮，達到(dao)(dao)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)條件(jian)，發(fa)(fa)生爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)。或者將兩(liang)塊(kuai)總(zong)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量超過臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)塊(kuai)合(he)(he)到(dao)(dao)一(yi)(yi)(yi)起，也會(hui)發(fa)(fa)生猛烈(lie)的(de)(de)(de)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)。臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量是(shi)指(zhi)維持(chi)(chi)核子(zi)(zi)連(lian)鎖反應(ying)所需的(de)(de)(de)裂變(bian)材料(liao)(liao)(liao)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量。不同的(de)(de)(de)可(ke)裂變(bian)材料(liao)(liao)(liao)，受核子(zi)(zi)的(de)(de)(de)性質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)（如裂變(bian)橫切面(mian)）、物(wu)理性質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)、物(wu)料(liao)(liao)(liao)形狀、純(chun)度(du)、是(shi)否被中子(zi)(zi)反射(she)物(wu)料(liao)(liao)(liao)包(bao)圍、是(shi)否有中子(zi)(zi)吸收物(wu)料(liao)(liao)(liao)等等因素影(ying)響，而會(hui)有不同的(de)(de)(de)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量。剛好可(ke)能以(yi)產(chan)生連(lian)鎖反應(ying)的(de)(de)(de)組(zu)合(he)(he)，稱為(wei)已達臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)點(dian)。比(bi)這樣更(geng)多質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量的(de)(de)(de)組(zu)合(he)(he)，核反應(ying)的(de)(de)(de)速率(lv)會(hui)以(yi)指(zhi)數增長，稱為(wei)超臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)。如果(guo)組(zu)合(he)(he)能夠(gou)在(zai)沒(mei)有延遲放出中子(zi)(zi)之下進行連(lian)鎖反應(ying)，這種臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)被稱為(wei)即發(fa)(fa)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)，是(shi)超臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)種。即發(fa)(fa)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)組(zu)合(he)(he)會(hui)產(chan)生核爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)。如果(guo)組(zu)合(he)(he)比(bi)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)點(dian)小(xiao)，裂變(bian)會(hui)隨時(shi)間減少，稱之為(wei)次臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)。核子(zi)(zi)武器在(zai)引爆(bao)以(yi)前必須維持(chi)(chi)在(zai)次臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)。以(yi)鈾(you)(you)(you)(you)核彈為(wei)例，可(ke)以(yi)把(ba)鈾(you)(you)(you)(you)分成數大(da)塊(kuai)，每(mei)塊(kuai)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量維持(chi)(chi)在(zai)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)以(yi)下。引爆(bao)時(shi)把(ba)鈾(you)(you)(you)(you)塊(kuai)迅(xun)速結合(he)(he)。投擲在(zai)廣島的(de)(de)(de)“小(xiao)男孩”原(yuan)子(zi)(zi)彈是(shi)把(ba)一(yi)(yi)(yi)小(xiao)塊(kuai)的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)透過槍管(guan)射(she)向另一(yi)(yi)(yi)大(da)塊(kuai)鈾(you)(you)(you)(you)上，造成足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量。這種設計稱為(wei)“槍式”。

銷售信息

2023年11月21日(ri)，由于(yu)對核能的(de)需(xu)求復蘇(su)和(he)供應中斷，鈾的(de)價(jia)格(ge)15年來首次(ci)突破80美元(yuan)/磅(bang)。紐商(shang)所追蹤實(shi)物市場(chang)鈾原料黃餅（yellowcake）合約的(de)期貨(huo)當天觸及80.25美元(yuan)/磅(bang)。