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鈾(Uranium)是(shi)原子序數為92的元素，其(qi)元素符(fu)號是(shi)U，是(shi)自然界中能(neng)夠(gou)找(zhao)到的最重原生元素。在自然界中存在三種同位(wei)素，均(jun)帶有放(fang)射(she)性，擁有非常長的半衰期(qi)（數十萬年~45億年）。此外(wai)還(huan)有12種人工同位(wei)素(226U~240U)。鈾在1789年由馬丁·海因里希(xi)·克(ke)拉普羅特（Martin Heinrich Klaproth）發(fa)(fa)現。鈾化合物早期(qi)用(yong)于瓷器的著色，在核裂變現象被發(fa)(fa)現后用(yong)作為核燃料。

2023年(nian)4月，日本與韓國科學家發(fa)現了一種以前未知的(de)鈾(you)同位素——鈾(you)-241。11月21日，鈾(you)的(de)價格15年(nian)來首次突破80美元/磅。

簡介

自然產(chan)生的(de)(de)最重的(de)(de)金屬(shu)。呈銀白色，具有硬度強、密度高、可延展、有放射性等特征。一般(ban)在(zai)鈾(you)與氧、氧化(hua)物或硅酸鹽(yan)的(de)(de)結(jie)合中(zhong)發(fa)(fa)現鈾(you)。鈾(you)原(yuan)子能發(fa)(fa)生裂變反應，釋放大(da)量(liang)能量(liang)從而可以應用于發(fa)(fa)電(dian)，核武器(qi)制(zhi)造(zao)等領域。第二次世界大(da)戰(zhan)中(zhong)盟軍的(de)(de)核武器(qi)計(ji)劃引發(fa)(fa)對(dui)鈾(you)的(de)(de)需(xu)求，鈾(you)的(de)(de)生產(chan)應運而生。到20世紀(ji)70年代，鈾(you)的(de)(de)生產(chan)工業已穩固地建立起來。

化學性質

鈾是Ⅲb族(zu)錒系(xi)放射性化學元素(su)，符號U，原(yuan)子序數92，相對(dui)原(yuan)子質量238.03，是原(yuan)子序數和相對(dui)原(yuan)子質量最大的(de)天然元素(su)。鈾在常溫下是銀白色(se)(se)的(de)致(zhi)密金屬，鈾的(de)新切面(mian)呈發(fa)亮的(de)鋼灰色(se)(se)，但在室溫空(kong)氣中逐漸生(sheng)成黑色(se)(se)氧(yang)化膜。

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

鈾(you)(you)是(shi)正電性很強的(de)(de)活(huo)潑元素(su)，與(yu)幾(ji)乎所有(you)非金屬元素(su)（惰(duo)性氣體除外）反應生(sheng)(sheng)成化合物，常以U3+、U4+、UO2+和(he)(he)UO22+離子形式存在。鈾(you)(you)與(yu)氫在523K時發生(sheng)(sheng)可逆(ni)反應，生(sheng)(sheng)成UH3。鈾(you)(you)-氧系(xi)比(bi)較復雜，在UO2～UO3間(jian)存在多種相(xiang)，重要的(de)(de)氧化物有(you)UO2、U3O8和(he)(he)UO3。其中(zhong)UO2是(shi)當前應用最廣泛的(de)(de)核燃(ran)料(liao)(liao)。鈾(you)(you)與(yu)鹵素(su)生(sheng)(sheng)成核燃(ran)料(liao)(liao)制備工藝中(zhong)重要的(de)(de)化合物。如UF4是(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)金屬鈾(you)(you)和(he)(he)UF6的(de)(de)中(zhong)間(jian)產(chan)物。UF6的(de)(de)三相(xiang)點為337K，是(shi)氣態鈾(you)(you)同位素(su)分離的(de)(de)原(yuan)料(liao)(liao)。碳化鈾(you)(you)、氮化鈾(you)(you)和(he)(he)硅化鈾(you)(you)都是(shi)性能優(you)越的(de)(de)被認為有(you)希(xi)望(wang)的(de)(de)核燃(ran)料(liao)(liao)。

金屬鈾(you)在(zai)空氣(qi)中會變暗，可為(wei)蒸汽和酸腐(fu)蝕，但耐堿腐(fu)蝕。其原子半徑為(wei)138.5pm；U3+、U4+、U5+、U6+的離子半徑分(fen)別(bie)為(wei)103、97、89及80pm。鈾(you)的電負性據鮑林(lin)（Pauling）測定為(wei)1.38；阿爾勒德（Allred）和羅(luo)切夫（Rochow）測定為(wei)1.22。

鈾能與大多數(shu)非金屬元素及其化合物發生(sheng)反(fan)應，反(fan)應的(de)(de)溫度和反(fan)應速度隨鈾的(de)(de)粒(li)(li)度而異(yi)。鈾在(zai)室溫的(de)(de)空氣(qi)或氧氣(qi)中能自燃(ran)，細粒(li)(li)鈾在(zai)水(shui)中亦能自燃(ran)。在(zai)一(yi)定條件(jian)下(xia)，鈾氧化放出的(de)(de)能量(liang)可引起爆(bao)炸。鈾粉塵(chen)的(de)(de)爆(bao)炸濃度下(xia)限為(wei)55mg/dm3。鈾能與許多金屬反(fan)應生(sheng)成金屬間(jian)化合物。鈾可與鈮、鉿、鋯、鉬及鈦生(sheng)成固溶體(ti)。

鈾(you)及其化(hua)合物(wu)均有較大的化(hua)學(xue)毒性(xing)，空氣(qi)中可溶性(xing)鈾(you)化(hua)合物(wu)的允(yun)許(xu)濃(nong)度(du)為0.05mg/m3，不溶性(xing)鈾(you)化(hua)合物(wu)的允(yun)許(xu)濃(nong)度(du)為0.25mg/m3，人體(ti)對天然鈾(you)的放射性(xing)允(yun)許(xu)劑(ji)量(liang)，可溶性(xing)鈾(you)化(hua)合物(wu)是7400Bq，不溶性(xing)鈾(you)化(hua)合物(wu)是333Bq。

物理性質

鈾(you)(you)(you)是放射性金屬元素，可(ke)作為核(he)反應的(de)(de)燃料。鈾(you)(you)(you)是銀白(bai)色金屬，幾乎與鋼(gang)一樣硬，密度(du)高（相對(dui)密度(du)約(yue)18.95），熔(rong)點(dian)1135℃，沸點(dian)4134℃。在(zai)核(he)能量發(fa)展之前，它(ta)被(bei)用作制造黃色玻(bo)璃。鈾(you)(you)(you)是自然界存在(zai)的(de)(de)原子序數最高的(de)(de)元素。1841年(nian)E.佩利（1811-1890）離析出金屬鈾(you)(you)(you)，雖然在(zai)此之前鈾(you)(you)(you)已在(zai)瀝青鈾(you)(you)(you)礦(kuang)中(zhong)被(bei)認知。它(ta)也藏于云母鈾(you)(you)(you)礦(kuang)、釩鉀鈾(you)(you)(you)礦(kuang)和獨居石中(zhong)；主(zhu)要分布于加拿(na)大、澳大利亞、南(nan)非(fei)。可(ke)通(tong)過氣體擴散技術(shu)從易揮發(fa)氣體六氟化鈾(you)(you)(you)（UF6）中(zhong)分離各(ge)同(tong)位素鈾(you)(you)(you)。

鈾存(cun)在(zai)三種同素異(yi)形體，其存(cun)在(zai)溫(wen)度和主要結(jie)構特征列于(yu)表中。α-U在(zai)室(shi)(shi)溫(wen)時(shi)的(de)密度為(wei)(wei)19.02t/m3。α-U和β-U呈明顯的(de)各(ge)向(xiang)異(yi)性(xing)，如在(zai)298～523K之間，α-U單(dan)晶沿a、b、c軸熱膨脹系數分(fen)別為(wei)(wei)αa=+33.24×10-6/K、αb=-6.49×10-6/K、αc=+30.36×10-6/K。γ-U有各(ge)向(xiang)同性(xing)結(jie)構。無序(xu)排列的(de)多晶鈾在(zai)293～373K范圍的(de)熱膨脹系數等于(yu)16.3×10-6/K。在(zai)5～350K之間的(de)比熱為(wei)(wei)27.66J/（mol·K）。α-U的(de)熱導(dao)率隨溫(wen)度提高(gao)而增(zeng)加(jia)，室(shi)(shi)溫(wen)下為(wei)(wei)25.1W/（m·K），1033K時(shi)為(wei)(wei)37.7W/（m·K）。

鈾的力學(xue)性(xing)質隨(sui)試樣爐號和(he)熱處理的不同而異。對α軋制(zhi)α退火的試樣，得到室溫(wen)(wen)最大屈服強(qiang)度(du)(du)為(wei)(wei)206.8-275.8 MPa，對小變形量(liang)擠壓(ya)鈾，室溫(wen)(wen)抗拉強(qiang)度(du)(du)極限為(wei)(wei)586.1～861.8MPa。鈾有三種晶格結(jie)(jie)(jie)構：α-U為(wei)(wei)斜(xie)方(fang)結(jie)(jie)(jie)構，a=284.785pm，b=585.801pm，c=494.553pm；β-U為(wei)(wei)正方(fang)結(jie)(jie)(jie)構，a=1076.0pm，c=565.2pm；γ-U為(wei)(wei)體心(xin)立方(fang)結(jie)(jie)(jie)構，a=352.4pm。它們(men)的轉換(huan)溫(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)(wei)941K（α→β）和(he)1047K（β→γ）。

鈾(you)的同素異形體 α-U β-U γ-U

存(cun)在溫度(du)范(fan)圍 （K） ＜941 941-1048 1048（熔點）

晶體結構 斜(xie)方 四方 體心立方

晶胞(bao)中原(yuan)子數 （個） 4 30 2

晶格常數 （nm） a0 0. 28541 1. 0579 0. 3524

b0 0. 58692 - -

c0 0. 49563 0. 5656 -

鈾的重要物(wu)理性(xing)質(zhi)列(lie)于下(xia)表。

性 質 數 據

熔點T/K 1405.5

沸點(dian)T/K 4018

熔化熱Q/kJ·mol-1 15.5

氣化熱Q/kJ·mol-1 417.1

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

熱導(dao)率λ/W·m-1·K-1 27.6（300K）

電阻率ρ/Ω·m 30.8×10-8（273K）

摩爾(er)體積Vm/cm3 12.56

線脹系數(shu)αl/K-1 12.6×10-6

同位素及半衰期

天(tian)然鈾(you)(you)含(han)(han)有三種(zhong)同(tong)位素：238U、235U和234U，它們的(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)分(fen)別為(wei)(wei)(wei)99.28%（238U）、0.71%（235U）和0.006%（234U），半衰期分(fen)別為(wei)(wei)(wei)（238U）4.51×109、（235U）7.09×108和（234U）2.35×105年。其中以235U為(wei)(wei)(wei)最重要，是(shi)目前核(he)動(dong)力的(de)(de)燃料。一個235U核(he)吸收一個熱中子(zi)發(fa)生裂變(bian)時(shi)放出(chu)約2.5個中子(zi)，并釋放出(chu)207MeV能量(liang)(liang)。1kg235U核(he)裂變(bian)放出(chu)的(de)(de)能量(liang)(liang)相當于燃燒2700t煤所產生的(de)(de)能量(liang)(liang)。根據反應堆堆型及其工作條(tiao)件，核(he)燃料可采(cai)用天(tian)然鈾(you)(you)或提高了U含(han)(han)量(liang)(liang)的(de)(de)富(fu)集鈾(you)(you)。用氣(qi)體擴散法、離心法或激光法等分(fen)離鈾(you)(you)同(tong)位素，可使U的(de)(de)富(fu)集度達到90%以上。U俘獲中子(zi)后轉變(bian)成易裂變(bian)的(de)(de)Pu（钚）。Pu和U也是(shi)制造核(he)武器的(de)(de)主要原料。

在25km地(di)殼(ke)內含(han)1014t鈾(you)(you)，其中海水含(han)1010t，每噸海水平均含(han)鈾(you)(you)3.3mg。自然界存在幾百種含(han)鈾(you)(you)的礦物，但大(da)多(duo)是貧礦，所(suo)以經(jing)濟地(di)大(da)量開(kai)(kai)采很困難。目(mu)前(qian)，經(jing)濟上有開(kai)(kai)采價值的鈾(you)(you)礦含(han)U3O8量為0.1%左右。如果發展快中子增殖(zhi)堆(dui)，則鈾(you)(you)資源(yuan)利用(yong)率可比(bi)壓水堆(dui)提高60～70倍。

鈾同(tong)位素(su)中(zhong)存量最(zui)多的(de)是238U，再(zai)者是可用作(zuo)核(he)能發電(dian)的(de)燃(ran)料的(de)235U，豐度最(zui)少的(de)是234U。此外(wai)還有(you)12種人工同(tong)位素(su)。

同位(wei)素(su) 豐度 半衰(shuai)期(qi) 衰(shuai)變模式 衰(shuai)變能量（MeV）衰(shuai)變產物(wu)

232U 人(ren)造(zao) 68.9年 自(zi)發分裂 - -

α衰(shuai)變 5.414 Th-228

233U 人造 159200年 自發(fa)分裂 197.93 -

α衰變 4.909 Th-229

234U 0.01% 245500年 自發分裂 197.78 -

α衰變(bian) 4.859 Th-230

235U 0.72% 7.038×108年 自發分裂 202.48 -

α衰(shuai)變 4.679 Th-231

236U 人造(zao) 2.342×107年 自發分(fen)裂 201.82 -

α衰(shuai)變(bian) 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(fen)裂 205.87 -

α衰變 4.27 Th-234

核性質

鈾的(de)(de)熱中子吸收截面為7.60b±0.07b。鈾的(de)(de)同(tong)(tong)位素(su)（包括同(tong)(tong)核異能素(su)）有15種，其質(zhi)量數從227至240。鈾的(de)(de)天然同(tong)(tong)位素(su)組成列(lie)于下表。

核(he) 素 相對原子質量 自然豐度(du)/% 半衰(shuai)(shuai)期T1/2/a 衰(shuai)(shuai)變模式及衰(shuai)(shuai)變能(neng)

α/MeV

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

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

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

235U為錒(a)鈾(you)(you)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)系的(de)(de)始祖核(he)(he)素(su)，238U為鈾(you)(you)鐳系的(de)(de)始祖核(he)(he)素(su)，234U是(shi)238U的(de)(de)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)系產物。235U是(shi)惟一(yi)天然(ran)的(de)(de)可裂(lie)變(bian)(bian)核(he)(he)素(su)。235U核(he)(he)素(su)受熱中(zhong)(zhong)子(zi)轟(hong)擊，吸(xi)收一(yi)個中(zhong)(zhong)子(zi)后發(fa)生裂(lie)變(bian)(bian)（誘發(fa)裂(lie)變(bian)(bian)）。一(yi)個235U核(he)(he)在(zai)裂(lie)變(bian)(bian)時(shi)放出的(de)(de)總(zong)能(neng)量(liang)為195MeV，同(tong)時(shi)放出2～3（平均2.5）個中(zhong)(zhong)子(zi)。只要(yao)其中(zhong)(zhong)一(yi)個中(zhong)(zhong)子(zi)引起另一(yi)個235U核(he)(he)發(fa)生裂(lie)變(bian)(bian)，鏈(lian)式(shi)核(he)(he)裂(lie)變(bian)(bian)就(jiu)會持續進行下去(qu)。238U不是(shi)裂(lie)變(bian)(bian)核(he)(he)素(su)，但238U在(zai)反應堆活性區吸(xi)收中(zhong)(zhong)子(zi)后生成239U，239U再經兩次β衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)生成能(neng)裂(lie)變(bian)(bian)的(de)(de)Pu。因此，可以利(li)用(yong)快(kuai)中(zhong)(zhong)子(zi)增(zeng)殖(zhi)堆充分發(fa)揮238U的(de)(de)作用(yong)，提高天然(ran)鈾(you)(you)的(de)(de)利(li)用(yong)率。

發現簡史

鈾(you)(you)(you)(you)（yóu）英文名Uranium，得(de)名于天王星(xing)(xing)(xing)的(de)名字“Uranus”。1789年(nian)M.H.克拉(la)普羅特(te)(te)（Martin Heinrich Klaproth）首先(xian)從(cong)瀝青鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)中發(fa)現(xian)了(le)(le)“鈾(you)(you)(you)(you)”，就用(yong)1781年(nian)新發(fa)現(xian)的(de)一個行星(xing)(xing)(xing)——天王星(xing)(xing)(xing)命名它為uranium，元素符號定為U。但1841年(nian)E.M.佩利若(ruo)（Eugene-Melchior Peligot）證明(ming)該(gai)物質系(xi)二氧化鈾(you)(you)(you)(you)，隨后用(yong)鉀還原(yuan)UCl4制備(bei)了(le)(le)金屬鈾(you)(you)(you)(you)。1896年(nian)A.H.貝(bei)可勒爾（Antoine Henri Becquerel）發(fa)現(xian)了(le)(le)鈾(you)(you)(you)(you)的(de)放射性現(xian)象(xiang)。那時對鈾(you)(you)(you)(you)的(de)研究屬純理(li)論性的(de)，鈾(you)(you)(you)(you)化合物只用(yong)于玻(bo)璃和(he)陶瓷(ci)的(de)著色。1898年(nian)在鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)中發(fa)現(xian)了(le)(le)鐳(lei)(lei)，鈾(you)(you)(you)(you)便(bian)成為開采(cai)鐳(lei)(lei)的(de)副(fu)產(chan)品。1938年(nian)O.哈恩（Otto Hahn）和(he)F.施特(te)(te)拉(la)斯曼（Fritz Strassmann）用(yong)中子轟擊鈾(you)(you)(you)(you)核(he)(he)發(fa)現(xian)核(he)(he)裂變同(tong)時釋放出能量，引起(qi)了(le)(le)人(ren)們重(zhong)新對鈾(you)(you)(you)(you)的(de)重(zhong)視。第(di)二次世界(jie)大戰(zhan)期間(jian)和(he)戰(zhan)后，由于核(he)(he)武器和(he)核(he)(he)動力的(de)需要，加速了(le)(le)鈾(you)(you)(you)(you)資源的(de)勘探和(he)開采(cai)。

美國(guo)為此(ci)設立(li)了(le)專門研(yan)(yan)究原子(zi)彈(dan)的(de)機構。1945年美國(guo)在(zai)日本廣島投擲了(le)第一顆235U原子(zi)彈(dan)，幾天(tian)后又(you)在(zai)日本長崎(qi)投下了(le)一顆239Pu原子(zi)彈(dan)。1954年蘇聯建成(cheng)了(le)第一座(zuo)核(he)電站。從此(ci)，鈾的(de)科(ke)研(yan)(yan)和(he)生(sheng)產受到世界(jie)各(ge)國(guo)的(de)高度重視(shi)，核(he)武器制造和(he)核(he)發電工業便得到迅速發展。中國(guo)的(de)鈾工業自20世紀50年代興起，已形成(cheng)完(wan)整的(de)和(he)具有相當(dang)規模的(de)科(ke)研(yan)(yan)和(he)工業生(sheng)產體系(xi)。

2023年4月(yue)，日本與韓國科學家(jia)發(fa)(fa)現了一種以(yi)前未知的鈾(you)同(tong)位(wei)素——鈾(you)-241。其原子序數為(wei)92，質量為(wei)241，半衰期可能只有40分(fen)鐘，這是自1979年以(yi)來科學家(jia)首(shou)次(ci)發(fa)(fa)現富含中子的鈾(you)同(tong)位(wei)素。

鈾的化合物

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

名稱 化學式 存(cun)在形態 用 途(tu)

二氧(yang)化(hua)鈾(you) UO2 深褐(he)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(wu)定形(xing)UO3或α-UO3，褐色，β-UO3橙色粉末，γ-UO3 還(huan)原成UO2

亮(liang)黃色(se)(se)，δ-UO3紅(hong)色(se)(se)，Σ-UO3磚(zhuan)紅(hong)色(se)(se)，η-UO3棕色(se)(se)

八氧化三鈾 U3O8 橄欖綠(lv)(lv)色(se)(se)（有時呈(cheng)墨綠(lv)(lv)或黑色(se)(se)）粉末(mo)翠綠(lv)(lv)色(se)(se)晶體(ti)（綠(lv)(lv)鹽(yan)）儲存、還原成UO2制取金屬鈾或UF6

四氟化鈾 UF4 室溫下(xia)近于白(bai)色固體，在309K溫度升(sheng)華，最易(yi)揮發(fa)的鈾化合物 同位(wei)素分離，濃縮

六氟化鈾(you) UF6 235U

硝(xiao)酸(suan)鈾酰 UO2(NO3)2 UO2（NO3）2·6H2O亮黃色晶體(ti) 脫硝(xiao)成UO3

重鈾酸銨 (NH4)2U2O7 黃(huang)色沉(chen)淀(dian)物（俗稱“黃(huang)餅”）質(zhi)量好的呈片狀結晶(jing) 熱分解成UO2或

UO3

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

鈾的合金

鈾(you)能與多(duo)種金(jin)屬生成金(jin)屬間化合(he)物(wu)。鈾(you)具有化學性(xing)質(zhi)活(huo)潑、各向異性(xing)結(jie)構(gou)和機械性(xing)能較(jiao)差等缺陷。鈾(you)合(he)金(jin)的某些性(xing)質(zhi)優于金(jin)屬鈾(you)，這在核燃料(liao)元件制造中相當重(zhong)要(yao)。添加適(shi)量的其(qi)他金(jin)屬，如(ru)鈮、鉻、鉬或(huo)鋯能改(gai)善鈾(you)的熱導(dao)率、晶體結(jie)構(gou)及金(jin)相結(jie)構(gou)、熱處理(li)特(te)性(xing)、輻照穩定(ding)性(xing)和耐蝕(shi)性(xing)等。

貧鈾(you)彈(dan)即利用貧鈾(you)合金(jin)(jin)制(zhi)造(zao)的(de)一種(zhong)高效(xiao)燃燒(shao)穿甲彈(dan)，它借助貧鈾(you)材(cai)(cai)料密度(du)(du)大（鉛密度(du)(du)的(de)2倍）、強度(du)(du)大（鋼(gang)強度(du)(du)的(de)3倍）和穿透力(li)強，且(qie)易燃燒(shao)的(de)特點制(zhi)作(zuo)而成，貧鈾(you)合金(jin)(jin)含238U、235U等(deng)(deng)，貧鈾(you)彈(dan)爆(bao)炸后殘留的(de)235U等(deng)(deng)能損害腎臟、神(shen)經系統，可導致肺癌等(deng)(deng)。密度(du)(du)、硬度(du)(du)較大的(de)貧鈾(you)合金(jin)(jin)，還可制(zhi)作(zuo)防(fang)輻射材(cai)(cai)料等(deng)(deng)。

鈾的賦存及資源

鈾廣(guang)泛存在于地殼(ke)和海(hai)水(shui)中。海(hai)水(shui)中鈾的濃度為3×10-7%，地殼(ke)豐度為2.3×10-4%，但在地殼(ke)中很分散。

鈾的礦物

鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)按(an)成(cheng)(cheng)因可(ke)分為原(yuan)生(sheng)(sheng)鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)和(he)次(ci)生(sheng)(sheng)鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)兩大類。除瀝青鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)外，原(yuan)生(sheng)(sheng)鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)均(jun)存在于(yu)偉晶巖中，原(yuan)生(sheng)(sheng)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)經風化和(he)熱液作用(yong)易轉(zhuan)變成(cheng)(cheng)各種次(ci)生(sheng)(sheng)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)。鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)的(de)成(cheng)(cheng)因、產狀、含鈾(you)(you)(you)(you)(you)量及伴生(sheng)(sheng)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)和(he)圍巖均(jun)會影響到鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)的(de)加工工藝。已發現的(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)和(he)含鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)約有(you)500多種。其(qi)中常見(jian)并具有(you)工業(ye)實用(yong)價值的(de)僅二(er)三十種。下表所列為重要(yao)的(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)。

類(lei)型 礦(kuang)物(wu)名稱 組 成 鈾(you)含(han)量（質量分數(shu)ω）/%

原生鈾礦(kuang) 瀝青(qing)鈾礦(kuang) UO2·mUO3·nPbO 40～76

晶質鈾礦(kuang) （U,Th）O2·mUO3·nPbO 65～75.4

鈦鈾礦 (U,Ce,Fe,Y,Th)3Ti5O16 ＜40

次生(sheng)鈾礦 水（瀝青）鈾礦 UO2·mUO3·nH2O

銅鈾云(yun)母 Cu(UO2)2(PO4)2·(8～12)H2O 50

鈣(gai)鈾云(yun)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)利亞、加拿(na)大(da)(da)有一些較(jiao)大(da)(da)的(de)富鈾(you)(you)(you)礦床（含鈾(you)(you)(you)1%～10%）外(wai)，大(da)(da)多數鈾(you)(you)(you)礦的(de)含鈾(you)(you)(you)品位為0.1%～0.2%。鈾(you)(you)(you)水冶廠大(da)(da)多直(zhi)接處(chu)理鈾(you)(you)(you)原(yuan)礦，但通過選(xuan)礦能提高礦石品位，降低成本。一些國家正采(cai)用(yong)放射分選(xuan)機對塊狀(zhuang)鈾(you)(you)(you)礦石進行(xing)選(xuan)礦。為了(le)綜合利用(yong)或改善鈾(you)(you)(you)礦石加工性能，有的(de)礦石還需經(jing)配礦、焙燒(shao)等預處(chu)理。

此外，含鈾(you)(you)(you)的磷酸鹽礦(kuang)(kuang)、褐煤(mei)、頁(ye)巖、鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)水、含鈾(you)(you)(you)銅(tong)廢(fei)石堆浸液和海(hai)水等都可成為提鈾(you)(you)(you)的原料。例如(ru)，1988年美(mei)國從濕法磷酸等副(fu)產(chan)(chan)品中(zhong)回收的鈾(you)(you)(you)達1500t，約占其總產(chan)(chan)量5190t鈾(you)(you)(you)的29%。

分布范圍

鈾(you)(you)通常被人們認為是一(yi)種(zhong)稀有(you)金屬，盡管(guan)鈾(you)(you)在(zai)地(di)殼中的含量很高(gao)，比汞、鉍、銀(yin)要多(duo)(duo)得多(duo)(duo)，但由于提取鈾(you)(you)的難度較(jiao)大，所以它注定了(le)要比汞這些元(yuan)素(su)發現的晚得多(duo)(duo)。盡管(guan)鈾(you)(you)在(zai)地(di)殼中分(fen)布廣泛，但是只有(you)瀝青鈾(you)(you)礦和鉀釩鈾(you)(you)礦兩種(zhong)常見(jian)的礦床。

地(di)(di)殼(ke)中(zhong)鈾(you)(you)的(de)(de)平(ping)均(jun)(jun)含(han)(han)(han)量(liang)約(yue)為百(bai)萬(wan)分之2.5，即平(ping)均(jun)(jun)每(mei)噸(dun)地(di)(di)殼(ke)物質(zhi)中(zhong)約(yue)含(han)(han)(han)2.5克鈾(you)(you)，這比鎢、汞、金、銀等元素(su)的(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)還高。鈾(you)(you)在(zai)各種巖石中(zhong)的(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)很不均(jun)(jun)勻。例如在(zai)花崗(gang)巖中(zhong)的(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)就(jiu)要(yao)高些(xie)，平(ping)均(jun)(jun)每(mei)噸(dun)含(han)(han)(han)3.5克鈾(you)(you)。在(zai)地(di)(di)殼(ke)的(de)(de)第一層（距地(di)(di)表20 km）內含(han)(han)(han)鈾(you)(you)近1.3×1014噸(dun)。依(yi)此推(tui)算，一立方(fang)公里(li)的(de)(de)花崗(gang)巖就(jiu)會含(han)(han)(han)有約(yue)一萬(wan)噸(dun)鈾(you)(you)。海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)鈾(you)(you)的(de)(de)濃度相當(dang)低，每(mei)噸(dun)海(hai)水(shui)(shui)平(ping)均(jun)(jun)只含(han)(han)(han)3.3毫克鈾(you)(you)，但由于海(hai)水(shui)(shui)總(zong)量(liang)極大（海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)總(zong)含(han)(han)(han)鈾(you)(you)量(liang)可達4.5×109噸(dun)），且從水(shui)(shui)中(zhong)提取有其方(fang)便之處，所以不少國家(jia)，特別(bie)是那些(xie)缺少鈾(you)(you)礦資源的(de)(de)國家(jia)，正在(zai)探索海(hai)水(shui)(shui)提鈾(you)(you)的(de)(de)方(fang)法。

由于鈾(you)(you)(you)的(de)化學性(xing)(xing)質(zhi)很(hen)活潑，所以自然界不存在游離態的(de)金屬(shu)鈾(you)(you)(you)，它總是(shi)以化合狀態存在著。已知(zhi)的(de)鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物有(you)一百七十多(duo)(duo)種，但具有(you)工業開采價值的(de)鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)只(zhi)有(you)二、三十種，其中最重要的(de)有(you)瀝青鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)（主(zhu)要成分(fen)為八氧化三鈾(you)(you)(you)）、品質(zhi)鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)（主(zhu)要成分(fen)為二氧化鈾(you)(you)(you)）、鈾(you)(you)(you)石和鈾(you)(you)(you)黑等。很(hen)多(duo)(duo)的(de)鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物都(dou)呈黃(huang)(huang)色(se)、綠色(se)或(huo)黃(huang)(huang)綠色(se)。有(you)些鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物在紫外線下能發出強烈的(de)熒光。正是(shi)鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物（鈾(you)(you)(you)化合物）這種發熒光的(de)特性(xing)(xing)，才導致了(le)放射性(xing)(xing)現(xian)象的(de)發現(xian)。

雖然鈾元素的(de)分(fen)(fen)布相當廣，但(dan)鈾礦(kuang)床的(de)分(fen)(fen)布卻很有(you)限。鈾資源主要分(fen)(fen)布在美(mei)國、加(jia)拿大(da)、南(nan)非、西南(nan)非、澳大(da)利亞等國家和地區(qu)。據估(gu)計，已(yi)探(tan)明的(de)工(gong)業(ye)儲量到1972年已(yi)超過一百萬噸。

鈾(you)(you)及其(qi)一(yi)系(xi)列衰變子體的放(fang)射性(xing)(xing)是存在鈾(you)(you)的最好標志。人的肉眼雖然看不見放(fang)射性(xing)(xing)，但是借(jie)助于專門的儀器卻可(ke)以方便地把它探(tan)(tan)測出來。因此(ci)，鈾(you)(you)礦(kuang)資源的普查(cha)和勘探(tan)(tan)幾(ji)乎都利(li)用了鈾(you)(you)具有放(fang)射性(xing)(xing)這一(yi)特(te)點：若發現某個地區巖石、土壤(rang)、水、甚至植物(wu)內放(fang)射性(xing)(xing)特(te)別(bie)強，就說明那個地區可(ke)能有鈾(you)(you)礦(kuang)存在。

提取冶金

鈾的提取冶金具有三個特點。第(di)一，鈾礦石的品位(wei)很低，一般含鈾（238U+235U）0.1%～0.2%，而其中235U僅為0.0007%～0.0014%，為獲得核純鈾，必須(xu)經過一系(xi)列富集、提純過程。第(di)二，核純金屬鈾需再經同(tong)位(wei)素分離，制成(cheng)不(bu)同(tong)豐(feng)度(du)的濃縮(suo)235U。第(di)三，工藝(yi)過程繁(fan)雜(za)，并存在輻射危害問題。因此，鈾生產技術難度(du)大，安全防護要求嚴格。

除了(le)就地浸出以及從其他(ta)含鈾(you)(you)物料(liao)提鈾(you)(you)外，鈾(you)(you)的提取(qu)冶金都是從鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)石（原(yuan)礦(kuang)(kuang)或(huo)精礦(kuang)(kuang)）開始的，通常包括鈾(you)(you)提取(qu)、四氟化(hua)鈾(you)(you)制(zhi)取(qu)、金屬鈾(you)(you)制(zhi)取(qu)、六氟化(hua)鈾(you)(you)制(zhi)取(qu)、鈾(you)(you)同位素(su)分離、制(zhi)取(qu)含濃縮U的金屬鈾(you)(you)和(he)鈾(you)(you)燃料(liao)元件加(jia)工等(deng)主要步驟。

（1）鈾提取。包(bao)括鈾礦石的浸出(chu)、液固分離、富(fu)集、提純（常用離子交(jiao)換或溶劑萃取法）及(ji)沉淀產物熱分解制取核純UO2或U3O8。

（2）四氟化鈾(you)制取。將UO2（U3O8可用氫還原成(cheng)UO2）氫氟化成(cheng)四氟化鈾(you)（綠(lv)鹽）。

（3）金屬(shu)(shu)鈾(you)(you)制取。用金屬(shu)(shu)鈣或(huo)鎂將UF4還原(yuan)成金屬(shu)(shu)鈾(you)(you)，金屬(shu)(shu)鈾(you)(you)再(zai)經精煉、澆鑄、加(jia)工、鍛造(zao)（或(huo)擠壓(ya)）成形、包(bao)殼等處(chu)理制成天然鈾(you)(you)的反應堆(dui)元件，供生產裂變元素239Pu用。

（4）六氟(fu)化(hua)鈾制(zhi)取。將(jiang)UF4氟(fu)化(hua)成UF6。

（5）鈾同位素分離。利用235U與238U質量之間的微(wei)小差異，通過(guo)對(dui)UF6的氣體擴(kuo)散（或(huo)離心分離），制取不同豐度的濃縮235UF6。

（6）制取含濃(nong)縮235U的金(jin)屬(shu)鈾(you)。將濃(nong)縮235UF6經氫還原(yuan)成(cheng)(cheng)235UF4，再轉化成(cheng)(cheng)濃(nong)縮235UO2。用鈣或鎂還原(yuan)235UF4制成(cheng)(cheng)含濃(nong)縮U的金(jin)屬(shu)鈾(you)。

（7）鈾(you)燃料元件加工。將濃縮UO2或(huo)金屬鈾(you)進一步加工制成反應堆燃料元件或(huo)其他最(zui)終產品。

安全防護

鈾(you)及其化(hua)合物(wu)既會放(fang)出危害(hai)生(sheng)物(wu)的(de)射線(xian)，又(you)有化(hua)學毒性，在生(sheng)產過程中必須(xu)采取安全防(fang)護措施。安全防(fang)護措施的(de)主要內(nei)容(rong)包(bao)括嚴防(fang)粉塵及氡氣進入人體；使生(sheng)產場地的(de)輻射劑量低于放(fang)射性衛(wei)生(sheng)防(fang)護規(gui)定的(de)限值；排放(fang)的(de)三(san)廢經處理后必須(xu)達到國家規(gui)定的(de)排放(fang)標準。要注意濃縮鈾(you)產物(wu)臨界安全。

發展趨勢

利(li)用(yong)低品位(wei)鈾(you)(you)礦石及其他含鈾(you)(you)物(wu)料以擴大鈾(you)(you)資(zi)源(yuan)。重視鈾(you)(you)的就地(di)浸(jin)出、堆浸(jin)、細菌(jun)浸(jin)出等浸(jin)出方法(fa)的開(kai)發和(he)推(tui)廣應用(yong)，以節省能(neng)(neng)耗和(he)降低生產成本。開(kai)發并推(tui)廣應用(yong)快(kuai)中子(zi)增殖堆，提高天然(ran)鈾(you)(you)的利(li)用(yong)率。研究(jiu)開(kai)發無(wu)廢物(wu)工藝，減(jian)輕鈾(you)(you)對環(huan)境的污染。發展節能(neng)(neng)的離心法(fa)、激光法(fa)等同(tong)位(wei)素(su)分離方法(fa)，替(ti)代耗能(neng)(neng)高的擴散(san)法(fa)。

鈾原子核裂變

自然界(jie)里(li)234U不會發(fa)生(sheng)(sheng)核裂(lie)變(bian)，通常，238U也不會發(fa)生(sheng)(sheng)裂(lie)變(bian)，只有(you)235U易發(fa)生(sheng)(sheng)核裂(lie)變(bian)，核燃料主要指235U。235U半(ban)衰(shuai)(shuai)期(qi)(qi)為(wei)7.038×108年，從235U開始，經(jing)過11次(ci)連(lian)續(xu)衰(shuai)(shuai)變(bian)，最(zui)后(hou)出現(xian)穩(wen)定的207Pb。238U半(ban)衰(shuai)(shuai)期(qi)(qi)為(wei)4.468×109年，從238U開始，經(jing)過14次(ci)連(lian)續(xu)衰(shuai)(shuai)變(bian)，最(zui)后(hou)出現(xian)穩(wen)定的206Pb-206。238U連(lian)續(xu)衰(shuai)(shuai)變(bian)中，子核半(ban)衰(shuai)(shuai)期(qi)(qi)最(zui)長的是234U，它(ta)的半(ban)衰(shuai)(shuai)期(qi)(qi)是2.45×105年。

235U、233U和239Pu是(shi)主要(yao)的核裂(lie)(lie)變(bian)物質(zhi)，可(ke)直接做核燃料，它們能(neng)大量獲得、并(bing)易(yi)(yi)吸(xi)收慢(man)中(zhong)子(zi)(zi)（能(neng)量小于1eV）并(bing)發生裂(lie)(lie)變(bian)，234U、238U則不行。235U存在于天(tian)然鈾中(zhong)，233U和239Pu要(yao)靠(kao)鈾核反應(ying)堆(dui)生產。235U、233U和239Pu，任何能(neng)量的中(zhong)子(zi)(zi)均可(ke)使它們分裂(lie)(lie)、釋放能(neng)量；對235U來說，速度越慢(man)的中(zhong)子(zi)(zi)越易(yi)(yi)引起裂(lie)(lie)變(bian)。238U吸(xi)收一個(ge)中(zhong)子(zi)(zi)，也可(ke)轉變(bian)為裂(lie)(lie)變(bian)物質(zhi)。

235U和238U都能(neng)自(zi)發裂變，但后者自(zi)發裂變的幾率(lv)很小。

U-235裂變

研究表(biao)明，235U吸收慢中子(zi)(zi)(zi)后，有(you)(you)40多(duo)種(zhong)(zhong)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)方式，至少能(neng)(neng)(neng)(neng)生(sheng)產(chan)(chan)36種(zhong)(zhong)元素的(de)(de)(de)(de)300多(duo)種(zhong)(zhong)核素和(he)(he)快(kuai)中子(zi)(zi)(zi)（平均(jun)2.5個(ge)），并(bing)釋(shi)放巨(ju)大(da)(da)(da)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)。鈾核裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)生(sheng)成(cheng)物除(chu)中子(zi)(zi)(zi)外，通常(chang)有(you)(you)兩種(zhong)(zhong)（兩分裂(lie)(lie)(lie)(lie)）裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)物，還(huan)(huan)有(you)(you)三(san)種(zhong)(zhong)（三(san)分裂(lie)(lie)(lie)(lie)）和(he)(he)四種(zhong)(zhong)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)物（1946 年，我(wo)國物理學家(jia)錢三(san)強等在(zai)法國發(fa)(fa)(fa)現），“三(san)分裂(lie)(lie)(lie)(lie)”幾(ji)率極小(xiao)。除(chu)中子(zi)(zi)(zi)外，鈾核“兩分裂(lie)(lie)(lie)(lie)”的(de)(de)(de)(de)碎塊有(you)(you)許(xu)多(duo)組合方式，碎塊質量(liang)比大(da)(da)(da)致為(wei)3：2的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)幾(ji)率最(zui)大(da)(da)(da)，碎塊質量(liang)相同的(de)(de)(de)(de)機(ji)會極小(xiao)；鈾“三(san)分裂(lie)(lie)(lie)(lie)”，其中一塊是(shi)α粒(li)子(zi)(zi)(zi)，“三(san)分裂(lie)(lie)(lie)(lie)”發(fa)(fa)(fa)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)幾(ji)率是(shi)“二分裂(lie)(lie)(lie)(lie)”的(de)(de)(de)(de)3/1000。統計表(biao)明，235U裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)發(fa)(fa)(fa)射的(de)(de)(de)(de)中子(zi)(zi)(zi)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)（動(dong)能(neng)(neng)(neng)(neng)）在(zai)0.1-20MeV范圍(wei)，平均(jun)為(wei)2MeV。僅(jin)有(you)(you)快(kuai)中子(zi)(zi)(zi)不(bu)能(neng)(neng)(neng)(neng)使天然(ran)鈾產(chan)(chan)生(sheng)持續的(de)(de)(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)鏈(lian)式反應，慢中子(zi)(zi)(zi)也(ye)(ye)不(bu)能(neng)(neng)(neng)(neng)使238U發(fa)(fa)(fa)生(sheng)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)，持續的(de)(de)(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)反應在(zai)238U中不(bu)可能(neng)(neng)(neng)(neng)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)。235U和(he)(he)240Pu等，除(chu)中子(zi)(zi)(zi)可引(yin)發(fa)(fa)(fa)其核裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)外，具有(you)(you)足夠能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)(de)(de)帶電(dian)粒(li)子(zi)(zi)(zi)或γ射線等也(ye)(ye)能(neng)(neng)(neng)(neng)引(yin)發(fa)(fa)(fa)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)。此外，鈾對約25eV的(de)(de)(de)(de)中子(zi)(zi)(zi)還(huan)(huan)會產(chan)(chan)生(sheng)俘(fu)(fu)獲共(gong)振，即俘(fu)(fu)獲而不(bu)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)。

235U結合能(neng)(neng)小(xiao)，核(he)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)勢壘較(jiao)低(di)，任何能(neng)(neng)量(liang)的中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)都能(neng)(neng)使它裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)，且對(dui)慢中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)（中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)速(su)率(lv)(lv)為2.2×103m/s，與常溫下氣體分子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)運(yun)動速(su)率(lv)(lv)相(xiang)(xiang)當。這(zhe)(zhe)樣，它在鈾(you)核(he)附近(jin)的時(shi)間相(xiang)(xiang)對(dui)較(jiao)長，容(rong)易擊(ji)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)鈾(you)核(he)使之裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)）有(you)很大的裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)截(jie)面(mian)（裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)幾率(lv)(lv)大）。235U吸收一個慢中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)，通常先形成(cheng)激發態的236U（復(fu)核(he)），然后裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)成(cheng)兩塊，同時(shi)釋(shi)放中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和能(neng)(neng)量(liang)等。熱(re)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)（慢中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的一種）反(fan)應(ying)堆里(li)，235U熱(re)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)截(jie)面(mian)比238U的熱(re)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)截(jie)面(mian)要大200倍，這(zhe)(zhe)樣，就(jiu)會(hui)有(you)足夠數(shu)量(liang)的中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)引起235U核(he)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)，這(zhe)(zhe)可彌補天(tian)然鈾(you)或濃縮鈾(you)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)235U含(han)量(liang)較(jiao)少(shao)之弱點；這(zhe)(zhe)種反(fan)應(ying)堆工作時(shi)，鈾(you)的利用率(lv)(lv)為1%-2%。

U-238裂變

238U（240Pu、232Th）裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)是(shi)(shi)有閥的(de)，小(xiao)于(yu)1.1MeV的(de)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)會被其(qi)吸收或(huo)散射，不能(neng)(neng)引發裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)；較(jiao)(jiao)大能(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)才(cai)能(neng)(neng)使(shi)它(ta)們裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)，但(dan)可能(neng)(neng)性(xing)又極小(xiao)。238U結合能(neng)(neng)較(jiao)(jiao)大，裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)勢(shi)壘較(jiao)(jiao)高，能(neng)(neng)量(liang)(liang)超過(guo)1.4MeV的(de)快中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)才(cai)能(neng)(neng)使(shi)它(ta)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)，釋放(fang)的(de)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)能(neng)(neng)量(liang)(liang)較(jiao)(jiao)大。研究顯示，238U在幾(ji)MeV以上有很(hen)多(duo)共振吸收峰，其(qi)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)幾(ji)率隨中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)能(neng)(neng)量(liang)(liang)增大而(er)增大。238U不易產生裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)，但(dan)吸收中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)后能(neng)(neng)變(bian)成239Pu和233U等較(jiao)(jiao)好(hao)的(de)核(he)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)物質。熱中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)被238U俘(fu)獲(huo)的(de)幾(ji)率是(shi)(shi)熱中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)使(shi)235U裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)幾(ji)率的(de)1/190左(zuo)右。快中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)同238U核(he)的(de)主(zhu)要作用(yong)是(shi)(shi)非彈(dan)性(xing)碰(peng)撞(zhuang)，大部分(fen)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)都是(shi)(shi)通過(guo)非彈(dan)性(xing)碰(peng)撞(zhuang)降低能(neng)(neng)量(liang)(liang)，再在多(duo)次碰(peng)撞(zhuang)中(zhong)(zhong)被238U核(he)吸收。

鈾濃縮

濃縮鈾簡介

鈾(you)材料里235U的(de)含量高于(yu)0.7%即濃縮鈾(you)。鈾(you)是重要的(de)核(he)燃料和原(yuan)子彈(dan)核(he)心(xin)材料，現(xian)在使用的(de)鈾(you)材料都需(xu)提煉、濃縮，使之(zhi)達到(dao)一定的(de)純(chun)度(du)。比如，制造一顆原(yuan)子彈(dan)至(zhi)少需(xu)20-50千克的(de)高濃縮鈾(you)（也可用钚造原(yuan)子彈(dan)），其濃縮純(chun)度(du)應達到(dao) 90%以上。

鈾(you)礦(kuang)石里235U的(de)(de)含量很低，絕大部分(fen)是238U，鈾(you)礦(kuang)石不能像煤(mei)塊那樣直接做燃料，它(ta)(ta)類(lei)似于(yu)大部分(fen)是泥(ni)沙的(de)(de)煤(mei)餅(bing)，沒法燃燒(shao)。鈾(you)元素(su)(su)同(tong)(tong)位素(su)(su)的(de)(de)豐(feng)度（一(yi)元素(su)(su)的(de)(de)同(tong)(tong)位素(su)(su)混合(he)物(wu)里，某(mou)同(tong)(tong)位素(su)(su)的(de)(de)原(yuan)(yuan)子數(shu)和總的(de)(de)原(yuan)(yuan)子數(shu)之比）可通(tong)過工藝(yi)處理使之增大，以獲得該元素(su)(su)濃縮的(de)(de)某(mou)種同(tong)(tong)位素(su)(su)，如235U，235U與238U物(wu)理性質稍(shao)有(you)不同(tong)(tong)，主要(yao)是相對(dui)質量不同(tong)(tong)，這導致(zhi)它(ta)(ta)們形(xing)成(cheng)的(de)(de)化合(he)物(wu)微粒質量會有(you)點差異(yi)。利(li)用鈾(you)天(tian)(tian)然(ran)同(tong)(tong)位素(su)(su)原(yuan)(yuan)子量不同(tong)(tong)進(jin)行分(fen)離，可使鈾(you)材(cai)料中235U對(dui)238U的(de)(de)比值較天(tian)(tian)然(ran)鈾(you)高，從而獲得裂變(bian)材(cai)料——濃縮鈾(you)。“濃縮”主指提高某(mou)元素(su)(su)特定同(tong)(tong)位素(su)(su)豐(feng)度的(de)(de)同(tong)(tong)位素(su)(su)分(fen)離過程(cheng)，如由天(tian)(tian)然(ran)鈾(you)生(sheng)(sheng)產(chan)濃縮鈾(you)或(huo)由普通(tong)水(shui)生(sheng)(sheng)產(chan)重(zhong)水(shui)等。

濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)同位素目的(de)(de)即(ji)提高(gao)(gao)235U相(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)于238U等的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)豐度(du)(du)（濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)），使天然(ran)235U的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)含量(liang)高(gao)(gao)于0.7%的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)，即(ji)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)，鈾(you)(you)(you)(you)(you)燃料(liao)(liao)中235U的(de)(de)含量(liang)達(da)到(dao)3%以上(shang)(shang)才有(you)可能持續(xu)“燃燒”；濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)有(you)：3%、3.5%、20%濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)等品(pin)種(zhong)。許多(duo)核(he)(he)反(fan)應堆和核(he)(he)武(wu)器(qi)(qi)中所用的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)，必須對(dui)其(qi)(qi)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)，即(ji)須提高(gao)(gao)易核(he)(he)裂變的(de)(de)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)，然(ran)后(hou)將其(qi)(qi)制(zhi)成燃料(liao)(liao)。大多(duo)核(he)(he)電(dian)廠核(he)(he)反(fan)應堆用的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)燃料(liao)(liao)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)約在3%左右、不超(chao)過5%。核(he)(he)武(wu)器(qi)(qi)里(li)的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)材(cai)料(liao)(liao)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)需在90%以上(shang)(shang)；核(he)(he)艦船所用的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)燃料(liao)(liao)為(wei)(wei)20%或更(geng)低(di)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)。國際原子(zi)能機構界定(ding)：235U豐度(du)(du)為(wei)(wei)3%的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)材(cai)料(liao)(liao)屬核(he)(he)電(dian)站用低(di)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)（工業級核(he)(he)燃料(liao)(liao)），常(chang)是(shi)(shi)鈾(you)(you)(you)(you)(you)鹽或氧(yang)化(hua)鈾(you)(you)(you)(you)(you)；豐度(du)(du)大于80%的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)材(cai)料(liao)(liao)為(wei)(wei)高(gao)(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)，豐度(du)(du)大于90%的(de)(de)則是(shi)(shi)武(wu)器(qi)(qi)級（軍用）高(gao)(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)，主要用于制(zhi)造(zao)核(he)(he)武(wu)器(qi)(qi)；另一(yi)種(zhong)劃分是(shi)(shi)：高(gao)(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)（豐度(du)(du)在20%以上(shang)(shang)），低(di)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)（2%-20%，商用濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)）、微濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)（0.9%-2%）和武(wu)器(qi)(qi)級濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)（90%以上(shang)(shang)）。鈾(you)(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)達(da)到(dao)20%是(shi)(shi)一(yi)節點與(yu)難關，由此再(zai)提高(gao)(gao)鈾(you)(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)度(du)(du)則是(shi)(shi)一(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)容易實(shi)現的(de)(de)過程。

獲得鈾(you)(you)(you)材料需經(jing)過(guo)一系列(lie)復雜的工(gong)藝，要經(jing)過(guo)探礦、開礦、選礦、浸礦、煉礦、精煉等流程(cheng)，分(fen)離、濃(nong)縮是主(zhu)要和較(jiao)難(nan)的流程(cheng)，科(ke)技含(han)量高(gao)。鈾(you)(you)(you)礦石經(jing)碾(nian)磨、分(fen)選后得到(dao)的較(jiao)純凈鈾(you)(you)(you)礦產(chan)(chan)品(pin)，即鈾(you)(you)(you)精礦，又叫“黃(huang)餅”，主(zhu)成分(fen)是八氧(yang)化(hua)三鈾(you)(you)(you)和重(zhong)鈾(you)(you)(you)酸鈉、重(zhong)鈾(you)(you)(you)酸銨(an)，它(ta)是核(he)燃料生產(chan)(chan)過(guo)程(cheng)中的一種中間產(chan)(chan)品(pin)。通常(chang)，獲得1千克武器級235U需要200多噸較(jiao)高(gao)品(pin)位(wei)的鈾(you)(you)(you)礦石。

不論是(shi)和平(ping)利用核(he)能(neng)，還(huan)是(shi)制造核(he)能(neng)武器，濃縮(suo)鈾(you)都是(shi)必需(xu)的(de)(de)。至(zhi)2006年(nian)(nian)11月(yue)，世界(jie)上(shang)(shang)運行或在建(jian)(jian)的(de)(de)470座商業核(he)電反應(ying)堆大多是(shi)以濃縮(suo)鈾(you)為(wei)燃料；到2010年(nian)(nian)，全球至(zhi)少已有(you)1600噸高濃縮(suo)鈾(you)（還(huan)有(you)500噸钚），我(wo)(wo)國(guo)是(shi)世界(jie)上(shang)(shang)第(di)四個（美、英、蘇后(hou)）獨立(li)掌握濃縮(suo)鈾(you)生產(chan)技術的(de)(de)國(guo)家；20世紀60年(nian)(nian)代前期，我(wo)(wo)國(guo)先后(hou)建(jian)(jian)立(li)了(le)(le)衡(heng)陽鈾(you)水(shui)冶(ye)廠和蘭州(zhou)氣體擴散廠，獲得了(le)(le)濃縮(suo)鈾(you)（1958年(nian)(nian)5月(yue)，蘭州(zhou)始(shi)建(jian)(jian)我(wo)(wo)國(guo)首(shou)座鈾(you)濃縮(suo)生產(chan)企(qi)業，它先后(hou)為(wei)我(wo)(wo)國(guo)的(de)(de)第(di)一(yi)顆原(yuan)子彈、第(di)一(yi)顆氫彈、第(di)一(yi)艘核(he)潛艇和第(di)一(yi)座核(he)電站，提(ti)供了(le)(le)優質核(he)燃料）。2011年(nian)(nian)，哈佛大學(xue)肯(ken)尼迪學(xue)院下(xia)屬貝爾(er)(er)福爾(er)(er)中(zhong)心的(de)(de)研究報告說，中(zhong)國(guo)擁有(you)軍用級(ji)鈾(you)16噸、钚1.8噸。

鈾濃縮技術

因涉及核武器(qi)問題，鈾濃(nong)縮技(ji)術(shu)(shu)一直(zhi)是(shi)國(guo)(guo)際社會嚴禁擴散的(de)敏(min)感技(ji)術(shu)(shu)，國(guo)(guo)際原(yuan)子能(neng)機(ji)構與(yu)聯合國(guo)(guo)希(xi)望能(neng)控制各國(guo)(guo)鈾濃(nong)縮活動。中國(guo)(guo)臺灣曾有(you)(you)核計劃。1985年(nian)起，羅(luo)馬(ma)尼亞(ya)秘(mi)密的(de)從事武器(qi)級濃(nong)縮鈾提(ti)煉工(gong)作；1991年(nian)，羅(luo)馬(ma)尼亞(ya)政府(fu)同樣將(jiang)其核設備、核研究置于國(guo)(guo)際原(yuan)子能(neng)機(ji)構監管之下；2003年(nian)，美(mei)國(guo)(guo)、俄羅(luo)斯將(jiang)其十幾千(qian)克、濃(nong)度(du)達80%的(de)濃(nong)縮鈾運(yun)到(dao)俄羅(luo)斯予(yu)以處理。利(li)比亞(ya)違反國(guo)(guo)際承諾(nuo)，秘(mi)密獲得鈾濃(nong)縮技(ji)術(shu)(shu)以發展核武器(qi)，2003年(nian)“伊拉克戰爭”后，該國(guo)(guo)向西方妥協將(jiang)有(you)(you)關設備、圖紙交給了美(mei)國(guo)(guo)、英國(guo)(guo)。

除幾個核(he)大(da)國(guo)(guo)(guo)外，日(ri)(ri)本、德國(guo)(guo)(guo)、印度(du)、以色列、巴基斯坦、阿根廷、朝(chao)鮮（2011年1月，聯合(he)國(guo)(guo)(guo)安(an)理會“對(dui)朝(chao)制裁委員會”專家(jia)組擬訂了《朝(chao)鮮鈾(you)(you)濃縮計劃(hua)報(bao)告(gao)》，以期防(fang)止核(he)擴散、核(he)競賽(sai)升級）、伊(yi)朗（2011年6月12日(ri)(ri)，伊(yi)朗常駐國(guo)(guo)(guo)際原子能機構代表蘇丹(dan)尼耶在第二屆核(he)裁軍國(guo)(guo)(guo)際會議(yi)期間(jian)對(dui)新華(hua)社記者說，伊(yi)朗已生產(chan)出(chu)逾50公斤純(chun)度(du)為20%的(de)濃縮鈾(you)(you)，伊(yi)朗的(de)目標是有(you)120公斤這種核(he)材(cai)料(liao)）等國(guo)(guo)(guo)都掌握(wo)了鈾(you)(you)濃縮技術。

鈾濃縮方法

提(ti)(ti)純、濃(nong)縮235U的(de)(de)(de)(de)技(ji)術較復雜，鈾(you)元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)各(ge)種同(tong)(tong)位(wei)(wei)素，如同(tong)(tong)“孿(luan)生姐妹”，物理性質與(yu)(yu)化(hua)學性質十分(fen)相似。利用(yong)同(tong)(tong)位(wei)(wei)素在物理、化(hua)學性質上的(de)(de)(de)(de)微小(xiao)差異，通過擴散(san)、蒸發或化(hua)學交換等方(fang)法(fa)(fa)(fa)與(yu)(yu)過程，可使鈾(you)元(yuan)素同(tong)(tong)位(wei)(wei)素的(de)(de)(de)(de)比例發生變化(hua)。用(yong)同(tong)(tong)位(wei)(wei)素分(fen)離法(fa)(fa)(fa)處(chu)理天然鈾(you)，可增加鈾(you)235U的(de)(de)(de)(de)濃(nong)度(du)，使天然鈾(you)里(li)235U的(de)(de)(de)(de)相對含量高(gao)于0.7%，進而獲得(de)供多(duo)種需要(yao)的(de)(de)(de)(de)不同(tong)(tong)濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)(de)鈾(you)材料。工業規模分(fen)離鈾(you)同(tong)(tong)位(wei)(wei)素的(de)(de)(de)(de)技(ji)術（適用(yong)于提(ti)(ti)高(gao)U-235濃(nong)度(du)）有氣體擴散(san)法(fa)(fa)(fa)、氣體離心(xin)法(fa)(fa)(fa)、離子交換法(fa)(fa)(fa)以及蒸餾法(fa)(fa)(fa)、電(dian)(dian)解(jie)法(fa)(fa)(fa)、電(dian)(dian)流(liu)法(fa)(fa)(fa)、液體熱(re)擴散(san)法(fa)(fa)(fa)、電(dian)(dian)磁分(fen)離法(fa)(fa)(fa)和激光分(fen)離法(fa)(fa)(fa)等。這些濃(nong)縮方(fang)法(fa)(fa)(fa)，工藝過程都復雜，投資(zi)大、耗能(neng)高(gao)、且產量低，即生產鈾(you)燃(ran)料成本較大。

氣體擴散法

這是最(zui)早、最(zui)成熟的(de)(de)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)方法，也(ye)是商業開發的(de)(de)第(di)一種濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)方法，它據分(fen)子(zi)滲透(tou)、擴散(san)原理(li)，利用不同(tong)(tong)(tong)質(zhi)量(liang)(liang)鈾同(tong)(tong)(tong)位素轉化為氣態時(shi)運動速(su)率的(de)(de)不同(tong)(tong)(tong)而進行(xing)分(fen)離。UF6是一種劇(ju)毒、腐蝕(shi)性強和有放射性的(de)(de)白(bai)色晶體(ti)(ti)，加熱后升華為氣體(ti)(ti)。由于238U、235U的(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)數(shu)(shu)不同(tong)(tong)(tong)，所以UF6氣體(ti)(ti)中(zhong)二者(zhe)的(de)(de)分(fen)子(zi)質(zhi)量(liang)(liang)也(ye)不同(tong)(tong)(tong)，UF6里235U的(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)數(shu)(shu)是349、238U的(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)數(shu)(shu)是352。當高(gao)壓UF6混(hun)合氣體(ti)(ti)（鈾同(tong)(tong)(tong)位素的(de)(de)混(hun)合氣體(ti)(ti)）透(tou)過級(ji)(ji)聯安裝的(de)(de)多孔薄膜(mo)時(shi)，UF6中(zhong)U-235輕分(fen)子(zi)氣體(ti)(ti)會比UF6中(zhong)238U重分(fen)子(zi)的(de)(de)氣體(ti)(ti)更快(kuai)地通過多孔膜(mo)。通過膜(mo)管(guan)的(de)(de)氣體(ti)(ti)立即被泵(beng)送到下一級(ji)(ji)，留(liu)在膜(mo)管(guan)中(zhong)的(de)(de)氣體(ti)(ti)則(ze)返回到較低(di)級(ji)(ji)再循環。在每一個氣體(ti)(ti)擴散(san)級(ji)(ji)中(zhong)235U與238U濃(nong)(nong)度比僅略有增(zeng)加，如此分(fen)離、濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)到工業級(ji)(ji)235U濃(nong)(nong)度則(ze)需1000級(ji)(ji)以上。

該技術(shu)的(de)(de)核心(xin)是(shi)多孔(kong)擴(kuo)散分離(li)膜(mo)(mo)（蘇聯(lian)(lian)曾叫它是(shi)“社會主義陣營安全的(de)(de)心(xin)臟”），我國于1964年研(yan)制出(chu)優質的(de)(de)分離(li)膜(mo)(mo)元件（時稱甲(jia)種分離(li)膜(mo)(mo)，該技術(shu)獲1984年國家發明一等獎）。分離(li)膜(mo)(mo)是(shi)每平方分米有數百萬個超微細(xi)孔(kong)的(de)(de)多孔(kong)薄(bo)(bo)金(jin)屬板或薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)，將這些(xie)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)（板）卷成(cheng)管(guan)子(zi)(zi)并裝在(zai)密封的(de)(de)擴(kuo)散器(qi)里，當UF6氣(qi)體(ti)加壓送到由這些(xie)管(guan)子(zi)(zi)組(zu)成(cheng)的(de)(de)級(ji)聯(lian)(lian)裝置(zhi)中，混(hun)合氣(qi)體(ti)便會逐(zhu)漸被(bei)分離(li)，含235U多的(de)(de)濃(nong)縮(suo)UF6氣(qi)體(ti)沿著級(ji)聯(lian)(lian)裝置(zhi)向前流(liu)動(dong)，含238U多的(de)(de)稀薄(bo)(bo)UF6氣(qi)體(ti)則(ze)因流(liu)動(dong)滯后而落下、分流(liu)了。該方法(fa)擴(kuo)散、濃(nong)縮(suo)過程需要幾千個連續的(de)(de)級(ji)聯(lian)(lian)裝置(zhi)，連續擴(kuo)散可(ke)將UF6混(hun)合氣(qi)體(ti)里含238U的(de)(de)分子(zi)(zi)與含235U的(de)(de)分子(zi)(zi)分離(li)，再用(yong)化學(xue)方法(fa)處理已濃(nong)縮(suo)的(de)(de)UF6-235U氣(qi)體(ti)分子(zi)(zi)，進而獲得235U。這種方法(fa)鈾濃(nong)縮(suo)的(de)(de)效率不高、能耗大。

氣體離心法

1919年，德國(guo)科學家(jia)(jia)G．瑞皮完成(cheng)了(le)(le)(le)氣體離(li)心(xin)機的(de)(de)基(ji)本(ben)設(she)計(ji)。鈾濃(nong)縮離(li)心(xin)機概念和應(ying)用(yong)則是20世(shi)紀30-40年代由美囯弗吉尼亞大學的(de)(de)高速(su)離(li)心(xin)機專家(jia)(jia)J．W．伯(bo)莫斯提出(chu)的(de)(de)。1934年，伯(bo)莫斯成(cheng)功(gong)地(di)分(fen)離(li)了(le)(le)(le)兩種氯同位(wei)素；1941年，他(ta)和同事利用(yong)離(li)心(xin)機首次成(cheng)功(gong)地(di)分(fen)離(li)了(le)(le)(le)鈾同位(wei)素。分(fen)離(li)共設(she)計(ji)了(le)(le)(le)3種離(li)心(xin)機，其(qi)工作(zuo)曾引起美國(guo)當(dang)時(shi)正實(shi)施(shi)的(de)(de)“曼哈頓(dun)計(ji)劃(hua)”（研(yan)制原子彈(dan)的(de)(de)計(ji)劃(hua)）領導人的(de)(de)注意，但美國(guo)最終選擇了(le)(le)(le)氣體擴(kuo)散(san)法。

氣體(ti)(ti)離心(xin)(xin)法(fa)也適用于處理鈾(you)的混合液(ye)體(ti)(ti)或鈾(you)蒸汽，它使用獨特(te)設計的離心(xin)(xin)機(ji)(ji)使氣體(ti)(ti)或液(ye)體(ti)(ti)能不(bu)間(jian)斷地在(zai)各個離心(xin)(xin)機(ji)(ji)中(zhong)流動，可連續運轉加工鈾(you)氣流或鈾(you)液(ye)體(ti)(ti)流。當前(qian)，濃縮鈾(you)常用這種機(ji)(ji)械式(shi)分離法(fa)。此(ci)法(fa)中(zhong)，真空高(gao)速離心(xin)(xin)機(ji)(ji)是(shi)關鍵設備，國際(ji)上常把(ba)有無該設備作為(wei)判(pan)斷一個國家是(shi)否(fou)進行核武(wu)器(qi)研究的標志(zhi)。與氣體(ti)(ti)擴散法(fa)相比，氣體(ti)(ti)離心(xin)(xin)法(fa)工效(xiao)較(jiao)高(gao)、所需電能大幅減少，所以該法(fa)已被(bei)大多的濃縮鈾(you)工廠(chang)采用。

將(jiang)高壓UF6氣(qi)體(ti)注入高速(su)轉(zhuan)動(dong)的(de)(de)(de)封閉式離(li)心(xin)機里(li)，由于質量存在差異，長時間旋轉(zhuan)依靠慣性離(li)心(xin)力，較(jiao)(jiao)輕(qing)(qing)的(de)(de)(de)UF6中235U分(fen)子大多集(ji)中在容器轉(zhuan)軸處，較(jiao)(jiao)重(zhong)的(de)(de)(de)UF6-238U分(fen)子則大多結集(ji)在邊緣。若沿軸向從(cong)外部導(dao)入氣(qi)流，并使轉(zhuan)軸處的(de)(de)(de)這股氣(qi)體(ti)向上流動(dong)，邊緣處外部導(dao)入的(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)向下(xia)流動(dong)。如(ru)此，離(li)心(xin)機下(xia)方(fang)收集(ji)的(de)(de)(de)是(shi)(shi)較(jiao)(jiao)重(zhong)的(de)(de)(de)UF6-238U氣(qi)體(ti)，上方(fang)則是(shi)(shi)需要的(de)(de)(de)、較(jiao)(jiao)輕(qing)(qing)的(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)體(ti)。在近軸處富(fu)集(ji)的(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)體(ti)被導(dao)出，再輸送到下(xia)一臺離(li)心(xin)機繼續分(fen)離(li)——逐漸累(lei)積(ji)、純化(hua)、濃縮(suo)(suo)。隨著(zhu)較(jiao)(jiao)輕(qing)(qing)的(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)體(ti)穿過一系列高速(su)離(li)心(xin)機，其235U同位(wei)素分(fen)子富(fu)集(ji)度會越(yue)來(lai)越(yue)大。最后，利用化(hua)學(xue)法處理已收集(ji)的(de)(de)(de)、較(jiao)(jiao)輕(qing)(qing)的(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)體(ti)，就可獲得工業或(huo)軍用級濃縮(suo)(suo)鈾。

通(tong)常，氣體離(li)(li)心機廠(chang)需要幾(ji)千(qian)臺高(gao)速真空離(li)(li)心機連(lian)續、長期(qi)地工作才(cai)能得到武器級濃(nong)縮鈾(you)等(deng)（2010年下半(ban)年，因外界攻擊，伊(yi)朗納(na)坦茲鈾(you)濃(nong)縮工廠(chang)至少有(you)1/5的(de)離(li)(li)心機因感染“震(zhen)網”病毒被迫關閉；2011年2月(yue)末(mo)，國際(ji)原(yuan)子能機構的(de)報告(gao)說，該廠(chang)現(xian)有(you)低純度濃(nong)縮鈾(you)約3600公斤）。

其他幾種方法

（1）激光分離法

氣體離(li)心法(fa)濃縮(suo)成本較高、效率也不(bu)理(li)(li)想，先進的(de)(de)濃縮(suo)法(fa)是激(ji)光(guang)(guang)分(fen)離(li)法(fa)。利(li)用激(ji)光(guang)(guang)濃縮(suo)鈾(you)，能(neng)降低生產(chan)成本。其原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)基(ji)于激(ji)光(guang)(guang)有較好(hao)的(de)(de)單(dan)色性和原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核的(de)(de)同(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)光(guang)(guang)譜位(wei)(wei)移等。各同(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核的(de)(de)中子(zi)(zi)數不(bu)同(tong)，它(ta)們(men)的(de)(de)能(neng)級(ji)會(hui)發(fa)生同(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)位(wei)(wei)移，發(fa)出的(de)(de)輻波長會(hui)有小差異(yi)。激(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)單(dan)色性好(hao)，這樣能(neng)做到(dao)用和某(mou)同(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核的(de)(de)輻射波長相同(tong)的(de)(de)激(ji)光(guang)(guang)去激(ji)發(fa)其中的(de)(de)某(mou)種(zhong)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)，而(er)不(bu)會(hui)把其他同(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)一起激(ji)發(fa)，即用激(ji)光(guang)(guang)可單(dan)獨(du)地把同(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)團中的(de)(de)某(mou)同(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)先電離(li)；再用電場將電離(li)的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)從同(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)混(hun)合物中單(dan)獨(du)分(fen)離(li)出來，將這些(xie)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)激(ji)發(fa)到(dao)高能(neng)級(ji)；最后利(li)用高能(neng)級(ji)的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)和基(ji)態的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)參加化(hua)學反應的(de)(de)活(huo)力不(bu)同(tong)，通過化(hua)學反應法(fa)便可把它(ta)分(fen)離(li)，聚集后就獲得了所需的(de)(de)同(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)。

激光分離(li)法(fa)(fa)濃縮(suo)235U，比(bi)其他方(fang)法(fa)(fa)優越(yue)，設備可(ke)(ke)(ke)大(da)大(da)簡化，成(cheng)本可(ke)(ke)(ke)大(da)幅降低。據估(gu)計，該法(fa)(fa)生產投資約(yue)是氣體(ti)(ti)擴散法(fa)(fa)的(de)1/2，生產過程耗能只有(you)氣體(ti)(ti)擴散法(fa)(fa)的(de)1/10左右。所以，多個國家已重視(shi)開(kai)發(fa)這種鈾(you)燃料生產技術。1977年美(mei)國開(kai)始研究用激光提純濃縮(suo)鈾(you)，并(bing)證實此法(fa)(fa)的(de)可(ke)(ke)(ke)行性等；1982年美(mei)國能源部(bu)確定(ding)，今(jin)后美(mei)國使用激光分離(li)法(fa)(fa)生產鈾(you)燃料。此法(fa)(fa)利用238U、235U形(xing)成(cheng)的(de)化合物化學鍵(jian)(jian)的(de)鍵(jian)(jian)能不同，利用激光單(dan)一(yi)頻(pin)率的(de)性質可(ke)(ke)(ke)有(you)選擇的(de)使一(yi)種鈾(you)化合物的(de)化學鍵(jian)(jian)斷裂達到分離(li)效果。

激光(guang)分離技(ji)術現有激光(guang)原子法和激分子法：

原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)法濃(nong)縮用(yong)的(de)原(yuan)(yuan)料是提煉鈾(you)(you)礦后的(de)鈾(you)(you)塊，再(zai)把鈾(you)(you)塊加(jia)熱到高溫，形成鈾(you)(you)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)蒸(zheng)氣，鈾(you)(you)蒸(zheng)氣里含有234U、235U、238U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)。然后用(yong)可(ke)見光波段的(de)激(ji)(ji)光（如(ru)(ru)用(yong)銅(tong)蒸(zheng)氣激(ji)(ji)光泵浦的(de)染料激(ji)(ji)光器）照射鈾(you)(you)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)蒸(zheng)氣，調(diao)諧激(ji)(ji)光器的(de)輸出波長，讓它落在235U的(de)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)吸收(shou)譜線中心，使(shi)235U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)電離(li)，但不激(ji)(ji)發或電離(li)238U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)等。然后，利(li)用(yong)電場(chang)對通(tong)過收(shou)集板的(de)235U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)掃描(miao)、分(fen)離(li)，如(ru)(ru)此(ci)235U原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)就(jiu)從鈾(you)(you)同位素混(hun)合氣體里中分(fen)出來了。這種(zhong)技術較成熟，已處于生產應用(yong)階段。

分(fen)子(zi)法(fa)濃縮法(fa)則依靠(kao)鈾(you)同(tong)位素吸收(shou)光(guang)譜上存在差(cha)異，它用(yong)(yong)的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)料是鈾(you)的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)化合(he)物(wu)（如UF6），先用(yong)(yong)中(zhong)紅外波(bo)段(duan)的(de)(de)(de)激光(guang)（如波(bo)長16微米的(de)(de)(de)激光(guang)）照射UF6混(hun)合(he)氣(qi)(qi)體分(fen)子(zi)，激光(guang)波(bo)長正好是讓235U化合(he)物(wu)分(fen)子(zi)電(dian)離(li)，235U分(fen)子(zi)吸收(shou)了(le)這(zhe)些光(guang)子(zi)，能(neng)態會提高(gao)；再用(yong)(yong)紫外線激光(guang)器分(fen)解UF6混(hun)合(he)氣(qi)(qi)體分(fen)子(zi)，便可(ke)從中(zhong)分(fen)離(li)出(chu)235U，最后讓含235U化合(he)物(wu)通過分(fen)解反應(ying)，就可(ke)得到(dao)235U。理論上它能(neng)生(sheng)產(chan)(chan)出(chu)很(hen)純的(de)(de)(de)235U等，但此(ci)法(fa)還未達(da)到(dao)生(sheng)產(chan)(chan)階段(duan)；從發展(zhan)潛力看，分(fen)子(zi)法(fa)則比原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)法(fa)優越。分(fen)子(zi)法(fa)濃縮用(yong)(yong)的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)料是鈾(you)的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)化合(he)物(wu)，原(yuan)(yuan)(yuan)料來源較豐富(fu)，且分(fen)離(li)過程不(bu)需加熱(re)；原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)法(fa)濃縮則需加熱(re)到(dao)2000多℃，高(gao)溫(wen)鈾(you)蒸氣(qi)(qi)有很(hen)強(qiang)的(de)(de)(de)腐蝕性。相對而言，分(fen)子(zi)激光(guang)法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)設(she)備較簡單，成本較低。

分子(zi)(zi)激(ji)光法(fa)只能(neng)(neng)用于(yu)濃縮UF6，不適于(yu)純(chun)化、濃縮金(jin)屬钚（制(zhi)造原(yuan)子(zi)(zi)彈等更好的核材料）的化合物；原(yuan)子(zi)(zi)激(ji)光法(fa)既能(neng)(neng)濃縮金(jin)屬鈾，也能(neng)(neng)濃縮金(jin)屬钚。可見，分子(zi)(zi)激(ji)光法(fa)比原(yuan)子(zi)(zi)激(ji)光法(fa)在防核擴(kuo)散方面會有利一些。

（2）氣體動力學法

該技術將UF6氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)與氫(qing)或(huo)氦的(de)混(hun)合氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)經過壓縮(suo)(suo)高速(su)通過一個(ge)(ge)噴嘴，然后(hou)穿過一個(ge)(ge)特定的(de)曲面(mian)，這樣便可獲得從鈾的(de)混(hun)合氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)中分(fen)離(li)235U同位素的(de)離(li)心力(li)。氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)動力(li)學分(fen)離(li)法(fa)(fa)為(wei)實現濃縮(suo)(suo)純度(du)所需(xu)的(de)級聯(lian)比氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)擴散法(fa)(fa)少，但(dan)它(ta)需(xu)大量的(de)電能。UF6與氫(qing)的(de)混(hun)合氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)在離(li)心機中的(de)渦流(liu)板上高速(su)離(li)心旋轉(zhuan)后(hou)，UF6氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)濃縮(suo)(suo)流(liu)和UF6氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)貧化(hua)流(liu)分(fen)別由兩條管道流(liu)出；處理收(shou)集的(de)已(yi)經多(duo)次分(fen)離(li)的(de)UF6氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)濃縮(suo)(suo)流(liu)，最(zui)后(hou)可得到濃縮(suo)(suo)鈾。

（3）電磁分離法

鈾同(tong)(tong)位(wei)素(su)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)分(fen)離(li)(li)濃縮技(ji)術(shu)，基于電(dian)(dian)離(li)(li)的(de)(de)原(yuan)子在(zai)磁(ci)(ci)場作圓周(zhou)運動時(shi)，質量不同(tong)(tong)的(de)(de)離(li)(li)子因旋轉(zhuan)半徑不同(tong)(tong)而被分(fen)離(li)(li)。它(ta)是使鈾同(tong)(tong)位(wei)素(su)原(yuan)子離(li)(li)子同(tong)(tong)時(shi)穿過電(dian)(dian)磁(ci)(ci)體的(de)(de)磁(ci)(ci)場，由于235U圓周(zhou)運動半徑與(yu)235U不同(tong)(tong)而被分(fen)離(li)(li)。這是20世紀40年代(dai)初使用的(de)(de)技(ji)術(shu)，伊拉克(ke)20世紀80年代(dai)的(de)(de)實驗(yan)研究表明，該技(ji)術(shu)與(yu)當代(dai)電(dian)(dian)子學結合(he)能生產(chan)武器級鈾材料。

（4）離子交換法

鈾(you)的(de)(de)幾(ji)種(zhong)同(tong)位(wei)素(su)(su)在質(zhi)量上(shang)的(de)(de)微小差異，能引起化(hua)(hua)學反應平衡的(de)(de)小的(de)(de)變化(hua)(hua)，這可用來作(zuo)同(tong)位(wei)素(su)(su)分離(li)(li)(li)的(de)(de)基(ji)礎。該(gai)方法(fa)(fa)有兩種(zhong)工藝過程(cheng)：液—液化(hua)(hua)學交(jiao)換過程(cheng)和固—液離(li)(li)(li)子(zi)(zi)交(jiao)換過程(cheng)，后(hou)者須用直徑(jing)大(da)于1米離(li)(li)(li)子(zi)(zi)交(jiao)換柱，這是(shi)(shi)一耐腐蝕、耐高壓的(de)(de)圓筒狀柱。1964年(nian)10月(yue)(yue)，我國爆(bao)炸的(de)(de)第一顆原(yuan)子(zi)(zi)彈就是(shi)(shi)用此(ci)法(fa)(fa)濃(nong)縮(suo)的(de)(de)235U制造而成(cheng)的(de)(de)。當時，以放(fang)射化(hua)(hua)學家楊承宗（1951年(nian)6月(yue)(yue)，他獲(huo)得巴(ba)黎大(da)學理學院博(bo)士學位(wei)，其答辯通(tong)(tong)過的(de)(de)博(bo)士論(lun)文就是(shi)(shi)《離(li)(li)(li)子(zi)(zi)交(jiao)換法(fa)(fa)分離(li)(li)(li)放(fang)射性元素(su)(su)的(de)(de)研(yan)究》）為首(shou)的(de)(de)我國科(ke)研(yan)人員(yuan)，在通(tong)(tong)州“五所(suo)”（鈾(you)濃(nong)縮(suo)研(yan)究所(suo)）利用離(li)(li)(li)子(zi)(zi)交(jiao)換法(fa)(fa)純化(hua)(hua)處理了上(shang)百噸各種(zhong)土法(fa)(fa)冶煉(lian)生產(chan)的(de)(de)重鈾(you)酸銨。經過兩年(nian)多的(de)(de)奮戰，他們生產(chan)出了2.5噸符合原(yuan)子(zi)(zi)彈原(yuan)料要求的(de)(de)純鈾(you)化(hua)(hua)合物，提前3個月(yue)(yue)為我國成(cheng)功試爆(bao)原(yuan)子(zi)(zi)彈提供了核心物質(zhi)。

鈾的用途

1942年前鈾主(zhu)要用作玻璃和(he)陶瓷(ci)的(de)著色劑，用量很(hen)少。隨著235U鏈式核裂變反應的(de)被發(fa)現，核裂變釋(shi)放的(de)巨大能量 （1kg235U釋(shi)放的(de)裂變能相當于(yu)1800tTNT炸藥(yao)）引起人們的(de)注(zhu)意，首(shou)先(xian)用于(yu)制造原(yuan)子(zi)彈、氫(qing)彈。

鈾核反應堆

從50年(nian)代后期(qi)開始，鈾被越來越多地用作核(he)發(fa)電的(de)(de)核(he)燃料(liao)。1kg235U核(he)完全裂變(bian)所釋放(fang)的(de)(de)能(neng)量相當(dang)于燃燒2700t優質煤所放(fang)出(chu)的(de)(de)能(neng)量。

此外，鈾(you)核反應堆也(ye)可(ke)用作輻照源，用于農業輻照育種、食品工業食品保鮮(xian)和滅菌，也(ye)可(ke)用于生產人(ren)造(zao)元素(su)。在(zai)(zai)醫藥(yao)方面(mian)用于放(fang)(fang)射(she)治療、放(fang)(fang)射(she)免疫藥(yao)盒(he)、造(zao)影(ying)診(zhen)斷等(deng)(deng)，在(zai)(zai)工業和地(di)(di)質等(deng)(deng)方面(mian)用于工業探(tan)傷、自動控(kong)制、地(di)(di)質勘探(tan)和文(wen)物(wu)考古等(deng)(deng)。

科(ke)學(xue)研究(jiu)及(ji)工(gong)業實踐證明，鈾(you)是惟一(yi)的(de)(de)一(yi)次天(tian)然核燃料(liao)，核能工(gong)業必須依靠(kao)鈾(you)。由于核能工(gong)業具有(you)和(he)平和(he)軍事(shi)應(ying)用兩種目的(de)(de)，因此鈾(you)便成為一(yi)種特殊商品(pin)金屬，其生產(chan)受(shou)到政治、社會(hui)和(he)經(jing)濟多種因素的(de)(de)影響。20世紀(ji)40～50年(nian)代，鈾(you)主要用于核武器，50年(nian)代以后主要用于核發電(dian)。世界鈾(you)的(de)(de)產(chan)量(liang)(liang)長期供過于需(xu)，有(you)大(da)量(liang)(liang)庫存。國際(ji)市場每公斤U3O8的(de)(de)價(jia)格從1978年(nian)初(chu)的(de)(de)97美元(yuan)(yuan)降(jiang)至(zhi)1990年(nian)的(de)(de)19.84美元(yuan)(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(zhi)1985年(nian)的(de)(de)35278t。但在這(zhe)段時期內(nei)，核電(dian)站發展迅(xun)速(su)，1980年(nian)裝機總容量(liang)(liang)為1.35億kW，1989年(nian)增至(zhi)3.18億kW。1985年(nian)鈾(you)的(de)(de)年(nian)產(chan)量(liang)(liang)低于核發電(dian)的(de)(de)需(xu)要量(liang)(liang)。

原子彈

把(ba)(ba)常規(gui)炸(zha)(zha)藥有(you)(you)規(gui)律地(di)安放在(zai)(zai)鈾的(de)(de)(de)周圍，然后使用電子(zi)(zi)雷管使這(zhe)(zhe)些炸(zha)(zha)藥精確(que)的(de)(de)(de)同(tong)時爆炸(zha)(zha)，產(chan)生的(de)(de)(de)巨大壓力將(jiang)(jiang)鈾壓到(dao)一(yi)起，并被(bei)(bei)壓縮，達(da)到(dao)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)條件，發生爆炸(zha)(zha)。或者將(jiang)(jiang)兩塊(kuai)總(zong)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)超過(guo)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)鈾塊(kuai)合(he)(he)到(dao)一(yi)起，也會(hui)發生猛烈的(de)(de)(de)爆炸(zha)(zha)。臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)是(shi)指維持(chi)(chi)核子(zi)(zi)連(lian)鎖(suo)反應(ying)所需的(de)(de)(de)裂變(bian)材料(liao)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)。不同(tong)的(de)(de)(de)可(ke)裂變(bian)材料(liao)，受核子(zi)(zi)的(de)(de)(de)性質(zhi)(zhi)(zhi)（如裂變(bian)橫切面）、物(wu)理(li)性質(zhi)(zhi)(zhi)、物(wu)料(liao)形狀(zhuang)、純度、是(shi)否被(bei)(bei)中(zhong)子(zi)(zi)反射物(wu)料(liao)包(bao)圍、是(shi)否有(you)(you)中(zhong)子(zi)(zi)吸收物(wu)料(liao)等等因素影響，而會(hui)有(you)(you)不同(tong)的(de)(de)(de)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)。剛好(hao)可(ke)能以(yi)(yi)(yi)產(chan)生連(lian)鎖(suo)反應(ying)的(de)(de)(de)組合(he)(he)，稱(cheng)(cheng)為(wei)已達(da)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)點(dian)。比這(zhe)(zhe)樣更多(duo)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)組合(he)(he)，核反應(ying)的(de)(de)(de)速率(lv)會(hui)以(yi)(yi)(yi)指數增長，稱(cheng)(cheng)為(wei)超臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)。如果組合(he)(he)能夠(gou)在(zai)(zai)沒有(you)(you)延遲放出中(zhong)子(zi)(zi)之下進行(xing)連(lian)鎖(suo)反應(ying)，這(zhe)(zhe)種臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)被(bei)(bei)稱(cheng)(cheng)為(wei)即發臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)，是(shi)超臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)一(yi)種。即發臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)組合(he)(he)會(hui)產(chan)生核爆炸(zha)(zha)。如果組合(he)(he)比臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)點(dian)小(xiao)，裂變(bian)會(hui)隨時間減少，稱(cheng)(cheng)之為(wei)次臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)。核子(zi)(zi)武器在(zai)(zai)引(yin)爆以(yi)(yi)(yi)前必須維持(chi)(chi)在(zai)(zai)次臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)。以(yi)(yi)(yi)鈾核彈(dan)為(wei)例，可(ke)以(yi)(yi)(yi)把(ba)(ba)鈾分成數大塊(kuai)，每(mei)塊(kuai)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)維持(chi)(chi)在(zai)(zai)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)以(yi)(yi)(yi)下。引(yin)爆時把(ba)(ba)鈾塊(kuai)迅速結合(he)(he)。投擲在(zai)(zai)廣(guang)島的(de)(de)(de)“小(xiao)男孩”原子(zi)(zi)彈(dan)是(shi)把(ba)(ba)一(yi)小(xiao)塊(kuai)的(de)(de)(de)鈾透(tou)過(guo)槍管射向另(ling)一(yi)大塊(kuai)鈾上，造成足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)。這(zhe)(zhe)種設計稱(cheng)(cheng)為(wei)“槍式”。

銷售信息

2023年11月21日，由于對(dui)核(he)能(neng)的(de)需(xu)求(qiu)復蘇(su)和供應中(zhong)斷(duan)，鈾的(de)價格15年來首次突破80美元/磅。紐(niu)商所(suo)追蹤實物市(shi)場鈾原(yuan)料黃餅（yellowcake）合約的(de)期貨當(dang)天(tian)觸及80.25美元/磅。