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鈾(you)(Uranium)是原子序數為92的(de)(de)(de)(de)元素，其元素符號是U，是自然界(jie)中能夠找到的(de)(de)(de)(de)最重(zhong)原生元素。在(zai)自然界(jie)中存在(zai)三種(zhong)同(tong)(tong)位(wei)素，均帶有(you)(you)放射性，擁有(you)(you)非常長的(de)(de)(de)(de)半衰期（數十萬(wan)年~45億年）。此外(wai)還有(you)(you)12種(zhong)人工同(tong)(tong)位(wei)素(226U~240U)。鈾(you)在(zai)1789年由馬丁(ding)·海因里(li)希(xi)·克拉普羅特（Martin Heinrich Klaproth）發(fa)現(xian)。鈾(you)化合物早期用于瓷器的(de)(de)(de)(de)著色，在(zai)核(he)裂變現(xian)象被(bei)發(fa)現(xian)后用作為核(he)燃(ran)料。

2023年4月，日本與韓國(guo)科(ke)學家(jia)發現了一種以前未知的(de)鈾(you)(you)同位素——鈾(you)(you)-241。11月21日，鈾(you)(you)的(de)價格15年來首次突破(po)80美元/磅(bang)。

簡介

自然產生的最重的金屬。呈銀(yin)白色，具有(you)(you)硬度強、密度高(gao)、可(ke)延展、有(you)(you)放(fang)射性(xing)等特征。一(yi)般在鈾與氧、氧化物或硅酸鹽的結合中(zhong)發現(xian)鈾。鈾原子能(neng)發生裂變反應(ying)，釋放(fang)大(da)量能(neng)量從而可(ke)以應(ying)用于發電，核武(wu)器制(zhi)造等領域。第二次世(shi)界大(da)戰中(zhong)盟軍的核武(wu)器計(ji)劃引發對(dui)鈾的需求，鈾的生產應(ying)運而生。到20世(shi)紀(ji)70年代(dai)，鈾的生產工(gong)業已穩固(gu)地建(jian)立起(qi)來。

化學性質

鈾(you)是(shi)Ⅲb族錒系放射(she)性(xing)化(hua)學(xue)元素，符號U，原(yuan)子(zi)序數(shu)(shu)92，相對原(yuan)子(zi)質量(liang)238.03，是(shi)原(yuan)子(zi)序數(shu)(shu)和相對原(yuan)子(zi)質量(liang)最(zui)大的天然(ran)元素。鈾(you)在常溫下是(shi)銀白(bai)色(se)的致密金屬，鈾(you)的新(xin)切(qie)面(mian)呈發亮的鋼灰色(se)，但在室(shi)溫空氣中逐漸生成黑色(se)氧化(hua)膜(mo)。

鈾原子的外電(dian)子層構型為(wei)[Rn]5f36d17s2，5f36d17s2殼層為(wei)價(jia)電(dian)子。鈾有+3、+4、+5、+6四(si)種(zhong)價(jia)態(tai)，以+4和+6價(jia)態(tai)為(wei)主。

鈾(you)是(shi)(shi)(shi)正(zheng)電性很強的(de)活潑元素，與幾乎(hu)所有非金(jin)屬(shu)元素（惰性氣(qi)體(ti)除(chu)外）反應(ying)(ying)生(sheng)成化合物(wu)，常以U3+、U4+、UO2+和UO22+離(li)子(zi)形式存在。鈾(you)與氫在523K時發(fa)生(sheng)可(ke)逆反應(ying)(ying)，生(sheng)成UH3。鈾(you)-氧系比較(jiao)復雜，在UO2～UO3間存在多種相，重要(yao)的(de)氧化物(wu)有UO2、U3O8和UO3。其(qi)中UO2是(shi)(shi)(shi)當前應(ying)(ying)用最(zui)廣泛的(de)核燃(ran)料(liao)。鈾(you)與鹵素生(sheng)成核燃(ran)料(liao)制備(bei)工藝中重要(yao)的(de)化合物(wu)。如UF4是(shi)(shi)(shi)生(sheng)產金(jin)屬(shu)鈾(you)和UF6的(de)中間產物(wu)。UF6的(de)三相點為337K，是(shi)(shi)(shi)氣(qi)態鈾(you)同(tong)位素分(fen)離(li)的(de)原料(liao)。碳(tan)化鈾(you)、氮化鈾(you)和硅化鈾(you)都(dou)是(shi)(shi)(shi)性能優(you)越的(de)被認為有希望的(de)核燃(ran)料(liao)。

金屬鈾在空氣中會變暗，可為(wei)蒸汽和酸(suan)腐蝕，但耐堿腐蝕。其原子半(ban)徑為(wei)138.5pm；U3+、U4+、U5+、U6+的離子半(ban)徑分別為(wei)103、97、89及80pm。鈾的電負性據鮑林（Pauling）測(ce)定為(wei)1.38；阿爾(er)勒德(de)（Allred）和羅切(qie)夫（Rochow）測(ce)定為(wei)1.22。

鈾(you)能(neng)與大多(duo)數非金屬元(yuan)素及其化(hua)合物發生反應(ying)，反應(ying)的(de)溫(wen)度(du)和反應(ying)速(su)度(du)隨鈾(you)的(de)粒度(du)而異(yi)。鈾(you)在(zai)(zai)室溫(wen)的(de)空氣或氧氣中能(neng)自燃，細粒鈾(you)在(zai)(zai)水中亦能(neng)自燃。在(zai)(zai)一定條件下，鈾(you)氧化(hua)放出的(de)能(neng)量可(ke)(ke)引(yin)起爆炸。鈾(you)粉塵的(de)爆炸濃度(du)下限為55mg/dm3。鈾(you)能(neng)與許多(duo)金屬反應(ying)生成金屬間化(hua)合物。鈾(you)可(ke)(ke)與鈮、鉿、鋯、鉬(mu)及鈦生成固溶體。

鈾(you)及其化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)均有較大的(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學毒性(xing)(xing)，空(kong)氣中可溶(rong)性(xing)(xing)鈾(you)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)的(de)(de)允(yun)許濃度為0.05mg/m3，不溶(rong)性(xing)(xing)鈾(you)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)的(de)(de)允(yun)許濃度為0.25mg/m3，人體對(dui)天然鈾(you)的(de)(de)放射性(xing)(xing)允(yun)許劑量，可溶(rong)性(xing)(xing)鈾(you)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)是7400Bq，不溶(rong)性(xing)(xing)鈾(you)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)是333Bq。

物理性質

鈾(you)是放射性(xing)金(jin)屬(shu)元素，可作為核(he)反應的燃料(liao)。鈾(you)是銀白色(se)金(jin)屬(shu)，幾乎與鋼一(yi)樣硬，密度高(gao)(gao)（相對密度約18.95），熔點1135℃，沸點4134℃。在核(he)能量發(fa)展之前，它被用(yong)作制造黃色(se)玻璃。鈾(you)是自然界存在的原(yuan)子(zi)序數(shu)最高(gao)(gao)的元素。1841年E.佩利（1811-1890）離析(xi)出金(jin)屬(shu)鈾(you)，雖然在此之前鈾(you)已在瀝青鈾(you)礦中被認知。它也藏于(yu)云母鈾(you)礦、釩鉀鈾(you)礦和獨(du)居石中；主要分布于(yu)加拿(na)大(da)、澳大(da)利亞、南非。可通過(guo)氣(qi)體(ti)擴散技術從(cong)易揮發(fa)氣(qi)體(ti)六氟化鈾(you)（UF6）中分離各同位素鈾(you)。

鈾存(cun)在(zai)三種(zhong)同素異形體，其存(cun)在(zai)溫(wen)度和主要結構(gou)特征列(lie)于表中(zhong)。α-U在(zai)室(shi)溫(wen)時的密(mi)度為19.02t/m3。α-U和β-U呈明顯(xian)的各向(xiang)異性，如在(zai)298～523K之間，α-U單晶沿a、b、c軸熱膨脹系數分(fen)別為αa=+33.24×10-6/K、αb=-6.49×10-6/K、αc=+30.36×10-6/K。γ-U有(you)各向(xiang)同性結構(gou)。無序排列(lie)的多晶鈾在(zai)293～373K范圍的熱膨脹系數等(deng)于16.3×10-6/K。在(zai)5～350K之間的比熱為27.66J/（mol·K）。α-U的熱導率隨溫(wen)度提(ti)高而增加，室(shi)溫(wen)下為25.1W/（m·K），1033K時為37.7W/（m·K）。

鈾的力(li)學性(xing)質隨試(shi)樣(yang)爐(lu)號和熱處理的不同而異(yi)。對α軋制(zhi)α退(tui)火(huo)的試(shi)樣(yang)，得(de)到(dao)室溫(wen)(wen)最大屈(qu)服強度(du)(du)為206.8-275.8 MPa，對小變(bian)形量擠(ji)壓鈾，室溫(wen)(wen)抗拉(la)強度(du)(du)極限為586.1～861.8MPa。鈾有(you)三種晶格結(jie)(jie)構(gou)(gou)：α-U為斜(xie)方(fang)結(jie)(jie)構(gou)(gou)，a=284.785pm，b=585.801pm，c=494.553pm；β-U為正方(fang)結(jie)(jie)構(gou)(gou)，a=1076.0pm，c=565.2pm；γ-U為體心立方(fang)結(jie)(jie)構(gou)(gou)，a=352.4pm。它們的轉換(huan)溫(wen)(wen)度(du)(du)為941K（α→β）和1047K（β→γ）。

鈾的同素(su)異(yi)形體(ti) α-U β-U γ-U

存在溫(wen)度范圍 （K） ＜941 941-1048 1048（熔點）

晶體(ti)結構 斜方(fang) 四方(fang) 體(ti)心立(li)方(fang)

晶胞(bao)中原子(zi)數 （個） 4 30 2

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

b0 0. 58692 - -

c0 0. 49563 0. 5656 -

鈾的重要物理性質列(lie)于下(xia)表。

性 質 數 據

熔(rong)點T/K 1405.5

沸(fei)點T/K 4018

熔(rong)化(hua)熱(re)Q/kJ·mol-1 15.5

氣化熱Q/kJ·mol-1 417.1

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

摩爾體(ti)積Vm/cm3 12.56

線(xian)脹系數αl/K-1 12.6×10-6

同位素及半衰期

天(tian)然(ran)(ran)鈾(you)(you)含有三(san)種同(tong)位素(su)：238U、235U和234U，它們的(de)(de)(de)含量(liang)分別為99.28%（238U）、0.71%（235U）和0.006%（234U），半衰期分別為（238U）4.51×109、（235U）7.09×108和（234U）2.35×105年。其中以(yi)235U為最(zui)重(zhong)要，是(shi)目(mu)前(qian)核(he)動(dong)力的(de)(de)(de)燃料(liao)。一個235U核(he)吸收一個熱中子發生裂(lie)變時放出約(yue)2.5個中子，并釋放出207MeV能(neng)量(liang)。1kg235U核(he)裂(lie)變放出的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)相(xiang)當(dang)于燃燒2700t煤所產生的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)。根據反應堆堆型及(ji)其工(gong)作條件(jian)，核(he)燃料(liao)可采用(yong)天(tian)然(ran)(ran)鈾(you)(you)或提高了U含量(liang)的(de)(de)(de)富集鈾(you)(you)。用(yong)氣體擴(kuo)散法、離(li)心法或激光(guang)法等(deng)分離(li)鈾(you)(you)同(tong)位素(su)，可使U的(de)(de)(de)富集度達到90%以(yi)上。U俘獲中子后轉變成易裂(lie)變的(de)(de)(de)Pu（钚）。Pu和U也是(shi)制造核(he)武(wu)器(qi)的(de)(de)(de)主要原料(liao)。

在25km地(di)殼內含(han)(han)1014t鈾(you)，其(qi)中海水(shui)含(han)(han)1010t，每噸海水(shui)平均含(han)(han)鈾(you)3.3mg。自然界存在幾(ji)百種含(han)(han)鈾(you)的(de)礦(kuang)物(wu)，但大(da)多(duo)是貧礦(kuang)，所(suo)以經濟地(di)大(da)量開采很困難。目(mu)前，經濟上有開采價值(zhi)的(de)鈾(you)礦(kuang)含(han)(han)U3O8量為0.1%左右。如果發(fa)展快中子增殖堆，則鈾(you)資(zi)源利用率可比壓水(shui)堆提(ti)高60～70倍。

鈾同位素中(zhong)存量最多的(de)是238U，再(zai)者是可用作核能發電的(de)燃(ran)料的(de)235U，豐度最少的(de)是234U。此外還有12種人工同位素。

同位素 豐度 半衰(shuai)期(qi) 衰(shuai)變模式 衰(shuai)變能量(liang)（MeV）衰(shuai)變產物(wu)

232U 人(ren)造 68.9年(nian) 自發分裂 - -

α衰變(bian) 5.414 Th-228

233U 人造 159200年 自(zi)發分裂(lie) 197.93 -

α衰變 4.909 Th-229

234U 0.01% 245500年(nian) 自發(fa)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 2.342×107年 自(zi)發分裂 201.82 -

α衰變 4.572 Th-232

237U 人造(zao) 6.75日 β衰變 0.519 Np-237

238U 99.28% 4.468×109年(nian) 自發分裂 205.87 -

α衰變 4.27 Th-234

核性質

鈾的(de)(de)熱中子(zi)吸收截面為7.60b±0.07b。鈾的(de)(de)同(tong)位素(su)（包括同(tong)核(he)異能素(su)）有15種，其質量數從(cong)227至240。鈾的(de)(de)天然同(tong)位素(su)組成列于下表。

核 素 相對原(yuan)子質量 自然豐度/% 半衰(shuai)期(qi)T1/2/a 衰(shuai)變模式(shi)及衰(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(wei)錒鈾(you)(you)衰變(bian)系(xi)的(de)(de)(de)(de)始祖(zu)核(he)(he)素(su)，238U為(wei)鈾(you)(you)鐳系(xi)的(de)(de)(de)(de)始祖(zu)核(he)(he)素(su)，234U是(shi)238U的(de)(de)(de)(de)衰變(bian)系(xi)產物。235U是(shi)惟(wei)一(yi)(yi)天然的(de)(de)(de)(de)可裂(lie)(lie)變(bian)核(he)(he)素(su)。235U核(he)(he)素(su)受熱(re)中(zhong)(zhong)子(zi)轟擊，吸(xi)收一(yi)(yi)個中(zhong)(zhong)子(zi)后發(fa)生裂(lie)(lie)變(bian)（誘發(fa)裂(lie)(lie)變(bian)）。一(yi)(yi)個235U核(he)(he)在裂(lie)(lie)變(bian)時放出的(de)(de)(de)(de)總能(neng)量為(wei)195MeV，同時放出2～3（平均2.5）個中(zhong)(zhong)子(zi)。只要其中(zhong)(zhong)一(yi)(yi)個中(zhong)(zhong)子(zi)引起(qi)另一(yi)(yi)個235U核(he)(he)發(fa)生裂(lie)(lie)變(bian)，鏈式核(he)(he)裂(lie)(lie)變(bian)就(jiu)會持續進行下去(qu)。238U不是(shi)裂(lie)(lie)變(bian)核(he)(he)素(su)，但238U在反(fan)應堆活性區吸(xi)收中(zhong)(zhong)子(zi)后生成(cheng)239U，239U再(zai)經兩次β衰變(bian)生成(cheng)能(neng)裂(lie)(lie)變(bian)的(de)(de)(de)(de)Pu。因此，可以利用快中(zhong)(zhong)子(zi)增殖堆充分發(fa)揮238U的(de)(de)(de)(de)作用，提(ti)高天然鈾(you)(you)的(de)(de)(de)(de)利用率。

發現簡史

鈾(you)（yóu）英文名(ming)Uranium，得名(ming)于(yu)天(tian)王(wang)星的(de)(de)(de)名(ming)字“Uranus”。1789年(nian)(nian)(nian)M.H.克拉普羅特（Martin Heinrich Klaproth）首先從瀝(li)青鈾(you)礦中(zhong)發現了(le)“鈾(you)”，就用1781年(nian)(nian)(nian)新(xin)發現的(de)(de)(de)一個行星——天(tian)王(wang)星命名(ming)它為(wei)(wei)uranium，元素符(fu)號定為(wei)(wei)U。但1841年(nian)(nian)(nian)E.M.佩(pei)利若(ruo)（Eugene-Melchior Peligot）證(zheng)明該物質系二(er)氧化(hua)鈾(you)，隨后用鉀還(huan)原UCl4制(zhi)備了(le)金屬鈾(you)。1896年(nian)(nian)(nian)A.H.貝可勒爾(er)（Antoine Henri Becquerel）發現了(le)鈾(you)的(de)(de)(de)放射性現象(xiang)。那時對(dui)鈾(you)的(de)(de)(de)研(yan)究屬純理論性的(de)(de)(de)，鈾(you)化(hua)合物只(zhi)用于(yu)玻璃和(he)陶瓷(ci)的(de)(de)(de)著色。1898年(nian)(nian)(nian)在鈾(you)礦中(zhong)發現了(le)鐳，鈾(you)便成(cheng)為(wei)(wei)開(kai)采鐳的(de)(de)(de)副產品(pin)。1938年(nian)(nian)(nian)O.哈恩（Otto Hahn）和(he)F.施特拉斯曼（Fritz Strassmann）用中(zhong)子轟擊鈾(you)核(he)(he)發現核(he)(he)裂變同(tong)時釋放出能量，引(yin)起了(le)人們(men)重新(xin)對(dui)鈾(you)的(de)(de)(de)重視。第二(er)次世(shi)界(jie)大戰期間和(he)戰后，由于(yu)核(he)(he)武(wu)器和(he)核(he)(he)動力的(de)(de)(de)需要，加(jia)速了(le)鈾(you)資源(yuan)的(de)(de)(de)勘(kan)探和(he)開(kai)采。

美國為此設立了專(zhuan)門研究(jiu)原(yuan)(yuan)子彈的(de)(de)(de)機構。1945年(nian)美國在日(ri)本(ben)(ben)廣(guang)島投擲了第一顆(ke)(ke)235U原(yuan)(yuan)子彈，幾天后(hou)又在日(ri)本(ben)(ben)長崎投下了一顆(ke)(ke)239Pu原(yuan)(yuan)子彈。1954年(nian)蘇聯建成了第一座核電站。從(cong)此，鈾的(de)(de)(de)科研和生(sheng)產受到世(shi)界各國的(de)(de)(de)高度重(zhong)視，核武器制造(zao)和核發(fa)電工(gong)業便得到迅速(su)發(fa)展。中國的(de)(de)(de)鈾工(gong)業自20世(shi)紀50年(nian)代興起(qi)，已(yi)形成完整的(de)(de)(de)和具有相當規(gui)模的(de)(de)(de)科研和工(gong)業生(sheng)產體系。

2023年(nian)4月，日(ri)本與(yu)韓(han)國科學家(jia)發現了一種以前(qian)未(wei)知的鈾(you)同(tong)位素——鈾(you)-241。其原子(zi)序數為92，質量為241，半(ban)衰期可能只有40分鐘，這是自(zi)1979年(nian)以來(lai)科學家(jia)首次發現富(fu)含中子(zi)的鈾(you)同(tong)位素。

鈾的化合物

鈾有(you)多種化合物，主要(yao)鈾化合物的化學式(shi)、存在形態和用途列于下表。

名稱 化學式(shi) 存(cun)在形(xing)態 用 途

二氧化鈾 UO2 深褐(he)色或(huo)黑色粉末 制造反(fan)應堆(dui)元(yuan)件或(huo)

生產UF4

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

亮(liang)黃色，δ-UO3紅色，Σ-UO3磚紅色，η-UO3棕(zong)色

八氧化三鈾(you) U3O8 橄欖綠(lv)(lv)色（有時呈(cheng)墨綠(lv)(lv)或黑色）粉末翠綠(lv)(lv)色晶體（綠(lv)(lv)鹽）儲存、還原(yuan)成UO2制取金(jin)屬(shu)鈾(you)或UF6

四氟化鈾 UF4 室溫下(xia)近于(yu)白色固體，在309K溫度升(sheng)華(hua)，最易揮發的鈾化合(he)物 同(tong)位素分離，濃縮(suo)

六氟化鈾 UF6 235U

硝(xiao)酸鈾酰 UO2(NO3)2 UO2（NO3）2·6H2O亮黃色晶(jing)體 脫硝(xiao)成UO3

重鈾酸銨(an) (NH4)2U2O7 黃(huang)色沉淀物（俗稱“黃(huang)餅(bing)”）質量好(hao)的呈(cheng)片狀結晶 熱分解(jie)成UO2或

UO3

三碳(tan)酸鈾酰銨 (NH4)4UO2(CO3)3 淡黃色晶體 熱分(fen)解成(cheng)UO2

鈾的合金

鈾能(neng)與多種金屬(shu)(shu)生成金屬(shu)(shu)間化(hua)合物。鈾具(ju)有化(hua)學性質活(huo)潑、各(ge)向異(yi)性結構和機械性能(neng)較差(cha)等缺(que)陷(xian)。鈾合金的某(mou)些(xie)性質優(you)于金屬(shu)(shu)鈾，這(zhe)在核燃料元件制造(zao)中相(xiang)當(dang)重要。添加適量的其他(ta)金屬(shu)(shu)，如鈮、鉻、鉬(mu)或鋯能(neng)改善鈾的熱導率、晶體(ti)結構及金相(xiang)結構、熱處理特性、輻(fu)照穩定性和耐蝕(shi)性等。

貧(pin)鈾(you)(you)彈(dan)即(ji)利用貧(pin)鈾(you)(you)合(he)金制(zhi)造的一(yi)種高效燃燒穿甲彈(dan)，它借助(zhu)貧(pin)鈾(you)(you)材料密度(du)大(da)（鉛密度(du)的2倍）、強度(du)大(da)（鋼強度(du)的3倍）和穿透力(li)強，且易燃燒的特(te)點制(zhi)作而成，貧(pin)鈾(you)(you)合(he)金含238U、235U等(deng)，貧(pin)鈾(you)(you)彈(dan)爆炸后殘留的235U等(deng)能損害腎臟、神經系統(tong)，可(ke)導致肺(fei)癌等(deng)。密度(du)、硬度(du)較大(da)的貧(pin)鈾(you)(you)合(he)金，還可(ke)制(zhi)作防輻(fu)射(she)材料等(deng)。

鈾的賦存及資源

鈾(you)廣(guang)泛存在(zai)于地殼(ke)和(he)海水中(zhong)。海水中(zhong)鈾(you)的濃(nong)度為(wei)3×10-7%，地殼(ke)豐(feng)度為(wei)2.3×10-4%，但在(zai)地殼(ke)中(zhong)很分散。

鈾的礦物

鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)按成因(yin)可分為(wei)原(yuan)生(sheng)(sheng)鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)和(he)次(ci)生(sheng)(sheng)鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)兩(liang)大(da)類(lei)。除瀝青(qing)鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)外，原(yuan)生(sheng)(sheng)鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)均存在于偉晶巖中，原(yuan)生(sheng)(sheng)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)經風化和(he)熱(re)液作用(yong)易轉(zhuan)變成各種(zhong)次(ci)生(sheng)(sheng)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)。鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)的成因(yin)、產狀(zhuang)、含鈾(you)量及(ji)伴生(sheng)(sheng)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)和(he)圍巖均會影響到鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)的加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝。已發現的鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)和(he)含鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)約有500多種(zhong)。其中常見并(bing)具有工(gong)(gong)業實(shi)用(yong)價值的僅二(er)三十種(zhong)。下表所列為(wei)重要的鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(wu)。

類型 礦物名稱 組 成 鈾含量（質量分數(shu)ω）/%

原(yuan)生鈾礦 瀝青鈾礦 UO2·mUO3·nPbO 40～76

晶質鈾礦 （U,Th）O2·mUO3·nPbO 65～75.4

鈦鈾礦 (U,Ce,Fe,Y,Th)3Ti5O16 ＜40

次生鈾礦 水（瀝青）鈾礦 UO2·mUO3·nH2O

銅(tong)鈾云母 Cu(UO2)2(PO4)2·(8～12)H2O 50

鈣(gai)鈾(you)云母 Ca(UO2)2(PO4)2·(8～12)H2O 50

鉀釩(fan)鈾礦 K2(UO2)2(VO4)2·(1～3)H2O 50

釩鈣鈾(you)礦 Ca(UO2)2(VO4)2·8H2O 50～60

除澳大(da)(da)利(li)亞、加(jia)拿大(da)(da)有一(yi)些較大(da)(da)的(de)富鈾礦(kuang)(kuang)床(chuang)（含鈾1%～10%）外，大(da)(da)多數鈾礦(kuang)(kuang)的(de)含鈾品(pin)位(wei)為0.1%～0.2%。鈾水(shui)冶(ye)廠(chang)大(da)(da)多直接(jie)處(chu)理鈾原礦(kuang)(kuang)，但通過選(xuan)礦(kuang)(kuang)能(neng)提高礦(kuang)(kuang)石品(pin)位(wei)，降低成本(ben)。一(yi)些國家正采用(yong)(yong)放射分選(xuan)機對塊狀鈾礦(kuang)(kuang)石進(jin)行選(xuan)礦(kuang)(kuang)。為了綜合利(li)用(yong)(yong)或(huo)改善(shan)鈾礦(kuang)(kuang)石加(jia)工性(xing)能(neng)，有的(de)礦(kuang)(kuang)石還需經配(pei)礦(kuang)(kuang)、焙燒(shao)等(deng)預處(chu)理。

此外，含(han)鈾(you)(you)(you)的(de)磷酸(suan)鹽礦(kuang)、褐煤、頁(ye)巖、鈾(you)(you)(you)礦(kuang)水(shui)、含(han)鈾(you)(you)(you)銅廢石(shi)堆浸液(ye)和海水(shui)等(deng)都可(ke)成為提鈾(you)(you)(you)的(de)原(yuan)料。例如，1988年美國從濕(shi)法磷酸(suan)等(deng)副產品(pin)中回(hui)收的(de)鈾(you)(you)(you)達(da)1500t，約占(zhan)其總產量5190t鈾(you)(you)(you)的(de)29%。

分布范圍

鈾(you)通(tong)常被(bei)人們認(ren)為是一(yi)種稀(xi)有(you)金屬，盡管鈾(you)在地殼(ke)中的(de)含量很高，比汞、鉍、銀(yin)要多(duo)得多(duo)，但(dan)由于提取(qu)鈾(you)的(de)難度較大，所以它注(zhu)定(ding)了要比汞這些元素發現的(de)晚得多(duo)。盡管鈾(you)在地殼(ke)中分布(bu)廣(guang)泛，但(dan)是只(zhi)有(you)瀝青鈾(you)礦和鉀釩鈾(you)礦兩種常見的(de)礦床。

地(di)殼中(zhong)鈾(you)(you)的(de)(de)平均含(han)(han)(han)量(liang)約(yue)為百萬分之(zhi)2.5，即平均每(mei)(mei)噸(dun)地(di)殼物質中(zhong)約(yue)含(han)(han)(han)2.5克(ke)鈾(you)(you)，這比鎢、汞、金、銀等元素的(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)還(huan)高(gao)。鈾(you)(you)在(zai)各(ge)種巖(yan)石(shi)中(zhong)的(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)很不均勻。例如在(zai)花(hua)崗巖(yan)中(zhong)的(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)就要高(gao)些，平均每(mei)(mei)噸(dun)含(han)(han)(han)3.5克(ke)鈾(you)(you)。在(zai)地(di)殼的(de)(de)第一(yi)層（距(ju)地(di)表(biao)20 km）內含(han)(han)(han)鈾(you)(you)近(jin)1.3×1014噸(dun)。依此推算(suan)，一(yi)立(li)方公里的(de)(de)花(hua)崗巖(yan)就會含(han)(han)(han)有約(yue)一(yi)萬噸(dun)鈾(you)(you)。海(hai)水(shui)中(zhong)鈾(you)(you)的(de)(de)濃(nong)度相當低，每(mei)(mei)噸(dun)海(hai)水(shui)平均只含(han)(han)(han)3.3毫克(ke)鈾(you)(you)，但由于(yu)海(hai)水(shui)總量(liang)極大（海(hai)水(shui)中(zhong)總含(han)(han)(han)鈾(you)(you)量(liang)可達4.5×109噸(dun)），且從(cong)水(shui)中(zhong)提取有其方便(bian)之(zhi)處，所以不少(shao)國家，特別(bie)是那些缺少(shao)鈾(you)(you)礦資源的(de)(de)國家，正(zheng)在(zai)探索(suo)海(hai)水(shui)提鈾(you)(you)的(de)(de)方法。

由于(yu)鈾(you)(you)的(de)(de)化(hua)(hua)學性(xing)質很(hen)活(huo)潑，所以自然界不存在游離態的(de)(de)金(jin)屬(shu)鈾(you)(you)，它總是以化(hua)(hua)合(he)(he)狀(zhuang)態存在著。已知的(de)(de)鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)物有(you)一百七十多種，但具有(you)工(gong)業(ye)開采(cai)價值(zhi)的(de)(de)鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)只有(you)二、三(san)十種，其中最重要的(de)(de)有(you)瀝青鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)（主要成分(fen)為八(ba)氧化(hua)(hua)三(san)鈾(you)(you)）、品質鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)（主要成分(fen)為二氧化(hua)(hua)鈾(you)(you)）、鈾(you)(you)石(shi)和鈾(you)(you)黑(hei)等(deng)。很(hen)多的(de)(de)鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)物都呈黃色、綠色或黃綠色。有(you)些鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)物在紫外線下(xia)能發出強(qiang)烈的(de)(de)熒(ying)光(guang)。正是鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)物（鈾(you)(you)化(hua)(hua)合(he)(he)物）這種發熒(ying)光(guang)的(de)(de)特性(xing)，才(cai)導(dao)致了放射性(xing)現(xian)象(xiang)的(de)(de)發現(xian)。

雖然鈾元(yuan)素的分布相當(dang)廣，但鈾礦床的分布卻很有限(xian)。鈾資源(yuan)主(zhu)要分布在(zai)美(mei)國、加拿(na)大(da)、南非、西(xi)南非、澳大(da)利亞(ya)等國家和(he)地區。據估(gu)計，已探明的工業(ye)儲量到1972年已超過一百萬噸(dun)。

鈾(you)(you)及其一系列(lie)衰變子體的放射(she)性(xing)是存(cun)在鈾(you)(you)的最好標志。人的肉(rou)眼(yan)雖然(ran)看不(bu)見放射(she)性(xing)，但(dan)是借助于(yu)專門的儀器卻(que)可以方便地把它探測出來。因(yin)此，鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)資源的普查和勘探幾乎都利(li)用了鈾(you)(you)具(ju)有(you)放射(she)性(xing)這一特點(dian)：若(ruo)發(fa)現某個地區(qu)巖石、土(tu)壤(rang)、水(shui)、甚至植(zhi)物內放射(she)性(xing)特別強，就說(shuo)明(ming)那個地區(qu)可能有(you)鈾(you)(you)礦(kuang)(kuang)存(cun)在。

提取冶金

鈾(you)(you)(you)的提(ti)取冶金具有三(san)個特點。第(di)一，鈾(you)(you)(you)礦石(shi)的品(pin)位很低，一般含鈾(you)(you)(you)（238U+235U）0.1%～0.2%，而其中235U僅(jin)為0.0007%～0.0014%，為獲得(de)核(he)純鈾(you)(you)(you)，必須經(jing)過(guo)一系列(lie)富集、提(ti)純過(guo)程。第(di)二(er)，核(he)純金屬鈾(you)(you)(you)需再經(jing)同位素(su)分(fen)離(li)，制(zhi)成(cheng)不(bu)同豐度的濃縮235U。第(di)三(san)，工藝(yi)過(guo)程繁雜，并存在輻射危害(hai)問題(ti)。因(yin)此，鈾(you)(you)(you)生產技術難度大，安全(quan)防護(hu)要求(qiu)嚴格。

除了就地浸出以(yi)及從其他含鈾物料提鈾外(wai)，鈾的(de)提取冶金都(dou)是(shi)從鈾礦(kuang)石（原礦(kuang)或(huo)精礦(kuang)）開始(shi)的(de)，通常包括鈾提取、四(si)氟(fu)化鈾制(zhi)(zhi)取、金屬(shu)鈾制(zhi)(zhi)取、六氟(fu)化鈾制(zhi)(zhi)取、鈾同位素(su)分離、制(zhi)(zhi)取含濃縮U的(de)金屬(shu)鈾和鈾燃料元件加工等主(zhu)要步驟。

（1）鈾提(ti)取。包括鈾礦(kuang)石的浸出、液固分(fen)離、富(fu)集(ji)、提(ti)純(chun)（常(chang)用離子交換或溶劑萃取法(fa)）及沉淀產物熱分(fen)解(jie)制(zhi)取核純(chun)UO2或U3O8。

（2）四(si)氟化(hua)鈾制取。將UO2（U3O8可用氫(qing)還原成UO2）氫(qing)氟化(hua)成四(si)氟化(hua)鈾（綠(lv)鹽）。

（3）金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)鈾制取(qu)。用(yong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)鈣或(huo)鎂將UF4還原成金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)鈾，金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)鈾再經精煉、澆(jiao)鑄、加工(gong)、鍛造（或(huo)擠(ji)壓）成形(xing)、包(bao)殼等處理制成天然鈾的反應堆元件，供(gong)生產裂變(bian)元素239Pu用(yong)。

（4）六(liu)氟化鈾制取。將UF4氟化成UF6。

（5）鈾同位素分離(li)。利用235U與238U質(zhi)量之(zhi)間的微小差(cha)異，通過對UF6的氣(qi)體擴散（或離(li)心分離(li)），制取不同豐度的濃縮235UF6。

（6）制取(qu)含濃縮235U的(de)金(jin)屬鈾。將濃縮235UF6經氫還原成(cheng)235UF4，再(zai)轉化(hua)成(cheng)濃縮235UO2。用鈣(gai)或鎂還原235UF4制成(cheng)含濃縮U的(de)金(jin)屬鈾。

（7）鈾(you)燃料(liao)元件加工。將濃縮UO2或金屬鈾(you)進一步加工制成反(fan)應(ying)堆燃料(liao)元件或其(qi)他(ta)最終產品。

安全防護

鈾(you)(you)及其(qi)化(hua)合物(wu)既會放出(chu)危(wei)害生物(wu)的(de)(de)(de)(de)射(she)線，又有化(hua)學(xue)毒性，在生產(chan)(chan)過(guo)程中必須采(cai)取(qu)安全防護(hu)措施。安全防護(hu)措施的(de)(de)(de)(de)主要內容包括嚴防粉塵及氡氣進入人(ren)體(ti)；使生產(chan)(chan)場地(di)的(de)(de)(de)(de)輻(fu)射(she)劑量低于放射(she)性衛生防護(hu)規定的(de)(de)(de)(de)限值；排(pai)放的(de)(de)(de)(de)三廢經(jing)處理后必須達到(dao)國家規定的(de)(de)(de)(de)排(pai)放標(biao)準(zhun)。要注意濃縮鈾(you)(you)產(chan)(chan)物(wu)臨界安全。

發展趨勢

利(li)用低(di)品位鈾(you)礦石及其他含鈾(you)物(wu)料以(yi)擴大鈾(you)資源(yuan)。重視鈾(you)的(de)(de)就地浸(jin)出(chu)、堆(dui)浸(jin)、細(xi)菌浸(jin)出(chu)等浸(jin)出(chu)方法的(de)(de)開(kai)發(fa)和推廣應用，以(yi)節省能耗和降低(di)生(sheng)產成(cheng)本。開(kai)發(fa)并(bing)推廣應用快中子(zi)增殖堆(dui)，提高(gao)天(tian)然(ran)鈾(you)的(de)(de)利(li)用率(lv)。研究開(kai)發(fa)無廢物(wu)工藝，減(jian)輕鈾(you)對環境的(de)(de)污染。發(fa)展(zhan)節能的(de)(de)離心法、激光法等同位素分離方法，替代(dai)耗能高(gao)的(de)(de)擴散法。

鈾原子核裂變

自然界(jie)里234U不(bu)會發(fa)生核(he)裂變，通常(chang)，238U也不(bu)會發(fa)生裂變，只有235U易發(fa)生核(he)裂變，核(he)燃(ran)料主要指(zhi)235U。235U半衰期(qi)(qi)為7.038×108年，從235U開始(shi)，經過11次(ci)連(lian)續衰變，最(zui)(zui)后(hou)出(chu)現(xian)穩定(ding)(ding)的207Pb。238U半衰期(qi)(qi)為4.468×109年，從238U開始(shi)，經過14次(ci)連(lian)續衰變，最(zui)(zui)后(hou)出(chu)現(xian)穩定(ding)(ding)的206Pb-206。238U連(lian)續衰變中，子核(he)半衰期(qi)(qi)最(zui)(zui)長(chang)的是234U，它(ta)的半衰期(qi)(qi)是2.45×105年。

235U、233U和(he)239Pu是主要(yao)的(de)核(he)裂(lie)變(bian)物(wu)質，可直接做核(he)燃料，它們(men)能大量獲(huo)得、并易(yi)吸收慢(man)中(zhong)(zhong)子(zi)（能量小(xiao)于(yu)1eV）并發生(sheng)裂(lie)變(bian)，234U、238U則不行。235U存在于(yu)天然(ran)鈾(you)中(zhong)(zhong)，233U和(he)239Pu要(yao)靠鈾(you)核(he)反(fan)應堆(dui)生(sheng)產(chan)。235U、233U和(he)239Pu，任(ren)何(he)能量的(de)中(zhong)(zhong)子(zi)均可使它們(men)分(fen)裂(lie)、釋放能量；對235U來說(shuo)，速度越(yue)慢(man)的(de)中(zhong)(zhong)子(zi)越(yue)易(yi)引起裂(lie)變(bian)。238U吸收一個(ge)中(zhong)(zhong)子(zi)，也可轉變(bian)為裂(lie)變(bian)物(wu)質。

235U和238U都能自發(fa)裂變，但(dan)后者自發(fa)裂變的(de)幾率很小。

U-235裂變

研究(jiu)表明(ming)，235U吸收慢中子(zi)后，有(you)40多(duo)種(zhong)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)方(fang)(fang)式，至少能(neng)生(sheng)產36種(zhong)元(yuan)素的(de)(de)300多(duo)種(zhong)核(he)素和快中子(zi)（平均2.5個），并釋放(fang)巨大(da)能(neng)量(liang)。鈾(you)核(he)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)生(sheng)成(cheng)物(wu)除(chu)中子(zi)外(wai)，通(tong)常有(you)兩種(zhong)（兩分裂(lie)(lie)(lie)）裂(lie)(lie)(lie)變(bian)物(wu)，還有(you)三(san)種(zhong)（三(san)分裂(lie)(lie)(lie)）和四種(zhong)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)物(wu)（1946 年，我國(guo)物(wu)理學家錢三(san)強等在(zai)(zai)法(fa)國(guo)發(fa)(fa)現），“三(san)分裂(lie)(lie)(lie)”幾率極小。除(chu)中子(zi)外(wai)，鈾(you)核(he)“兩分裂(lie)(lie)(lie)”的(de)(de)碎塊(kuai)有(you)許多(duo)組(zu)合方(fang)(fang)式，碎塊(kuai)質量(liang)比(bi)大(da)致為3：2的(de)(de)發(fa)(fa)生(sheng)幾率最大(da)，碎塊(kuai)質量(liang)相(xiang)同(tong)的(de)(de)機會(hui)極小；鈾(you)“三(san)分裂(lie)(lie)(lie)”，其(qi)中一塊(kuai)是(shi)α粒(li)子(zi)，“三(san)分裂(lie)(lie)(lie)”發(fa)(fa)生(sheng)的(de)(de)幾率是(shi)“二(er)分裂(lie)(lie)(lie)”的(de)(de)3/1000。統計表明(ming)，235U裂(lie)(lie)(lie)變(bian)發(fa)(fa)射的(de)(de)中子(zi)能(neng)量(liang)（動能(neng)）在(zai)(zai)0.1-20MeV范(fan)圍(wei)，平均為2MeV。僅有(you)快中子(zi)不能(neng)使天然鈾(you)產生(sheng)持(chi)續的(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)鏈式反(fan)(fan)應，慢中子(zi)也不能(neng)使238U發(fa)(fa)生(sheng)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)，持(chi)續的(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)反(fan)(fan)應在(zai)(zai)238U中不可(ke)能(neng)發(fa)(fa)生(sheng)。235U和240Pu等，除(chu)中子(zi)可(ke)引(yin)發(fa)(fa)其(qi)核(he)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)外(wai)，具(ju)有(you)足夠能(neng)量(liang)的(de)(de)帶電粒(li)子(zi)或γ射線等也能(neng)引(yin)發(fa)(fa)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)。此外(wai)，鈾(you)對約25eV的(de)(de)中子(zi)還會(hui)產生(sheng)俘獲共振，即俘獲而不裂(lie)(lie)(lie)變(bian)。

235U結合能小(xiao)，核裂(lie)(lie)變(bian)(bian)勢壘較低(di)，任何能量(liang)的(de)(de)中(zhong)(zhong)子(zi)都(dou)能使(shi)它(ta)(ta)裂(lie)(lie)變(bian)(bian)，且對慢(man)中(zhong)(zhong)子(zi)（中(zhong)(zhong)子(zi)速率為2.2×103m/s，與常(chang)溫下氣體(ti)分子(zi)運動速率相當。這(zhe)(zhe)樣，它(ta)(ta)在鈾核附近的(de)(de)時(shi)間(jian)相對較長，容易擊中(zhong)(zhong)鈾核使(shi)之裂(lie)(lie)變(bian)(bian)）有很大的(de)(de)裂(lie)(lie)變(bian)(bian)截(jie)面（裂(lie)(lie)變(bian)(bian)幾率大）。235U吸收一(yi)個(ge)慢(man)中(zhong)(zhong)子(zi)，通(tong)常(chang)先形成(cheng)激(ji)發(fa)態的(de)(de)236U（復核），然(ran)后裂(lie)(lie)變(bian)(bian)成(cheng)兩塊，同時(shi)釋放中(zhong)(zhong)子(zi)和能量(liang)等。熱中(zhong)(zhong)子(zi)（慢(man)中(zhong)(zhong)子(zi)的(de)(de)一(yi)種）反應(ying)堆里(li)，235U熱中(zhong)(zhong)子(zi)裂(lie)(lie)變(bian)(bian)截(jie)面比238U的(de)(de)熱中(zhong)(zhong)子(zi)裂(lie)(lie)變(bian)(bian)截(jie)面要大200倍，這(zhe)(zhe)樣，就會(hui)有足(zu)夠(gou)數量(liang)的(de)(de)中(zhong)(zhong)子(zi)引起235U核裂(lie)(lie)變(bian)(bian)，這(zhe)(zhe)可(ke)彌補天然(ran)鈾或濃(nong)縮鈾中(zhong)(zhong)235U含(han)量(liang)較少(shao)之弱點；這(zhe)(zhe)種反應(ying)堆工作時(shi)，鈾的(de)(de)利(li)用率為1%-2%。

U-238裂變

238U（240Pu、232Th）裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)是有(you)閥(fa)的(de)(de)，小于1.1MeV的(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)會被其(qi)吸收(shou)(shou)或散射，不(bu)能(neng)(neng)(neng)(neng)引(yin)發裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)；較大(da)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)才能(neng)(neng)(neng)(neng)使(shi)它(ta)們(men)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)，但(dan)(dan)可能(neng)(neng)(neng)(neng)性又極小。238U結合(he)能(neng)(neng)(neng)(neng)較大(da)，裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)勢(shi)壘較高，能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)超過1.4MeV的(de)(de)快中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)才能(neng)(neng)(neng)(neng)使(shi)它(ta)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)，釋放的(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)較大(da)。研(yan)究顯示，238U在(zai)(zai)幾MeV以上(shang)有(you)很多共(gong)振吸收(shou)(shou)峰(feng)，其(qi)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)幾率隨(sui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)增大(da)而增大(da)。238U不(bu)易產生裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)，但(dan)(dan)吸收(shou)(shou)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)后(hou)能(neng)(neng)(neng)(neng)變(bian)(bian)(bian)成239Pu和233U等較好的(de)(de)核(he)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)物(wu)質。熱中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)被238U俘(fu)獲的(de)(de)幾率是熱中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)使(shi)235U裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)幾率的(de)(de)1/190左右(you)。快中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)同238U核(he)的(de)(de)主要(yao)作用是非彈(dan)性碰(peng)撞(zhuang)，大(da)部分中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)都是通(tong)過非彈(dan)性碰(peng)撞(zhuang)降低能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)，再在(zai)(zai)多次碰(peng)撞(zhuang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)被238U核(he)吸收(shou)(shou)。

鈾濃縮

濃縮鈾簡介

鈾材(cai)料(liao)里235U的含量高(gao)(gao)于(yu)0.7%即濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾。鈾是(shi)重要(yao)的核燃料(liao)和原(yuan)子(zi)彈核心(xin)材(cai)料(liao)，現在(zai)使用(yong)的鈾材(cai)料(liao)都需提煉、濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)，使之達到一定的純(chun)度。比如，制造(zao)一顆原(yuan)子(zi)彈至少(shao)需20-50千克的高(gao)(gao)濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾（也可用(yong)钚造(zao)原(yuan)子(zi)彈），其濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)純(chun)度應達到 90%以上。

鈾(you)礦石里235U的(de)(de)(de)含量(liang)很低，絕大(da)部分是(shi)238U，鈾(you)礦石不(bu)能像煤塊那樣直(zhi)接(jie)做燃料，它類(lei)似于大(da)部分是(shi)泥沙的(de)(de)(de)煤餅，沒法(fa)燃燒(shao)。鈾(you)元素(su)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)的(de)(de)(de)豐度(du)（一元素(su)的(de)(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)混(hun)合物里，某(mou)(mou)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)的(de)(de)(de)原(yuan)子(zi)數(shu)(shu)和總的(de)(de)(de)原(yuan)子(zi)數(shu)(shu)之(zhi)比）可(ke)通過工(gong)藝處理(li)使之(zhi)增大(da)，以獲得(de)該(gai)元素(su)濃(nong)縮(suo)的(de)(de)(de)某(mou)(mou)種同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)，如235U，235U與(yu)238U物理(li)性(xing)質稍有不(bu)同(tong)(tong)，主要(yao)是(shi)相對質量(liang)不(bu)同(tong)(tong)，這導(dao)致它們形(xing)成的(de)(de)(de)化合物微粒(li)質量(liang)會(hui)有點差異(yi)。利(li)用鈾(you)天(tian)然同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)原(yuan)子(zi)量(liang)不(bu)同(tong)(tong)進行分離(li)，可(ke)使鈾(you)材料中235U對238U的(de)(de)(de)比值較天(tian)然鈾(you)高，從而獲得(de)裂變材料——濃(nong)縮(suo)鈾(you)。“濃(nong)縮(suo)”主指提高某(mou)(mou)元素(su)特(te)定同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)豐度(du)的(de)(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)分離(li)過程(cheng)，如由天(tian)然鈾(you)生(sheng)產(chan)濃(nong)縮(suo)鈾(you)或由普通水(shui)生(sheng)產(chan)重水(shui)等。

濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(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)對于(yu)(yu)238U等的(de)(de)相(xiang)(xiang)對豐(feng)(feng)(feng)度(du)(du)（濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)），使天然235U的(de)(de)相(xiang)(xiang)對含量(liang)高(gao)(gao)于(yu)(yu)0.7%的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)，即(ji)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)，鈾(you)(you)(you)(you)(you)燃(ran)料(liao)(liao)中235U的(de)(de)含量(liang)達到3%以(yi)上(shang)才有(you)(you)可能持續“燃(ran)燒”；濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)有(you)(you)：3%、3.5%、20%濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)等品種。許多核(he)(he)(he)反應(ying)堆和核(he)(he)(he)武(wu)器(qi)(qi)中所用(yong)的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)，必須對其(qi)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)，即(ji)須提高(gao)(gao)易核(he)(he)(he)裂(lie)變(bian)的(de)(de)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)，然后將其(qi)制成燃(ran)料(liao)(liao)。大多核(he)(he)(he)電廠核(he)(he)(he)反應(ying)堆用(yong)的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)燃(ran)料(liao)(liao)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)約在(zai)3%左右、不超過5%。核(he)(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)(nong)(nong)度(du)(du)需(xu)在(zai)90%以(yi)上(shang)；核(he)(he)(he)艦船所用(yong)的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)燃(ran)料(liao)(liao)為20%或更低濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)。國際原(yuan)子能機構界定：235U豐(feng)(feng)(feng)度(du)(du)為3%的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)材(cai)料(liao)(liao)屬核(he)(he)(he)電站用(yong)低濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)（工業級核(he)(he)(he)燃(ran)料(liao)(liao)），常(chang)是(shi)鈾(you)(you)(you)(you)(you)鹽或氧化(hua)鈾(you)(you)(you)(you)(you)；豐(feng)(feng)(feng)度(du)(du)大于(yu)(yu)80%的(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)材(cai)料(liao)(liao)為高(gao)(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)，豐(feng)(feng)(feng)度(du)(du)大于(yu)(yu)90%的(de)(de)則是(shi)武(wu)器(qi)(qi)級（軍用(yong)）高(gao)(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)，主(zhu)要用(yong)于(yu)(yu)制造核(he)(he)(he)武(wu)器(qi)(qi)；另一種劃分是(shi)：高(gao)(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)（豐(feng)(feng)(feng)度(du)(du)在(zai)20%以(yi)上(shang)），低濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)（2%-20%，商用(yong)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)）、微(wei)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(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)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)（90%以(yi)上(shang)）。鈾(you)(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)達到20%是(shi)一節點與難關，由(you)此再提高(gao)(gao)鈾(you)(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)度(du)(du)則是(shi)一相(xiang)(xiang)對容(rong)易實現的(de)(de)過程。

獲(huo)得鈾(you)(you)(you)(you)材(cai)料(liao)需經過一系列復雜(za)的工藝，要經過探(tan)礦(kuang)(kuang)(kuang)、開礦(kuang)(kuang)(kuang)、選礦(kuang)(kuang)(kuang)、浸礦(kuang)(kuang)(kuang)、煉(lian)礦(kuang)(kuang)(kuang)、精(jing)煉(lian)等流(liu)程(cheng)，分(fen)(fen)離、濃縮是主(zhu)要和(he)較難的流(liu)程(cheng)，科技含量高。鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)石經碾磨、分(fen)(fen)選后得到的較純凈鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)產(chan)品，即鈾(you)(you)(you)(you)精(jing)礦(kuang)(kuang)(kuang)，又叫“黃(huang)餅(bing)”，主(zhu)成(cheng)分(fen)(fen)是八氧化三鈾(you)(you)(you)(you)和(he)重鈾(you)(you)(you)(you)酸(suan)鈉、重鈾(you)(you)(you)(you)酸(suan)銨，它是核燃料(liao)生產(chan)過程(cheng)中的一種中間產(chan)品。通(tong)常(chang)，獲(huo)得1千克(ke)武器級(ji)235U需要200多噸(dun)較高品位的鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)石。

不(bu)論是和(he)平利用核(he)能(neng)，還是制(zhi)造核(he)能(neng)武器，濃縮(suo)鈾(you)(you)都是必(bi)需的。至2006年(nian)11月，世(shi)界上(shang)(shang)運行或在(zai)建(jian)的470座(zuo)商(shang)業(ye)核(he)電(dian)反應(ying)堆大多(duo)是以濃縮(suo)鈾(you)(you)為燃料；到(dao)2010年(nian)，全球(qiu)至少已(yi)有1600噸高濃縮(suo)鈾(you)(you)（還有500噸钚(bu)），我國(guo)是世(shi)界上(shang)(shang)第(di)(di)四個（美、英、蘇后）獨(du)立掌握濃縮(suo)鈾(you)(you)生(sheng)產技術的國(guo)家；20世(shi)紀60年(nian)代前期(qi)，我國(guo)先后建(jian)立了衡(heng)陽(yang)鈾(you)(you)水冶廠(chang)和(he)蘭州(zhou)氣體擴散廠(chang)，獲得了濃縮(suo)鈾(you)(you)（1958年(nian)5月，蘭州(zhou)始建(jian)我國(guo)首(shou)座(zuo)鈾(you)(you)濃縮(suo)生(sheng)產企(qi)業(ye)，它(ta)先后為我國(guo)的第(di)(di)一顆原子彈(dan)、第(di)(di)一顆氫彈(dan)、第(di)(di)一艘核(he)潛艇(ting)和(he)第(di)(di)一座(zuo)核(he)電(dian)站(zhan)，提(ti)供了優質(zhi)核(he)燃料）。2011年(nian)，哈佛(fo)大學肯尼迪學院下(xia)屬貝爾福爾中心的研究報(bao)告(gao)說，中國(guo)擁有軍用級鈾(you)(you)16噸、钚(bu)1.8噸。

鈾濃縮技術

因(yin)涉及核(he)(he)武器(qi)(qi)問題，鈾濃(nong)縮(suo)(suo)技(ji)術一直是國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)社(she)會嚴禁擴散的(de)敏感技(ji)術，國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)原(yuan)子(zi)能機(ji)構與聯合國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)希望能控制各國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)鈾濃(nong)縮(suo)(suo)活(huo)動(dong)。中國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)臺灣曾有(you)(you)核(he)(he)計劃(hua)。1985年(nian)(nian)起(qi)，羅(luo)馬尼(ni)亞秘密(mi)的(de)從事武器(qi)(qi)級(ji)濃(nong)縮(suo)(suo)鈾提煉工(gong)作；1991年(nian)(nian)，羅(luo)馬尼(ni)亞政府同樣將其(qi)核(he)(he)設備(bei)、核(he)(he)研(yan)究置于(yu)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)原(yuan)子(zi)能機(ji)構監(jian)管(guan)之下；2003年(nian)(nian)，美(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、俄羅(luo)斯將其(qi)十幾千克、濃(nong)度達80%的(de)濃(nong)縮(suo)(suo)鈾運(yun)到俄羅(luo)斯予以處理。利比亞違反國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)承諾，秘密(mi)獲得(de)鈾濃(nong)縮(suo)(suo)技(ji)術以發展核(he)(he)武器(qi)(qi)，2003年(nian)(nian)“伊拉克戰爭”后(hou)，該國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)向(xiang)西方(fang)妥協(xie)將有(you)(you)關設備(bei)、圖紙交給了美(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、英(ying)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)。

除(chu)幾個核大(da)國(guo)外，日(ri)本、德國(guo)、印度、以色列(lie)、巴基(ji)斯坦、阿根廷(ting)、朝(chao)(chao)鮮(xian)（2011年1月(yue)，聯合國(guo)安(an)理會(hui)“對朝(chao)(chao)制裁(cai)委(wei)員(yuan)會(hui)”專家(jia)組(zu)擬訂了《朝(chao)(chao)鮮(xian)鈾濃(nong)(nong)縮計(ji)劃報告》，以期防(fang)止(zhi)核擴散(san)、核競賽升級(ji)）、伊(yi)朗（2011年6月(yue)12日(ri)，伊(yi)朗常駐國(guo)際原子能機構代表蘇(su)丹尼耶在第二屆核裁(cai)軍國(guo)際會(hui)議期間對新華社記者說，伊(yi)朗已生產(chan)出逾50公(gong)(gong)斤純度為(wei)20%的濃(nong)(nong)縮鈾，伊(yi)朗的目標(biao)是有120公(gong)(gong)斤這種核材料）等國(guo)都掌(zhang)握了鈾濃(nong)(nong)縮技術(shu)。

鈾濃縮方法

提(ti)純、濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)235U的(de)技術(shu)較復雜(za)，鈾元素(su)的(de)各種同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)，如同(tong)(tong)“孿生(sheng)姐妹”，物(wu)理性(xing)(xing)質與(yu)化學(xue)性(xing)(xing)質十分相(xiang)似。利用同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)在物(wu)理、化學(xue)性(xing)(xing)質上的(de)微小差異，通過(guo)擴散、蒸發或化學(xue)交換(huan)等(deng)方法與(yu)過(guo)程(cheng)，可使鈾元素(su)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)的(de)比(bi)例發生(sheng)變化。用同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)分離(li)(li)法處理天然(ran)鈾，可增加鈾235U的(de)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度，使天然(ran)鈾里235U的(de)相(xiang)對(dui)含量(liang)高于(yu)0.7%，進(jin)而獲得供多(duo)種需(xu)要的(de)不同(tong)(tong)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度的(de)鈾材料(liao)。工業規模分離(li)(li)鈾同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)的(de)技術(shu)（適用于(yu)提(ti)高U-235濃(nong)(nong)(nong)(nong)度）有氣體擴散法、氣體離(li)(li)心法、離(li)(li)子交換(huan)法以及(ji)蒸餾法、電解法、電流法、液(ye)體熱擴散法、電磁分離(li)(li)法和激光分離(li)(li)法等(deng)。這些(xie)濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)方法，工藝(yi)過(guo)程(cheng)都復雜(za)，投(tou)資大(da)、耗能(neng)高、且(qie)產量(liang)低，即生(sheng)產鈾燃料(liao)成本較大(da)。

氣體擴散法

這是(shi)最(zui)早(zao)、最(zui)成(cheng)熟的(de)(de)(de)濃(nong)縮方法(fa)，也是(shi)商(shang)業開(kai)發的(de)(de)(de)第(di)一種濃(nong)縮方法(fa)，它據分(fen)子滲透、擴(kuo)散原(yuan)理，利用不同(tong)(tong)(tong)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)鈾同(tong)(tong)(tong)位素轉化(hua)為(wei)氣(qi)態時運動速率的(de)(de)(de)不同(tong)(tong)(tong)而進行分(fen)離。UF6是(shi)一種劇毒、腐蝕(shi)性(xing)強和有(you)放射性(xing)的(de)(de)(de)白色晶(jing)體，加(jia)熱后(hou)升華(hua)為(wei)氣(qi)體。由于(yu)238U、235U的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)數(shu)不同(tong)(tong)(tong)，所以(yi)UF6氣(qi)體中二(er)者的(de)(de)(de)分(fen)子質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)也不同(tong)(tong)(tong)，UF6里(li)235U的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)數(shu)是(shi)349、238U的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)數(shu)是(shi)352。當高壓UF6混合氣(qi)體（鈾同(tong)(tong)(tong)位素的(de)(de)(de)混合氣(qi)體）透過(guo)級聯安裝的(de)(de)(de)多(duo)孔薄膜時，UF6中U-235輕分(fen)子氣(qi)體會比UF6中238U重分(fen)子的(de)(de)(de)氣(qi)體更(geng)快地(di)通(tong)過(guo)多(duo)孔膜。通(tong)過(guo)膜管的(de)(de)(de)氣(qi)體立即被泵送到下一級，留在(zai)膜管中的(de)(de)(de)氣(qi)體則返回到較低級再(zai)循環(huan)。在(zai)每一個氣(qi)體擴(kuo)散級中235U與238U濃(nong)度(du)比僅略有(you)增加(jia)，如此分(fen)離、濃(nong)縮到工業級235U濃(nong)度(du)則需1000級以(yi)上。

該技(ji)術的(de)(de)(de)核(he)心是多(duo)孔擴(kuo)(kuo)散(san)分(fen)離膜(mo)（蘇聯(lian)曾叫它是“社(she)會主義陣營安全的(de)(de)(de)心臟(zang)”），我國(guo)于1964年研制出優質的(de)(de)(de)分(fen)離膜(mo)元件(jian)（時(shi)稱(cheng)甲種分(fen)離膜(mo)，該技(ji)術獲1984年國(guo)家發明一等獎(jiang)）。分(fen)離膜(mo)是每平方(fang)分(fen)米有數百萬個超(chao)微(wei)細孔的(de)(de)(de)多(duo)孔薄(bo)金屬(shu)板(ban)(ban)或薄(bo)膜(mo)，將(jiang)這些(xie)薄(bo)膜(mo)（板(ban)(ban)）卷(juan)成管子(zi)并(bing)裝(zhuang)在(zai)密封的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)器(qi)里，當(dang)UF6氣體(ti)加壓送到由(you)這些(xie)管子(zi)組成的(de)(de)(de)級聯(lian)裝(zhuang)置(zhi)中，混合氣體(ti)便會逐(zhu)漸被分(fen)離，含(han)235U多(duo)的(de)(de)(de)濃(nong)縮(suo)UF6氣體(ti)沿著級聯(lian)裝(zhuang)置(zhi)向前流(liu)(liu)動(dong)(dong)，含(han)238U多(duo)的(de)(de)(de)稀薄(bo)UF6氣體(ti)則因(yin)流(liu)(liu)動(dong)(dong)滯后而落(luo)下、分(fen)流(liu)(liu)了。該方(fang)法擴(kuo)(kuo)散(san)、濃(nong)縮(suo)過(guo)程需要(yao)幾千(qian)個連續的(de)(de)(de)級聯(lian)裝(zhuang)置(zhi)，連續擴(kuo)(kuo)散(san)可將(jiang)UF6混合氣體(ti)里含(han)238U的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)與含(han)235U的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)分(fen)離，再用化學方(fang)法處理已(yi)濃(nong)縮(suo)的(de)(de)(de)UF6-235U氣體(ti)分(fen)子(zi)，進(jin)而獲得235U。這種方(fang)法鈾濃(nong)縮(suo)的(de)(de)(de)效率(lv)不高(gao)、能(neng)耗大。

氣體離心法

1919年，德國科(ke)學家G．瑞(rui)皮完成了(le)(le)氣(qi)體離(li)(li)心機(ji)的基(ji)本(ben)設計(ji)。鈾濃縮離(li)(li)心機(ji)概念和應用(yong)則是20世紀30-40年代由美(mei)囯(guo)弗吉尼(ni)亞大(da)學的高速離(li)(li)心機(ji)專(zhuan)家J．W．伯莫斯(si)提出的。1934年，伯莫斯(si)成功(gong)地(di)分(fen)離(li)(li)了(le)(le)兩種氯同位素；1941年，他和同事利用(yong)離(li)(li)心機(ji)首次成功(gong)地(di)分(fen)離(li)(li)了(le)(le)鈾同位素。分(fen)離(li)(li)共(gong)設計(ji)了(le)(le)3種離(li)(li)心機(ji)，其工作曾引(yin)起美(mei)國當時(shi)正實施的“曼哈頓計(ji)劃(hua)”（研制(zhi)原(yuan)子彈的計(ji)劃(hua)）領導人的注意，但美(mei)國最終選擇了(le)(le)氣(qi)體擴散法(fa)。

氣體(ti)(ti)(ti)離(li)(li)心(xin)(xin)法(fa)(fa)(fa)也適用于處理(li)鈾的(de)混合液(ye)體(ti)(ti)(ti)或鈾蒸汽，它(ta)使用獨特設計的(de)離(li)(li)心(xin)(xin)機(ji)使氣體(ti)(ti)(ti)或液(ye)體(ti)(ti)(ti)能不間(jian)斷(duan)地(di)在各個離(li)(li)心(xin)(xin)機(ji)中(zhong)流(liu)動，可連續(xu)運(yun)轉加工鈾氣流(liu)或鈾液(ye)體(ti)(ti)(ti)流(liu)。當(dang)前，濃(nong)縮(suo)鈾常用這種機(ji)械式(shi)分(fen)離(li)(li)法(fa)(fa)(fa)。此法(fa)(fa)(fa)中(zhong)，真空(kong)高(gao)速離(li)(li)心(xin)(xin)機(ji)是關鍵設備，國際上常把(ba)有無該設備作(zuo)為判斷(duan)一(yi)個國家是否進行核武器研究的(de)標志。與氣體(ti)(ti)(ti)擴散法(fa)(fa)(fa)相比，氣體(ti)(ti)(ti)離(li)(li)心(xin)(xin)法(fa)(fa)(fa)工效(xiao)較高(gao)、所(suo)需電(dian)能大幅減少，所(suo)以該法(fa)(fa)(fa)已被大多(duo)的(de)濃(nong)縮(suo)鈾工廠采(cai)用。

將高壓UF6氣(qi)體(ti)(ti)注入(ru)高速(su)轉(zhuan)動的(de)(de)(de)(de)封閉(bi)式離心機里(li)，由于(yu)質量存在(zai)差異，長時間旋轉(zhuan)依靠(kao)慣性離心力(li)，較輕(qing)的(de)(de)(de)(de)UF6中235U分(fen)子(zi)大(da)多集(ji)(ji)中在(zai)容器(qi)轉(zhuan)軸(zhou)處(chu)，較重的(de)(de)(de)(de)UF6-238U分(fen)子(zi)則大(da)多結集(ji)(ji)在(zai)邊緣。若(ruo)沿軸(zhou)向(xiang)從外部導入(ru)氣(qi)流，并(bing)使轉(zhuan)軸(zhou)處(chu)的(de)(de)(de)(de)這股(gu)氣(qi)體(ti)(ti)向(xiang)上(shang)流動，邊緣處(chu)外部導入(ru)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)向(xiang)下(xia)流動。如(ru)此，離心機下(xia)方收集(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)是較重的(de)(de)(de)(de)UF6-238U氣(qi)體(ti)(ti)，上(shang)方則是需要的(de)(de)(de)(de)、較輕(qing)的(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)體(ti)(ti)。在(zai)近軸(zhou)處(chu)富集(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)體(ti)(ti)被導出，再輸送到下(xia)一(yi)臺離心機繼續(xu)分(fen)離——逐漸累積、純化(hua)、濃縮。隨著(zhu)較輕(qing)的(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)體(ti)(ti)穿過一(yi)系列高速(su)離心機，其235U同位素分(fen)子(zi)富集(ji)(ji)度會越來越大(da)。最后，利(li)用(yong)化(hua)學法處(chu)理已收集(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)、較輕(qing)的(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)體(ti)(ti)，就可獲得工業或軍用(yong)級濃縮鈾。

通常，氣(qi)體離心機(ji)廠需要(yao)幾千臺(tai)高速真空離心機(ji)連續(xu)、長期地工(gong)作才能得到武器級(ji)濃(nong)縮鈾等(deng)（2010年(nian)下半年(nian)，因外界攻擊，伊朗(lang)納坦(tan)茲鈾濃(nong)縮工(gong)廠至少有(you)1/5的離心機(ji)因感(gan)染“震網”病(bing)毒被迫關閉；2011年(nian)2月末，國際原子能機(ji)構的報告說，該廠現有(you)低(di)純度濃(nong)縮鈾約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(cheng)(cheng)本較高、效率也(ye)不理想，先(xian)進的(de)(de)(de)(de)濃縮(suo)法(fa)是激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)分(fen)離(li)法(fa)。利用(yong)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)濃縮(suo)鈾，能(neng)(neng)(neng)降低生(sheng)產成(cheng)(cheng)本。其原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)理基于激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)有(you)較好的(de)(de)(de)(de)單(dan)色性和原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核的(de)(de)(de)(de)同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)光(guang)(guang)(guang)譜位(wei)(wei)(wei)(wei)移等。各同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)數(shu)不同(tong)(tong)(tong)(tong)，它們的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)級(ji)會發生(sheng)同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)位(wei)(wei)(wei)(wei)移，發出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)輻波長(chang)會有(you)小差異。激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)單(dan)色性好，這(zhe)樣(yang)能(neng)(neng)(neng)做到用(yong)和某(mou)同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)核的(de)(de)(de)(de)輻射波長(chang)相同(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)去激(ji)(ji)(ji)發其中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)某(mou)種原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)，而不會把其他同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)一(yi)起激(ji)(ji)(ji)發，即用(yong)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)可(ke)單(dan)獨地把同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)團中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)某(mou)同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)先(xian)電離(li)；再用(yong)電場(chang)將電離(li)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)從同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)混合物(wu)中(zhong)(zhong)單(dan)獨分(fen)離(li)出(chu)(chu)來，將這(zhe)些原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)激(ji)(ji)(ji)發到高能(neng)(neng)(neng)級(ji)；最后(hou)(hou)利用(yong)高能(neng)(neng)(neng)級(ji)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)和基態(tai)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)參加化學(xue)反應的(de)(de)(de)(de)活力不同(tong)(tong)(tong)(tong)，通過化學(xue)反應法(fa)便可(ke)把它分(fen)離(li)，聚集后(hou)(hou)就獲得了所需的(de)(de)(de)(de)同(tong)(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)(su)(su)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)。

激(ji)光(guang)分離(li)法(fa)濃(nong)縮235U，比其他方法(fa)優越，設備可大(da)大(da)簡(jian)化(hua)，成本可大(da)幅降低。據(ju)估計，該法(fa)生(sheng)(sheng)產投資約是氣(qi)體(ti)擴(kuo)散法(fa)的(de)1/2，生(sheng)(sheng)產過程耗能(neng)(neng)只有(you)(you)氣(qi)體(ti)擴(kuo)散法(fa)的(de)1/10左右。所以(yi)，多個國(guo)家(jia)已重視開(kai)發這種(zhong)鈾燃(ran)料(liao)生(sheng)(sheng)產技術。1977年(nian)美(mei)國(guo)開(kai)始研究用激(ji)光(guang)提純(chun)濃(nong)縮鈾，并(bing)證實(shi)此法(fa)的(de)可行性(xing)(xing)等(deng)；1982年(nian)美(mei)國(guo)能(neng)(neng)源部確定(ding)，今后美(mei)國(guo)使(shi)用激(ji)光(guang)分離(li)法(fa)生(sheng)(sheng)產鈾燃(ran)料(liao)。此法(fa)利(li)用238U、235U形成的(de)化(hua)合(he)物(wu)化(hua)學(xue)鍵(jian)(jian)的(de)鍵(jian)(jian)能(neng)(neng)不同(tong)，利(li)用激(ji)光(guang)單一(yi)頻率(lv)的(de)性(xing)(xing)質可有(you)(you)選擇(ze)的(de)使(shi)一(yi)種(zhong)鈾化(hua)合(he)物(wu)的(de)化(hua)學(xue)鍵(jian)(jian)斷(duan)裂達到分離(li)效果。

激光(guang)分離技術現(xian)有(you)激光(guang)原子法和激分子法：

原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)法濃縮(suo)用的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)料是提煉鈾(you)(you)(you)(you)礦后(hou)的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)塊，再(zai)把鈾(you)(you)(you)(you)塊加熱到高溫，形成鈾(you)(you)(you)(you)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)蒸氣(qi)，鈾(you)(you)(you)(you)蒸氣(qi)里含有(you)234U、235U、238U原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)。然后(hou)用可見光(guang)波段的(de)(de)(de)激光(guang)（如用銅蒸氣(qi)激光(guang)泵(beng)浦的(de)(de)(de)染料激光(guang)器(qi)）照射鈾(you)(you)(you)(you)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)蒸氣(qi)，調諧激光(guang)器(qi)的(de)(de)(de)輸(shu)出(chu)(chu)波長，讓(rang)它落在235U的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)吸收(shou)譜(pu)線中(zhong)心，使235U原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)電(dian)離，但不激發或電(dian)離238U原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)等。然后(hou)，利(li)用電(dian)場對通過收(shou)集板的(de)(de)(de)235U原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)掃描(miao)、分(fen)離，如此235U原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)就從鈾(you)(you)(you)(you)同(tong)位素混合(he)氣(qi)體里中(zhong)分(fen)出(chu)(chu)來了。這種技術較成熟(shu)，已處于生(sheng)產應用階段。

分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)法濃縮法則依(yi)靠鈾(you)同位素吸收光(guang)(guang)譜上存在差(cha)異，它(ta)用的(de)(de)原料是鈾(you)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)化(hua)合(he)物(wu)（如(ru)UF6），先用中(zhong)紅(hong)外波(bo)段(duan)的(de)(de)激(ji)光(guang)(guang)（如(ru)波(bo)長(chang)16微米(mi)的(de)(de)激(ji)光(guang)(guang)）照(zhao)射UF6混(hun)合(he)氣(qi)體(ti)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)，激(ji)光(guang)(guang)波(bo)長(chang)正好是讓235U化(hua)合(he)物(wu)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)電離(li)，235U分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)吸收了這些光(guang)(guang)子(zi)(zi)，能態會(hui)提(ti)高；再用紫外線激(ji)光(guang)(guang)器分(fen)(fen)(fen)(fen)解UF6混(hun)合(he)氣(qi)體(ti)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)，便可從(cong)中(zhong)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)出235U，最(zui)后(hou)讓含235U化(hua)合(he)物(wu)通過分(fen)(fen)(fen)(fen)解反(fan)應，就可得(de)到235U。理論上它(ta)能生(sheng)產出很(hen)純的(de)(de)235U等，但此法還未達到生(sheng)產階(jie)段(duan)；從(cong)發展潛力看，分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)法則比原子(zi)(zi)法優越。分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)法濃縮用的(de)(de)原料是鈾(you)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)化(hua)合(he)物(wu)，原料來源較豐富(fu)，且分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)過程(cheng)不(bu)需加(jia)熱；原子(zi)(zi)法濃縮則需加(jia)熱到2000多(duo)℃，高溫(wen)鈾(you)蒸氣(qi)有(you)很(hen)強的(de)(de)腐蝕性。相對(dui)而言，分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)激(ji)光(guang)(guang)法生(sheng)產設備較簡單，成本較低。

分(fen)子激(ji)光(guang)法(fa)(fa)只能用于濃(nong)(nong)縮UF6，不適于純化(hua)、濃(nong)(nong)縮金屬(shu)钚（制造原子彈等(deng)更好的核材料）的化(hua)合(he)物；原子激(ji)光(guang)法(fa)(fa)既(ji)能濃(nong)(nong)縮金屬(shu)鈾，也(ye)能濃(nong)(nong)縮金屬(shu)钚。可見，分(fen)子激(ji)光(guang)法(fa)(fa)比(bi)原子激(ji)光(guang)法(fa)(fa)在防核擴散方面會(hui)有利一些。

（2）氣體動力學法

該技(ji)術將UF6氣體(ti)與氫(qing)或氦的混(hun)(hun)合(he)氣體(ti)經過(guo)壓(ya)縮(suo)(suo)高(gao)速通(tong)過(guo)一個噴嘴(zui)，然后(hou)穿過(guo)一個特定的曲面，這(zhe)樣(yang)便可獲得(de)從鈾(you)的混(hun)(hun)合(he)氣體(ti)中(zhong)分離(li)(li)235U同位素的離(li)(li)心(xin)力(li)。氣體(ti)動力(li)學分離(li)(li)法為實現濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)純度(du)所需的級(ji)聯比氣體(ti)擴散(san)法少，但它需大量的電能。UF6與氫(qing)的混(hun)(hun)合(he)氣體(ti)在離(li)(li)心(xin)機中(zhong)的渦流板上高(gao)速離(li)(li)心(xin)旋轉后(hou)，UF6氣體(ti)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)流和UF6氣體(ti)貧化流分別(bie)由(you)兩(liang)條管道流出；處理收集的已(yi)經多次分離(li)(li)的UF6氣體(ti)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)流，最后(hou)可得(de)到濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)鈾(you)。

（3）電磁分離法

鈾同(tong)位素電(dian)磁分離濃縮技術，基(ji)于電(dian)離的(de)(de)原子(zi)在磁場作(zuo)圓周運動(dong)時，質量不同(tong)的(de)(de)離子(zi)因旋轉半徑(jing)不同(tong)而(er)(er)被分離。它是(shi)使鈾同(tong)位素原子(zi)離子(zi)同(tong)時穿過(guo)電(dian)磁體的(de)(de)磁場，由于235U圓周運動(dong)半徑(jing)與(yu)235U不同(tong)而(er)(er)被分離。這是(shi)20世(shi)(shi)紀40年代(dai)初使用的(de)(de)技術，伊拉克(ke)20世(shi)(shi)紀80年代(dai)的(de)(de)實驗研究表明(ming)，該技術與(yu)當代(dai)電(dian)子(zi)學(xue)結合能生產武器級鈾材料。

（4）離子交換法

鈾的(de)(de)(de)(de)(de)幾(ji)種同位素(su)在質量(liang)上的(de)(de)(de)(de)(de)微小差(cha)異，能(neng)引起化(hua)(hua)學(xue)(xue)反應平衡的(de)(de)(de)(de)(de)小的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)，這(zhe)可用來作同位素(su)分離(li)的(de)(de)(de)(de)(de)基礎。該方法有兩種工(gong)藝過(guo)程：液—液化(hua)(hua)學(xue)(xue)交(jiao)(jiao)換過(guo)程和固—液離(li)子(zi)(zi)交(jiao)(jiao)換過(guo)程，后者須用直徑(jing)大(da)于(yu)1米離(li)子(zi)(zi)交(jiao)(jiao)換柱(zhu)(zhu)，這(zhe)是一(yi)(yi)耐腐蝕、耐高壓的(de)(de)(de)(de)(de)圓筒狀柱(zhu)(zhu)。1964年(nian)10月，我(wo)國爆炸的(de)(de)(de)(de)(de)第一(yi)(yi)顆(ke)原子(zi)(zi)彈就(jiu)是用此法濃縮(suo)的(de)(de)(de)(de)(de)235U制(zhi)造而成的(de)(de)(de)(de)(de)。當時(shi)，以(yi)放射(she)化(hua)(hua)學(xue)(xue)家楊承宗（1951年(nian)6月，他獲得巴黎大(da)學(xue)(xue)理(li)學(xue)(xue)院博(bo)士(shi)學(xue)(xue)位，其答辯通過(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)博(bo)士(shi)論文就(jiu)是《離(li)子(zi)(zi)交(jiao)(jiao)換法分離(li)放射(she)性元素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)研究》）為首的(de)(de)(de)(de)(de)我(wo)國科研人員，在通州“五所”（鈾濃縮(suo)研究所）利(li)用離(li)子(zi)(zi)交(jiao)(jiao)換法純化(hua)(hua)處理(li)了(le)上百(bai)噸(dun)各種土法冶煉(lian)生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)(de)重鈾酸銨。經過(guo)兩年(nian)多的(de)(de)(de)(de)(de)奮戰，他們生(sheng)產出了(le)2.5噸(dun)符合原子(zi)(zi)彈原料要(yao)求的(de)(de)(de)(de)(de)純鈾化(hua)(hua)合物，提前3個月為我(wo)國成功試爆原子(zi)(zi)彈提供了(le)核(he)心物質。

鈾的用途

1942年前鈾主要(yao)用作(zuo)玻璃和陶瓷的著色劑，用量(liang)很少。隨著235U鏈(lian)式核裂變(bian)反應的被發現，核裂變(bian)釋放的巨大能量(liang) （1kg235U釋放的裂變(bian)能相當于(yu)1800tTNT炸藥）引起人們的注意，首先用于(yu)制造原子彈(dan)、氫彈(dan)。

鈾核反應堆

從50年代后期(qi)開始，鈾(you)被越來(lai)越多地用(yong)作核發電的(de)核燃料。1kg235U核完全裂變(bian)所(suo)釋放(fang)的(de)能量(liang)相(xiang)當(dang)于燃燒2700t優(you)質煤所(suo)放(fang)出的(de)能量(liang)。

此外，鈾核反應堆也(ye)可用(yong)(yong)作輻照(zhao)源(yuan)，用(yong)(yong)于(yu)(yu)農業輻照(zhao)育種(zhong)、食品工(gong)(gong)業食品保鮮和(he)滅菌，也(ye)可用(yong)(yong)于(yu)(yu)生產(chan)人造(zao)元素(su)。在(zai)醫藥方(fang)面(mian)用(yong)(yong)于(yu)(yu)放射(she)(she)治療、放射(she)(she)免疫藥盒、造(zao)影(ying)診斷等，在(zai)工(gong)(gong)業和(he)地(di)質等方(fang)面(mian)用(yong)(yong)于(yu)(yu)工(gong)(gong)業探傷(shang)、自(zi)動(dong)控制(zhi)、地(di)質勘(kan)探和(he)文物考古等。

科學(xue)研(yan)究及工(gong)業實踐證明，鈾(you)是惟一(yi)的(de)(de)一(yi)次天(tian)然核燃料，核能工(gong)業必須依靠(kao)鈾(you)。由于(yu)核能工(gong)業具有和平和軍事應用(yong)(yong)兩種目的(de)(de)，因此鈾(you)便成為一(yi)種特殊商品金屬，其生產受(shou)到政(zheng)治、社會和經濟多種因素的(de)(de)影(ying)響。20世紀40～50年(nian)(nian)(nian)代，鈾(you)主要用(yong)(yong)于(yu)核武器(qi)，50年(nian)(nian)(nian)代以后主要用(yong)(yong)于(yu)核發(fa)(fa)電(dian)。世界鈾(you)的(de)(de)產量長期供(gong)過于(yu)需，有大量庫存(cun)。國際(ji)市場每公斤U3O8的(de)(de)價格從1978年(nian)(nian)(nian)初(chu)的(de)(de)97美元(yuan)降(jiang)至(zhi)(zhi)1990年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)19.84美元(yuan)。西方(fang)國家鈾(you)年(nian)(nian)(nian)產量亦由1980年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)43960t降(jiang)至(zhi)(zhi)1985年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)35278t。但在這(zhe)段時(shi)期內，核電(dian)站發(fa)(fa)展(zhan)迅(xun)速，1980年(nian)(nian)(nian)裝機總容量為1.35億(yi)kW，1989年(nian)(nian)(nian)增(zeng)至(zhi)(zhi)3.18億(yi)kW。1985年(nian)(nian)(nian)鈾(you)的(de)(de)年(nian)(nian)(nian)產量低于(yu)核發(fa)(fa)電(dian)的(de)(de)需要量。

原子彈

把(ba)常規炸藥有(you)規律(lv)地安放(fang)(fang)在鈾(you)的(de)(de)(de)(de)周圍，然(ran)后(hou)使用電子(zi)雷管(guan)(guan)使這(zhe)些炸藥精確的(de)(de)(de)(de)同時爆(bao)炸，產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)巨大壓(ya)力將鈾(you)壓(ya)到一起，并(bing)被(bei)(bei)壓(ya)縮，達(da)到臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)條件，發(fa)(fa)生(sheng)爆(bao)炸。或者將兩(liang)塊(kuai)(kuai)總質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)超(chao)過(guo)臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)鈾(you)塊(kuai)(kuai)合(he)(he)到一起，也(ye)會發(fa)(fa)生(sheng)猛烈的(de)(de)(de)(de)爆(bao)炸。臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)是指(zhi)維持核(he)(he)(he)(he)子(zi)連(lian)鎖(suo)(suo)反(fan)應所需的(de)(de)(de)(de)裂(lie)變(bian)材料質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)。不(bu)同的(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)裂(lie)變(bian)材料，受核(he)(he)(he)(he)子(zi)的(de)(de)(de)(de)性(xing)質(zhi)(zhi)(zhi)（如裂(lie)變(bian)橫(heng)切(qie)面）、物(wu)(wu)理性(xing)質(zhi)(zhi)(zhi)、物(wu)(wu)料形狀、純度(du)、是否被(bei)(bei)中子(zi)反(fan)射物(wu)(wu)料包(bao)圍、是否有(you)中子(zi)吸收物(wu)(wu)料等等因素影響，而會有(you)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)。剛好(hao)可(ke)(ke)能以(yi)產(chan)生(sheng)連(lian)鎖(suo)(suo)反(fan)應的(de)(de)(de)(de)組合(he)(he)，稱(cheng)為已達(da)臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)點。比這(zhe)樣更多質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)組合(he)(he)，核(he)(he)(he)(he)反(fan)應的(de)(de)(de)(de)速(su)率(lv)會以(yi)指(zhi)數(shu)增長，稱(cheng)為超(chao)臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)。如果(guo)組合(he)(he)能夠在沒有(you)延遲放(fang)(fang)出(chu)中子(zi)之(zhi)下(xia)進行(xing)連(lian)鎖(suo)(suo)反(fan)應，這(zhe)種臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)被(bei)(bei)稱(cheng)為即發(fa)(fa)臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)，是超(chao)臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)一種。即發(fa)(fa)臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)組合(he)(he)會產(chan)生(sheng)核(he)(he)(he)(he)爆(bao)炸。如果(guo)組合(he)(he)比臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)點小，裂(lie)變(bian)會隨時間減(jian)少，稱(cheng)之(zhi)為次臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)。核(he)(he)(he)(he)子(zi)武器(qi)在引爆(bao)以(yi)前必(bi)須維持在次臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)。以(yi)鈾(you)核(he)(he)(he)(he)彈為例，可(ke)(ke)以(yi)把(ba)鈾(you)分成(cheng)數(shu)大塊(kuai)(kuai)，每(mei)塊(kuai)(kuai)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)維持在臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)以(yi)下(xia)。引爆(bao)時把(ba)鈾(you)塊(kuai)(kuai)迅速(su)結合(he)(he)。投擲在廣島(dao)的(de)(de)(de)(de)“小男孩”原子(zi)彈是把(ba)一小塊(kuai)(kuai)的(de)(de)(de)(de)鈾(you)透過(guo)槍管(guan)(guan)射向(xiang)另一大塊(kuai)(kuai)鈾(you)上，造成(cheng)足夠的(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)。這(zhe)種設計稱(cheng)為“槍式”。

銷售信息

2023年11月21日(ri)，由于對核能的(de)需求復蘇和供應中(zhong)斷，鈾的(de)價格(ge)15年來(lai)首次突破80美(mei)元/磅。紐商所追蹤實物市場(chang)鈾原料黃餅（yellowcake）合約(yue)的(de)期貨(huo)當天觸(chu)及80.25美(mei)元/磅。