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鈾(Uranium)是原(yuan)子序數(shu)(shu)為(wei)92的元(yuan)素(su)，其元(yuan)素(su)符號是U，是自然(ran)界(jie)中(zhong)能夠找到的最重原(yuan)生元(yuan)素(su)。在(zai)(zai)自然(ran)界(jie)中(zhong)存在(zai)(zai)三種同位素(su)，均帶有放射性，擁有非常長的半衰(shuai)期（數(shu)(shu)十萬年~45億年）。此(ci)外還有12種人工同位素(su)(226U~240U)。鈾在(zai)(zai)1789年由馬丁·海因里希·克(ke)拉普羅特（Martin Heinrich Klaproth）發現。鈾化(hua)合(he)物早期用于瓷器的著色(se)，在(zai)(zai)核(he)裂變(bian)現象被發現后(hou)用作為(wei)核(he)燃料。

2023年4月，日(ri)本(ben)與韓國科學家(jia)發現了一種以前未知的(de)(de)鈾同位素——鈾-241。11月21日(ri)，鈾的(de)(de)價格15年來首次突破80美(mei)元/磅。

簡介

自然產生(sheng)(sheng)的(de)最重的(de)金屬(shu)。呈銀白色(se)，具有硬度強、密度高、可(ke)延展、有放射性(xing)等特征。一(yi)般在鈾(you)與氧、氧化物(wu)或硅酸(suan)鹽的(de)結合(he)中(zhong)(zhong)發(fa)現鈾(you)。鈾(you)原(yuan)子(zi)能發(fa)生(sheng)(sheng)裂變反(fan)應(ying)，釋(shi)放大量能量從而可(ke)以應(ying)用于發(fa)電，核(he)(he)武器制造(zao)等領域。第(di)二次(ci)世界大戰中(zhong)(zhong)盟軍(jun)的(de)核(he)(he)武器計劃(hua)引(yin)發(fa)對鈾(you)的(de)需求，鈾(you)的(de)生(sheng)(sheng)產應(ying)運而生(sheng)(sheng)。到20世紀70年代，鈾(you)的(de)生(sheng)(sheng)產工業已穩固地(di)建立起來。

化學性質

鈾是(shi)(shi)Ⅲb族錒(a)系放射性(xing)化學(xue)元(yuan)素，符號U，原(yuan)子序數92，相對原(yuan)子質量238.03，是(shi)(shi)原(yuan)子序數和相對原(yuan)子質量最大的(de)(de)天然元(yuan)素。鈾在常溫(wen)下是(shi)(shi)銀白色的(de)(de)致密金屬(shu)，鈾的(de)(de)新切面呈發亮的(de)(de)鋼灰(hui)色，但在室溫(wen)空氣中逐漸生成黑色氧化膜。

鈾(you)原子的外電子層構型為[Rn]5f36d17s2，5f36d17s2殼層為價(jia)電子。鈾(you)有+3、+4、+5、+6四(si)種價(jia)態(tai)，以+4和(he)+6價(jia)態(tai)為主。

鈾(you)(you)(you)是(shi)正電(dian)性(xing)很強的(de)活潑元素，與幾乎所有(you)(you)非金屬元素（惰性(xing)氣體除外）反應生(sheng)成化(hua)(hua)合(he)物，常以U3+、U4+、UO2+和(he)UO22+離子形式(shi)存在(zai)(zai)。鈾(you)(you)(you)與氫在(zai)(zai)523K時發生(sheng)可逆反應，生(sheng)成UH3。鈾(you)(you)(you)-氧(yang)系比(bi)較(jiao)復雜，在(zai)(zai)UO2～UO3間存在(zai)(zai)多種相(xiang)，重要(yao)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)物有(you)(you)UO2、U3O8和(he)UO3。其(qi)中UO2是(shi)當前應用最(zui)廣泛的(de)核燃料(liao)。鈾(you)(you)(you)與鹵素生(sheng)成核燃料(liao)制備(bei)工藝(yi)中重要(yao)的(de)化(hua)(hua)合(he)物。如UF4是(shi)生(sheng)產(chan)金屬鈾(you)(you)(you)和(he)UF6的(de)中間產(chan)物。UF6的(de)三相(xiang)點為337K，是(shi)氣態(tai)鈾(you)(you)(you)同位素分離的(de)原料(liao)。碳(tan)化(hua)(hua)鈾(you)(you)(you)、氮化(hua)(hua)鈾(you)(you)(you)和(he)硅化(hua)(hua)鈾(you)(you)(you)都是(shi)性(xing)能(neng)優越(yue)的(de)被(bei)認為有(you)(you)希望的(de)核燃料(liao)。

金(jin)屬鈾在(zai)空氣中會變(bian)暗，可為(wei)(wei)蒸(zheng)汽和(he)酸腐蝕，但耐堿腐蝕。其(qi)原(yuan)子(zi)半徑(jing)(jing)為(wei)(wei)138.5pm；U3+、U4+、U5+、U6+的離(li)子(zi)半徑(jing)(jing)分別(bie)為(wei)(wei)103、97、89及80pm。鈾的電(dian)負性據鮑林（Pauling）測定(ding)為(wei)(wei)1.38；阿爾勒(le)德（Allred）和(he)羅切夫（Rochow）測定(ding)為(wei)(wei)1.22。

鈾(you)能與大(da)多數非(fei)金(jin)屬元素及(ji)其(qi)化合物發生反(fan)應，反(fan)應的(de)溫度(du)(du)和(he)反(fan)應速度(du)(du)隨鈾(you)的(de)粒度(du)(du)而異(yi)。鈾(you)在(zai)室(shi)溫的(de)空(kong)氣(qi)或氧(yang)氣(qi)中能自燃，細粒鈾(you)在(zai)水(shui)中亦能自燃。在(zai)一定條件下，鈾(you)氧(yang)化放出(chu)的(de)能量可引起爆(bao)炸(zha)(zha)。鈾(you)粉塵的(de)爆(bao)炸(zha)(zha)濃度(du)(du)下限(xian)為55mg/dm3。鈾(you)能與許多金(jin)屬反(fan)應生成金(jin)屬間化合物。鈾(you)可與鈮(ni)、鉿、鋯、鉬及(ji)鈦生成固溶(rong)體。

鈾及其化(hua)合(he)物(wu)(wu)均有較(jiao)大的(de)化(hua)學毒性(xing)，空氣(qi)中可溶(rong)性(xing)鈾化(hua)合(he)物(wu)(wu)的(de)允許濃度(du)為(wei)(wei)0.05mg/m3，不溶(rong)性(xing)鈾化(hua)合(he)物(wu)(wu)的(de)允許濃度(du)為(wei)(wei)0.25mg/m3，人(ren)體(ti)對(dui)天然鈾的(de)放(fang)射性(xing)允許劑量(liang)，可溶(rong)性(xing)鈾化(hua)合(he)物(wu)(wu)是(shi)7400Bq，不溶(rong)性(xing)鈾化(hua)合(he)物(wu)(wu)是(shi)333Bq。

物理性質

鈾(you)(you)是放射性金(jin)屬元(yuan)素，可作為(wei)核反應的燃(ran)料(liao)。鈾(you)(you)是銀白色金(jin)屬，幾乎與(yu)鋼一樣(yang)硬(ying)，密(mi)(mi)度高（相對(dui)密(mi)(mi)度約18.95），熔點1135℃，沸(fei)點4134℃。在核能量發(fa)展之(zhi)前，它被(bei)用作制造黃色玻璃。鈾(you)(you)是自然界(jie)存在的原子序數最高的元(yuan)素。1841年E.佩(pei)利（1811-1890）離(li)(li)析出金(jin)屬鈾(you)(you)，雖然在此之(zhi)前鈾(you)(you)已在瀝青鈾(you)(you)礦中(zhong)被(bei)認知(zhi)。它也(ye)藏于云(yun)母鈾(you)(you)礦、釩鉀鈾(you)(you)礦和獨(du)居石中(zhong)；主(zhu)要分布(bu)于加拿大、澳(ao)大利亞、南非(fei)。可通過(guo)氣體擴散技術(shu)從易揮發(fa)氣體六氟化鈾(you)(you)（UF6）中(zhong)分離(li)(li)各(ge)同(tong)位素鈾(you)(you)。

鈾存在三(san)種同(tong)素異(yi)形體，其存在溫(wen)度和主(zhu)要結構(gou)特征(zheng)列于(yu)表中。α-U在室溫(wen)時的(de)(de)密度為(wei)19.02t/m3。α-U和β-U呈明(ming)顯的(de)(de)各(ge)向異(yi)性，如在298～523K之(zhi)(zhi)間，α-U單晶沿a、b、c軸熱(re)(re)膨脹系(xi)(xi)數分別為(wei)αa=+33.24×10-6/K、αb=-6.49×10-6/K、αc=+30.36×10-6/K。γ-U有各(ge)向同(tong)性結構(gou)。無序排列的(de)(de)多晶鈾在293～373K范圍的(de)(de)熱(re)(re)膨脹系(xi)(xi)數等于(yu)16.3×10-6/K。在5～350K之(zhi)(zhi)間的(de)(de)比熱(re)(re)為(wei)27.66J/（mol·K）。α-U的(de)(de)熱(re)(re)導(dao)率隨(sui)溫(wen)度提高而增加，室溫(wen)下為(wei)25.1W/（m·K），1033K時為(wei)37.7W/（m·K）。

鈾(you)(you)的(de)(de)力學性(xing)質(zhi)隨試樣爐(lu)號和(he)熱處理的(de)(de)不同而(er)異。對(dui)(dui)α軋制(zhi)α退火的(de)(de)試樣，得到室溫(wen)(wen)最大屈服強度為206.8-275.8 MPa，對(dui)(dui)小(xiao)變形量擠壓(ya)鈾(you)(you)，室溫(wen)(wen)抗拉(la)強度極限為586.1～861.8MPa。鈾(you)(you)有三種(zhong)晶格結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)：α-U為斜方(fang)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)，a=284.785pm，b=585.801pm，c=494.553pm；β-U為正方(fang)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)，a=1076.0pm，c=565.2pm；γ-U為體心立方(fang)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)，a=352.4pm。它們的(de)(de)轉換(huan)溫(wen)(wen)度為941K（α→β）和(he)1047K（β→γ）。

鈾的同素異形體 α-U β-U γ-U

存在溫度范圍 （K） ＜941 941-1048 1048（熔點）

晶體(ti)結構 斜(xie)方(fang) 四方(fang) 體(ti)心立方(fang)

晶(jing)胞中原子數 （個(ge)） 4 30 2

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

b0 0. 58692 - -

c0 0. 49563 0. 5656 -

鈾的重要(yao)物理性質列于下表。

性 質 數 據

熔點T/K 1405.5

沸點T/K 4018

熔(rong)化熱Q/kJ·mol-1 15.5

氣化熱(re)Q/kJ·mol-1 417.1

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

熱導率λ/W·m-1·K-1 27.6（300K）

電阻率ρ/Ω·m 30.8×10-8（273K）

摩(mo)爾體(ti)積(ji)Vm/cm3 12.56

線脹系數(shu)αl/K-1 12.6×10-6

同位素及半衰期

天然(ran)鈾(you)含有(you)三種同(tong)位(wei)素(su)(su)：238U、235U和(he)(he)(he)234U，它們的(de)(de)(de)(de)含量分(fen)別(bie)為99.28%（238U）、0.71%（235U）和(he)(he)(he)0.006%（234U），半衰期分(fen)別(bie)為（238U）4.51×109、（235U）7.09×108和(he)(he)(he)（234U）2.35×105年(nian)。其中以(yi)235U為最重要，是目前核動力的(de)(de)(de)(de)燃料。一個(ge)235U核吸收一個(ge)熱中子(zi)發生裂(lie)變時放出約2.5個(ge)中子(zi)，并(bing)釋放出207MeV能量。1kg235U核裂(lie)變放出的(de)(de)(de)(de)能量相當于燃燒(shao)2700t煤所產生的(de)(de)(de)(de)能量。根據反應堆堆型及(ji)其工作條(tiao)件，核燃料可(ke)采(cai)用(yong)天然(ran)鈾(you)或(huo)提高了U含量的(de)(de)(de)(de)富集(ji)鈾(you)。用(yong)氣體擴散法、離心法或(huo)激光法等分(fen)離鈾(you)同(tong)位(wei)素(su)(su)，可(ke)使U的(de)(de)(de)(de)富集(ji)度達到90%以(yi)上。U俘獲中子(zi)后(hou)轉變成易裂(lie)變的(de)(de)(de)(de)Pu（钚）。Pu和(he)(he)(he)U也是制造核武器的(de)(de)(de)(de)主要原料。

在(zai)25km地(di)殼(ke)內含1014t鈾(you)，其(qi)中(zhong)海(hai)水含1010t，每(mei)噸海(hai)水平均含鈾(you)3.3mg。自(zi)然界存在(zai)幾百種(zhong)含鈾(you)的礦(kuang)(kuang)(kuang)物，但大多是貧(pin)礦(kuang)(kuang)(kuang)，所以經(jing)濟地(di)大量開采(cai)很(hen)困難(nan)。目前，經(jing)濟上(shang)有開采(cai)價值的鈾(you)礦(kuang)(kuang)(kuang)含U3O8量為0.1%左右。如果發(fa)展快中(zhong)子增殖堆，則鈾(you)資源利(li)用率可比壓水堆提高60～70倍。

鈾(you)同(tong)位素中(zhong)存量(liang)最(zui)(zui)多的(de)(de)是(shi)238U，再者是(shi)可用作核能發電的(de)(de)燃料的(de)(de)235U，豐度(du)最(zui)(zui)少的(de)(de)是(shi)234U。此外還有12種(zhong)人工(gong)同(tong)位素。

同位素 豐度 半衰期 衰變模式 衰變能量（MeV）衰變產物

232U 人(ren)造 68.9年 自發(fa)分(fen)裂(lie) - -

α衰變 5.414 Th-228

233U 人造 159200年 自發分裂 197.93 -

α衰變(bian) 4.909 Th-229

234U 0.01% 245500年 自發分裂 197.78 -

α衰(shuai)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(ren)造 2.342×107年 自發分(fen)裂 201.82 -

α衰變 4.572 Th-232

237U 人造 6.75日 β衰變 0.519 Np-237

238U 99.28% 4.468×109年 自(zi)發(fa)分裂(lie) 205.87 -

α衰變 4.27 Th-234

核性質

鈾(you)的熱中(zhong)子(zi)吸收截面(mian)為7.60b±0.07b。鈾(you)的同位素(su)（包括同核異能(neng)素(su)）有15種(zhong)，其質量數從227至240。鈾(you)的天然同位素(su)組成列于下表。

核 素 相對原子質量 自然豐(feng)度/% 半衰(shuai)(shuai)期T1/2/a 衰(shuai)(shuai)變(bian)模式及衰(shuai)(shuai)變(bian)能

α/MeV

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

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

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

235U為錒鈾衰變(bian)(bian)系(xi)的(de)(de)(de)始(shi)祖核素，238U為鈾鐳系(xi)的(de)(de)(de)始(shi)祖核素，234U是238U的(de)(de)(de)衰變(bian)(bian)系(xi)產物(wu)。235U是惟一天然(ran)(ran)的(de)(de)(de)可(ke)裂變(bian)(bian)核素。235U核素受熱中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)轟擊，吸收一個中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)后發生(sheng)裂變(bian)(bian)（誘(you)發裂變(bian)(bian)）。一個235U核在裂變(bian)(bian)時放(fang)出的(de)(de)(de)總能量為195MeV，同時放(fang)出2～3（平均(jun)2.5）個中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)。只要(yao)其中(zhong)(zhong)一個中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)引起另一個235U核發生(sheng)裂變(bian)(bian)，鏈式核裂變(bian)(bian)就會持續進行下去。238U不是裂變(bian)(bian)核素，但238U在反應堆活性區(qu)吸收中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)后生(sheng)成(cheng)239U，239U再經兩次β衰變(bian)(bian)生(sheng)成(cheng)能裂變(bian)(bian)的(de)(de)(de)Pu。因此，可(ke)以利用快中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)增殖堆充分(fen)發揮238U的(de)(de)(de)作用，提高天然(ran)(ran)鈾的(de)(de)(de)利用率(lv)。

發現簡史

鈾(you)(you)（yóu）英文名Uranium，得名于(yu)天王星的(de)(de)名字“Uranus”。1789年(nian)M.H.克拉普羅(luo)特(te)(te)（Martin Heinrich Klaproth）首先從瀝(li)青鈾(you)(you)礦中發(fa)(fa)現了(le)(le)“鈾(you)(you)”，就用(yong)(yong)1781年(nian)新發(fa)(fa)現的(de)(de)一個行星——天王星命名它為uranium，元素符(fu)號(hao)定(ding)為U。但(dan)1841年(nian)E.M.佩利若（Eugene-Melchior Peligot）證(zheng)明(ming)該物(wu)質系二(er)(er)氧化鈾(you)(you)，隨后用(yong)(yong)鉀還原UCl4制(zhi)備了(le)(le)金屬鈾(you)(you)。1896年(nian)A.H.貝可勒爾(er)（Antoine Henri Becquerel）發(fa)(fa)現了(le)(le)鈾(you)(you)的(de)(de)放射(she)性現象。那時對(dui)鈾(you)(you)的(de)(de)研究屬純理論性的(de)(de)，鈾(you)(you)化合物(wu)只用(yong)(yong)于(yu)玻璃(li)和陶瓷的(de)(de)著(zhu)色。1898年(nian)在鈾(you)(you)礦中發(fa)(fa)現了(le)(le)鐳，鈾(you)(you)便(bian)成為開采鐳的(de)(de)副產(chan)品(pin)。1938年(nian)O.哈恩（Otto Hahn）和F.施特(te)(te)拉斯曼（Fritz Strassmann）用(yong)(yong)中子轟擊鈾(you)(you)核發(fa)(fa)現核裂變同(tong)時釋放出能量，引(yin)起了(le)(le)人(ren)們重新對(dui)鈾(you)(you)的(de)(de)重視。第(di)二(er)(er)次世(shi)界大戰(zhan)期間和戰(zhan)后，由于(yu)核武(wu)器(qi)和核動力的(de)(de)需要，加(jia)速了(le)(le)鈾(you)(you)資(zi)源的(de)(de)勘探和開采。

美(mei)國(guo)為此(ci)設立了(le)(le)專門研究(jiu)原子(zi)彈的(de)(de)機(ji)構(gou)。1945年美(mei)國(guo)在日本(ben)(ben)廣島投擲了(le)(le)第一(yi)(yi)顆235U原子(zi)彈，幾天后又在日本(ben)(ben)長崎投下了(le)(le)一(yi)(yi)顆239Pu原子(zi)彈。1954年蘇聯建成了(le)(le)第一(yi)(yi)座(zuo)核(he)(he)電站(zhan)。從此(ci)，鈾的(de)(de)科(ke)研和(he)生(sheng)產受到世界各國(guo)的(de)(de)高度重視，核(he)(he)武器制(zhi)造(zao)和(he)核(he)(he)發電工(gong)(gong)業便得到迅速發展。中國(guo)的(de)(de)鈾工(gong)(gong)業自20世紀50年代興起(qi)，已形(xing)成完整的(de)(de)和(he)具(ju)有相當規模(mo)的(de)(de)科(ke)研和(he)工(gong)(gong)業生(sheng)產體系(xi)。

2023年4月，日本(ben)與韓(han)國科(ke)學(xue)家(jia)發現了(le)一種以前未知的鈾同位素——鈾-241。其原(yuan)子序數為(wei)92，質(zhi)量為(wei)241，半衰期可(ke)能只(zhi)有40分鐘，這(zhe)是(shi)自1979年以來科(ke)學(xue)家(jia)首次發現富含中子的鈾同位素。

鈾的化合物

鈾有多(duo)種(zhong)化(hua)合物(wu)，主要鈾化(hua)合物(wu)的化(hua)學式、存在形態和用途列于下表。

名稱(cheng) 化學式 存(cun)在形態 用 途

二氧(yang)化鈾 UO2 深(shen)褐色或黑(hei)色粉末 制造反應堆元(yuan)件或

生產UF4

三氧(yang)化鈾 UO3 無定形UO3或α-UO3，褐色，β-UO3橙色粉(fen)末(mo)，γ-UO3 還原成UO2

亮(liang)黃色，δ-UO3紅(hong)色，Σ-UO3磚紅(hong)色，η-UO3棕色

八氧化三鈾(you) U3O8 橄欖綠(lv)色(se)（有時呈(cheng)墨綠(lv)或黑(hei)色(se)）粉末翠(cui)綠(lv)色(se)晶體（綠(lv)鹽）儲存、還(huan)原成(cheng)UO2制取金(jin)屬鈾(you)或UF6

四(si)氟化(hua)鈾 UF4 室溫下(xia)近(jin)于白(bai)色固體，在309K溫度升華，最易(yi)揮發的(de)鈾化(hua)合物 同位素分(fen)離(li)，濃縮(suo)

六氟化鈾 UF6 235U

硝酸(suan)鈾酰 UO2(NO3)2 UO2（NO3）2·6H2O亮黃色晶體(ti) 脫硝成UO3

重鈾酸銨 (NH4)2U2O7 黃色沉淀物（俗稱“黃餅”）質量(liang)好的(de)呈片狀結晶 熱分解成UO2或

UO3

三碳酸鈾酰銨(an) (NH4)4UO2(CO3)3 淡黃(huang)色晶體 熱(re)分(fen)解成UO2

鈾的合金

鈾(you)能(neng)與多(duo)種金屬(shu)生(sheng)成金屬(shu)間化合物。鈾(you)具有化學性質活潑、各向異性結構(gou)和(he)機械性能(neng)較差等缺(que)陷。鈾(you)合金的(de)某些性質優于金屬(shu)鈾(you)，這(zhe)在(zai)核燃料元件制造中相(xiang)當重要(yao)。添(tian)加適(shi)量的(de)其(qi)他金屬(shu)，如鈮(ni)、鉻(ge)、鉬或鋯(gao)能(neng)改善鈾(you)的(de)熱(re)導率、晶(jing)體結構(gou)及金相(xiang)結構(gou)、熱(re)處理特性、輻照穩定(ding)性和(he)耐蝕性等。

貧(pin)(pin)鈾(you)彈(dan)即(ji)利(li)用貧(pin)(pin)鈾(you)合金制(zhi)造(zao)的(de)(de)一種高效燃(ran)燒(shao)穿(chuan)甲(jia)彈(dan)，它借助貧(pin)(pin)鈾(you)材料密度(du)大（鉛密度(du)的(de)(de)2倍）、強度(du)大（鋼強度(du)的(de)(de)3倍）和穿(chuan)透力強，且易燃(ran)燒(shao)的(de)(de)特點制(zhi)作而成，貧(pin)(pin)鈾(you)合金含238U、235U等(deng)(deng)(deng)，貧(pin)(pin)鈾(you)彈(dan)爆(bao)炸后殘(can)留的(de)(de)235U等(deng)(deng)(deng)能損害腎臟(zang)、神經系統，可(ke)導(dao)致(zhi)肺癌(ai)等(deng)(deng)(deng)。密度(du)、硬度(du)較(jiao)大的(de)(de)貧(pin)(pin)鈾(you)合金，還(huan)可(ke)制(zhi)作防輻射(she)材料等(deng)(deng)(deng)。

鈾的賦存及資源

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

鈾的礦物

鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)按成(cheng)因可分(fen)為原(yuan)生鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)和(he)次(ci)(ci)生鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)兩大類。除瀝青鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)外(wai)，原(yuan)生鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)均存(cun)在于(yu)偉晶(jing)巖(yan)中，原(yuan)生礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)經風化和(he)熱(re)液(ye)作用(yong)易轉變成(cheng)各種次(ci)(ci)生礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)。鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)的成(cheng)因、產狀、含鈾(you)(you)(you)(you)(you)量及伴生礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)和(he)圍巖(yan)均會影響到鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)的加工(gong)工(gong)藝(yi)。已發現的鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)和(he)含鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)約有500多(duo)種。其中常見并具(ju)有工(gong)業實用(yong)價值的僅(jin)二三(san)十種。下表所列為重要的鈾(you)(you)(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)。

類型(xing) 礦(kuang)物名稱 組 成 鈾含量（質量分數(shu)ω）/%

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

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

鈦鈾礦(kuang) (U,Ce,Fe,Y,Th)3Ti5O16 ＜40

次生鈾(you)(you)礦 水（瀝(li)青(qing)）鈾(you)(you)礦 UO2·mUO3·nH2O

銅鈾(you)云母 Cu(UO2)2(PO4)2·(8～12)H2O 50

鈣鈾(you)云母 Ca(UO2)2(PO4)2·(8～12)H2O 50

鉀釩(fan)鈾礦 K2(UO2)2(VO4)2·(1～3)H2O 50

釩鈣鈾礦 Ca(UO2)2(VO4)2·8H2O 50～60

除澳大利(li)亞(ya)、加拿(na)大有(you)一(yi)些(xie)(xie)較大的富(fu)鈾(you)(you)(you)礦(kuang)床（含鈾(you)(you)(you)1%～10%）外，大多數(shu)鈾(you)(you)(you)礦(kuang)的含鈾(you)(you)(you)品(pin)位(wei)為(wei)0.1%～0.2%。鈾(you)(you)(you)水冶廠(chang)大多直接處(chu)理(li)鈾(you)(you)(you)原礦(kuang)，但通過選礦(kuang)能(neng)提(ti)高礦(kuang)石(shi)品(pin)位(wei)，降低成本(ben)。一(yi)些(xie)(xie)國家正采(cai)用放射(she)分選機(ji)對塊(kuai)狀鈾(you)(you)(you)礦(kuang)石(shi)進行選礦(kuang)。為(wei)了綜合利(li)用或改善鈾(you)(you)(you)礦(kuang)石(shi)加工(gong)性能(neng)，有(you)的礦(kuang)石(shi)還需(xu)經配(pei)礦(kuang)、焙(bei)燒等(deng)預(yu)處(chu)理(li)。

此(ci)外，含鈾(you)的(de)磷酸鹽礦(kuang)(kuang)、褐(he)煤、頁巖、鈾(you)礦(kuang)(kuang)水、含鈾(you)銅廢石(shi)堆(dui)浸液和(he)海水等(deng)都可成為提鈾(you)的(de)原料。例如，1988年美國從濕(shi)法磷酸等(deng)副產品中回(hui)收的(de)鈾(you)達1500t，約(yue)占其總產量5190t鈾(you)的(de)29%。

分布范圍

鈾(you)(you)通常被人們(men)認(ren)為是(shi)一種稀有金(jin)屬，盡(jin)管鈾(you)(you)在地殼中的含量(liang)很高，比汞(gong)(gong)、鉍、銀要(yao)多(duo)得多(duo)，但(dan)由于提取鈾(you)(you)的難度較大，所以(yi)它注(zhu)定了要(yao)比汞(gong)(gong)這些元素發現的晚得多(duo)。盡(jin)管鈾(you)(you)在地殼中分布廣泛，但(dan)是(shi)只有瀝青鈾(you)(you)礦(kuang)和(he)鉀釩鈾(you)(you)礦(kuang)兩種常見的礦(kuang)床。

地殼中(zhong)(zhong)鈾(you)(you)(you)的(de)(de)平(ping)均含量(liang)(liang)(liang)(liang)約為百萬分(fen)之(zhi)2.5，即平(ping)均每噸地殼物(wu)質中(zhong)(zhong)約含2.5克鈾(you)(you)(you)，這比(bi)鎢、汞、金、銀等元素的(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)(liang)還高(gao)。鈾(you)(you)(you)在(zai)(zai)各(ge)種巖石中(zhong)(zhong)的(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)(liang)很(hen)不均勻(yun)。例(li)如(ru)在(zai)(zai)花(hua)崗巖中(zhong)(zhong)的(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)(liang)就(jiu)要(yao)高(gao)些，平(ping)均每噸含3.5克鈾(you)(you)(you)。在(zai)(zai)地殼的(de)(de)第一層（距地表20 km）內含鈾(you)(you)(you)近1.3×1014噸。依此推算(suan)，一立方(fang)(fang)公(gong)里的(de)(de)花(hua)崗巖就(jiu)會含有約一萬噸鈾(you)(you)(you)。海(hai)水(shui)中(zhong)(zhong)鈾(you)(you)(you)的(de)(de)濃度相當低(di)，每噸海(hai)水(shui)平(ping)均只(zhi)含3.3毫克鈾(you)(you)(you)，但由于海(hai)水(shui)總量(liang)(liang)(liang)(liang)極大（海(hai)水(shui)中(zhong)(zhong)總含鈾(you)(you)(you)量(liang)(liang)(liang)(liang)可達(da)4.5×109噸），且從水(shui)中(zhong)(zhong)提(ti)取有其方(fang)(fang)便之(zhi)處，所以不少國家(jia)(jia)，特別是(shi)那些缺少鈾(you)(you)(you)礦資源(yuan)的(de)(de)國家(jia)(jia)，正在(zai)(zai)探索海(hai)水(shui)提(ti)鈾(you)(you)(you)的(de)(de)方(fang)(fang)法。

由(you)于鈾(you)(you)(you)的(de)化(hua)學性質很(hen)活(huo)潑(po)，所以自然界不存在(zai)游離態(tai)的(de)金屬鈾(you)(you)(you)，它總是以化(hua)合狀態(tai)存在(zai)著。已知的(de)鈾(you)(you)(you)礦(kuang)物(wu)(wu)(wu)有(you)(you)一百七十多(duo)(duo)種，但(dan)具有(you)(you)工業開采價值的(de)鈾(you)(you)(you)礦(kuang)只(zhi)有(you)(you)二、三十種，其中最重要(yao)(yao)的(de)有(you)(you)瀝青(qing)鈾(you)(you)(you)礦(kuang)（主(zhu)要(yao)(yao)成分為八氧化(hua)三鈾(you)(you)(you)）、品質鈾(you)(you)(you)礦(kuang)（主(zhu)要(yao)(yao)成分為二氧化(hua)鈾(you)(you)(you)）、鈾(you)(you)(you)石和鈾(you)(you)(you)黑等。很(hen)多(duo)(duo)的(de)鈾(you)(you)(you)礦(kuang)物(wu)(wu)(wu)都呈黃色(se)、綠色(se)或黃綠色(se)。有(you)(you)些鈾(you)(you)(you)礦(kuang)物(wu)(wu)(wu)在(zai)紫外(wai)線下能發(fa)出(chu)強烈的(de)熒光。正是鈾(you)(you)(you)礦(kuang)物(wu)(wu)(wu)（鈾(you)(you)(you)化(hua)合物(wu)(wu)(wu)）這(zhe)種發(fa)熒光的(de)特性，才(cai)導致了放射性現象的(de)發(fa)現。

雖(sui)然鈾元素(su)的分布相當(dang)廣(guang)，但鈾礦床的分布卻很有限。鈾資源(yuan)主要分布在(zai)美國、加拿大(da)、南(nan)非、西(xi)南(nan)非、澳大(da)利(li)亞(ya)等國家和地區。據估計，已探明的工業儲量到1972年(nian)已超過一百萬噸。

鈾(you)(you)及其一(yi)系(xi)列衰變子(zi)體的(de)放(fang)射(she)(she)性是存在鈾(you)(you)的(de)最好標志。人的(de)肉眼雖然看(kan)不見放(fang)射(she)(she)性，但(dan)是借(jie)助于專門(men)的(de)儀器卻可(ke)以方便地把它探(tan)測出來。因(yin)此，鈾(you)(you)礦(kuang)資源的(de)普查(cha)和勘(kan)探(tan)幾(ji)乎都利用了鈾(you)(you)具有放(fang)射(she)(she)性這一(yi)特點(dian)：若發現某(mou)個地區(qu)巖石、土壤(rang)、水、甚至植物(wu)內(nei)放(fang)射(she)(she)性特別(bie)強，就說明那(nei)個地區(qu)可(ke)能有鈾(you)(you)礦(kuang)存在。

提取冶金

鈾(you)的提取冶金具有三(san)(san)個特點。第一，鈾(you)礦(kuang)石的品位很(hen)低，一般含(han)鈾(you)（238U+235U）0.1%～0.2%，而其中235U僅為0.0007%～0.0014%，為獲得核(he)純鈾(you)，必(bi)須經過一系列(lie)富(fu)集、提純過程。第二，核(he)純金屬鈾(you)需再經同(tong)位素(su)分(fen)離，制成(cheng)不同(tong)豐度的濃(nong)縮(suo)235U。第三(san)(san)，工藝過程繁雜(za)，并(bing)存在輻射危害問題。因此，鈾(you)生產技術難度大，安全防護要求(qiu)嚴(yan)格。

除了就地浸出以及從其他含(han)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)物料提(ti)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)外，鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)的(de)提(ti)取冶金(jin)都是從鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)礦石（原礦或(huo)精礦）開(kai)始(shi)的(de)，通常包括鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)提(ti)取、四氟化鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)制(zhi)(zhi)取、金(jin)屬鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)制(zhi)(zhi)取、六氟化鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)制(zhi)(zhi)取、鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)同位素(su)分(fen)離、制(zhi)(zhi)取含(han)濃縮U的(de)金(jin)屬鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)和鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)燃料元件加(jia)工(gong)等主要步驟。

（1）鈾(you)提(ti)取(qu)。包括鈾(you)礦石的浸出、液(ye)固分(fen)離、富集(ji)、提(ti)純（常用離子交(jiao)換或溶劑萃取(qu)法）及沉淀(dian)產物熱分(fen)解制取(qu)核(he)純UO2或U3O8。

（2）四氟化(hua)鈾(you)制取(qu)。將UO2（U3O8可用氫還原成UO2）氫氟化(hua)成四氟化(hua)鈾(you)（綠鹽）。

（3）金(jin)屬鈾制(zhi)取(qu)。用金(jin)屬鈣(gai)或(huo)鎂將(jiang)UF4還原成(cheng)金(jin)屬鈾，金(jin)屬鈾再經精煉、澆鑄、加工(gong)、鍛造(zao)（或(huo)擠(ji)壓）成(cheng)形、包(bao)殼等處理制(zhi)成(cheng)天然鈾的反應堆(dui)元件，供生(sheng)產裂變(bian)元素239Pu用。

（4）六氟化鈾制取。將UF4氟化成UF6。

（5）鈾(you)同位素分離。利用235U與(yu)238U質量之間的(de)(de)微小差異(yi)，通過對(dui)UF6的(de)(de)氣體(ti)擴(kuo)散（或離心分離），制取不同豐度的(de)(de)濃(nong)縮235UF6。

（6）制(zhi)取含濃(nong)(nong)縮(suo)235U的金屬鈾。將濃(nong)(nong)縮(suo)235UF6經氫(qing)還原(yuan)成(cheng)235UF4，再轉化成(cheng)濃(nong)(nong)縮(suo)235UO2。用鈣或鎂(mei)還原(yuan)235UF4制(zhi)成(cheng)含濃(nong)(nong)縮(suo)U的金屬鈾。

（7）鈾(you)燃料元件(jian)(jian)加(jia)工。將濃縮UO2或金屬(shu)鈾(you)進一步加(jia)工制成反應堆(dui)燃料元件(jian)(jian)或其他最(zui)終產品。

安全防護

鈾(you)及(ji)其化合物既會放(fang)出危(wei)害生(sheng)物的射(she)線，又有(you)化學毒(du)性(xing)，在生(sheng)產過程中必須(xu)采取安(an)全(quan)防護(hu)措(cuo)(cuo)施。安(an)全(quan)防護(hu)措(cuo)(cuo)施的主(zhu)要(yao)內容包括(kuo)嚴(yan)防粉塵及(ji)氡氣進入人體；使(shi)生(sheng)產場地的輻(fu)射(she)劑量低于(yu)放(fang)射(she)性(xing)衛生(sheng)防護(hu)規(gui)定(ding)的限值；排(pai)放(fang)的三廢經處理后必須(xu)達(da)到國家規(gui)定(ding)的排(pai)放(fang)標準(zhun)。要(yao)注意濃縮鈾(you)產物臨(lin)界安(an)全(quan)。

發展趨勢

利(li)用低品位鈾礦石(shi)及其他含(han)鈾物料以(yi)擴大(da)鈾資(zi)源。重視鈾的(de)(de)(de)就地浸出(chu)、堆浸、細菌浸出(chu)等(deng)浸出(chu)方法的(de)(de)(de)開發(fa)和(he)推廣應(ying)(ying)用，以(yi)節省能(neng)耗(hao)和(he)降低生產成本。開發(fa)并推廣應(ying)(ying)用快(kuai)中(zhong)子增殖堆，提高天(tian)然(ran)鈾的(de)(de)(de)利(li)用率。研究開發(fa)無(wu)廢物工藝，減輕(qing)鈾對環境的(de)(de)(de)污染。發(fa)展(zhan)節能(neng)的(de)(de)(de)離心法、激光法等(deng)同位素分離方法，替(ti)代耗(hao)能(neng)高的(de)(de)(de)擴散法。

鈾原子核裂變

自然(ran)界里(li)234U不會(hui)發生(sheng)(sheng)核(he)裂變(bian)，通常，238U也不會(hui)發生(sheng)(sheng)裂變(bian)，只有(you)235U易發生(sheng)(sheng)核(he)裂變(bian)，核(he)燃料主要指(zhi)235U。235U半衰(shuai)(shuai)(shuai)期(qi)為7.038×108年(nian)(nian)，從235U開(kai)始(shi)，經(jing)(jing)過(guo)11次(ci)連(lian)續(xu)(xu)衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian)，最后(hou)出現穩(wen)定(ding)的207Pb。238U半衰(shuai)(shuai)(shuai)期(qi)為4.468×109年(nian)(nian)，從238U開(kai)始(shi)，經(jing)(jing)過(guo)14次(ci)連(lian)續(xu)(xu)衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian)，最后(hou)出現穩(wen)定(ding)的206Pb-206。238U連(lian)續(xu)(xu)衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian)中，子核(he)半衰(shuai)(shuai)(shuai)期(qi)最長的是(shi)234U，它的半衰(shuai)(shuai)(shuai)期(qi)是(shi)2.45×105年(nian)(nian)。

235U、233U和(he)239Pu是主(zhu)要(yao)的(de)核(he)裂(lie)(lie)變物質(zhi)，可直接做核(he)燃(ran)料(liao)，它們(men)能大量(liang)獲得、并易吸(xi)收(shou)慢中(zhong)子(zi)（能量(liang)小于(yu)1eV）并發(fa)生裂(lie)(lie)變，234U、238U則不行。235U存在于(yu)天(tian)然鈾(you)中(zhong)，233U和(he)239Pu要(yao)靠鈾(you)核(he)反應(ying)堆生產。235U、233U和(he)239Pu，任何能量(liang)的(de)中(zhong)子(zi)均可使(shi)它們(men)分裂(lie)(lie)、釋放能量(liang)；對235U來說，速度(du)越(yue)慢的(de)中(zhong)子(zi)越(yue)易引起(qi)裂(lie)(lie)變。238U吸(xi)收(shou)一個中(zhong)子(zi)，也可轉變為裂(lie)(lie)變物質(zhi)。

235U和238U都能自發裂(lie)(lie)變，但后(hou)者自發裂(lie)(lie)變的幾率很小。

U-235裂變

研究表(biao)明，235U吸收慢(man)(man)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)后，有40多(duo)種(zhong)(zhong)(zhong)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)方(fang)式(shi)(shi)，至少(shao)能(neng)(neng)生產(chan)36種(zhong)(zhong)(zhong)元素的(de)(de)300多(duo)種(zhong)(zhong)(zhong)核(he)素和快中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)（平(ping)均(jun)2.5個），并(bing)釋(shi)放巨大能(neng)(neng)量(liang)(liang)。鈾(you)核(he)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)生成物除中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)外，通常有兩(liang)種(zhong)(zhong)(zhong)（兩(liang)分裂(lie)(lie)(lie)(lie)）裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)物，還有三種(zhong)(zhong)(zhong)（三分裂(lie)(lie)(lie)(lie)）和四種(zhong)(zhong)(zhong)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)物（1946 年，我國物理學家錢三強(qiang)等在法國發(fa)(fa)現(xian)），“三分裂(lie)(lie)(lie)(lie)”幾率極(ji)小(xiao)。除中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)外，鈾(you)核(he)“兩(liang)分裂(lie)(lie)(lie)(lie)”的(de)(de)碎(sui)塊有許多(duo)組合(he)方(fang)式(shi)(shi)，碎(sui)塊質量(liang)(liang)比大致為3：2的(de)(de)發(fa)(fa)生幾率最大，碎(sui)塊質量(liang)(liang)相同的(de)(de)機會極(ji)小(xiao)；鈾(you)“三分裂(lie)(lie)(lie)(lie)”，其中(zhong)(zhong)一塊是(shi)α粒(li)子(zi)(zi)，“三分裂(lie)(lie)(lie)(lie)”發(fa)(fa)生的(de)(de)幾率是(shi)“二分裂(lie)(lie)(lie)(lie)”的(de)(de)3/1000。統(tong)計表(biao)明，235U裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)發(fa)(fa)射的(de)(de)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)能(neng)(neng)量(liang)(liang)（動能(neng)(neng)）在0.1-20MeV范圍，平(ping)均(jun)為2MeV。僅(jin)有快中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)不(bu)能(neng)(neng)使(shi)天然鈾(you)產(chan)生持(chi)續(xu)的(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)鏈(lian)式(shi)(shi)反應，慢(man)(man)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)也不(bu)能(neng)(neng)使(shi)238U發(fa)(fa)生裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)，持(chi)續(xu)的(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)反應在238U中(zhong)(zhong)不(bu)可能(neng)(neng)發(fa)(fa)生。235U和240Pu等，除中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)可引發(fa)(fa)其核(he)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)外，具有足夠能(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)帶電粒(li)子(zi)(zi)或γ射線等也能(neng)(neng)引發(fa)(fa)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)。此外，鈾(you)對約25eV的(de)(de)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)還會產(chan)生俘獲共振，即(ji)俘獲而不(bu)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)。

235U結合能(neng)小，核(he)(he)裂(lie)變(bian)(bian)勢壘較(jiao)(jiao)低，任何能(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)中(zhong)子(zi)都能(neng)使它裂(lie)變(bian)(bian)，且對慢(man)中(zhong)子(zi)（中(zhong)子(zi)速率為2.2×103m/s，與常(chang)溫(wen)下氣體(ti)分子(zi)運動速率相當。這(zhe)樣，它在鈾(you)核(he)(he)附近的(de)(de)(de)時(shi)(shi)間相對較(jiao)(jiao)長，容易擊(ji)中(zhong)鈾(you)核(he)(he)使之(zhi)裂(lie)變(bian)(bian)）有很大(da)的(de)(de)(de)裂(lie)變(bian)(bian)截面（裂(lie)變(bian)(bian)幾(ji)率大(da)）。235U吸(xi)收一個慢(man)中(zhong)子(zi)，通常(chang)先形成激發態的(de)(de)(de)236U（復核(he)(he)），然(ran)后裂(lie)變(bian)(bian)成兩塊，同(tong)時(shi)(shi)釋放中(zhong)子(zi)和能(neng)量(liang)(liang)等(deng)。熱(re)中(zhong)子(zi)（慢(man)中(zhong)子(zi)的(de)(de)(de)一種）反應(ying)堆(dui)里，235U熱(re)中(zhong)子(zi)裂(lie)變(bian)(bian)截面比238U的(de)(de)(de)熱(re)中(zhong)子(zi)裂(lie)變(bian)(bian)截面要大(da)200倍(bei)，這(zhe)樣，就會(hui)有足夠數量(liang)(liang)的(de)(de)(de)中(zhong)子(zi)引(yin)起(qi)235U核(he)(he)裂(lie)變(bian)(bian)，這(zhe)可彌補天(tian)然(ran)鈾(you)或濃(nong)縮鈾(you)中(zhong)235U含量(liang)(liang)較(jiao)(jiao)少之(zhi)弱點；這(zhe)種反應(ying)堆(dui)工(gong)作時(shi)(shi)，鈾(you)的(de)(de)(de)利(li)用(yong)率為1%-2%。

U-238裂變

238U（240Pu、232Th）裂(lie)變是(shi)(shi)(shi)有閥的(de)，小(xiao)于1.1MeV的(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)會被(bei)其(qi)吸收(shou)或散(san)射，不(bu)能(neng)(neng)引發裂(lie)變；較(jiao)大能(neng)(neng)量(liang)的(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)才能(neng)(neng)使(shi)它(ta)們裂(lie)變，但(dan)可(ke)能(neng)(neng)性又極小(xiao)。238U結合能(neng)(neng)較(jiao)大，裂(lie)變勢(shi)壘較(jiao)高，能(neng)(neng)量(liang)超過(guo)1.4MeV的(de)快中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)才能(neng)(neng)使(shi)它(ta)裂(lie)變，釋放的(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)能(neng)(neng)量(liang)較(jiao)大。研究顯示(shi)，238U在(zai)幾(ji)(ji)MeV以上有很多共振吸收(shou)峰，其(qi)裂(lie)變幾(ji)(ji)率隨中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)能(neng)(neng)量(liang)增大而增大。238U不(bu)易(yi)產(chan)生裂(lie)變，但(dan)吸收(shou)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)后能(neng)(neng)變成(cheng)239Pu和233U等較(jiao)好的(de)核裂(lie)變物質。熱(re)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)被(bei)238U俘獲的(de)幾(ji)(ji)率是(shi)(shi)(shi)熱(re)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)使(shi)235U裂(lie)變幾(ji)(ji)率的(de)1/190左(zuo)右。快中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)同238U核的(de)主要(yao)作(zuo)用是(shi)(shi)(shi)非彈(dan)(dan)性碰撞，大部分中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)都是(shi)(shi)(shi)通過(guo)非彈(dan)(dan)性碰撞降低能(neng)(neng)量(liang)，再在(zai)多次碰撞中(zhong)(zhong)(zhong)被(bei)238U核吸收(shou)。

鈾濃縮

濃縮鈾簡介

鈾(you)材(cai)料里235U的含量高于(yu)0.7%即濃縮(suo)鈾(you)。鈾(you)是重(zhong)要(yao)的核燃料和原子彈(dan)核心材(cai)料，現在使(shi)用的鈾(you)材(cai)料都需提煉(lian)、濃縮(suo)，使(shi)之(zhi)達到(dao)一定的純度。比如，制造一顆(ke)原子彈(dan)至少需20-50千克(ke)的高濃縮(suo)鈾(you)（也可用钚(bu)造原子彈(dan)），其濃縮(suo)純度應(ying)達到(dao) 90%以上。

鈾(you)(you)(you)礦(kuang)石(shi)里(li)235U的(de)(de)含量(liang)很低(di)，絕大(da)(da)部分(fen)是(shi)238U，鈾(you)(you)(you)礦(kuang)石(shi)不(bu)(bu)能像煤塊那樣直接做燃料(liao)，它類(lei)似于大(da)(da)部分(fen)是(shi)泥沙的(de)(de)煤餅，沒法燃燒。鈾(you)(you)(you)元(yuan)(yuan)素(su)(su)同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)的(de)(de)豐(feng)度（一元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)混合物(wu)里(li)，某同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)的(de)(de)原(yuan)子數和(he)總的(de)(de)原(yuan)子數之比）可通過工藝處理使之增大(da)(da)，以獲得(de)該元(yuan)(yuan)素(su)(su)濃縮(suo)的(de)(de)某種同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)，如(ru)(ru)235U，235U與238U物(wu)理性質(zhi)稍有不(bu)(bu)同(tong)(tong)，主(zhu)要是(shi)相對(dui)質(zhi)量(liang)不(bu)(bu)同(tong)(tong)，這導致它們形成的(de)(de)化合物(wu)微粒質(zhi)量(liang)會有點差異。利用鈾(you)(you)(you)天然(ran)(ran)同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)原(yuan)子量(liang)不(bu)(bu)同(tong)(tong)進行分(fen)離，可使鈾(you)(you)(you)材料(liao)中235U對(dui)238U的(de)(de)比值較(jiao)天然(ran)(ran)鈾(you)(you)(you)高，從(cong)而獲得(de)裂變(bian)材料(liao)——濃縮(suo)鈾(you)(you)(you)。“濃縮(suo)”主(zhu)指提高某元(yuan)(yuan)素(su)(su)特定同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)豐(feng)度的(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)分(fen)離過程，如(ru)(ru)由(you)天然(ran)(ran)鈾(you)(you)(you)生(sheng)產(chan)(chan)濃縮(suo)鈾(you)(you)(you)或(huo)由(you)普通水生(sheng)產(chan)(chan)重(zhong)水等。

濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)同(tong)位素目的即(ji)提高(gao)235U相(xiang)(xiang)對于238U等的相(xiang)(xiang)對豐度(du)(du)（濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)），使天然235U的相(xiang)(xiang)對含量(liang)高(gao)于0.7%的鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)，即(ji)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)，鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)燃(ran)料(liao)(liao)中(zhong)(zhong)235U的含量(liang)達(da)到3%以上(shang)才(cai)有可能(neng)持續“燃(ran)燒”；濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)有：3%、3.5%、20%濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)等品(pin)種。許多核(he)反(fan)應(ying)堆(dui)和核(he)武器(qi)中(zhong)(zhong)所用(yong)的鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)，必須(xu)對其(qi)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮，即(ji)須(xu)提高(gao)易核(he)裂變的235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)，然后將其(qi)制成(cheng)燃(ran)料(liao)(liao)。大(da)多核(he)電(dian)廠(chang)核(he)反(fan)應(ying)堆(dui)用(yong)的鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)燃(ran)料(liao)(liao)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)約在3%左右、不超過5%。核(he)武器(qi)里的鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)材料(liao)(liao)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)需(xu)在90%以上(shang)；核(he)艦船所用(yong)的鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)燃(ran)料(liao)(liao)為20%或(huo)(huo)更(geng)低濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)的鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)。國(guo)際原子能(neng)機構(gou)界定：235U豐度(du)(du)為3%的鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)材料(liao)(liao)屬核(he)電(dian)站用(yong)低濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)（工業級(ji)核(he)燃(ran)料(liao)(liao)），常是(shi)(shi)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)鹽或(huo)(huo)氧化鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)；豐度(du)(du)大(da)于80%的鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)材料(liao)(liao)為高(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)，豐度(du)(du)大(da)于90%的則(ze)是(shi)(shi)武器(qi)級(ji)（軍用(yong)）高(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)，主要用(yong)于制造(zao)核(he)武器(qi)；另一種劃分(fen)是(shi)(shi)：高(gao)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)（豐度(du)(du)在20%以上(shang)），低濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)（2%-20%，商用(yong)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)）、微濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)（0.9%-2%）和武器(qi)級(ji)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)（90%以上(shang)）。鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)(du)達(da)到20%是(shi)(shi)一節點與難(nan)關(guan)，由此再提高(gao)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮度(du)(du)則(ze)是(shi)(shi)一相(xiang)(xiang)對容易實現(xian)的過程。

獲得鈾材(cai)料(liao)需經過一(yi)系列復雜的工藝，要經過探礦(kuang)、開礦(kuang)、選礦(kuang)、浸礦(kuang)、煉礦(kuang)、精(jing)煉等流程，分離、濃(nong)縮是主要和較難(nan)的流程，科(ke)技含(han)量(liang)高。鈾礦(kuang)石經碾磨、分選后得到的較純凈鈾礦(kuang)產(chan)品(pin)，即鈾精(jing)礦(kuang)，又叫“黃餅(bing)”，主成分是八氧化三鈾和重(zhong)鈾酸(suan)鈉(na)、重(zhong)鈾酸(suan)銨(an)，它是核燃(ran)料(liao)生產(chan)過程中的一(yi)種中間產(chan)品(pin)。通(tong)常，獲得1千克武器級(ji)235U需要200多噸較高品(pin)位的鈾礦(kuang)石。

不論是和平利用核(he)(he)(he)(he)能，還(huan)是制造核(he)(he)(he)(he)能武器(qi)，濃(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)都是必需的(de)(de)(de)。至(zhi)2006年(nian)11月，世(shi)界上運行或在建(jian)的(de)(de)(de)470座商(shang)業核(he)(he)(he)(he)電(dian)反應堆(dui)大多是以濃(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)為燃(ran)料(liao)；到2010年(nian)，全球至(zhi)少已有(you)1600噸(dun)高濃(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)（還(huan)有(you)500噸(dun)钚），我國(guo)(guo)是世(shi)界上第(di)(di)四個（美、英、蘇后）獨立(li)掌握濃(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)生產技術的(de)(de)(de)國(guo)(guo)家；20世(shi)紀(ji)60年(nian)代前期，我國(guo)(guo)先后建(jian)立(li)了衡(heng)陽(yang)鈾(you)水冶廠(chang)和蘭(lan)州(zhou)氣體擴散廠(chang)，獲(huo)得(de)了濃(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)（1958年(nian)5月，蘭(lan)州(zhou)始建(jian)我國(guo)(guo)首座鈾(you)濃(nong)(nong)縮(suo)生產企(qi)業，它先后為我國(guo)(guo)的(de)(de)(de)第(di)(di)一(yi)(yi)顆原(yuan)子彈(dan)、第(di)(di)一(yi)(yi)顆氫彈(dan)、第(di)(di)一(yi)(yi)艘核(he)(he)(he)(he)潛艇(ting)和第(di)(di)一(yi)(yi)座核(he)(he)(he)(he)電(dian)站，提(ti)供了優質核(he)(he)(he)(he)燃(ran)料(liao)）。2011年(nian)，哈佛大學(xue)肯(ken)尼迪學(xue)院下屬貝爾福爾中心的(de)(de)(de)研(yan)究報(bao)告說，中國(guo)(guo)擁有(you)軍用級鈾(you)16噸(dun)、钚1.8噸(dun)。

鈾濃縮技術

因涉及核(he)武(wu)器(qi)問(wen)題(ti)，鈾(you)濃(nong)縮技術一(yi)直是國(guo)(guo)際(ji)社會(hui)嚴禁擴散的敏感(gan)技術，國(guo)(guo)際(ji)原(yuan)子(zi)能機構與聯合國(guo)(guo)希望能控制(zhi)各國(guo)(guo)鈾(you)濃(nong)縮活動。中國(guo)(guo)臺灣曾有核(he)計劃(hua)。1985年(nian)起(qi)，羅(luo)(luo)馬(ma)尼(ni)亞(ya)秘密的從(cong)事武(wu)器(qi)級濃(nong)縮鈾(you)提(ti)煉工作；1991年(nian)，羅(luo)(luo)馬(ma)尼(ni)亞(ya)政府同樣(yang)將其(qi)核(he)設(she)(she)備(bei)、核(he)研究置于國(guo)(guo)際(ji)原(yuan)子(zi)能機構監(jian)管(guan)之下；2003年(nian)，美(mei)國(guo)(guo)、俄(e)羅(luo)(luo)斯將其(qi)十幾(ji)千克、濃(nong)度達(da)80%的濃(nong)縮鈾(you)運到俄(e)羅(luo)(luo)斯予以處理。利比亞(ya)違反國(guo)(guo)際(ji)承諾，秘密獲得鈾(you)濃(nong)縮技術以發展核(he)武(wu)器(qi)，2003年(nian)“伊拉克戰爭”后，該國(guo)(guo)向西方(fang)妥(tuo)協將有關設(she)(she)備(bei)、圖紙交給了美(mei)國(guo)(guo)、英國(guo)(guo)。

除幾(ji)個核大國(guo)(guo)外，日本、德國(guo)(guo)、印度、以色列(lie)、巴基斯坦、阿(a)根廷(ting)、朝鮮（2011年(nian)1月，聯合國(guo)(guo)安理會(hui)“對(dui)朝制裁委員會(hui)”專家組擬(ni)訂了《朝鮮鈾濃(nong)縮(suo)計劃報告》，以期防止(zhi)核擴散、核競賽升級）、伊(yi)(yi)朗(lang)（2011年(nian)6月12日，伊(yi)(yi)朗(lang)常(chang)駐國(guo)(guo)際(ji)原子能(neng)機(ji)構代(dai)表蘇丹尼耶在第二屆(jie)核裁軍(jun)國(guo)(guo)際(ji)會(hui)議期間對(dui)新華社記者說，伊(yi)(yi)朗(lang)已(yi)生產出逾50公斤純度為20%的濃(nong)縮(suo)鈾，伊(yi)(yi)朗(lang)的目(mu)標是(shi)有120公斤這(zhe)種核材料(liao)）等(deng)國(guo)(guo)都掌握了鈾濃(nong)縮(suo)技(ji)術。

鈾濃縮方法

提純、濃(nong)縮235U的(de)(de)技(ji)術較復雜(za)，鈾(you)元素(su)(su)(su)的(de)(de)各種同(tong)(tong)(tong)位素(su)(su)(su)，如同(tong)(tong)(tong)“孿(luan)生姐妹”，物理(li)性(xing)質(zhi)與化(hua)學(xue)性(xing)質(zhi)十分(fen)(fen)(fen)相(xiang)(xiang)似。利用(yong)同(tong)(tong)(tong)位素(su)(su)(su)在物理(li)、化(hua)學(xue)性(xing)質(zhi)上的(de)(de)微小差異，通過(guo)(guo)擴散、蒸發或(huo)化(hua)學(xue)交(jiao)換等(deng)方(fang)法(fa)與過(guo)(guo)程，可使鈾(you)元素(su)(su)(su)同(tong)(tong)(tong)位素(su)(su)(su)的(de)(de)比(bi)例發生變化(hua)。用(yong)同(tong)(tong)(tong)位素(su)(su)(su)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)法(fa)處理(li)天然鈾(you)，可增加鈾(you)235U的(de)(de)濃(nong)度，使天然鈾(you)里235U的(de)(de)相(xiang)(xiang)對含(han)量(liang)(liang)高于(yu)0.7%，進而(er)獲得供多種需要的(de)(de)不同(tong)(tong)(tong)濃(nong)度的(de)(de)鈾(you)材料。工(gong)業規模(mo)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)鈾(you)同(tong)(tong)(tong)位素(su)(su)(su)的(de)(de)技(ji)術（適用(yong)于(yu)提高U-235濃(nong)度）有氣體擴散法(fa)、氣體離(li)(li)(li)心法(fa)、離(li)(li)(li)子交(jiao)換法(fa)以(yi)及蒸餾(liu)法(fa)、電解法(fa)、電流(liu)法(fa)、液體熱擴散法(fa)、電磁分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)法(fa)和激(ji)光分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)法(fa)等(deng)。這些(xie)濃(nong)縮方(fang)法(fa)，工(gong)藝過(guo)(guo)程都復雜(za)，投(tou)資大、耗能(neng)高、且產量(liang)(liang)低(di)，即(ji)生產鈾(you)燃料成(cheng)本(ben)較大。

氣體擴散法

這是最早、最成熟(shu)的(de)(de)(de)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)方(fang)法，也是商業開發(fa)的(de)(de)(de)第一(yi)種濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)方(fang)法，它據(ju)分(fen)(fen)子(zi)滲透(tou)、擴散原理，利用不(bu)同(tong)(tong)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)鈾(you)同(tong)(tong)位素轉(zhuan)化為氣(qi)態時(shi)(shi)運動速率的(de)(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)而進行分(fen)(fen)離。UF6是一(yi)種劇(ju)毒、腐(fu)蝕性強和(he)有(you)放射性的(de)(de)(de)白色晶體(ti)，加熱后升華為氣(qi)體(ti)。由(you)于238U、235U的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)數不(bu)同(tong)(tong)，所以(yi)UF6氣(qi)體(ti)中二者的(de)(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)也不(bu)同(tong)(tong)，UF6里(li)235U的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)數是349、238U的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)數是352。當高壓UF6混合氣(qi)體(ti)（鈾(you)同(tong)(tong)位素的(de)(de)(de)混合氣(qi)體(ti)）透(tou)過級(ji)聯安裝的(de)(de)(de)多(duo)孔(kong)薄(bo)膜(mo)(mo)時(shi)(shi)，UF6中U-235輕分(fen)(fen)子(zi)氣(qi)體(ti)會(hui)比UF6中238U重分(fen)(fen)子(zi)的(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)更快地(di)通過多(duo)孔(kong)膜(mo)(mo)。通過膜(mo)(mo)管的(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)立(li)即被泵送到下一(yi)級(ji)，留(liu)在膜(mo)(mo)管中的(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)則返回到較(jiao)低級(ji)再(zai)循環。在每一(yi)個氣(qi)體(ti)擴散級(ji)中235U與(yu)238U濃(nong)(nong)度比僅略(lve)有(you)增加，如此分(fen)(fen)離、濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)(suo)到工業級(ji)235U濃(nong)(nong)度則需1000級(ji)以(yi)上(shang)。

該技術(shu)的(de)(de)(de)(de)核(he)心是多孔(kong)擴散分(fen)離(li)(li)膜(mo)（蘇聯曾(ceng)叫它(ta)是“社會主義陣營安全的(de)(de)(de)(de)心臟”），我國于1964年研制出優(you)質的(de)(de)(de)(de)分(fen)離(li)(li)膜(mo)元件（時稱甲(jia)種分(fen)離(li)(li)膜(mo)，該技術(shu)獲1984年國家發明(ming)一等獎(jiang)）。分(fen)離(li)(li)膜(mo)是每平方分(fen)米有(you)數百(bai)萬個(ge)超微細孔(kong)的(de)(de)(de)(de)多孔(kong)薄金(jin)屬板或薄膜(mo)，將這(zhe)些薄膜(mo)（板）卷成管子(zi)并裝(zhuang)在密封的(de)(de)(de)(de)擴散器里，當UF6氣體(ti)(ti)(ti)加壓送到由這(zhe)些管子(zi)組成的(de)(de)(de)(de)級聯裝(zhuang)置中，混合氣體(ti)(ti)(ti)便會逐漸被分(fen)離(li)(li)，含(han)(han)235U多的(de)(de)(de)(de)濃(nong)縮(suo)UF6氣體(ti)(ti)(ti)沿著級聯裝(zhuang)置向前流(liu)(liu)動，含(han)(han)238U多的(de)(de)(de)(de)稀薄UF6氣體(ti)(ti)(ti)則因流(liu)(liu)動滯后而落(luo)下、分(fen)流(liu)(liu)了。該方法擴散、濃(nong)縮(suo)過程需要(yao)幾千個(ge)連續(xu)的(de)(de)(de)(de)級聯裝(zhuang)置，連續(xu)擴散可(ke)將UF6混合氣體(ti)(ti)(ti)里含(han)(han)238U的(de)(de)(de)(de)分(fen)子(zi)與含(han)(han)235U的(de)(de)(de)(de)分(fen)子(zi)分(fen)離(li)(li)，再用(yong)化學(xue)方法處理(li)已濃(nong)縮(suo)的(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣體(ti)(ti)(ti)分(fen)子(zi)，進而獲得235U。這(zhe)種方法鈾濃(nong)縮(suo)的(de)(de)(de)(de)效(xiao)率不高、能耗大。

氣體離心法

1919年(nian)(nian)，德國(guo)科(ke)學(xue)家G．瑞皮完成了(le)(le)氣體(ti)離心(xin)(xin)機的(de)(de)基本(ben)設計(ji)(ji)(ji)。鈾濃縮離心(xin)(xin)機概念和(he)應用則是(shi)20世紀30-40年(nian)(nian)代由美(mei)囯弗(fu)吉尼亞大學(xue)的(de)(de)高速離心(xin)(xin)機專家J．W．伯莫斯提出的(de)(de)。1934年(nian)(nian)，伯莫斯成功地(di)分(fen)離了(le)(le)兩(liang)種氯同(tong)位(wei)素；1941年(nian)(nian)，他和(he)同(tong)事利用離心(xin)(xin)機首次成功地(di)分(fen)離了(le)(le)鈾同(tong)位(wei)素。分(fen)離共設計(ji)(ji)(ji)了(le)(le)3種離心(xin)(xin)機，其工(gong)作曾引起(qi)美(mei)國(guo)當(dang)時(shi)正實施的(de)(de)“曼(man)哈(ha)頓計(ji)(ji)(ji)劃(hua)”（研制原子彈的(de)(de)計(ji)(ji)(ji)劃(hua)）領導人(ren)的(de)(de)注(zhu)意，但(dan)美(mei)國(guo)最(zui)終選擇了(le)(le)氣體(ti)擴散(san)法。

氣體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)離(li)(li)心(xin)(xin)法(fa)也適用(yong)(yong)于(yu)處理(li)鈾(you)(you)(you)的混合(he)液體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)或(huo)鈾(you)(you)(you)蒸汽，它使用(yong)(yong)獨(du)特設計(ji)的離(li)(li)心(xin)(xin)機(ji)使氣體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)或(huo)液體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)能不間斷(duan)(duan)地在各個(ge)離(li)(li)心(xin)(xin)機(ji)中流(liu)動(dong)，可(ke)連續運轉加(jia)工(gong)鈾(you)(you)(you)氣流(liu)或(huo)鈾(you)(you)(you)液體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)流(liu)。當前(qian)，濃(nong)縮鈾(you)(you)(you)常用(yong)(yong)這種機(ji)械式分離(li)(li)法(fa)。此法(fa)中，真空高(gao)速離(li)(li)心(xin)(xin)機(ji)是(shi)關鍵(jian)設備，國際上常把有(you)無該設備作為(wei)判斷(duan)(duan)一個(ge)國家是(shi)否進(jin)行核武(wu)器研究的標志。與(yu)氣體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)擴(kuo)散法(fa)相比，氣體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)離(li)(li)心(xin)(xin)法(fa)工(gong)效較高(gao)、所需電能大(da)幅減少，所以該法(fa)已被大(da)多的濃(nong)縮鈾(you)(you)(you)工(gong)廠采用(yong)(yong)。

將高壓UF6氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)注(zhu)入高速轉動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)封閉式離(li)心機里，由于(yu)質量(liang)存在(zai)差(cha)異，長時間旋轉依靠(kao)慣性(xing)離(li)心力，較(jiao)(jiao)輕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)UF6中(zhong)(zhong)235U分子(zi)大(da)(da)多(duo)集(ji)(ji)中(zhong)(zhong)在(zai)容器(qi)轉軸(zhou)(zhou)處(chu)，較(jiao)(jiao)重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)UF6-238U分子(zi)則(ze)大(da)(da)多(duo)結集(ji)(ji)在(zai)邊緣(yuan)。若沿軸(zhou)(zhou)向從外部(bu)導(dao)入氣(qi)(qi)(qi)(qi)流，并使(shi)轉軸(zhou)(zhou)處(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)這股氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)向上流動，邊緣(yuan)處(chu)外部(bu)導(dao)入的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)向下流動。如此，離(li)心機下方收(shou)集(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)較(jiao)(jiao)重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)UF6-238U氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)，上方則(ze)是(shi)需要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)、較(jiao)(jiao)輕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)。在(zai)近軸(zhou)(zhou)處(chu)富(fu)集(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)被導(dao)出，再輸送到下一臺離(li)心機繼(ji)續分離(li)——逐(zhu)漸累(lei)積、純化、濃縮(suo)(suo)。隨著較(jiao)(jiao)輕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)穿過一系列高速離(li)心機，其235U同位素分子(zi)富(fu)集(ji)(ji)度會越來(lai)越大(da)(da)。最后(hou)，利用(yong)化學(xue)法處(chu)理已(yi)收(shou)集(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)、較(jiao)(jiao)輕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)，就可獲得(de)工業或軍(jun)用(yong)級濃縮(suo)(suo)鈾(you)。

通常，氣體離心機廠需要幾(ji)千(qian)臺高速(su)真空離心機連續、長期地工作(zuo)才能得到武器級(ji)濃(nong)縮(suo)(suo)鈾(you)(you)等（2010年下(xia)半年，因外界攻擊(ji)，伊朗(lang)納坦茲鈾(you)(you)濃(nong)縮(suo)(suo)工廠至少有1/5的離心機因感染“震網”病毒被迫關閉；2011年2月末，國際原子能機構(gou)的報告說，該廠現有低純度濃(nong)縮(suo)(suo)鈾(you)(you)約(yue)3600公(gong)斤）。

其他幾種方法

（1）激光分離法

氣體(ti)離(li)心(xin)法(fa)(fa)濃(nong)縮(suo)成本較高、效率(lv)也不(bu)理想，先(xian)進的(de)(de)(de)濃(nong)縮(suo)法(fa)(fa)是激(ji)光(guang)分(fen)離(li)法(fa)(fa)。利用激(ji)光(guang)濃(nong)縮(suo)鈾，能降低生產成本。其(qi)(qi)原(yuan)(yuan)理基于(yu)激(ji)光(guang)有較好(hao)的(de)(de)(de)單(dan)色性(xing)和(he)原(yuan)(yuan)子(zi)核(he)的(de)(de)(de)同(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)光(guang)譜(pu)位(wei)(wei)移等。各同(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)子(zi)核(he)的(de)(de)(de)中(zhong)子(zi)數不(bu)同(tong)(tong)(tong)，它們(men)的(de)(de)(de)能級(ji)(ji)會(hui)(hui)發(fa)生同(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)位(wei)(wei)移，發(fa)出(chu)的(de)(de)(de)輻(fu)波長會(hui)(hui)有小(xiao)差異(yi)。激(ji)光(guang)的(de)(de)(de)單(dan)色性(xing)好(hao)，這(zhe)樣能做(zuo)到(dao)用和(he)某(mou)(mou)同(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)子(zi)核(he)的(de)(de)(de)輻(fu)射(she)波長相同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)激(ji)光(guang)去激(ji)發(fa)其(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)某(mou)(mou)種原(yuan)(yuan)子(zi)，而不(bu)會(hui)(hui)把(ba)(ba)其(qi)(qi)他同(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)子(zi)一起(qi)激(ji)發(fa)，即用激(ji)光(guang)可單(dan)獨(du)地(di)把(ba)(ba)同(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)子(zi)團中(zhong)的(de)(de)(de)某(mou)(mou)同(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)子(zi)先(xian)電離(li)；再用電場將電離(li)的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)從同(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)混合物(wu)中(zhong)單(dan)獨(du)分(fen)離(li)出(chu)來，將這(zhe)些原(yuan)(yuan)子(zi)激(ji)發(fa)到(dao)高能級(ji)(ji)；最后利用高能級(ji)(ji)的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)和(he)基態的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)參(can)加化學(xue)反(fan)應的(de)(de)(de)活力(li)不(bu)同(tong)(tong)(tong)，通過化學(xue)反(fan)應法(fa)(fa)便可把(ba)(ba)它分(fen)離(li)，聚集后就獲得了所需(xu)的(de)(de)(de)同(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)子(zi)。

激(ji)光(guang)分離(li)法(fa)(fa)濃(nong)縮235U，比(bi)其他(ta)方法(fa)(fa)優越，設備可大大簡化(hua)(hua)，成(cheng)本可大幅降低。據(ju)估(gu)計，該法(fa)(fa)生產投資約(yue)是(shi)氣(qi)體擴散法(fa)(fa)的(de)(de)1/2，生產過程耗(hao)能只有氣(qi)體擴散法(fa)(fa)的(de)(de)1/10左右(you)。所以(yi)，多個國(guo)家(jia)已(yi)重視開(kai)(kai)發(fa)這種(zhong)鈾燃料生產技術。1977年(nian)美國(guo)開(kai)(kai)始研(yan)究用(yong)激(ji)光(guang)提純濃(nong)縮鈾，并證實此(ci)法(fa)(fa)的(de)(de)可行(xing)性(xing)(xing)等；1982年(nian)美國(guo)能源部確定，今后美國(guo)使(shi)用(yong)激(ji)光(guang)分離(li)法(fa)(fa)生產鈾燃料。此(ci)法(fa)(fa)利用(yong)238U、235U形(xing)成(cheng)的(de)(de)化(hua)(hua)合物化(hua)(hua)學鍵(jian)的(de)(de)鍵(jian)能不(bu)同，利用(yong)激(ji)光(guang)單一頻率(lv)的(de)(de)性(xing)(xing)質可有選擇(ze)的(de)(de)使(shi)一種(zhong)鈾化(hua)(hua)合物的(de)(de)化(hua)(hua)學鍵(jian)斷裂達到分離(li)效果。

激光分離技術現有激光原子(zi)法和激分子(zi)法：

原(yuan)(yuan)子(zi)法濃縮用的(de)(de)原(yuan)(yuan)料是提煉鈾礦后的(de)(de)鈾塊(kuai)，再把鈾塊(kuai)加熱到(dao)高溫，形(xing)成(cheng)鈾原(yuan)(yuan)子(zi)蒸(zheng)氣(qi)，鈾蒸(zheng)氣(qi)里含(han)有234U、235U、238U原(yuan)(yuan)子(zi)。然后用可見光(guang)波(bo)(bo)段的(de)(de)激光(guang)（如用銅蒸(zheng)氣(qi)激光(guang)泵(beng)浦的(de)(de)染料激光(guang)器）照射鈾原(yuan)(yuan)子(zi)蒸(zheng)氣(qi)，調諧激光(guang)器的(de)(de)輸(shu)出(chu)波(bo)(bo)長，讓它(ta)落在235U的(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)吸(xi)收譜線中心，使235U原(yuan)(yuan)子(zi)電(dian)(dian)離，但不激發或電(dian)(dian)離238U原(yuan)(yuan)子(zi)等。然后，利(li)用電(dian)(dian)場對(dui)通過收集板(ban)的(de)(de)235U原(yuan)(yuan)子(zi)掃描、分(fen)離，如此(ci)235U原(yuan)(yuan)子(zi)就從鈾同位素混合(he)氣(qi)體里中分(fen)出(chu)來了。這(zhe)種技(ji)術較(jiao)成(cheng)熟，已(yi)處(chu)于生產應用階段。

分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)法(fa)(fa)(fa)濃(nong)縮法(fa)(fa)(fa)則(ze)(ze)依靠(kao)鈾(you)(you)(you)同位素吸(xi)收(shou)光(guang)(guang)譜上存在(zai)差異，它(ta)用(yong)的(de)(de)原(yuan)料是(shi)鈾(you)(you)(you)的(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)化合(he)(he)(he)(he)物(wu)（如(ru)UF6），先用(yong)中(zhong)紅外波段(duan)的(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)(guang)（如(ru)波長16微米(mi)的(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)(guang)）照射(she)UF6混合(he)(he)(he)(he)氣(qi)體分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)，激(ji)(ji)光(guang)(guang)波長正好是(shi)讓235U化合(he)(he)(he)(he)物(wu)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)電離，235U分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)吸(xi)收(shou)了這些光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)，能態會提高；再用(yong)紫(zi)外線激(ji)(ji)光(guang)(guang)器分(fen)(fen)解(jie)UF6混合(he)(he)(he)(he)氣(qi)體分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)，便可從中(zhong)分(fen)(fen)離出(chu)235U，最后讓含235U化合(he)(he)(he)(he)物(wu)通過分(fen)(fen)解(jie)反(fan)應，就可得(de)到235U。理論上它(ta)能生產出(chu)很純的(de)(de)235U等，但(dan)此法(fa)(fa)(fa)還(huan)未達到生產階段(duan)；從發展潛(qian)力看，分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)法(fa)(fa)(fa)則(ze)(ze)比原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)法(fa)(fa)(fa)優越(yue)。分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)法(fa)(fa)(fa)濃(nong)縮用(yong)的(de)(de)原(yuan)料是(shi)鈾(you)(you)(you)的(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)化合(he)(he)(he)(he)物(wu)，原(yuan)料來源(yuan)較(jiao)豐富，且分(fen)(fen)離過程不需(xu)加(jia)熱(re)；原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)法(fa)(fa)(fa)濃(nong)縮則(ze)(ze)需(xu)加(jia)熱(re)到2000多℃，高溫(wen)鈾(you)(you)(you)蒸氣(qi)有很強的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)性。相對而言(yan)，分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)激(ji)(ji)光(guang)(guang)法(fa)(fa)(fa)生產設(she)備較(jiao)簡單，成本(ben)較(jiao)低(di)。

分(fen)子激光法(fa)只能用于濃(nong)縮UF6，不適(shi)于純化、濃(nong)縮金(jin)(jin)屬(shu)(shu)钚（制造原子彈等更好的(de)核材料）的(de)化合物(wu)；原子激光法(fa)既能濃(nong)縮金(jin)(jin)屬(shu)(shu)鈾，也能濃(nong)縮金(jin)(jin)屬(shu)(shu)钚。可(ke)見，分(fen)子激光法(fa)比原子激光法(fa)在防(fang)核擴散方面會(hui)有利一些。

（2）氣體動力學法

該技術(shu)將UF6氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)與氫或氦的(de)(de)混(hun)合(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)經(jing)過壓縮(suo)高速通(tong)過一個噴嘴，然后(hou)穿過一個特定的(de)(de)曲面(mian)，這樣(yang)便可獲(huo)得從鈾的(de)(de)混(hun)合(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)分離(li)(li)235U同(tong)位素的(de)(de)離(li)(li)心力。氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)動(dong)力學分離(li)(li)法為實現濃(nong)縮(suo)純度(du)所需的(de)(de)級聯(lian)比(bi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)擴散(san)法少(shao)，但(dan)它需大量(liang)的(de)(de)電能。UF6與氫的(de)(de)混(hun)合(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)在離(li)(li)心機中(zhong)的(de)(de)渦流板上高速離(li)(li)心旋轉后(hou)，UF6氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)濃(nong)縮(suo)流和UF6氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)貧化流分別由兩(liang)條(tiao)管道流出(chu)；處理收集(ji)的(de)(de)已經(jing)多次分離(li)(li)的(de)(de)UF6氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)濃(nong)縮(suo)流，最(zui)后(hou)可得到(dao)濃(nong)縮(suo)鈾。

（3）電磁分離法

鈾同(tong)位素電(dian)磁(ci)分(fen)離(li)(li)濃縮技術，基(ji)于(yu)電(dian)離(li)(li)的(de)(de)原子(zi)(zi)(zi)(zi)在磁(ci)場作(zuo)圓(yuan)周(zhou)運動時(shi)，質(zhi)量不(bu)同(tong)的(de)(de)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)因旋轉半徑不(bu)同(tong)而(er)被分(fen)離(li)(li)。它是使(shi)(shi)鈾同(tong)位素原子(zi)(zi)(zi)(zi)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)同(tong)時(shi)穿過(guo)電(dian)磁(ci)體的(de)(de)磁(ci)場，由于(yu)235U圓(yuan)周(zhou)運動半徑與235U不(bu)同(tong)而(er)被分(fen)離(li)(li)。這是20世(shi)紀(ji)40年(nian)代初使(shi)(shi)用的(de)(de)技術，伊拉克20世(shi)紀(ji)80年(nian)代的(de)(de)實驗(yan)研究表(biao)明(ming)，該技術與當(dang)代電(dian)子(zi)(zi)(zi)(zi)學結合(he)能生(sheng)產武器(qi)級鈾材料。

（4）離子交換法

鈾的(de)幾種同位素在質(zhi)量上的(de)微小差異，能引起化(hua)學(xue)(xue)反應(ying)平衡(heng)的(de)小的(de)變化(hua)，這(zhe)可用(yong)(yong)來作(zuo)同位素分離(li)的(de)基礎。該方法(fa)(fa)有兩種工(gong)藝過(guo)程(cheng)：液—液化(hua)學(xue)(xue)交(jiao)換過(guo)程(cheng)和(he)固—液離(li)子(zi)交(jiao)換過(guo)程(cheng)，后者(zhe)須用(yong)(yong)直(zhi)徑(jing)大于1米離(li)子(zi)交(jiao)換柱，這(zhe)是一(yi)耐腐蝕、耐高壓(ya)的(de)圓筒狀柱。1964年(nian)10月，我(wo)國(guo)(guo)爆(bao)炸的(de)第一(yi)顆(ke)原子(zi)彈就是用(yong)(yong)此法(fa)(fa)濃縮(suo)的(de)235U制造而成(cheng)的(de)。當時，以放(fang)射化(hua)學(xue)(xue)家楊承宗（1951年(nian)6月，他獲(huo)得巴黎(li)大學(xue)(xue)理學(xue)(xue)院博士學(xue)(xue)位，其答(da)辯通(tong)過(guo)的(de)博士論文就是《離(li)子(zi)交(jiao)換法(fa)(fa)分離(li)放(fang)射性元素的(de)研(yan)究(jiu)》）為(wei)首的(de)我(wo)國(guo)(guo)科(ke)研(yan)人員，在通(tong)州(zhou)“五所”（鈾濃縮(suo)研(yan)究(jiu)所）利(li)用(yong)(yong)離(li)子(zi)交(jiao)換法(fa)(fa)純化(hua)處理了上百噸各種土(tu)法(fa)(fa)冶煉生(sheng)產(chan)的(de)重鈾酸銨。經過(guo)兩年(nian)多的(de)奮(fen)戰，他們生(sheng)產(chan)出了2.5噸符合(he)原子(zi)彈原料要求的(de)純鈾化(hua)合(he)物，提前3個月為(wei)我(wo)國(guo)(guo)成(cheng)功試(shi)爆(bao)原子(zi)彈提供了核心物質(zhi)。

鈾的用途

1942年前鈾主要用作玻璃(li)和(he)陶(tao)瓷的(de)(de)著色劑，用量很少。隨(sui)著235U鏈式核(he)裂變反(fan)應的(de)(de)被發現，核(he)裂變釋放(fang)的(de)(de)巨大能(neng)(neng)量 （1kg235U釋放(fang)的(de)(de)裂變能(neng)(neng)相(xiang)當于1800tTNT炸(zha)藥(yao)）引(yin)起人們的(de)(de)注意(yi)，首先(xian)用于制造(zao)原子彈、氫彈。

鈾核反應堆

從(cong)50年代后(hou)期開始，鈾被(bei)越來(lai)越多(duo)地(di)用作核發電的核燃(ran)料。1kg235U核完(wan)全(quan)裂變所釋(shi)放(fang)的能(neng)量(liang)相當(dang)于燃(ran)燒2700t優質煤所放(fang)出的能(neng)量(liang)。

此外，鈾核反應堆也(ye)可用(yong)(yong)作輻(fu)照源，用(yong)(yong)于(yu)(yu)農業輻(fu)照育種、食(shi)品工(gong)業食(shi)品保(bao)鮮和(he)滅菌，也(ye)可用(yong)(yong)于(yu)(yu)生產人造(zao)元素。在醫(yi)藥方(fang)面(mian)用(yong)(yong)于(yu)(yu)放射(she)(she)治療、放射(she)(she)免疫(yi)藥盒、造(zao)影診(zhen)斷等(deng)(deng)，在工(gong)業和(he)地質(zhi)等(deng)(deng)方(fang)面(mian)用(yong)(yong)于(yu)(yu)工(gong)業探傷、自(zi)動(dong)控制、地質(zhi)勘探和(he)文物考古(gu)等(deng)(deng)。

科學(xue)研究(jiu)及工(gong)業(ye)實踐證明(ming)，鈾(you)(you)是惟一的(de)一次天然核(he)燃料(liao)，核(he)能(neng)(neng)工(gong)業(ye)必(bi)須依靠鈾(you)(you)。由(you)于核(he)能(neng)(neng)工(gong)業(ye)具有和(he)平和(he)軍(jun)事應用兩種(zhong)(zhong)(zhong)目的(de)，因此鈾(you)(you)便成為(wei)一種(zhong)(zhong)(zhong)特殊商品金屬，其生產(chan)受到政治、社會和(he)經(jing)濟(ji)多種(zhong)(zhong)(zhong)因素的(de)影(ying)響。20世紀40～50年(nian)(nian)代(dai)，鈾(you)(you)主要(yao)用于核(he)武器，50年(nian)(nian)代(dai)以后主要(yao)用于核(he)發(fa)電。世界(jie)鈾(you)(you)的(de)產(chan)量(liang)長期(qi)供過于需(xu)(xu)，有大量(liang)庫存(cun)。國際市場每公斤U3O8的(de)價格從(cong)1978年(nian)(nian)初的(de)97美元降至(zhi)1990年(nian)(nian)的(de)19.84美元。西方國家(jia)鈾(you)(you)年(nian)(nian)產(chan)量(liang)亦由(you)1980年(nian)(nian)的(de)43960t降至(zhi)1985年(nian)(nian)的(de)35278t。但在這(zhe)段時期(qi)內，核(he)電站發(fa)展(zhan)迅速(su)，1980年(nian)(nian)裝機總容量(liang)為(wei)1.35億kW，1989年(nian)(nian)增(zeng)至(zhi)3.18億kW。1985年(nian)(nian)鈾(you)(you)的(de)年(nian)(nian)產(chan)量(liang)低于核(he)發(fa)電的(de)需(xu)(xu)要(yao)量(liang)。

原子彈

把常規(gui)炸(zha)藥有規(gui)律(lv)地安放在(zai)(zai)鈾(you)的(de)周圍，然(ran)后使用電子(zi)(zi)(zi)雷管使這些炸(zha)藥精確(que)的(de)同(tong)時(shi)爆(bao)炸(zha)，產生(sheng)的(de)巨(ju)大壓力將(jiang)鈾(you)壓到(dao)一(yi)起，并(bing)被(bei)壓縮，達到(dao)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)條(tiao)件，發(fa)生(sheng)爆(bao)炸(zha)。或者將(jiang)兩塊(kuai)(kuai)總質(zhi)(zhi)量(liang)超(chao)(chao)過(guo)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)質(zhi)(zhi)量(liang)的(de)鈾(you)塊(kuai)(kuai)合到(dao)一(yi)起，也(ye)會(hui)發(fa)生(sheng)猛烈的(de)爆(bao)炸(zha)。臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)質(zhi)(zhi)量(liang)是(shi)指維持(chi)(chi)核(he)子(zi)(zi)(zi)連鎖(suo)反(fan)(fan)應(ying)(ying)所需的(de)裂(lie)變材(cai)料質(zhi)(zhi)量(liang)。不同(tong)的(de)可裂(lie)變材(cai)料，受(shou)核(he)子(zi)(zi)(zi)的(de)性質(zhi)(zhi)（如(ru)裂(lie)變橫切面）、物(wu)(wu)理性質(zhi)(zhi)、物(wu)(wu)料形狀、純(chun)度、是(shi)否被(bei)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)反(fan)(fan)射物(wu)(wu)料包圍、是(shi)否有中(zhong)子(zi)(zi)(zi)吸收物(wu)(wu)料等等因(yin)素影響，而會(hui)有不同(tong)的(de)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)質(zhi)(zhi)量(liang)。剛好可能(neng)以(yi)產生(sheng)連鎖(suo)反(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)組(zu)合，稱(cheng)為(wei)已達臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)點。比(bi)這樣(yang)更多質(zhi)(zhi)量(liang)的(de)組(zu)合，核(he)反(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)速(su)率會(hui)以(yi)指數(shu)增長(chang)，稱(cheng)為(wei)超(chao)(chao)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)。如(ru)果組(zu)合能(neng)夠(gou)在(zai)(zai)沒有延遲放出(chu)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)之下進(jin)行連鎖(suo)反(fan)(fan)應(ying)(ying)，這種(zhong)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)被(bei)稱(cheng)為(wei)即發(fa)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)，是(shi)超(chao)(chao)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)一(yi)種(zhong)。即發(fa)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)組(zu)合會(hui)產生(sheng)核(he)爆(bao)炸(zha)。如(ru)果組(zu)合比(bi)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)點小，裂(lie)變會(hui)隨時(shi)間減(jian)少，稱(cheng)之為(wei)次(ci)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)。核(he)子(zi)(zi)(zi)武器(qi)在(zai)(zai)引爆(bao)以(yi)前必須維持(chi)(chi)在(zai)(zai)次(ci)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)。以(yi)鈾(you)核(he)彈(dan)為(wei)例，可以(yi)把鈾(you)分成數(shu)大塊(kuai)(kuai)，每塊(kuai)(kuai)質(zhi)(zhi)量(liang)維持(chi)(chi)在(zai)(zai)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)(jie)以(yi)下。引爆(bao)時(shi)把鈾(you)塊(kuai)(kuai)迅速(su)結合。投擲在(zai)(zai)廣(guang)島的(de)“小男孩”原子(zi)(zi)(zi)彈(dan)是(shi)把一(yi)小塊(kuai)(kuai)的(de)鈾(you)透(tou)過(guo)槍管射向另(ling)一(yi)大塊(kuai)(kuai)鈾(you)上，造成足夠(gou)的(de)質(zhi)(zhi)量(liang)。這種(zhong)設計(ji)稱(cheng)為(wei)“槍式”。

銷售信息

2023年(nian)11月21日，由于(yu)對核能(neng)的(de)需求復蘇和供應中(zhong)斷，鈾的(de)價格15年(nian)來首次突破80美元/磅。紐(niu)商所追(zhui)蹤實物市場鈾原(yuan)料黃餅（yellowcake）合約的(de)期貨當(dang)天觸及80.25美元/磅。