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鈾(you)(you)(Uranium)是(shi)原子序(xu)數為92的元(yuan)素(su)(su)(su)，其元(yuan)素(su)(su)(su)符號是(shi)U，是(shi)自然界中能夠找到的最(zui)重原生(sheng)元(yuan)素(su)(su)(su)。在自然界中存在三種(zhong)同位(wei)素(su)(su)(su)，均帶(dai)有(you)(you)(you)放射性，擁有(you)(you)(you)非常(chang)長的半衰期（數十萬(wan)年~45億(yi)年）。此外還有(you)(you)(you)12種(zhong)人工同位(wei)素(su)(su)(su)(226U~240U)。鈾(you)(you)在1789年由(you)馬丁·海因里希·克拉普羅特(te)（Martin Heinrich Klaproth）發(fa)現。鈾(you)(you)化(hua)合物早期用于瓷(ci)器的著色，在核(he)裂變現象被發(fa)現后(hou)用作為核(he)燃料(liao)。

2023年(nian)(nian)4月，日本與(yu)韓國科(ke)學家發現了一種以前未知的鈾同位素——鈾-241。11月21日，鈾的價格15年(nian)(nian)來首次突破80美元/磅。

簡介

自(zi)然產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)最(zui)重的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)。呈(cheng)銀白色，具有硬度(du)強(qiang)、密度(du)高、可延展、有放射(she)性等特(te)征。一(yi)般(ban)在(zai)鈾(you)與氧、氧化物或硅酸鹽的(de)(de)(de)結合中發現鈾(you)。鈾(you)原(yuan)子能(neng)發生(sheng)裂變反應，釋放大量能(neng)量從而可以應用于(yu)發電，核(he)武(wu)器(qi)制造(zao)等領(ling)域。第(di)二次(ci)世(shi)(shi)界大戰中盟軍(jun)的(de)(de)(de)核(he)武(wu)器(qi)計劃引發對鈾(you)的(de)(de)(de)需求，鈾(you)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)應運而生(sheng)。到20世(shi)(shi)紀70年代，鈾(you)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)工業已穩固地建立起來。

化學性質

鈾是(shi)Ⅲb族錒(a)系放射性(xing)化(hua)(hua)學元素，符號U，原(yuan)子序(xu)數(shu)92，相對原(yuan)子質量(liang)238.03，是(shi)原(yuan)子序(xu)數(shu)和相對原(yuan)子質量(liang)最大(da)的(de)(de)天然元素。鈾在常溫下是(shi)銀白色(se)(se)(se)的(de)(de)致(zhi)密金屬，鈾的(de)(de)新切面呈發亮的(de)(de)鋼灰色(se)(se)(se)，但在室溫空氣(qi)中逐漸生成黑色(se)(se)(se)氧(yang)化(hua)(hua)膜。

鈾(you)原子的(de)外電(dian)子層(ceng)(ceng)構型為[Rn]5f36d17s2，5f36d17s2殼層(ceng)(ceng)為價電(dian)子。鈾(you)有+3、+4、+5、+6四種(zhong)價態，以(yi)+4和(he)+6價態為主(zhu)。

鈾(you)是正電性很強的活潑元素(su)(su)(su)，與幾(ji)乎所有(you)非(fei)金屬元素(su)(su)(su)（惰性氣體除外(wai)）反應生(sheng)成化(hua)(hua)合(he)物，常以U3+、U4+、UO2+和(he)(he)UO22+離子形式(shi)存(cun)在。鈾(you)與氫在523K時發生(sheng)可逆反應，生(sheng)成UH3。鈾(you)-氧系(xi)比較復雜，在UO2～UO3間存(cun)在多種相，重要的氧化(hua)(hua)物有(you)UO2、U3O8和(he)(he)UO3。其中UO2是當前應用最廣泛的核(he)(he)(he)燃(ran)料。鈾(you)與鹵素(su)(su)(su)生(sheng)成核(he)(he)(he)燃(ran)料制備工(gong)藝中重要的化(hua)(hua)合(he)物。如UF4是生(sheng)產金屬鈾(you)和(he)(he)UF6的中間產物。UF6的三相點(dian)為(wei)337K，是氣態鈾(you)同位素(su)(su)(su)分離的原料。碳化(hua)(hua)鈾(you)、氮(dan)化(hua)(hua)鈾(you)和(he)(he)硅(gui)化(hua)(hua)鈾(you)都是性能(neng)優(you)越(yue)的被認(ren)為(wei)有(you)希望的核(he)(he)(he)燃(ran)料。

金屬鈾在空(kong)氣(qi)中會變(bian)暗(an)，可為蒸汽(qi)和酸腐蝕，但耐堿(jian)腐蝕。其(qi)原(yuan)子半徑為138.5pm；U3+、U4+、U5+、U6+的離子半徑分別為103、97、89及80pm。鈾的電負(fu)性(xing)據(ju)鮑林（Pauling）測定為1.38；阿爾勒(le)德（Allred）和羅切夫（Rochow）測定為1.22。

鈾(you)(you)能(neng)與(yu)大多(duo)數非(fei)金(jin)屬(shu)元素及其(qi)化合(he)物(wu)發生反應(ying)，反應(ying)的(de)(de)溫度(du)(du)和反應(ying)速(su)度(du)(du)隨鈾(you)(you)的(de)(de)粒(li)度(du)(du)而異。鈾(you)(you)在(zai)室溫的(de)(de)空(kong)氣或氧氣中能(neng)自燃，細粒(li)鈾(you)(you)在(zai)水中亦能(neng)自燃。在(zai)一定條件下(xia)，鈾(you)(you)氧化放出的(de)(de)能(neng)量可引起爆炸(zha)。鈾(you)(you)粉塵的(de)(de)爆炸(zha)濃度(du)(du)下(xia)限為55mg/dm3。鈾(you)(you)能(neng)與(yu)許多(duo)金(jin)屬(shu)反應(ying)生成(cheng)金(jin)屬(shu)間化合(he)物(wu)。鈾(you)(you)可與(yu)鈮(ni)、鉿、鋯、鉬及鈦生成(cheng)固溶體。

鈾及其化合物均(jun)有較大(da)的化學毒(du)性，空氣中可溶(rong)性鈾化合物的允(yun)(yun)許(xu)濃度為(wei)0.05mg/m3，不溶(rong)性鈾化合物的允(yun)(yun)許(xu)濃度為(wei)0.25mg/m3，人(ren)體對天然鈾的放射性允(yun)(yun)許(xu)劑量，可溶(rong)性鈾化合物是(shi)7400Bq，不溶(rong)性鈾化合物是(shi)333Bq。

物理性質

鈾(you)是(shi)放(fang)射性金(jin)屬元(yuan)(yuan)素，可作(zuo)(zuo)為(wei)核(he)反應的燃料。鈾(you)是(shi)銀白色金(jin)屬，幾乎與(yu)鋼一(yi)樣硬，密度(du)高(gao)（相對密度(du)約(yue)18.95），熔點1135℃，沸點4134℃。在(zai)核(he)能(neng)量發展(zhan)之前，它被用(yong)作(zuo)(zuo)制(zhi)造黃色玻璃。鈾(you)是(shi)自然界存在(zai)的原子(zi)序數最高(gao)的元(yuan)(yuan)素。1841年E.佩利(li)（1811-1890）離(li)析出金(jin)屬鈾(you)，雖然在(zai)此(ci)之前鈾(you)已在(zai)瀝(li)青(qing)鈾(you)礦中被認知(zhi)。它也藏于(yu)云母鈾(you)礦、釩鉀鈾(you)礦和(he)獨居石中；主要分(fen)(fen)布于(yu)加(jia)拿大、澳大利(li)亞、南非。可通過氣體(ti)擴散技術從易揮發氣體(ti)六氟化鈾(you)（UF6）中分(fen)(fen)離(li)各(ge)同位素鈾(you)。

鈾(you)(you)存在(zai)(zai)三種同素異(yi)形(xing)體，其存在(zai)(zai)溫(wen)(wen)度和主要結構(gou)特征列于(yu)表中。α-U在(zai)(zai)室(shi)溫(wen)(wen)時(shi)的密度為(wei)19.02t/m3。α-U和β-U呈(cheng)明顯的各(ge)向(xiang)(xiang)異(yi)性，如(ru)在(zai)(zai)298～523K之間，α-U單(dan)晶沿a、b、c軸熱(re)(re)(re)膨脹系數分(fen)別(bie)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(xiang)(xiang)同性結構(gou)。無(wu)序排列的多晶鈾(you)(you)在(zai)(zai)293～373K范圍的熱(re)(re)(re)膨脹系數等于(yu)16.3×10-6/K。在(zai)(zai)5～350K之間的比熱(re)(re)(re)為(wei)27.66J/（mol·K）。α-U的熱(re)(re)(re)導率隨(sui)溫(wen)(wen)度提高而(er)增加，室(shi)溫(wen)(wen)下為(wei)25.1W/（m·K），1033K時(shi)為(wei)37.7W/（m·K）。

鈾(you)的力學性質隨試(shi)(shi)樣(yang)爐號和熱處理的不同而異。對(dui)α軋制α退火的試(shi)(shi)樣(yang)，得(de)到室(shi)(shi)溫(wen)最大屈服強度為(wei)(wei)(wei)206.8-275.8 MPa，對(dui)小變形量擠壓(ya)鈾(you)，室(shi)(shi)溫(wen)抗拉強度極限為(wei)(wei)(wei)586.1～861.8MPa。鈾(you)有三種晶格結(jie)(jie)構(gou)：α-U為(wei)(wei)(wei)斜方(fang)結(jie)(jie)構(gou)，a=284.785pm，b=585.801pm，c=494.553pm；β-U為(wei)(wei)(wei)正方(fang)結(jie)(jie)構(gou)，a=1076.0pm，c=565.2pm；γ-U為(wei)(wei)(wei)體心(xin)立(li)方(fang)結(jie)(jie)構(gou)，a=352.4pm。它們的轉換溫(wen)度為(wei)(wei)(wei)941K（α→β）和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(dian)）

晶體結構(gou) 斜方(fang) 四(si)方(fang) 體心(xin)立方(fang)

晶胞(bao)中(zhong)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 -

鈾的重要物理性質列于下表(biao)。

性 質 數 據

熔點T/K 1405.5

沸點T/K 4018

熔化熱Q/kJ·mol-1 15.5

氣化熱Q/kJ·mol-1 417.1

密度ρ/kg·m-3 18950（293K），17907（熔點液體）

熱導(dao)率(lv)λ/W·m-1·K-1 27.6（300K）

電阻(zu)率ρ/Ω·m 30.8×10-8（273K）

摩(mo)爾體積Vm/cm3 12.56

線脹(zhang)系數αl/K-1 12.6×10-6

同位素及半衰期

天(tian)然鈾(you)含(han)有三種同位素(su)：238U、235U和234U，它們(men)的(de)(de)含(han)量(liang)分(fen)別為99.28%（238U）、0.71%（235U）和0.006%（234U），半衰期(qi)分(fen)別為（238U）4.51×109、（235U）7.09×108和（234U）2.35×105年。其中以(yi)235U為最重要，是目前核(he)動力(li)的(de)(de)燃(ran)料。一個235U核(he)吸收一個熱中子(zi)發生(sheng)裂(lie)變(bian)時(shi)放出(chu)約2.5個中子(zi)，并釋放出(chu)207MeV能(neng)量(liang)。1kg235U核(he)裂(lie)變(bian)放出(chu)的(de)(de)能(neng)量(liang)相當于燃(ran)燒2700t煤所產生(sheng)的(de)(de)能(neng)量(liang)。根據反應(ying)堆堆型及(ji)其工(gong)作條件，核(he)燃(ran)料可采用(yong)天(tian)然鈾(you)或提(ti)高了U含(han)量(liang)的(de)(de)富(fu)集鈾(you)。用(yong)氣(qi)體擴散(san)法(fa)、離心(xin)法(fa)或激光法(fa)等分(fen)離鈾(you)同位素(su)，可使U的(de)(de)富(fu)集度達到(dao)90%以(yi)上。U俘獲中子(zi)后轉變(bian)成易裂(lie)變(bian)的(de)(de)Pu（钚）。Pu和U也是制造核(he)武器(qi)的(de)(de)主要原料。

在(zai)25km地殼(ke)內含(han)1014t鈾(you)，其中海水含(han)1010t，每(mei)噸(dun)海水平均含(han)鈾(you)3.3mg。自然界存在(zai)幾百種含(han)鈾(you)的(de)礦物，但大多是貧礦，所以經(jing)濟地大量開采(cai)(cai)很(hen)困難。目前，經(jing)濟上有開采(cai)(cai)價值的(de)鈾(you)礦含(han)U3O8量為(wei)0.1%左右。如果發展快中子(zi)增殖堆，則(ze)鈾(you)資源利用率可比(bi)壓水堆提(ti)高60～70倍。

鈾(you)同(tong)位(wei)素(su)中存量最多的是(shi)(shi)238U，再者是(shi)(shi)可用(yong)作核能發電的燃料的235U，豐度(du)最少的是(shi)(shi)234U。此外(wai)還有(you)12種人工同(tong)位(wei)素(su)。

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

232U 人造 68.9年(nian) 自發分裂 - -

α衰變 5.414 Th-228

233U 人造(zao) 159200年 自發分(fen)裂 197.93 -

α衰(shuai)變 4.909 Th-229

234U 0.01% 245500年 自發分裂 197.78 -

α衰變 4.859 Th-230

235U 0.72% 7.038×108年 自發分裂 202.48 -

α衰(shuai)變(bian) 4.679 Th-231

236U 人造 2.342×107年 自發分裂 201.82 -

α衰(shuai)變(bian) 4.572 Th-232

237U 人造 6.75日 β衰變(bian) 0.519 Np-237

238U 99.28% 4.468×109年 自(zi)發分裂 205.87 -

α衰變 4.27 Th-234

核性質

鈾(you)的(de)熱中子吸收截面為7.60b±0.07b。鈾(you)的(de)同(tong)位素(su)（包括同(tong)核異能素(su)）有15種，其(qi)質量(liang)數從227至240。鈾(you)的(de)天然同(tong)位素(su)組成列于下表。

核(he) 素 相對原子質量 自然(ran)豐度/% 半衰期T1/2/a 衰變模式及(ji)衰變能

α/MeV

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

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

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

235U為(wei)錒鈾衰(shuai)變(bian)(bian)系的(de)始祖核(he)素(su)(su)，238U為(wei)鈾鐳系的(de)始祖核(he)素(su)(su)，234U是238U的(de)衰(shuai)變(bian)(bian)系產物。235U是惟(wei)一(yi)天然(ran)(ran)的(de)可裂(lie)(lie)變(bian)(bian)核(he)素(su)(su)。235U核(he)素(su)(su)受熱(re)中(zhong)子轟擊，吸收一(yi)個(ge)(ge)中(zhong)子后發(fa)生(sheng)裂(lie)(lie)變(bian)(bian)（誘發(fa)裂(lie)(lie)變(bian)(bian)）。一(yi)個(ge)(ge)235U核(he)在(zai)裂(lie)(lie)變(bian)(bian)時放出(chu)的(de)總(zong)能量為(wei)195MeV，同(tong)時放出(chu)2～3（平均2.5）個(ge)(ge)中(zhong)子。只要(yao)其中(zhong)一(yi)個(ge)(ge)中(zhong)子引起另一(yi)個(ge)(ge)235U核(he)發(fa)生(sheng)裂(lie)(lie)變(bian)(bian)，鏈式核(he)裂(lie)(lie)變(bian)(bian)就會持(chi)續進(jin)行下去。238U不是裂(lie)(lie)變(bian)(bian)核(he)素(su)(su)，但238U在(zai)反應堆(dui)活(huo)性區吸收中(zhong)子后生(sheng)成(cheng)239U，239U再經(jing)兩(liang)次β衰(shuai)變(bian)(bian)生(sheng)成(cheng)能裂(lie)(lie)變(bian)(bian)的(de)Pu。因(yin)此，可以利(li)用快中(zhong)子增殖堆(dui)充分(fen)發(fa)揮238U的(de)作用，提高天然(ran)(ran)鈾的(de)利(li)用率。

發現簡史

鈾(you)(you)(you)(you)（yóu）英文名Uranium，得(de)名于(yu)天王(wang)星(xing)的(de)(de)名字“Uranus”。1789年M.H.克拉(la)普羅特（Martin Heinrich Klaproth）首先從瀝青鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)中(zhong)(zhong)發(fa)現(xian)了(le)(le)“鈾(you)(you)(you)(you)”，就(jiu)用(yong)(yong)(yong)1781年新發(fa)現(xian)的(de)(de)一(yi)個行星(xing)——天王(wang)星(xing)命名它(ta)為(wei)uranium，元素符(fu)號定為(wei)U。但1841年E.M.佩利若（Eugene-Melchior Peligot）證明該物質系二氧化(hua)(hua)鈾(you)(you)(you)(you)，隨后(hou)用(yong)(yong)(yong)鉀還原UCl4制備了(le)(le)金屬鈾(you)(you)(you)(you)。1896年A.H.貝可勒爾（Antoine Henri Becquerel）發(fa)現(xian)了(le)(le)鈾(you)(you)(you)(you)的(de)(de)放(fang)射性(xing)現(xian)象。那時對(dui)鈾(you)(you)(you)(you)的(de)(de)研(yan)究屬純(chun)理論(lun)性(xing)的(de)(de)，鈾(you)(you)(you)(you)化(hua)(hua)合(he)物只(zhi)用(yong)(yong)(yong)于(yu)玻璃和(he)陶瓷的(de)(de)著色。1898年在鈾(you)(you)(you)(you)礦(kuang)中(zhong)(zhong)發(fa)現(xian)了(le)(le)鐳，鈾(you)(you)(you)(you)便成(cheng)為(wei)開(kai)采鐳的(de)(de)副產品。1938年O.哈(ha)恩（Otto Hahn）和(he)F.施(shi)特拉(la)斯曼（Fritz Strassmann）用(yong)(yong)(yong)中(zhong)(zhong)子轟擊鈾(you)(you)(you)(you)核發(fa)現(xian)核裂變(bian)同時釋放(fang)出能(neng)量，引(yin)起了(le)(le)人們重(zhong)新對(dui)鈾(you)(you)(you)(you)的(de)(de)重(zhong)視。第二次(ci)世界大(da)戰(zhan)期間和(he)戰(zhan)后(hou)，由于(yu)核武器和(he)核動(dong)力的(de)(de)需(xu)要，加速了(le)(le)鈾(you)(you)(you)(you)資源的(de)(de)勘探和(he)開(kai)采。

美國(guo)為此設立了(le)專(zhuan)門研(yan)究原(yuan)子(zi)彈(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)機構。1945年(nian)美國(guo)在日(ri)本(ben)廣(guang)島(dao)投擲了(le)第(di)一顆(ke)235U原(yuan)子(zi)彈(dan)，幾天后又在日(ri)本(ben)長崎投下了(le)一顆(ke)239Pu原(yuan)子(zi)彈(dan)。1954年(nian)蘇聯建成(cheng)(cheng)了(le)第(di)一座(zuo)核電站。從(cong)此，鈾(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)科研(yan)和生產(chan)(chan)受到世界各國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)度(du)重視，核武器制造和核發電工(gong)業便(bian)得(de)到迅速發展。中(zhong)國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)鈾(you)(you)工(gong)業自20世紀(ji)50年(nian)代興起，已(yi)形成(cheng)(cheng)完整的(de)(de)(de)(de)(de)和具有(you)相當規模的(de)(de)(de)(de)(de)科研(yan)和工(gong)業生產(chan)(chan)體系。

2023年(nian)4月，日(ri)本與韓國(guo)科(ke)學家發現了一(yi)種以前未知的鈾(you)(you)同位素——鈾(you)(you)-241。其原子序數為92，質量(liang)為241，半衰期可能只有(you)40分(fen)鐘，這是(shi)自1979年(nian)以來科(ke)學家首次(ci)發現富含中(zhong)子的鈾(you)(you)同位素。

鈾的化合物

鈾有多(duo)種化(hua)合(he)物，主(zhu)要鈾化(hua)合(he)物的化(hua)學式、存在形態和用途列于下表。

名稱 化學式 存在形態 用 途

二氧化鈾(you) UO2 深褐色或黑色粉(fen)末 制(zhi)造(zao)反應(ying)堆(dui)元件或

生產UF4

三氧化鈾 UO3 無定形UO3或α-UO3，褐色(se)，β-UO3橙(cheng)色(se)粉末，γ-UO3 還原(yuan)成UO2

亮黃色(se)，δ-UO3紅(hong)色(se)，Σ-UO3磚紅(hong)色(se)，η-UO3棕色(se)

八(ba)氧化三鈾(you) U3O8 橄欖(lan)綠色(se)（有時呈墨綠或黑(hei)色(se)）粉末翠綠色(se)晶體（綠鹽）儲存、還原成UO2制取(qu)金(jin)屬鈾(you)或UF6

四氟(fu)化鈾 UF4 室溫下近于(yu)白色(se)固體，在309K溫度(du)升(sheng)華，最易揮發的鈾化合物 同位素(su)分離，濃縮

六氟化(hua)鈾(you) UF6 235U

硝酸(suan)鈾(you)酰 UO2(NO3)2 UO2（NO3）2·6H2O亮黃色晶體 脫硝成UO3

重鈾酸銨 (NH4)2U2O7 黃色(se)沉淀物（俗稱(cheng)“黃餅(bing)”）質(zhi)量好的呈片狀結(jie)晶 熱分解成UO2或

UO3

三碳酸(suan)鈾酰銨 (NH4)4UO2(CO3)3 淡黃(huang)色晶體 熱分解成UO2

鈾的合金

鈾(you)能與(yu)多(duo)種金(jin)屬(shu)(shu)生成金(jin)屬(shu)(shu)間化合(he)物。鈾(you)具有化學性質(zhi)活潑、各向異性結(jie)(jie)構和機(ji)械性能較(jiao)差等(deng)(deng)缺陷。鈾(you)合(he)金(jin)的(de)(de)某些性質(zhi)優于金(jin)屬(shu)(shu)鈾(you)，這在核燃料元件制造中(zhong)相當重要。添(tian)加適量的(de)(de)其他金(jin)屬(shu)(shu)，如鈮、鉻、鉬或鋯能改善鈾(you)的(de)(de)熱(re)導率(lv)、晶體結(jie)(jie)構及金(jin)相結(jie)(jie)構、熱(re)處(chu)理(li)特性、輻照穩定性和耐蝕性等(deng)(deng)。

貧(pin)鈾(you)(you)彈(dan)即利用貧(pin)鈾(you)(you)合金(jin)制造(zao)的(de)(de)(de)一種高(gao)效燃燒(shao)穿甲彈(dan)，它借助(zhu)貧(pin)鈾(you)(you)材(cai)料密(mi)度大（鉛密(mi)度的(de)(de)(de)2倍(bei)）、強度大（鋼強度的(de)(de)(de)3倍(bei)）和穿透力(li)強，且易燃燒(shao)的(de)(de)(de)特點制作而成(cheng)，貧(pin)鈾(you)(you)合金(jin)含238U、235U等(deng)，貧(pin)鈾(you)(you)彈(dan)爆炸后(hou)殘留的(de)(de)(de)235U等(deng)能(neng)損害腎臟、神(shen)經(jing)系(xi)統，可導(dao)致肺癌等(deng)。密(mi)度、硬度較大的(de)(de)(de)貧(pin)鈾(you)(you)合金(jin)，還可制作防輻射材(cai)料等(deng)。

鈾的賦存及資源

鈾(you)廣(guang)泛存(cun)在于地(di)殼(ke)(ke)和海水中。海水中鈾(you)的濃(nong)度為(wei)3×10-7%，地(di)殼(ke)(ke)豐(feng)度為(wei)2.3×10-4%，但在地(di)殼(ke)(ke)中很分散。

鈾的礦物

鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物(wu)按(an)成(cheng)(cheng)因(yin)(yin)可分為原(yuan)(yuan)生鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)和次(ci)生鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)兩大類。除(chu)瀝青(qing)鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)外，原(yuan)(yuan)生鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)均(jun)存在于偉晶巖(yan)中，原(yuan)(yuan)生礦(kuang)(kuang)物(wu)經(jing)風化和熱液作用(yong)易轉變成(cheng)(cheng)各種次(ci)生礦(kuang)(kuang)物(wu)。鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)的成(cheng)(cheng)因(yin)(yin)、產(chan)狀、含鈾(you)(you)(you)量及伴(ban)生礦(kuang)(kuang)物(wu)和圍巖(yan)均(jun)會影響到鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)的加工工藝。已發現的鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物(wu)和含鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物(wu)約有(you)500多種。其中常(chang)見并具(ju)有(you)工業實用(yong)價值的僅(jin)二(er)三十種。下(xia)表所列為重(zhong)要的鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)物(wu)。

類型 礦物名稱(cheng) 組 成 鈾(you)含量（質量分數ω）/%

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

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

鈦鈾礦 (U,Ce,Fe,Y,Th)3Ti5O16 ＜40

次生(sheng)鈾礦(kuang) 水（瀝青(qing)）鈾礦(kuang) UO2·mUO3·nH2O

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

鈣鈾云母 Ca(UO2)2(PO4)2·(8～12)H2O 50

鉀釩鈾礦 K2(UO2)2(VO4)2·(1～3)H2O 50

釩鈣鈾礦 Ca(UO2)2(VO4)2·8H2O 50～60

除(chu)澳(ao)大(da)利(li)亞(ya)、加(jia)拿(na)大(da)有(you)(you)一(yi)些較(jiao)大(da)的(de)(de)富鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)床（含(han)鈾1%～10%）外，大(da)多數(shu)鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)的(de)(de)含(han)鈾品位為0.1%～0.2%。鈾水冶廠大(da)多直接處(chu)理鈾原礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)，但通過選(xuan)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)能(neng)提高礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)品位，降低成本。一(yi)些國家正(zheng)采用(yong)(yong)放射分選(xuan)機對(dui)塊狀鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)進(jin)行選(xuan)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)。為了綜合利(li)用(yong)(yong)或改善鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)加(jia)工性能(neng)，有(you)(you)的(de)(de)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)還需經配礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)、焙燒(shao)等預處(chu)理。

此(ci)外，含(han)鈾(you)(you)(you)的(de)(de)磷(lin)酸鹽礦(kuang)(kuang)、褐煤、頁(ye)巖、鈾(you)(you)(you)礦(kuang)(kuang)水(shui)、含(han)鈾(you)(you)(you)銅廢石(shi)堆浸液和海水(shui)等都可成為提(ti)鈾(you)(you)(you)的(de)(de)原料。例如，1988年美國從濕法磷(lin)酸等副產(chan)品中回(hui)收的(de)(de)鈾(you)(you)(you)達1500t，約占其(qi)總(zong)產(chan)量(liang)5190t鈾(you)(you)(you)的(de)(de)29%。

分布范圍

鈾(you)(you)通(tong)常被人們認為是一種(zhong)稀有金屬(shu)，盡(jin)(jin)管(guan)鈾(you)(you)在(zai)地(di)殼中的含量很(hen)高，比(bi)汞(gong)、鉍、銀要(yao)多(duo)得多(duo)，但由(you)于提(ti)取鈾(you)(you)的難(nan)度較(jiao)大，所以(yi)它注(zhu)定了要(yao)比(bi)汞(gong)這些元(yuan)素(su)發現的晚得多(duo)。盡(jin)(jin)管(guan)鈾(you)(you)在(zai)地(di)殼中分(fen)布廣泛(fan)，但是只有瀝青鈾(you)(you)礦(kuang)和鉀釩鈾(you)(you)礦(kuang)兩種(zhong)常見的礦(kuang)床。

地(di)殼(ke)中(zhong)鈾(you)(you)(you)的平(ping)均含(han)(han)量(liang)約(yue)為百萬分之2.5，即平(ping)均每(mei)噸(dun)地(di)殼(ke)物質中(zhong)約(yue)含(han)(han)2.5克鈾(you)(you)(you)，這比鎢、汞、金、銀等(deng)元素的含(han)(han)量(liang)還高。鈾(you)(you)(you)在(zai)各(ge)種巖石中(zhong)的含(han)(han)量(liang)很(hen)不均勻。例(li)如在(zai)花(hua)崗巖中(zhong)的含(han)(han)量(liang)就要高些(xie)，平(ping)均每(mei)噸(dun)含(han)(han)3.5克鈾(you)(you)(you)。在(zai)地(di)殼(ke)的第一(yi)(yi)層（距地(di)表20 km）內含(han)(han)鈾(you)(you)(you)近1.3×1014噸(dun)。依此推算，一(yi)(yi)立方公里的花(hua)崗巖就會含(han)(han)有(you)(you)約(yue)一(yi)(yi)萬噸(dun)鈾(you)(you)(you)。海(hai)(hai)(hai)(hai)水(shui)中(zhong)鈾(you)(you)(you)的濃度相當低，每(mei)噸(dun)海(hai)(hai)(hai)(hai)水(shui)平(ping)均只含(han)(han)3.3毫克鈾(you)(you)(you)，但由(you)于海(hai)(hai)(hai)(hai)水(shui)總量(liang)極大(da)（海(hai)(hai)(hai)(hai)水(shui)中(zhong)總含(han)(han)鈾(you)(you)(you)量(liang)可達4.5×109噸(dun)），且從(cong)水(shui)中(zhong)提取有(you)(you)其方便(bian)之處，所以不少國家，特別(bie)是(shi)那(nei)些(xie)缺(que)少鈾(you)(you)(you)礦資源(yuan)的國家，正在(zai)探索海(hai)(hai)(hai)(hai)水(shui)提鈾(you)(you)(you)的方法。

由于鈾的(de)(de)(de)化(hua)學性質很活潑，所以自然(ran)界(jie)不存在游離態的(de)(de)(de)金屬鈾，它總是(shi)以化(hua)合狀態存在著。已知的(de)(de)(de)鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)有(you)(you)(you)一百七十(shi)多(duo)種(zhong)(zhong)，但具(ju)有(you)(you)(you)工(gong)業開采價值的(de)(de)(de)鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)只有(you)(you)(you)二、三(san)十(shi)種(zhong)(zhong)，其(qi)中最重要的(de)(de)(de)有(you)(you)(you)瀝青鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)（主(zhu)要成分為八氧化(hua)三(san)鈾）、品(pin)質鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)（主(zhu)要成分為二氧化(hua)鈾）、鈾石和鈾黑(hei)等。很多(duo)的(de)(de)(de)鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)都呈黃色、綠(lv)色或黃綠(lv)色。有(you)(you)(you)些鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)在紫外線(xian)下能發(fa)(fa)出強烈的(de)(de)(de)熒光。正是(shi)鈾礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)（鈾化(hua)合物(wu)）這種(zhong)(zhong)發(fa)(fa)熒光的(de)(de)(de)特性，才(cai)導致(zhi)了放(fang)射性現象的(de)(de)(de)發(fa)(fa)現。

雖然(ran)鈾元素的分布相當廣(guang)，但鈾礦床(chuang)的分布卻很有限。鈾資源(yuan)主要分布在美(mei)國(guo)、加拿大(da)、南非、西南非、澳大(da)利亞等國(guo)家和地區(qu)。據估(gu)計，已探明的工業(ye)儲(chu)量(liang)到1972年已超過一百萬噸。

鈾(you)及(ji)其(qi)一系列衰(shuai)變子(zi)體的(de)放(fang)射性是存(cun)在鈾(you)的(de)最好標志。人的(de)肉眼(yan)雖然看(kan)不見放(fang)射性，但是借助于專門的(de)儀(yi)器(qi)卻可以方便地(di)把(ba)它(ta)探(tan)(tan)測出來。因此，鈾(you)礦資源的(de)普查和(he)勘探(tan)(tan)幾乎(hu)都(dou)利用(yong)了鈾(you)具(ju)有放(fang)射性這一特點(dian)：若發現某個(ge)地(di)區巖(yan)石、土壤、水、甚至植物內放(fang)射性特別強，就(jiu)說明那個(ge)地(di)區可能有鈾(you)礦存(cun)在。

提取冶金

鈾(you)(you)的(de)提取冶(ye)金具有三個特點。第一(yi)，鈾(you)(you)礦(kuang)石的(de)品位(wei)很低，一(yi)般含鈾(you)(you)（238U+235U）0.1%～0.2%，而其中235U僅(jin)為0.0007%～0.0014%，為獲(huo)得核純鈾(you)(you)，必(bi)須經過一(yi)系列富集、提純過程。第二，核純金屬鈾(you)(you)需再(zai)經同位(wei)素分離，制成(cheng)不同豐度的(de)濃縮235U。第三，工(gong)藝(yi)過程繁(fan)雜，并存在輻射危害問(wen)題。因此，鈾(you)(you)生產技術難(nan)度大，安全防護要求嚴格。

除了就地浸出以及從(cong)其他(ta)含鈾(you)(you)(you)物料(liao)(liao)提鈾(you)(you)(you)外(wai)，鈾(you)(you)(you)的提取(qu)冶金都是從(cong)鈾(you)(you)(you)礦(kuang)石（原礦(kuang)或(huo)精礦(kuang)）開始的，通常包括鈾(you)(you)(you)提取(qu)、四氟(fu)化鈾(you)(you)(you)制(zhi)(zhi)取(qu)、金屬鈾(you)(you)(you)制(zhi)(zhi)取(qu)、六(liu)氟(fu)化鈾(you)(you)(you)制(zhi)(zhi)取(qu)、鈾(you)(you)(you)同位素分離(li)、制(zhi)(zhi)取(qu)含濃縮U的金屬鈾(you)(you)(you)和鈾(you)(you)(you)燃(ran)料(liao)(liao)元件加工等(deng)主要步驟(zou)。

（1）鈾提取。包(bao)括鈾礦石的浸(jin)出、液固分離、富集、提純（常用離子(zi)交換或溶(rong)劑(ji)萃取法）及沉淀產(chan)物(wu)熱分解(jie)制取核純UO2或U3O8。

（2）四氟化(hua)(hua)鈾制取(qu)。將UO2（U3O8可用(yong)氫(qing)(qing)還原(yuan)成UO2）氫(qing)(qing)氟化(hua)(hua)成四氟化(hua)(hua)鈾（綠鹽）。

（3）金(jin)屬鈾制取。用金(jin)屬鈣或(huo)鎂將UF4還原(yuan)成(cheng)金(jin)屬鈾，金(jin)屬鈾再經精煉、澆(jiao)鑄、加工、鍛造(zao)（或(huo)擠壓(ya)）成(cheng)形、包殼等處理制成(cheng)天(tian)然鈾的反應堆(dui)元件，供生產裂變元素239Pu用。

（4）六氟化(hua)(hua)鈾(you)制取。將(jiang)UF4氟化(hua)(hua)成UF6。

（5）鈾同位素(su)分離。利用235U與238U質量之間的(de)微小差(cha)異，通(tong)過對UF6的(de)氣體擴散（或離心(xin)分離），制(zhi)取不同豐度的(de)濃縮(suo)235UF6。

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

（7）鈾(you)燃料元(yuan)件加工。將濃縮UO2或金屬鈾(you)進一(yi)步加工制成反應堆燃料元(yuan)件或其(qi)他最終(zhong)產(chan)品。

安全防護

鈾(you)及其化(hua)合物(wu)(wu)既(ji)會放(fang)出(chu)危(wei)害(hai)生(sheng)物(wu)(wu)的(de)射線，又有化(hua)學毒性(xing)，在(zai)生(sheng)產過程中必(bi)須采取安(an)全防(fang)護措(cuo)施。安(an)全防(fang)護措(cuo)施的(de)主要內容包(bao)括嚴防(fang)粉(fen)塵及氡氣進入人體；使生(sheng)產場地的(de)輻射劑(ji)量低于放(fang)射性(xing)衛生(sheng)防(fang)護規(gui)定(ding)的(de)限值；排放(fang)的(de)三廢經處理后(hou)必(bi)須達到國(guo)家(jia)規(gui)定(ding)的(de)排放(fang)標(biao)準。要注(zhu)意濃(nong)縮鈾(you)產物(wu)(wu)臨界安(an)全。

發展趨勢

利(li)(li)用(yong)低(di)(di)品位鈾(you)(you)礦石及其他含鈾(you)(you)物料以擴大鈾(you)(you)資源。重(zhong)視鈾(you)(you)的就地浸(jin)(jin)出、堆(dui)浸(jin)(jin)、細菌浸(jin)(jin)出等浸(jin)(jin)出方法(fa)的開(kai)發和推廣應用(yong)，以節省能耗和降(jiang)低(di)(di)生(sheng)產成本。開(kai)發并推廣應用(yong)快中子增殖堆(dui)，提高天然(ran)鈾(you)(you)的利(li)(li)用(yong)率。研究開(kai)發無(wu)廢物工藝，減輕鈾(you)(you)對(dui)環境的污染。發展節能的離心法(fa)、激(ji)光法(fa)等同位素分離方法(fa)，替代耗能高的擴散法(fa)。

鈾原子核裂變

自然界里234U不會發生核(he)裂(lie)變(bian)，通常，238U也不會發生裂(lie)變(bian)，只有(you)235U易發生核(he)裂(lie)變(bian)，核(he)燃料主(zhu)要指235U。235U半(ban)衰(shuai)期為7.038×108年，從(cong)235U開始，經(jing)過11次連續(xu)(xu)衰(shuai)變(bian)，最后出(chu)現穩(wen)定(ding)的207Pb。238U半(ban)衰(shuai)期為4.468×109年，從(cong)238U開始，經(jing)過14次連續(xu)(xu)衰(shuai)變(bian)，最后出(chu)現穩(wen)定(ding)的206Pb-206。238U連續(xu)(xu)衰(shuai)變(bian)中，子核(he)半(ban)衰(shuai)期最長的是234U，它(ta)的半(ban)衰(shuai)期是2.45×105年。

235U、233U和239Pu是主要(yao)的核(he)裂(lie)(lie)變(bian)物質(zhi)，可直接做核(he)燃料，它們(men)能(neng)(neng)大量獲得(de)、并易吸收(shou)慢中子（能(neng)(neng)量小(xiao)于1eV）并發生(sheng)裂(lie)(lie)變(bian)，234U、238U則不(bu)行。235U存在于天然(ran)鈾(you)中，233U和239Pu要(yao)靠(kao)鈾(you)核(he)反應堆生(sheng)產。235U、233U和239Pu，任何能(neng)(neng)量的中子均可使它們(men)分裂(lie)(lie)、釋(shi)放能(neng)(neng)量；對(dui)235U來說，速度越慢的中子越易引起裂(lie)(lie)變(bian)。238U吸收(shou)一個中子，也可轉變(bian)為(wei)裂(lie)(lie)變(bian)物質(zhi)。

235U和238U都能自(zi)發(fa)裂(lie)變，但后者自(zi)發(fa)裂(lie)變的幾率很小(xiao)。

U-235裂變

研究(jiu)表明，235U吸(xi)收慢(man)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)后，有(you)40多(duo)種(zhong)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)方式，至少能(neng)(neng)生(sheng)產(chan)36種(zhong)元(yuan)素的(de)(de)300多(duo)種(zhong)核(he)素和快中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)（平均(jun)2.5個(ge)），并釋放巨大能(neng)(neng)量(liang)(liang)。鈾核(he)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)生(sheng)成物除(chu)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)外(wai)(wai)，通(tong)常有(you)兩(liang)(liang)種(zhong)（兩(liang)(liang)分裂(lie)(lie)(lie)）裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)物，還有(you)三(san)種(zhong)（三(san)分裂(lie)(lie)(lie)）和四種(zhong)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)物（1946 年，我國(guo)物理學(xue)家錢三(san)強等在(zai)法國(guo)發現），“三(san)分裂(lie)(lie)(lie)”幾(ji)率(lv)極(ji)小。除(chu)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)外(wai)(wai)，鈾核(he)“兩(liang)(liang)分裂(lie)(lie)(lie)”的(de)(de)碎塊有(you)許多(duo)組合方式，碎塊質(zhi)量(liang)(liang)比大致為(wei)3：2的(de)(de)發生(sheng)幾(ji)率(lv)最(zui)大，碎塊質(zhi)量(liang)(liang)相(xiang)同的(de)(de)機(ji)會極(ji)小；鈾“三(san)分裂(lie)(lie)(lie)”，其中(zhong)一(yi)塊是α粒子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)，“三(san)分裂(lie)(lie)(lie)”發生(sheng)的(de)(de)幾(ji)率(lv)是“二分裂(lie)(lie)(lie)”的(de)(de)3/1000。統計(ji)表明，235U裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)發射(she)的(de)(de)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)能(neng)(neng)量(liang)(liang)（動能(neng)(neng)）在(zai)0.1-20MeV范(fan)圍(wei)，平均(jun)為(wei)2MeV。僅有(you)快中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)不能(neng)(neng)使天然鈾產(chan)生(sheng)持續的(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)鏈式反應(ying)，慢(man)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)也(ye)不能(neng)(neng)使238U發生(sheng)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)，持續的(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)反應(ying)在(zai)238U中(zhong)不可能(neng)(neng)發生(sheng)。235U和240Pu等，除(chu)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)可引發其核(he)裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)外(wai)(wai)，具有(you)足夠能(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)帶電(dian)粒子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)或(huo)γ射(she)線(xian)等也(ye)能(neng)(neng)引發裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)。此外(wai)(wai)，鈾對(dui)約25eV的(de)(de)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)還會產(chan)生(sheng)俘(fu)獲(huo)共振，即(ji)俘(fu)獲(huo)而不裂(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)。

235U結合能(neng)(neng)小，核(he)(he)(he)裂(lie)變勢壘較低，任何能(neng)(neng)量的中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子都能(neng)(neng)使它(ta)裂(lie)變，且(qie)對(dui)慢(man)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子（中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子速率(lv)為(wei)2.2×103m/s，與常溫(wen)下氣體分(fen)子運動速率(lv)相當。這(zhe)樣，它(ta)在鈾核(he)(he)(he)附近的時間相對(dui)較長，容易擊中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)鈾核(he)(he)(he)使之(zhi)裂(lie)變）有很大(da)的裂(lie)變截(jie)面(mian)(mian)（裂(lie)變幾率(lv)大(da)）。235U吸(xi)收一個慢(man)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子，通常先形(xing)成激發態的236U（復(fu)核(he)(he)(he)），然(ran)后裂(lie)變成兩塊(kuai)，同時釋放中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子和能(neng)(neng)量等。熱中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子（慢(man)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子的一種）反(fan)(fan)應堆里，235U熱中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子裂(lie)變截(jie)面(mian)(mian)比238U的熱中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子裂(lie)變截(jie)面(mian)(mian)要(yao)大(da)200倍，這(zhe)樣，就(jiu)會有足夠數量的中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子引起(qi)235U核(he)(he)(he)裂(lie)變，這(zhe)可彌補天然(ran)鈾或濃縮鈾中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)235U含量較少(shao)之(zhi)弱點；這(zhe)種反(fan)(fan)應堆工(gong)作時，鈾的利用率(lv)為(wei)1%-2%。

U-238裂變

238U（240Pu、232Th）裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)是(shi)有(you)閥的(de)，小(xiao)于1.1MeV的(de)中(zhong)子(zi)會被其(qi)吸(xi)收(shou)(shou)或散(san)射(she)，不能(neng)(neng)(neng)(neng)引發裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)；較(jiao)(jiao)大(da)(da)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)的(de)中(zhong)子(zi)才能(neng)(neng)(neng)(neng)使它們(men)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)，但(dan)可能(neng)(neng)(neng)(neng)性(xing)又(you)極(ji)小(xiao)。238U結合能(neng)(neng)(neng)(neng)較(jiao)(jiao)大(da)(da)，裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)勢壘較(jiao)(jiao)高，能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)超過(guo)1.4MeV的(de)快(kuai)(kuai)中(zhong)子(zi)才能(neng)(neng)(neng)(neng)使它裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)，釋放的(de)中(zhong)子(zi)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)較(jiao)(jiao)大(da)(da)。研究顯(xian)示，238U在(zai)(zai)幾MeV以上有(you)很多(duo)共(gong)振吸(xi)收(shou)(shou)峰，其(qi)裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)幾率隨中(zhong)子(zi)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)增(zeng)大(da)(da)而增(zeng)大(da)(da)。238U不易(yi)產生裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)，但(dan)吸(xi)收(shou)(shou)中(zhong)子(zi)后能(neng)(neng)(neng)(neng)變(bian)(bian)成239Pu和233U等較(jiao)(jiao)好(hao)的(de)核裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)物質(zhi)。熱(re)中(zhong)子(zi)被238U俘獲的(de)幾率是(shi)熱(re)中(zhong)子(zi)使235U裂(lie)(lie)(lie)(lie)變(bian)(bian)幾率的(de)1/190左右。快(kuai)(kuai)中(zhong)子(zi)同238U核的(de)主要(yao)作用是(shi)非彈性(xing)碰(peng)(peng)撞(zhuang)，大(da)(da)部(bu)分(fen)中(zhong)子(zi)都是(shi)通過(guo)非彈性(xing)碰(peng)(peng)撞(zhuang)降低(di)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)，再在(zai)(zai)多(duo)次碰(peng)(peng)撞(zhuang)中(zhong)被238U核吸(xi)收(shou)(shou)。

鈾濃縮

濃縮鈾簡介

鈾材(cai)料(liao)里235U的(de)含量高于(yu)0.7%即(ji)濃(nong)縮(suo)鈾。鈾是重要的(de)核燃(ran)料(liao)和原(yuan)(yuan)子彈(dan)核心材(cai)料(liao)，現在使用(yong)的(de)鈾材(cai)料(liao)都需(xu)提煉、濃(nong)縮(suo)，使之達到(dao)一定的(de)純度。比如(ru)，制(zhi)造一顆原(yuan)(yuan)子彈(dan)至少(shao)需(xu)20-50千克(ke)的(de)高濃(nong)縮(suo)鈾（也可用(yong)钚(bu)造原(yuan)(yuan)子彈(dan)），其(qi)濃(nong)縮(suo)純度應達到(dao) 90%以上。

鈾(you)(you)礦石里235U的(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)很(hen)低，絕大部分是(shi)(shi)238U，鈾(you)(you)礦石不能像(xiang)煤塊那樣(yang)直接(jie)做燃(ran)料，它(ta)類似(si)于大部分是(shi)(shi)泥(ni)沙的(de)(de)(de)煤餅，沒法(fa)燃(ran)燒。鈾(you)(you)元素(su)(su)(su)(su)同(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)豐(feng)度（一(yi)元素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)同(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)混合(he)物(wu)里，某同(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)原子數和總(zong)的(de)(de)(de)原子數之比(bi)）可(ke)通過(guo)工藝處(chu)理(li)使(shi)之增大，以獲得該元素(su)(su)(su)(su)濃縮(suo)的(de)(de)(de)某種同(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)，如235U，235U與238U物(wu)理(li)性質稍(shao)有(you)不同(tong)(tong)(tong)，主要是(shi)(shi)相對(dui)質量(liang)(liang)不同(tong)(tong)(tong)，這(zhe)導致它(ta)們形成(cheng)的(de)(de)(de)化合(he)物(wu)微粒質量(liang)(liang)會有(you)點(dian)差異。利用鈾(you)(you)天然(ran)同(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)原子量(liang)(liang)不同(tong)(tong)(tong)進(jin)行分離，可(ke)使(shi)鈾(you)(you)材(cai)料中235U對(dui)238U的(de)(de)(de)比(bi)值(zhi)較(jiao)天然(ran)鈾(you)(you)高(gao)，從而獲得裂變材(cai)料——濃縮(suo)鈾(you)(you)。“濃縮(suo)”主指提高(gao)某元素(su)(su)(su)(su)特定同(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)豐(feng)度的(de)(de)(de)同(tong)(tong)(tong)位(wei)(wei)素(su)(su)(su)(su)分離過(guo)程，如由(you)天然(ran)鈾(you)(you)生(sheng)(sheng)產濃縮(suo)鈾(you)(you)或由(you)普通水生(sheng)(sheng)產重水等。

濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)同(tong)位素目的(de)(de)(de)即提高235U相對(dui)于(yu)238U等(deng)的(de)(de)(de)相對(dui)豐(feng)(feng)(feng)度(du)（濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)），使(shi)天然(ran)(ran)235U的(de)(de)(de)相對(dui)含(han)量高于(yu)0.7%的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)，即濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)，鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)燃料(liao)(liao)中(zhong)235U的(de)(de)(de)含(han)量達到(dao)3%以上(shang)才有可能持續“燃燒”；濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)有：3%、3.5%、20%濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)等(deng)品種(zhong)。許多核(he)(he)(he)反應(ying)堆(dui)和(he)核(he)(he)(he)武(wu)(wu)器(qi)中(zhong)所用(yong)(yong)的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)，必須對(dui)其濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)，即須提高易核(he)(he)(he)裂變的(de)(de)(de)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)，然(ran)(ran)后將其制成燃料(liao)(liao)。大(da)多核(he)(he)(he)電(dian)廠核(he)(he)(he)反應(ying)堆(dui)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)燃料(liao)(liao)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)約在3%左右(you)、不(bu)超過5%。核(he)(he)(he)武(wu)(wu)器(qi)里的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)材料(liao)(liao)235U濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)需(xu)在90%以上(shang)；核(he)(he)(he)艦船所用(yong)(yong)的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)燃料(liao)(liao)為(wei)20%或更低(di)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)。國際原子能機構界定：235U豐(feng)(feng)(feng)度(du)為(wei)3%的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)材料(liao)(liao)屬(shu)核(he)(he)(he)電(dian)站用(yong)(yong)低(di)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)（工業(ye)級核(he)(he)(he)燃料(liao)(liao)），常(chang)是(shi)(shi)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)鹽或氧化(hua)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)；豐(feng)(feng)(feng)度(du)大(da)于(yu)80%的(de)(de)(de)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)材料(liao)(liao)為(wei)高濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)，豐(feng)(feng)(feng)度(du)大(da)于(yu)90%的(de)(de)(de)則(ze)是(shi)(shi)武(wu)(wu)器(qi)級（軍用(yong)(yong)）高濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)，主要用(yong)(yong)于(yu)制造核(he)(he)(he)武(wu)(wu)器(qi)；另一(yi)(yi)種(zhong)劃分是(shi)(shi)：高濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)（豐(feng)(feng)(feng)度(du)在20%以上(shang)），低(di)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)（2%-20%，商(shang)用(yong)(yong)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)）、微濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)（0.9%-2%）和(he)武(wu)(wu)器(qi)級濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)（90%以上(shang)）。鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)度(du)達到(dao)20%是(shi)(shi)一(yi)(yi)節點與難關，由此(ci)再(zai)提高鈾(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)濃(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)度(du)則(ze)是(shi)(shi)一(yi)(yi)相對(dui)容易實現的(de)(de)(de)過程(cheng)。

獲得鈾(you)材(cai)料(liao)需經(jing)(jing)過(guo)一系列(lie)復雜的(de)工藝，要(yao)經(jing)(jing)過(guo)探礦(kuang)(kuang)、開礦(kuang)(kuang)、選礦(kuang)(kuang)、浸礦(kuang)(kuang)、煉礦(kuang)(kuang)、精煉等流(liu)程(cheng)，分(fen)離、濃縮是主要(yao)和較難的(de)流(liu)程(cheng)，科技含(han)量(liang)高(gao)。鈾(you)礦(kuang)(kuang)石經(jing)(jing)碾磨、分(fen)選后得到(dao)的(de)較純凈鈾(you)礦(kuang)(kuang)產品(pin)，即(ji)鈾(you)精礦(kuang)(kuang)，又(you)叫“黃餅”，主成分(fen)是八氧化三鈾(you)和重鈾(you)酸鈉(na)、重鈾(you)酸銨(an)，它(ta)是核燃(ran)料(liao)生產過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)一種中(zhong)間產品(pin)。通常，獲得1千克武器級235U需要(yao)200多噸較高(gao)品(pin)位的(de)鈾(you)礦(kuang)(kuang)石。

不論是(shi)(shi)和平利用(yong)核(he)(he)能(neng)，還(huan)是(shi)(shi)制(zhi)造核(he)(he)能(neng)武器，濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)鈾(you)都是(shi)(shi)必需的。至2006年11月，世界上(shang)運行或(huo)在建(jian)(jian)的470座商業(ye)核(he)(he)電反應(ying)堆大(da)多是(shi)(shi)以濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)鈾(you)為(wei)燃料；到2010年，全球至少已有(you)1600噸(dun)高(gao)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)鈾(you)（還(huan)有(you)500噸(dun)钚），我國是(shi)(shi)世界上(shang)第(di)四個(ge)（美、英(ying)、蘇后(hou)）獨立掌(zhang)握濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)鈾(you)生產技術的國家(jia)；20世紀60年代前期(qi)，我國先(xian)后(hou)建(jian)(jian)立了衡陽(yang)鈾(you)水冶廠(chang)和蘭州氣(qi)體(ti)擴散廠(chang)，獲(huo)得(de)了濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)鈾(you)（1958年5月，蘭州始建(jian)(jian)我國首(shou)座鈾(you)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)生產企業(ye)，它先(xian)后(hou)為(wei)我國的第(di)一顆(ke)原(yuan)子彈(dan)(dan)、第(di)一顆(ke)氫(qing)彈(dan)(dan)、第(di)一艘核(he)(he)潛艇和第(di)一座核(he)(he)電站，提供了優質核(he)(he)燃料）。2011年，哈佛大(da)學(xue)肯尼迪學(xue)院下屬貝爾(er)福(fu)爾(er)中心的研究報(bao)告說，中國擁有(you)軍用(yong)級鈾(you)16噸(dun)、钚1.8噸(dun)。

鈾濃縮技術

因涉及核武(wu)(wu)器問題，鈾(you)(you)濃(nong)(nong)縮技術(shu)一直是國(guo)(guo)際社會嚴禁擴散的(de)敏感(gan)技術(shu)，國(guo)(guo)際原(yuan)子能(neng)機構與(yu)聯合國(guo)(guo)希望能(neng)控制各國(guo)(guo)鈾(you)(you)濃(nong)(nong)縮活動。中國(guo)(guo)臺灣曾有(you)核計劃。1985年(nian)(nian)起，羅(luo)馬尼亞(ya)秘(mi)密的(de)從事武(wu)(wu)器級濃(nong)(nong)縮鈾(you)(you)提煉工作(zuo)；1991年(nian)(nian)，羅(luo)馬尼亞(ya)政府同(tong)樣(yang)將其核設備、核研究置于國(guo)(guo)際原(yuan)子能(neng)機構監管之(zhi)下(xia)；2003年(nian)(nian)，美國(guo)(guo)、俄羅(luo)斯(si)將其十幾千克(ke)、濃(nong)(nong)度(du)達(da)80%的(de)濃(nong)(nong)縮鈾(you)(you)運到俄羅(luo)斯(si)予以處理。利比亞(ya)違反國(guo)(guo)際承諾，秘(mi)密獲得鈾(you)(you)濃(nong)(nong)縮技術(shu)以發展核武(wu)(wu)器，2003年(nian)(nian)“伊拉克(ke)戰(zhan)爭”后，該國(guo)(guo)向西方妥協將有(you)關設備、圖紙交給了美國(guo)(guo)、英國(guo)(guo)。

除(chu)幾個核(he)(he)大(da)國(guo)外，日本(ben)、德國(guo)、印度(du)、以(yi)色(se)列(lie)、巴基斯坦、阿(a)根廷(ting)、朝鮮（2011年1月(yue)(yue)，聯合國(guo)安理會“對朝制裁委員會”專家組擬訂了《朝鮮鈾(you)(you)濃縮(suo)(suo)計劃報(bao)告(gao)》，以(yi)期(qi)防止(zhi)核(he)(he)擴散、核(he)(he)競(jing)賽升級）、伊(yi)(yi)朗(lang)（2011年6月(yue)(yue)12日，伊(yi)(yi)朗(lang)常(chang)駐(zhu)國(guo)際原子能機構代表蘇丹尼耶(ye)在第二(er)屆核(he)(he)裁軍國(guo)際會議期(qi)間對新華社記者說，伊(yi)(yi)朗(lang)已生產出逾50公斤(jin)純(chun)度(du)為20%的濃縮(suo)(suo)鈾(you)(you)，伊(yi)(yi)朗(lang)的目標是(shi)有(you)120公斤(jin)這種核(he)(he)材料）等國(guo)都掌握了鈾(you)(you)濃縮(suo)(suo)技術(shu)。

鈾濃縮方法

提純、濃縮(suo)235U的(de)技術(shu)(shu)較復雜，鈾(you)元素(su)(su)的(de)各種同(tong)位素(su)(su)，如同(tong)“孿(luan)生姐妹(mei)”，物理性(xing)質(zhi)與(yu)化學性(xing)質(zhi)十分(fen)相似。利用同(tong)位素(su)(su)在物理、化學性(xing)質(zhi)上的(de)微小差異，通過(guo)擴散、蒸發或(huo)化學交(jiao)換等方法(fa)(fa)與(yu)過(guo)程，可(ke)使鈾(you)元素(su)(su)同(tong)位素(su)(su)的(de)比例(li)發生變化。用同(tong)位素(su)(su)分(fen)離法(fa)(fa)處理天然鈾(you)，可(ke)增加鈾(you)235U的(de)濃度(du)，使天然鈾(you)里235U的(de)相對含量高(gao)于0.7%，進而(er)獲得供多種需要的(de)不同(tong)濃度(du)的(de)鈾(you)材料。工業規模(mo)分(fen)離鈾(you)同(tong)位素(su)(su)的(de)技術(shu)(shu)（適用于提高(gao)U-235濃度(du)）有氣體擴散法(fa)(fa)、氣體離心法(fa)(fa)、離子交(jiao)換法(fa)(fa)以及蒸餾(liu)法(fa)(fa)、電(dian)解法(fa)(fa)、電(dian)流法(fa)(fa)、液體熱(re)擴散法(fa)(fa)、電(dian)磁分(fen)離法(fa)(fa)和激光(guang)分(fen)離法(fa)(fa)等。這些濃縮(suo)方法(fa)(fa)，工藝過(guo)程都復雜，投資大、耗(hao)能高(gao)、且產(chan)量低，即生產(chan)鈾(you)燃料成(cheng)本較大。

氣體擴散法

這是(shi)(shi)最(zui)早、最(zui)成熟的(de)(de)(de)(de)濃(nong)縮方(fang)法，也是(shi)(shi)商業開發的(de)(de)(de)(de)第(di)一(yi)種(zhong)濃(nong)縮方(fang)法，它(ta)據分子滲透(tou)、擴(kuo)散(san)(san)原理，利用不同質(zhi)量鈾同位素(su)轉化為氣(qi)態時(shi)運(yun)動(dong)速率的(de)(de)(de)(de)不同而進行分離(li)。UF6是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)劇毒、腐(fu)蝕性強(qiang)和有放射性的(de)(de)(de)(de)白色晶(jing)體(ti)(ti)(ti)，加(jia)熱后升華(hua)為氣(qi)體(ti)(ti)(ti)。由于238U、235U的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量數不同，所以(yi)UF6氣(qi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)二者的(de)(de)(de)(de)分子質(zhi)量也不同，UF6里235U的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量數是(shi)(shi)349、238U的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量數是(shi)(shi)352。當高(gao)壓UF6混合(he)(he)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)（鈾同位素(su)的(de)(de)(de)(de)混合(he)(he)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)）透(tou)過(guo)級(ji)聯安裝的(de)(de)(de)(de)多(duo)孔薄膜(mo)時(shi)，UF6中(zhong)U-235輕(qing)分子氣(qi)體(ti)(ti)(ti)會比UF6中(zhong)238U重分子的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)更快(kuai)地通(tong)過(guo)多(duo)孔膜(mo)。通(tong)過(guo)膜(mo)管的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)立(li)即被泵送(song)到下一(yi)級(ji)，留(liu)在膜(mo)管中(zhong)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)則返回到較低級(ji)再(zai)循(xun)環。在每一(yi)個(ge)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)擴(kuo)散(san)(san)級(ji)中(zhong)235U與238U濃(nong)度比僅略有增加(jia)，如(ru)此分離(li)、濃(nong)縮到工(gong)業級(ji)235U濃(nong)度則需1000級(ji)以(yi)上(shang)。

該(gai)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)核心是(shi)多孔擴(kuo)(kuo)散分離膜(mo)(mo)（蘇聯曾叫(jiao)它是(shi)“社(she)會主(zhu)義陣營安全的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)心臟”），我國于1964年研(yan)制出優(you)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分離膜(mo)(mo)元(yuan)件（時稱甲(jia)種分離膜(mo)(mo)，該(gai)技(ji)術獲(huo)1984年國家(jia)發明一等獎）。分離膜(mo)(mo)是(shi)每平方(fang)分米有數百萬個(ge)超微(wei)細孔的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)多孔薄(bo)金屬板(ban)或(huo)薄(bo)膜(mo)(mo)，將這些薄(bo)膜(mo)(mo)（板(ban)）卷(juan)成(cheng)管子(zi)并裝在密封的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散器里(li)，當UF6氣(qi)體(ti)(ti)加壓(ya)送(song)到由這些管子(zi)組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)級聯裝置(zhi)中，混(hun)合氣(qi)體(ti)(ti)便會逐漸(jian)被分離，含235U多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)縮(suo)(suo)UF6氣(qi)體(ti)(ti)沿著級聯裝置(zhi)向前流動(dong)(dong)，含238U多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)稀薄(bo)UF6氣(qi)體(ti)(ti)則(ze)因流動(dong)(dong)滯(zhi)后而落下、分流了。該(gai)方(fang)法(fa)擴(kuo)(kuo)散、濃(nong)縮(suo)(suo)過程(cheng)需(xu)要幾千(qian)個(ge)連(lian)續的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)級聯裝置(zhi)，連(lian)續擴(kuo)(kuo)散可將UF6混(hun)合氣(qi)體(ti)(ti)里(li)含238U的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分子(zi)與含235U的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分子(zi)分離，再用化(hua)學(xue)方(fang)法(fa)處理(li)已(yi)濃(nong)縮(suo)(suo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)體(ti)(ti)分子(zi)，進(jin)而獲(huo)得235U。這種方(fang)法(fa)鈾(you)濃(nong)縮(suo)(suo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)效率(lv)不高、能耗大。

氣體離心法

1919年(nian)，德(de)國(guo)科學家G．瑞皮完成了(le)(le)氣(qi)(qi)體離(li)心機的(de)基本(ben)設計。鈾濃縮離(li)心機概念和應用則是20世紀(ji)30-40年(nian)代(dai)由美囯弗吉尼亞大學的(de)高速離(li)心機專家J．W．伯莫斯提出的(de)。1934年(nian)，伯莫斯成功地(di)分(fen)(fen)離(li)了(le)(le)兩種氯同(tong)位素；1941年(nian)，他和同(tong)事利用離(li)心機首次成功地(di)分(fen)(fen)離(li)了(le)(le)鈾同(tong)位素。分(fen)(fen)離(li)共(gong)設計了(le)(le)3種離(li)心機，其工作曾引(yin)起美國(guo)當時正實施的(de)“曼(man)哈頓計劃(hua)”（研制原子彈的(de)計劃(hua)）領(ling)導人的(de)注意，但(dan)美國(guo)最終選(xuan)擇了(le)(le)氣(qi)(qi)體擴(kuo)散法(fa)。

氣體(ti)離(li)(li)心(xin)(xin)法也適用(yong)于(yu)處理鈾(you)的(de)(de)(de)混(hun)合液體(ti)或鈾(you)蒸汽，它(ta)使用(yong)獨特設(she)計的(de)(de)(de)離(li)(li)心(xin)(xin)機(ji)使氣體(ti)或液體(ti)能不間斷地在(zai)各個離(li)(li)心(xin)(xin)機(ji)中流動(dong)，可連續運轉加工(gong)鈾(you)氣流或鈾(you)液體(ti)流。當前，濃縮鈾(you)常(chang)用(yong)這種機(ji)械式分(fen)離(li)(li)法。此法中，真空高速離(li)(li)心(xin)(xin)機(ji)是關鍵設(she)備，國(guo)際上常(chang)把有(you)無該設(she)備作為(wei)判斷一個國(guo)家是否進(jin)行核武器(qi)研究(jiu)的(de)(de)(de)標(biao)志(zhi)。與氣體(ti)擴(kuo)散(san)法相比(bi)，氣體(ti)離(li)(li)心(xin)(xin)法工(gong)效較高、所需電能大幅減少，所以該法已被大多的(de)(de)(de)濃縮鈾(you)工(gong)廠采用(yong)。

將高壓UF6氣(qi)(qi)(qi)(qi)體注(zhu)入(ru)高速(su)轉(zhuan)(zhuan)動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)封閉式(shi)離(li)心機里，由(you)于質(zhi)量存在差(cha)異，長(chang)時(shi)間(jian)旋轉(zhuan)(zhuan)依靠慣(guan)性離(li)心力，較輕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)UF6中235U分(fen)(fen)子(zi)大多集(ji)(ji)(ji)中在容器轉(zhuan)(zhuan)軸處，較重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)UF6-238U分(fen)(fen)子(zi)則大多結集(ji)(ji)(ji)在邊(bian)(bian)緣(yuan)。若沿軸向(xiang)從(cong)外部導入(ru)氣(qi)(qi)(qi)(qi)流，并(bing)使(shi)轉(zhuan)(zhuan)軸處的(de)(de)(de)(de)(de)(de)這股(gu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體向(xiang)上(shang)(shang)流動，邊(bian)(bian)緣(yuan)處外部導入(ru)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體向(xiang)下(xia)(xia)流動。如(ru)此(ci)，離(li)心機下(xia)(xia)方收(shou)集(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是較重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)UF6-238U氣(qi)(qi)(qi)(qi)體，上(shang)(shang)方則是需要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)、較輕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)(qi)(qi)(qi)體。在近軸處富(fu)集(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)(qi)(qi)(qi)體被導出，再輸送到下(xia)(xia)一(yi)臺離(li)心機繼續分(fen)(fen)離(li)——逐漸累積、純化、濃(nong)縮。隨著較輕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)(qi)(qi)(qi)體穿(chuan)過一(yi)系(xi)列高速(su)離(li)心機，其(qi)235U同位素分(fen)(fen)子(zi)富(fu)集(ji)(ji)(ji)度會越(yue)來(lai)越(yue)大。最后，利用化學(xue)法(fa)處理已收(shou)集(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)、較輕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)UF6-235U氣(qi)(qi)(qi)(qi)體，就可獲得工(gong)業或軍用級濃(nong)縮鈾(you)。

通(tong)常(chang)，氣(qi)體離心機廠需要幾(ji)千(qian)臺高速真空離心機連(lian)續、長期(qi)地工(gong)作才能得到武器級濃縮(suo)鈾(you)等（2010年(nian)下半年(nian)，因(yin)外界攻(gong)擊(ji)，伊朗納坦茲鈾(you)濃縮(suo)工(gong)廠至(zhi)少有(you)1/5的離心機因(yin)感染(ran)“震網”病(bing)毒被迫關(guan)閉；2011年(nian)2月末，國(guo)際(ji)原(yuan)子能機構的報告(gao)說，該廠現(xian)有(you)低純(chun)度濃縮(suo)鈾(you)約3600公(gong)斤）。

其他幾種方法

（1）激(ji)光分(fen)離法

氣體離(li)(li)心(xin)法(fa)濃(nong)縮(suo)(suo)成(cheng)本較(jiao)高(gao)、效率也不(bu)理想(xiang)，先(xian)進的(de)(de)(de)濃(nong)縮(suo)(suo)法(fa)是激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)分離(li)(li)法(fa)。利(li)用(yong)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)濃(nong)縮(suo)(suo)鈾，能(neng)降低生(sheng)產成(cheng)本。其(qi)(qi)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)理基于激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)有(you)較(jiao)好的(de)(de)(de)單色(se)(se)性(xing)和原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)核的(de)(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)光(guang)(guang)譜位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移等。各(ge)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)核的(de)(de)(de)中子(zi)(zi)(zi)數不(bu)同(tong)(tong)，它們(men)的(de)(de)(de)能(neng)級會(hui)發(fa)(fa)生(sheng)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)移，發(fa)(fa)出的(de)(de)(de)輻(fu)波長(chang)會(hui)有(you)小(xiao)差異。激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)單色(se)(se)性(xing)好，這樣能(neng)做到(dao)用(yong)和某(mou)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)核的(de)(de)(de)輻(fu)射波長(chang)相同(tong)(tong)的(de)(de)(de)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)去(qu)激(ji)(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)其(qi)(qi)中的(de)(de)(de)某(mou)種原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)，而不(bu)會(hui)把其(qi)(qi)他同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)一起激(ji)(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)，即用(yong)激(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)可單獨地把同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)團(tuan)中的(de)(de)(de)某(mou)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)先(xian)電(dian)離(li)(li)；再用(yong)電(dian)場將(jiang)電(dian)離(li)(li)的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)從同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)混合(he)物中單獨分離(li)(li)出來，將(jiang)這些原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)激(ji)(ji)(ji)(ji)發(fa)(fa)到(dao)高(gao)能(neng)級；最(zui)后(hou)利(li)用(yong)高(gao)能(neng)級的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)和基態(tai)的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)參加化(hua)學反應的(de)(de)(de)活力不(bu)同(tong)(tong)，通過化(hua)學反應法(fa)便可把它分離(li)(li)，聚集后(hou)就獲得(de)了所需的(de)(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)素(su)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)。

激光(guang)(guang)分(fen)離(li)(li)法(fa)濃縮(suo)235U，比其(qi)他方(fang)法(fa)優(you)越，設備(bei)可(ke)大大簡化(hua)(hua)(hua)，成本(ben)可(ke)大幅降低。據估(gu)計，該法(fa)生產投資約是(shi)氣體擴散(san)(san)法(fa)的(de)1/2，生產過(guo)程耗(hao)能只有氣體擴散(san)(san)法(fa)的(de)1/10左右。所以，多個國(guo)家(jia)已重視(shi)開發這(zhe)種鈾燃料生產技術(shu)。1977年美國(guo)開始研究(jiu)用(yong)激光(guang)(guang)提純濃縮(suo)鈾，并證實此(ci)(ci)法(fa)的(de)可(ke)行性(xing)等(deng)；1982年美國(guo)能源部確定，今后(hou)美國(guo)使(shi)用(yong)激光(guang)(guang)分(fen)離(li)(li)法(fa)生產鈾燃料。此(ci)(ci)法(fa)利用(yong)238U、235U形成的(de)化(hua)(hua)(hua)合物化(hua)(hua)(hua)學鍵的(de)鍵能不(bu)同，利用(yong)激光(guang)(guang)單(dan)一頻(pin)率(lv)的(de)性(xing)質可(ke)有選擇(ze)的(de)使(shi)一種鈾化(hua)(hua)(hua)合物的(de)化(hua)(hua)(hua)學鍵斷裂達到分(fen)離(li)(li)效(xiao)果。

激光分(fen)離技(ji)術現有(you)激光原(yuan)子法(fa)和激分(fen)子法(fa)：

原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)法濃縮用(yong)(yong)(yong)的(de)原(yuan)(yuan)(yuan)料是提煉(lian)鈾礦后(hou)的(de)鈾塊，再把(ba)鈾塊加熱到高溫，形成鈾原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)，鈾蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)里含有234U、235U、238U原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)。然后(hou)用(yong)(yong)(yong)可見光(guang)波(bo)段的(de)激(ji)光(guang)（如(ru)用(yong)(yong)(yong)銅蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)激(ji)光(guang)泵(beng)浦的(de)染(ran)料激(ji)光(guang)器）照(zhao)射鈾原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)，調諧激(ji)光(guang)器的(de)輸出(chu)(chu)波(bo)長，讓它落在235U的(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)吸收(shou)譜線中(zhong)心，使235U原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)電(dian)(dian)離(li)，但不(bu)激(ji)發或電(dian)(dian)離(li)238U原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)等。然后(hou)，利用(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)場對通過(guo)收(shou)集板的(de)235U原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)掃描、分離(li)，如(ru)此(ci)235U原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)就從鈾同位素(su)混合氣(qi)(qi)(qi)體(ti)里中(zhong)分出(chu)(chu)來了(le)。這(zhe)種(zhong)技(ji)術較成熟，已處于生產應用(yong)(yong)(yong)階段。

分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)法(fa)(fa)(fa)濃縮法(fa)(fa)(fa)則(ze)依靠鈾(you)同(tong)位素(su)吸(xi)收(shou)光(guang)譜上存在(zai)差異，它用的(de)(de)原(yuan)(yuan)料是(shi)鈾(you)的(de)(de)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)化(hua)合(he)物（如UF6），先用中紅外波段(duan)的(de)(de)激光(guang)（如波長16微米(mi)的(de)(de)激光(guang)）照射UF6混(hun)合(he)氣(qi)體分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)，激光(guang)波長正好是(shi)讓(rang)235U化(hua)合(he)物分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)電(dian)離(li)，235U分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)吸(xi)收(shou)了這些光(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)，能(neng)態會提高；再用紫(zi)外線激光(guang)器分(fen)解UF6混(hun)合(he)氣(qi)體分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)，便可從中分(fen)離(li)出235U，最后讓(rang)含235U化(hua)合(he)物通(tong)過分(fen)解反應，就(jiu)可得到(dao)235U。理論上它能(neng)生產(chan)(chan)(chan)出很(hen)(hen)純的(de)(de)235U等，但(dan)此法(fa)(fa)(fa)還未達到(dao)生產(chan)(chan)(chan)階段(duan)；從發展潛力看，分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)法(fa)(fa)(fa)則(ze)比原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)法(fa)(fa)(fa)優越。分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)法(fa)(fa)(fa)濃縮用的(de)(de)原(yuan)(yuan)料是(shi)鈾(you)的(de)(de)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)化(hua)合(he)物，原(yuan)(yuan)料來源較(jiao)豐富，且(qie)分(fen)離(li)過程不需(xu)加熱；原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)法(fa)(fa)(fa)濃縮則(ze)需(xu)加熱到(dao)2000多℃，高溫鈾(you)蒸(zheng)氣(qi)有(you)很(hen)(hen)強的(de)(de)腐蝕性(xing)。相對而言(yan)，分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)激光(guang)法(fa)(fa)(fa)生產(chan)(chan)(chan)設(she)備(bei)較(jiao)簡單(dan)，成本較(jiao)低。

分子(zi)(zi)激(ji)(ji)光(guang)法只能(neng)用于(yu)(yu)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)UF6，不適于(yu)(yu)純化、濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)金(jin)屬钚（制造原(yuan)子(zi)(zi)彈等(deng)更好(hao)的核材料）的化合(he)物；原(yuan)子(zi)(zi)激(ji)(ji)光(guang)法既能(neng)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)金(jin)屬鈾，也能(neng)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)金(jin)屬钚。可見(jian)，分子(zi)(zi)激(ji)(ji)光(guang)法比(bi)原(yuan)子(zi)(zi)激(ji)(ji)光(guang)法在防核擴散方面(mian)會有利一些(xie)。

（2）氣(qi)體動力學法(fa)

該技(ji)術將(jiang)UF6氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)與氫或氦(hai)的(de)(de)(de)混合(he)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)經(jing)過壓縮(suo)(suo)高速通過一(yi)個(ge)噴嘴，然后穿過一(yi)個(ge)特(te)定的(de)(de)(de)曲面，這樣(yang)便可獲得(de)從鈾的(de)(de)(de)混合(he)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)中分(fen)離(li)(li)235U同位素的(de)(de)(de)離(li)(li)心力。氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)動力學分(fen)離(li)(li)法(fa)為實(shi)現濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)純度(du)所需的(de)(de)(de)級聯比氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)擴散法(fa)少，但它需大量的(de)(de)(de)電能。UF6與氫的(de)(de)(de)混合(he)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)在離(li)(li)心機中的(de)(de)(de)渦流(liu)板上高速離(li)(li)心旋轉后，UF6氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)流(liu)和UF6氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)貧化流(liu)分(fen)別由兩(liang)條管道(dao)流(liu)出；處(chu)理收(shou)集的(de)(de)(de)已經(jing)多次(ci)分(fen)離(li)(li)的(de)(de)(de)UF6氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)流(liu)，最后可得(de)到濃(nong)(nong)縮(suo)(suo)鈾。

（3）電磁分離法(fa)

鈾(you)同位素(su)電磁分離(li)(li)(li)濃縮技(ji)術(shu)(shu)，基于(yu)電離(li)(li)(li)的(de)原子在(zai)磁場作圓周運動時(shi)，質量不同的(de)離(li)(li)(li)子因旋轉(zhuan)半徑不同而(er)被分離(li)(li)(li)。它是使鈾(you)同位素(su)原子離(li)(li)(li)子同時(shi)穿(chuan)過電磁體的(de)磁場，由于(yu)235U圓周運動半徑與(yu)235U不同而(er)被分離(li)(li)(li)。這是20世(shi)紀(ji)40年代(dai)初使用(yong)的(de)技(ji)術(shu)(shu)，伊拉克(ke)20世(shi)紀(ji)80年代(dai)的(de)實驗研究表(biao)明，該技(ji)術(shu)(shu)與(yu)當代(dai)電子學結合能生產(chan)武器級鈾(you)材料(liao)。

（4）離子(zi)交換法

鈾(you)的(de)(de)(de)幾種(zhong)同(tong)位(wei)素在(zai)質(zhi)量(liang)上的(de)(de)(de)微小(xiao)差異，能引起化(hua)學(xue)(xue)反應平衡的(de)(de)(de)小(xiao)的(de)(de)(de)變化(hua)，這可用來(lai)作同(tong)位(wei)素分(fen)離的(de)(de)(de)基礎。該(gai)方法(fa)(fa)有兩種(zhong)工藝(yi)過(guo)(guo)程：液—液化(hua)學(xue)(xue)交換過(guo)(guo)程和固—液離子交換過(guo)(guo)程，后者須用直徑(jing)大于1米離子交換柱，這是(shi)一(yi)耐(nai)腐蝕、耐(nai)高(gao)壓的(de)(de)(de)圓筒狀柱。1964年10月(yue)，我(wo)(wo)國爆(bao)炸的(de)(de)(de)第一(yi)顆原(yuan)(yuan)子彈就是(shi)用此法(fa)(fa)濃縮的(de)(de)(de)235U制造而成的(de)(de)(de)。當時(shi)，以放(fang)射(she)化(hua)學(xue)(xue)家楊承宗（1951年6月(yue)，他(ta)(ta)獲得巴黎大學(xue)(xue)理(li)學(xue)(xue)院博士學(xue)(xue)位(wei)，其答辯(bian)通(tong)過(guo)(guo)的(de)(de)(de)博士論文就是(shi)《離子交換法(fa)(fa)分(fen)離放(fang)射(she)性元素的(de)(de)(de)研(yan)究》）為首的(de)(de)(de)我(wo)(wo)國科研(yan)人員，在(zai)通(tong)州“五所(suo)”（鈾(you)濃縮研(yan)究所(suo)）利用離子交換法(fa)(fa)純化(hua)處理(li)了(le)上百(bai)噸各種(zhong)土法(fa)(fa)冶煉生產的(de)(de)(de)重鈾(you)酸銨。經過(guo)(guo)兩年多的(de)(de)(de)奮(fen)戰，他(ta)(ta)們生產出了(le)2.5噸符合(he)原(yuan)(yuan)子彈原(yuan)(yuan)料要(yao)求的(de)(de)(de)純鈾(you)化(hua)合(he)物，提前(qian)3個月(yue)為我(wo)(wo)國成功試(shi)爆(bao)原(yuan)(yuan)子彈提供了(le)核心物質(zhi)。

鈾的用途

1942年前鈾(you)主要用(yong)作玻(bo)璃和陶瓷(ci)的(de)著(zhu)色劑(ji)，用(yong)量(liang)很少。隨著(zhu)235U鏈式核裂變反應的(de)被(bei)發現，核裂變釋放(fang)的(de)巨大能(neng)量(liang) （1kg235U釋放(fang)的(de)裂變能(neng)相當于1800tTNT炸藥）引起(qi)人們的(de)注意，首先用(yong)于制(zhi)造原子彈(dan)(dan)、氫彈(dan)(dan)。

鈾核反應堆

從50年(nian)代后期開始，鈾被越(yue)來越(yue)多地(di)用作核發電的核燃料。1kg235U核完全裂變(bian)所釋放的能(neng)量相(xiang)當于燃燒2700t優質(zhi)煤所放出(chu)的能(neng)量。

此外(wai)，鈾核反(fan)應堆也(ye)可(ke)用(yong)(yong)作輻照源，用(yong)(yong)于(yu)(yu)農業(ye)輻照育(yu)種、食(shi)品工業(ye)食(shi)品保鮮和滅(mie)菌，也(ye)可(ke)用(yong)(yong)于(yu)(yu)生產人造元素。在醫藥(yao)(yao)方面(mian)用(yong)(yong)于(yu)(yu)放射治(zhi)療、放射免疫藥(yao)(yao)盒(he)、造影診斷等，在工業(ye)和地質(zhi)(zhi)等方面(mian)用(yong)(yong)于(yu)(yu)工業(ye)探傷、自動控制、地質(zhi)(zhi)勘探和文物考古等。

科學研究(jiu)及工業實踐(jian)證明，鈾(you)(you)是惟一(yi)(yi)的(de)(de)一(yi)(yi)次天然核(he)燃料，核(he)能工業必須(xu)依靠鈾(you)(you)。由(you)于(yu)(yu)核(he)能工業具有和(he)平(ping)和(he)軍(jun)事應用兩種(zhong)目(mu)的(de)(de)，因(yin)此鈾(you)(you)便(bian)成為(wei)一(yi)(yi)種(zhong)特殊商品金屬(shu)，其生產(chan)(chan)受到政治、社會和(he)經濟多種(zhong)因(yin)素(su)的(de)(de)影(ying)響。20世(shi)紀40～50年(nian)(nian)(nian)代(dai)，鈾(you)(you)主要(yao)用于(yu)(yu)核(he)武(wu)器，50年(nian)(nian)(nian)代(dai)以(yi)后主要(yao)用于(yu)(yu)核(he)發電。世(shi)界鈾(you)(you)的(de)(de)產(chan)(chan)量長期(qi)供過于(yu)(yu)需(xu)，有大量庫存。國際市場每公斤U3O8的(de)(de)價格從1978年(nian)(nian)(nian)初的(de)(de)97美元(yuan)降至(zhi)1990年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)19.84美元(yuan)。西(xi)方國家(jia)鈾(you)(you)年(nian)(nian)(nian)產(chan)(chan)量亦由(you)1980年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)43960t降至(zhi)1985年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)35278t。但在這(zhe)段時期(qi)內，核(he)電站發展迅速，1980年(nian)(nian)(nian)裝機(ji)總(zong)容量為(wei)1.35億kW，1989年(nian)(nian)(nian)增(zeng)至(zhi)3.18億kW。1985年(nian)(nian)(nian)鈾(you)(you)的(de)(de)年(nian)(nian)(nian)產(chan)(chan)量低于(yu)(yu)核(he)發電的(de)(de)需(xu)要(yao)量。

原子彈

把(ba)常規炸(zha)(zha)藥有規律地安(an)放在(zai)鈾(you)的(de)(de)周圍，然(ran)后(hou)使用電(dian)子(zi)雷(lei)管(guan)使這(zhe)(zhe)些(xie)炸(zha)(zha)藥精確的(de)(de)同(tong)時爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)，產(chan)生的(de)(de)巨大(da)壓力將鈾(you)壓到一起，并被(bei)壓縮(suo)，達到臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)條件，發(fa)生爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)。或(huo)者將兩塊總質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量超(chao)過臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量的(de)(de)鈾(you)塊合(he)到一起，也(ye)會(hui)(hui)發(fa)生猛烈的(de)(de)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)。臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量是(shi)指維持(chi)核子(zi)連鎖反(fan)應所需(xu)的(de)(de)裂(lie)變(bian)材(cai)料質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量。不同(tong)的(de)(de)可(ke)裂(lie)變(bian)材(cai)料，受核子(zi)的(de)(de)性(xing)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)（如(ru)裂(lie)變(bian)橫切面）、物理(li)性(xing)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)、物料形狀、純(chun)度、是(shi)否被(bei)中子(zi)反(fan)射物料包圍、是(shi)否有中子(zi)吸(xi)收物料等(deng)等(deng)因素影響，而(er)會(hui)(hui)有不同(tong)的(de)(de)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量。剛好(hao)可(ke)能(neng)以(yi)(yi)(yi)產(chan)生連鎖反(fan)應的(de)(de)組(zu)(zu)合(he)，稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)已達臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)點。比這(zhe)(zhe)樣更多質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量的(de)(de)組(zu)(zu)合(he)，核反(fan)應的(de)(de)速率(lv)會(hui)(hui)以(yi)(yi)(yi)指數增長，稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)超(chao)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)。如(ru)果組(zu)(zu)合(he)能(neng)夠(gou)(gou)在(zai)沒有延遲放出(chu)中子(zi)之下(xia)進行(xing)連鎖反(fan)應，這(zhe)(zhe)種(zhong)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)被(bei)稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)即(ji)發(fa)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)，是(shi)超(chao)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)的(de)(de)一種(zhong)。即(ji)發(fa)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)組(zu)(zu)合(he)會(hui)(hui)產(chan)生核爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)。如(ru)果組(zu)(zu)合(he)比臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)點小(xiao)，裂(lie)變(bian)會(hui)(hui)隨時間減少，稱(cheng)之為(wei)(wei)(wei)次臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)。核子(zi)武器(qi)在(zai)引(yin)爆(bao)(bao)以(yi)(yi)(yi)前必須維持(chi)在(zai)次臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)。以(yi)(yi)(yi)鈾(you)核彈為(wei)(wei)(wei)例，可(ke)以(yi)(yi)(yi)把(ba)鈾(you)分成數大(da)塊，每(mei)塊質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量維持(chi)在(zai)臨(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)(jie)以(yi)(yi)(yi)下(xia)。引(yin)爆(bao)(bao)時把(ba)鈾(you)塊迅速結(jie)合(he)。投擲(zhi)在(zai)廣(guang)島(dao)的(de)(de)“小(xiao)男孩”原子(zi)彈是(shi)把(ba)一小(xiao)塊的(de)(de)鈾(you)透(tou)過槍管(guan)射向另一大(da)塊鈾(you)上，造(zao)成足夠(gou)(gou)的(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量。這(zhe)(zhe)種(zhong)設計稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)“槍式(shi)”。

銷售信息

2023年(nian)11月21日，由于對核(he)能(neng)的(de)需(xu)求(qiu)復蘇和(he)供應中斷，鈾的(de)價(jia)格15年(nian)來首次(ci)突破80美元/磅。紐商所追蹤實(shi)物市場鈾原料黃餅（yellowcake）合約的(de)期貨當天(tian)觸及80.25美元/磅。