基本介紹
- 中文名：鈾-235
- 外文名：Uranium-235
- 化學式：U-235或U
- 原子序數：92
- 用途：核能、核子彈、瓷器著色
- 發現者：Arthur Jeffrey Dempster
- 發現時間：1935年
- 中子數：143
簡介,鈾濃縮,濃縮鈾,製備方法,套用,氫彈,核子彈,鈾礦,
簡介
原子序數 | 92 |
|---|---|
元素符號 | U |
同位素（自然界） | 3（鈾-234、鈾-235和鈾-238） |
定位 | 是自然界中能夠找到的最重元素 |
半衰期 | U為7.00×10年 |
放射性 | 均帶有放射性 |
發現歷史 | 1935年由加拿大科學家鄧史達（Arthur Jeffrey Dempster）發現 |
含量 | 鈾-235在天然鈾中的含量為0.711% |
鈾濃縮
鈾-235是製造核武器的主要材料之一。但在天然礦石中鈾的3種同位素共生，其中鈾-235的含量非常低，只有約0.7%。只有把其他同位素分離出去，不斷提高鈾-235的濃度，它才能用於製造核武器。這一加工過程稱為鈾濃縮。
根據國際原子能機構的定義，豐度為3%的鈾-235為核電站發電用低濃縮鈾，豐度大於80%的鈾為高濃縮鈾，其中豐度大於90%的稱為武器級高濃縮鈾，主要用於製造核武器。獲得1公斤武器級鈾-235需要200噸鈾礦石。
國際上通用的鈾濃縮方法有離心法、氣體擴散法和雷射法，而氣體離心分離機則是提煉濃縮鈾通常採用的氣體離心法的關鍵設備。它是一個龐大的系統，通過每分鐘2萬轉以上的高速離心機，其他同位素可從天然鈾礦石中分離出去，剩餘的鈾-235的濃度可達到95%以上。美國當年在日本廣島投放的核子彈是通過勞倫斯法分離製成的。
禁止離心機的製造在限制核武器中起著決定性作用。由於低純度鈾-235不能製成武器，因此國際社會對其的交易並沒有嚴格的限制，但有了離心機之後，就能將低純度鈾-235轉變成武器級濃縮鈾。
如果將獲得濃縮鈾比作“鍊金術”的話，那么低純度鈾-235就是些普通金礦石，而離心機則成為點石成金的“魔棒”，能夠用它獲得濃縮鈾，進而從事核武器的研發。離心機是如此重要，以至於一些國家將是否擁有離心機作為判斷是否進行核武器研究的標準。因此不難理解，伊朗核問題各方為何圍繞離心機的製造再度出現爭執。
濃縮鈾
為了獲得高加濃度的鈾-235，科學家們曾用多種方法來攻此難關，最後“氣體擴散法”終於獲得了成功。氣體擴散法投資很高，耗電量很大，雖然如此，這種方法仍是實現工業套用的唯一方法。為了尋找更好的鈾同位素分離方法，許多國家做了大量的研究工作，已取得了一定的成績。例如離心法已向工業生產過渡，噴嘴法等已處於中間工廠試驗階段，而新興的冠醚化學分離法和雷射分離法等則更有吸引力。可以相信，今後一定會有更多更好的分離鈾同位素的方法付諸實用，氣體擴散法的壟斷地位必將結束。
製備方法
氣體擴散法製備濃縮鈾
為了獲得高加濃度的鈾-235，科學家們曾用多種方法來攻此難關，最後“氣體擴散法”終於獲得了成功。
鈾-235原子約比鈾238原子輕1.3%，所以，如果讓這兩種原子處於氣體狀態，鈾-235原子就會比鈾238原子運動得稍快一點，這兩種原子就可稍稍得到分離。氣體擴散法所依據的，就是鈾-235原子和鈾238原子之間這一微小的質量差異這種方法首先要求將鈾轉變為氣體化合物。六氟化鈾是唯一合適的一種氣體化合物。這種化合物在常溫常壓下是固體，但很容易揮發，在56.4℃即升華成氣體。鈾-235的六氟化鈾分子與鈾238的六氟化鈾分子相比，兩者質量相差不到百分之一，但事實證明，這個差異已足以使它們分離。六氟化鈾氣體在加壓下被迫通過一個多孔隔膜。含有鈾-235的分子通過多孔隔膜稍快一點，所以每通過一個多孔隔膜，鈾-235的含量就會稍增加一點，但是增加的程度是十分微小的。因此，要獲得幾乎純的鈾-235，就需要讓六氟化鈾氣體數千次地通過多孔隔膜。
氣體擴散法投資很高，耗電量很大，雖然如此，這種方法仍是實現工業套用的唯一方法。為了尋找更好的鈾同位素分離方法，許多國家做了大量的研究工作，已取得了一定的成績。例如離心法已向工業生產過渡，噴嘴法等已處於中間工廠試驗階段，而新興的冠醚化學分離法和雷射分離法等則更有吸引力。可以相信，今後一定會有更多更好的分離鈾同位素的方法付諸實用，氣體擴散法的壟斷地位必將結束。
套用
氫彈
利用能自持進行核裂變或聚變反應釋放的能量，產生爆炸作用，並具有大規模殺傷破壞效應的武器的總稱。其中主要利用鈾-235（U）或鈽239（Pu）等重原子核的裂變鏈式反應原理製成的裂變武器,通常稱為核子彈;主要利用重氫(2H，氘)或超重氫(3H，氚)等輕原子核的熱核反應原理製成的熱核武器或聚變武器，通常稱為氫彈。
核子彈
鈾-235是核子彈的主要裝藥。要獲得武器級高濃度的鈾-235並不是一件輕而易舉的事，這是因為，天然鈾-235的含量很小，大約140個鈾原子中只含有1個鈾-235原子，而其餘139個都是鈾-238原子；尤其是鈾-235和鈾-238是同一種元素的同位素，它們的化學性質幾乎沒有差別，而且它們之間的相對質量差也很小。因此，用普通的化學方法無法將它們分離；採用分離氫元素同位素的方法也無濟於事。
鈾礦
中國作為一個資源豐富的國家，在鈾礦資源的勘探和運用方面取得了令人矚目的成就。2023年，在我國內蒙古地區的地質勘探中，發現了一批超大規模的鈾礦，總儲量達到了驚人的10萬噸級別。這一系列鈾礦的發現，引起了世界各國的關注，並對我國的資源探測技術提出了新的認識。鈾礦資源的豐富與否關係到國家的國防能力。隨著我國在全球事務中的影響力日益增強，確保國家安全成為我們面臨的重要任務。鈾礦資源的大量發現將為我國在核能領域的自主研發提供更為可靠的保障，從而提升國家的軍事實力和國防能力。無論是在核武器研發還是核潛艇技術等方面，鈾礦資源的充足將為我國構建強大的國防體系提供強大支撐。
