标题:鈾-235
作者:memoriesoff
日期:2010-02-12 15:04
内容:
核材料铀—235是原子弹的核心材料
鈾235(U-235)是鈾的三種同位素之一，當中只有鈾235能夠發生核裂變，引發連鎖核裂變反應，可用作核電及核彈。
這是自然界至今唯一能夠裂變的同位素，1935年由加拿大科學家鄧史達(Arthur Jeffrey Dempster)發現。
根據國際原子能機構的定義，濃度為3％的鈾235為核電站發電用低濃縮鈾，若於80%稱作高濃縮鈾，大約90%則叫作為武器級高濃縮鈾。
在自然界天然铀中主要包含两种铀的同位素，即铀—238和铀—235，其中可裂变的铀—235只占天然铀的0．714％，其他基本上为不可裂变的铀—238。
可见要实现这一要求，从天然矿石中含量为0．714％提炼浓缩铀到最后，铀—235含量为90％以上，是极为艰巨的技术接力工程。
#1 概述 [memoriesoff 02-12 15:06]
鈾是自然界的稀有化學元素，具有放射性。鈾主要含三種同位素，即鈾-238、鈾235和鈾-234，但只有鈾235是可裂變核元素。當最少一個中子攻擊鈾235時，連鎖核裂變將會產生。鈾235需要到達臨界質量，連鎖核裂變才會持續下去。
早在1934年，意大利物理學家費米（Fermi）以中子撞擊鈾元素，首次發現核分裂反應。幾經研究，科學家最初發現天然鈾含有鈾238及鈾235兩種同位素，只有後者受中子撞擊後，會發生分裂反應。
在過程中，一個中子撞擊鈾235原子核後，內部因吸收中子的能量，開始作劇烈的啞鈴狀震盪，結構終因震盪過劇而瓦解，產生出兩個質量較小的原子核及放出2到3個新的中子，這些中子又會撞擊附近的鈾235原子核，繼續發生分裂反應，此即所謂「連鎖反應」。
在這反應後，其產生的原子核及中子，總質量較未有反應前為低，損失質量會轉化成能量；按照相對論，質量變成能量時，其轉換關係為「能量=質量×光速的平方」（E=mc2），極小的質量即可變成極大的能量。1945年美軍投下的廣島原子彈，總重量為440公斤，鈾235含量為45公斤，當中只有1公斤鈾235發生核分裂，反應中又只有1克的質量(約如一小塊巧克力重)轉化成能量，但其威力已相當於16萬公噸黃色炸藥發生爆炸，摧毀整個城市。
#2 从花岗岩到铀235 [memoriesoff 02-12 15:08]
一、９２号元素，铀
铀是９２号元素，化学符U，原子质量238，具有放射性。1789年，由德国化学家克拉普罗特发现，就用1781年新发现的天王星命名它为Uranium。
铀是一种带有银白色光泽的金属，比铜稍软，具有很好的延展性，很纯的铀能拉成直径0.35毫米的细丝或展成厚度0.1毫米的薄箔。铀的比重很大，与黄金差不多，每立方厘米约重19克。
铀的化学性质很活泼，块状的金属铀暴露在空气中时，表面被氧化层覆盖而失去光泽。粉末状铀于室温下，在空气中，甚至在水中就会自燃。美国M1A1主战坦克用的“贫铀弹穿甲弹”，就是利用的铀极重而又易燃这两种性质。
自然界不存在游离的金属铀，它总是以化合状态存在着。但铀其实并不神秘，在自然界的分布还相当广泛，地壳中铀的平均含量约为百万分之2.5，这比钨、汞、金、银等元素的含量还高。例如在花岗岩中，平均每吨含3.5克铀。
二、铀矿的工业开采和冶炼
具有工业开采价值的铀矿主要是沥青铀矿(主要成分为八氧化三铀)、品质铀矿(二氧化铀)、铀石和铀黑等。铀矿物多呈黄色、绿色或黄绿色。有些铀矿物在紫外线下能发出强烈的荧光，正是铀矿物(铀化合物)这种发荧光的特性，才导致了放射性现象的发现。
铀矿的开采与其它金属矿床的开采并无多大的区别。但由于铀矿石的品位一般很低(约千分之一)，，所以铀的冶炼不象普通金属那样简单。
首先要采用传统的“水冶工艺”（大概是淘金子法），把矿石加工成含铀60～70％的化学浓缩物（重铀酸铵)，呈黄色，俗称黄饼子。
再用硝酸将重铀酸铵溶解，得到硝酸铀酰溶液。再用溶剂萃取法纯化(一般用磷酸三丁酯作萃取剂)，以达到所要求的纯度标准。纯化后的硝酸铀酰溶液需经加热脱硝，转 ..
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