徐州礦石成分物質元素分析中心

時間：2019-05-26

鈾是一種帶有銀白色光澤的金屬，比銅稍軟，具有很好的延展性，很純的鈾能拉成直徑0.35毫米的細絲或展成厚度0.1毫米的薄箔。鈾的比重很大，與黃金差不多，每立方厘米約重19克，象接力棒那樣的一根鈾棒，竟有十來公斤重。

鈾的化學性質很活潑，易與大多數非金屬元素發(fā)生反應。塊狀的金屬鈾暴露在空氣中時，表面被氧化層覆蓋而失去光澤。粉末狀鈾于室溫下，在空氣中，甚至在水中就會自燃。美國用貧化鈾制造的一種高效的燃燒穿甲彈—“貧鈾彈 ”，能燒穿30厘米厚的裝甲錒板，“貧鈾彈”利用的就是鈾較重而又易燃這兩種性質。

鈾元素在自然界的分布相當廣泛，地殼中鈾的平均含量約為百萬分之2.5，即平均每噸地殼物質中約含2.5克鈾，這比鎢、汞、金、銀等元素的含量還高。鈾在各種巖石中的含量很不均勻。例如在花崗巖中的含量就要高些，平均每噸含3.5克鈾。依此推算，一立方公里的花崗巖就會含有約一萬噸鈾。海水中鈾的濃度相當低，每噸海水平均只含3.3毫克鈾，但由于海水總量較大，且從水中提取有其方便之處，所以目前不少國家，特別是那些缺少鈾礦資源的國家，正在探索海水提鈾的方法。由于鈾的化學性質很活潑，所以自然界不存在游離的金屬鈾，它總是以化合狀態(tài)存在著。已知的鈾礦物有一百七十多種，但具有工業(yè)開采**的鈾礦只有二、三十種，其中較重要的有瀝青鈾礦(主要成分為八氧化三鈾 )、(二氧化鈾 )、鈾石和鈾黑等。很多的鈾礦物都呈黃色、綠色或黃綠色。有些鈾礦物在紫外線下能發(fā)出強烈的熒光，我們還記得，正是鈾礦物(鈾化合物)這種發(fā)熒光的特性，才導致了放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。

世界鈾資源量**過1500萬噸。據WISE資料，截止2003年1月1日，世界已知常規(guī)鈾可靠資源回收成本小于130美元/kg 鈾的資源量為316.92萬噸。其中回收成本小于40美元/kg鈾資源量約173.05萬噸；回收成本小于80美元/kg鈾資源量約245.82萬噸。世界鈾資源量較多的國家有澳大利亞、哈薩克斯坦、美國、加拿大、南非、納米比亞、俄羅斯、和尼日爾，鈾資源量均在10萬噸以上。我國鈾礦資源也十分豐富。

鈾及其一系列衰變子體的放射性是存在鈾的較好標志。人的肉眼雖然看不見放射性，但是借助于專門的儀器卻可以方便地把它探測出來。因此，鈾礦資源的普查和勘探幾乎都利用了鈾具有放射性這一特點：若發(fā)現(xiàn)某個地區(qū)巖石、土壤、水、甚至植物內放射性特別強，就說明那個地區(qū)可能有鈾礦存在。鈾礦的開采與其它金屬礦床的開采并無多大的區(qū)別。但由于鈾礦石的品位一般很低(約千分之一)，而用作核燃料的較終產品的純度又要求很高(金屬鈾的純度要求在99．9％以上，雜質增多，會吸收中子而妨礙鏈式反應的進行)，所以鈾的冶煉不象普通金屬那樣簡單，而首先要采用“水冶工藝”，把礦石加工成含鈾60～70％的化學濃縮物（重鈾酸銨)，再作進一步的加工精制。

鈾水冶得到的化學濃縮物(重鈾酸氨)呈黃色，俗稱黃餅子，但它仍含有大量的雜質，不能直接應用，需要作進一步的純化。為此先用硝酸將重鈾酸銨溶解，得到硝酸鈾酰溶液。再用溶劑萃取法純化(一般用磷酸三丁酯作萃取劑)，以達到所要求的純度標準．純化后的硝酸鈾酰溶液需經加熱脫硝，轉變成三氧化鈾，再還原成二氧化鈾。二氧化鈾是一種棕黑色粉末，很純的二氧化鈾本身就可以用作反應堆的核燃料。

為制取金屬鈾，需要先將二氧化鈾與無水氟化氫反應，得到四氟化鈾；最后用金屬鈣(或鎂)還原四氟化鈾，即得到較終產品金屬鈾。如欲制取六氟化鈾以進行鈾同位素分離，則可用氟氣與四氟化鈾反應。至此，能作核燃料使用的金屬鈾和二氧化鈾都生產出來了，只要按要求制成一定尺寸和形狀的燃料棒或燃料塊(即燃料元件)，就可以投入反應堆使用了。但是對于鈾處理工藝來說，這還只是一半jsgfjc8788199

廢燃料之所以要從反應堆中卸出來，并不是因為里面的裂變物質(鈾235)已全部耗盡，而是因為能大量吸收中子的裂變產物積累得太多，致使鏈式反應不能正常進行了。所以，廢燃料雖“廢”，但里面仍有相當可觀的裂變物質沒有用掉，這是不能丟棄的，必須加以回收。而且在反應堆中，鈾238吸收中子，生成钚239。

臨界質量是指維持核子連鎖反應所需的裂變材料質量。不同的可裂變材料，受核子的性質(如裂變橫切面)、物理性質、物料形狀、純度、是否被中子反射物料包圍、是否有中子吸收物料等等因素影響，而會有不同的臨界質量。

剛好可能以產生連鎖反應的組合，稱為已達臨界點。比這樣更多質量的組合，核反應的速率會以指數增長，稱為**臨界。如果組合能夠在沒有延遲放出中子之下進行連鎖反應，這種臨界被稱為即發(fā)臨界，是**臨界的一種。即發(fā)臨界組合會產生核爆炸。如果組合比臨界點小，裂變會隨時間減少，稱之為次臨界。

根據**原子能機構的定義，豐度為3％的鈾235為核電站發(fā)電用低濃縮鈾，鈾235豐度大于80％的鈾為高濃縮鈾，其中豐度大于90％的稱為武器級高濃縮鈾，主要用于制造核武器。

在**礦石中鈾的三種同位素共生，其中鈾235的含量非常低，只有約0.7％。為滿足核武器和核動力的需求，一些國家建造了鈾濃縮廠，以**鈾礦作原料，運用同位素分離法（擴散法、離心法和激光法等）使**鈾的三種同位素分離，以提高鈾235的豐度，提煉濃縮鈾。

鈾 - 鈾對人體的危害

鈾屬高毒性元素，進入人體的鈾頗難以體內排出，由它**的阿爾法射線所引起的體內輻照損傷是高度累積性的，易蓄積在谷歌、肝腎部位。其顯示的化學毒性與汞相似，會引起腎臟病變、肝炎及神經系統(tǒng)病變。但除非是戰(zhàn)事或突發(fā)性職業(yè)事故，日常生活中經人體攝入多量鈾的事故是較為**的。

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