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1浓缩铀详细资料大全
铀:是存在于自然界中的一种稀有化学元素,具有放射性。根据国际原子能机构的定义,丰度为3%的铀235为核电站发电用低浓缩铀,铀235丰度大于80%的铀为高浓缩铀,其中丰度大于90%的称为武器级高浓缩铀,主要用于制造核武器。
基本介绍
中文名 :浓缩铀 外文名 :Enriched uranium 高浓缩铀 :主要用于制造核武器 铀 :一种稀有化学元素 简介,基本情况,提炼技术,现有 *** ,雷射提纯,相关信息,伊朗宣布拟建10座铀厂生产纯度为20%浓缩铀,推国产防空系统, 简介 浓缩铀 (Enriched Uranium),指经过同位素提炼后,铀235含量超过90%的铀金属,与其相对的是贫化铀。 不论是和平利用核能,还是为制造核武器,浓缩铀都是必要的。 因此,国际原子能机构希望能够控制全球各国所有铀浓缩活动,以防止核武器扩散。 浓缩铀根据铀235含量的不同,可以分为高浓缩铀(HEU)(20%以上),低浓缩铀(LEU)(2%-20%)和微浓缩铀(SEU)(0.9%-2%)。铀235含量超过85%则被称为武器级浓缩铀,直接用于制造核子弹。 基本情况 铀是存在于自然界中的一种稀有化学元素,具有放射性。在天然矿石中铀的三种同位素共生,其中铀235的含量非常低,只有约0.7%。为满足核武器和核动力的需求,一些国家建造了铀浓缩厂,以天然铀矿作原料,运用同位素分离法(扩散法、离心法和雷射法等)使天然铀的三种同位素分离,以提高铀235的丰度,提炼浓缩铀。 根据国际原子能机构的定义,丰度为3%的铀235为核电站发电用低浓缩铀,铀235丰度大于80%的铀为高浓缩铀,其中丰度大于90%的称为武器级高浓缩铀,主要用于制造核武器。获得铀是非常复杂的系列工艺,要经过探矿、开矿、选矿、浸矿、炼矿、精炼等流程,而浓缩分离是其中最后的流程,需要很高的科技水平。获得1公斤武器级铀235需要200吨铀矿石。 由于涉及核武器问题,铀浓缩技术是国际社会严禁扩散的敏感技术。除了几个核大国之外,日本、德国、印度、巴基斯坦、阿根廷等国家都掌握了铀浓缩技术。提炼浓缩铀通常采用气体离心法,气体离心分离机是其中的关键设备,因此美国等国家通常把拥有该设备作为判断一个国家是否进行核武器研究的标准。 现时的核电站使用的是铀核燃料。铀有12种同位素(铀-226~铀-240)。其中的铀-234不会发生核裂变,铀-238在通常情况下也不会发生核裂变,而铀-235这种同位素原子能够轻易发生核裂变,或者说,做核燃料的实际上是铀-235。但是,从矿山里开采出来的铀里面,铀-235的含量却又是很低,仅占0.64%,绝大部分是铀-238,它占了99.2%。这就相当于我们的煤饼厂或炼油厂,生产出的煤饼里大部分是泥沙,当然也就没法燃烧。根据研究结果,在铀核燃料中铀-235的含量要达到3%以上才能燃烧。因此,开采出来的铀,并不同于开采出来的煤块直接可以用做燃料,它需要经过提纯、浓缩的手续,把铀-235的含量比例提高之后,方能用做燃料。 提炼技术 现有 *** 提纯浓缩铀-235含量的技术比较复杂,因为元素的各种同位素如同“孪生姐妹”,无论在物理性质和化学性质上都十分相似,采用通常的各种物理提纯 *** 或者化学提纯 *** 收效都甚微,代价却很高。现今用来提纯铀-235的主要 *** 有气体扩散法、离子交换法、气体离心法、蒸馏法、电解法、电磁法、电流法等,其中以气体扩散法最成熟,制造之一颗核子弹用的铀核材料就是用这种 *** 制造出来的。所有这些提纯 *** ,它们的工艺过程都比较复杂,办厂投资高,运转过程中消耗的能量也高而且产量低,生产出的铀核燃料成本大。因此,科学家一直在找新提纯 *** 。 雷射提纯 雷射科学工作者提出用雷射进行提纯,或许这种 *** 能够大大地降低生产铀燃料的成本。 用雷射提纯浓缩铀-235的技术路线有两条:一条称为原子法,另一条称为分子法。原子法提纯时用的原料是经过提炼铀矿得到的铀块。先用炉子把这铀块加热到高温,形成铀原子蒸气,在这铀蒸气里面包含有铀元素的同位素铀-234、铀-235、铀-238的原子。然后用在可见光波段的雷射(比如用铜蒸气雷射泵浦的染料雷射器)照射这铀原子蒸气。调谐雷射器的输出波长,让它落在铀-235的原子吸收谱线中心,使它单独获得激发或者电离。其后再使用其他物理 *** 便可以把铀-235原子从同位素铀混合气体中分离出来。这条技术路线已经比较成熟,达到生产套用阶段。 分子法使用的原料是铀的分子化合物(比如 *** )。用在中红外波段的雷射(比如波长16微米的雷射)照射这种化合物,并且选择的雷射波长正好是让铀-235的这种化合物的分子获得激发(或电离),再通过前面在原子法中用的物理 *** 或化学 *** 把含铀-235的分子化合物从混合中分离出来,再对含铀-235的分子化合物作化学分解反应,便可以获得铀-235。这条技术路线还未达到生产阶段,不过,从发展的潜力来说,分子法比原子法优越。一方面是因为分子法分离时使用的原料是铀的分子化合物,原料来源比较丰富;其次是在分离的工作过程中不需要加热,而原子法则需要加热到2000多度,使铀原料形成蒸气。高温铀蒸气有很强的腐蚀性。因此分子法的生产设备会比较简单,生产成本也相应较低。 相关信息 伊朗宣布拟建10座铀厂生产纯度为20%浓缩铀 据香港大公网报导,伊朗原子能组织主席萨利希表示,伊朗从2010年2月9日开始将在国际原子能机构(IAEA)核查人员的监督下,生产纯度为百分之二十的浓缩铀。萨利希也表示,伊朗若能从海外获得纯度为百分之二十的铀,则可以终止其国内生 产。伊朗称,已做好以低浓缩铀换取高浓缩铀的准备,但希望能对联合国草拟的核燃料交换协定进行修改。 伊朗总统艾哈迈迪·内贾德在周日曾要求其原子能组织着手为德黑兰生产更高级的浓缩铀。美国国防部长罗伯特·盖茨对伊朗的回应感到失望。盖茨在访问义大利期间的记者招待会上表示:“如果国际社会能同心协力向伊朗 *** 施压,我相信,制裁和施压还有发挥功效的时间。”德国也提高了要求制裁的呼声。英国也表示,伊朗的新计画违反联合国的决议。 伊朗媒体七日晚援引萨利希的声明说,伊朗计画在下一个“伊朗纪年”(三月二十一日起),新建十座铀浓缩工厂。他这番言论有可能令伊朗同西方国家的关系进一步紧张。伊朗曾于2009年十一月宣布,计画兴建十座新的铀浓缩工厂,以配合其核计画大规模扩张,但伊朗未有说明相关的时间安排。西方担心伊朗的核计画旨在制造核弹,但伊朗否认要这样做。 推国产防空系统 另外,伊朗官方媒体 *** 共和国通讯社八日援引伊朗空军一名指挥官说,伊朗即将公布一种本土建造的防空系统。该系统的性能可以与俄罗斯的S-300防空飞弹系统看齐。俄罗斯的国家军备交易商拒绝表示,向伊朗出售S-300系统的计画会否继续进行。S-300系统虽然可以保卫伊朗的核设施不受空袭影响,但向伊朗出售这种系统,是俄罗斯对美国及以色列的关系的一个敏感议题。美、以两国已积极要求俄罗斯,不要进行这项交易。S-300防空飞弹系统能拦截巡航飞弹和敌机,更大拦截距离为一百五十公里,拦截速度大于每秒二公里。
2请问什么是浓缩铀和高浓缩铀?
纯度为3%的U-235为核电站发电用低浓缩铀,U-235纯度大于80%的铀为高浓缩铀,其中纯度大于90%的称为武器级高浓缩铀,主要用于制造核武器。
铀不可以直接触摸!
3核武级别,90%以上高浓缩铀,能用手直接触摸吗?
如果你是漫威电影的粉丝,你应该还记得宇宙中很多超级英雄的能力都来自于放射性元素!例如:浩克博士或曼哈顿博士,还有神奇四侠,其中神奇四侠是被高能宇宙射线撞击后获得了超能力,其实道理是一样的,都涉及到了高能粒子。但这些只是科幻题材,在现实世界,我们人体只有被高能粒子伤害的份,根本没有超能力这么一说。
那么现实中如果我们用手直接触摸丰富高达90%的核武器级别高浓缩铀,会发生什么?我看了网上有人说,这种高浓度浓缩铀,几十米就可以灼伤人体,几百年就可以让人的身体组织死去?真的是这样吗?我们先来说下,放射性元素为何会伤害人体。
放射性衰变
铀的同位素比较多高达17种,但把部分为人工干预下合成的。其中只有三种天然放射性同位素:238U,235U和234U。在自然界的丰度分别为99.275%,0.720%和0.005%。238U最多,但但核电站和核武器不用它,因为238U会捕获慢中子然后衰变为钚239。使得裂变不能持续进行下去。
在自然界中,只要比铅重的元素都会经时间的推移发生放射性衰变,成为更轻、更稳定的元素。放射性衰变大致分为以下三种:
α衰变,重原子核通过释放一个α粒子(两个质子、两个中子,也就是氦原子核)变为更轻的元素。α粒子穿透能力较弱,一般一张办公用纸就可以将其阻挡住。
β衰变,较轻原子核中的中子通过释放电子或正电子和反电子中微子或中微子发生衰变,β射线(也就是电子)穿透能力较强,能透过几毫米厚的铝板。当然人体皮肤也挡不住这样的高能粒子。
γ衰变,γ射线属于电磁波,也就是一个高能光子,其是处在高能态的原子核向低能态跃迁时就会释放光子。穿透能力极强,只有相当厚度的混凝土和铅板才能将其挡住。因此对人体的伤害能力也最强。
从上面可以看到只有α衰变对人体是无害的,也就是说人体外城的皮肤、甚至是衣服都可以将其阻挡住。还有一点就是重元素的放射性衰变也不是随时都能发生,它有个时间周期,我们称之为半衰期。
由于放射性衰变为微观层面的量子行为,所以我们无法准确的预测说一个放射性原子的在什么时间会发生衰变,但我们可以统计出一大堆原子要其中一半的原子发生衰变大约需要多长时间,这就是半衰期的来历。掌握了以上的知识,我们再看下我们用手是否可以摸高浓缩235U。
把玩浓缩235U
235U的自然丰度0.720%,自然含量很低,在加上半衰期为7亿年,所以我们就算再兜里踹一块铀矿石,就跟带了一块夜光手表一样。
所以放射性并不可怕,你可能会认为这是自然界含量比较低的情况下。如果含量再高点还能用手摸吗?看下图:
它不叫“黄粉”而叫黄饼,是核电站浓缩铀的中间产物,其含有40%~70%的铀氧化物,依然可以在没人任何防护措施下,用手直接摸。那丰度再高呢?
上图为高浓缩铀金属,实验人员只带了一副手套,依然可以捧着它们。其实不戴手套也可以,完了洗手就行了(因为这东西在体外和体内是完全两回事)。如果真有高能辐射粒子释放,一个手套也根本挡不住。所以铀放射性对人体的危害,除了跟它的半衰期有关以外,更大的一点就是它主要是释放对人体无害的α粒子。上文说了,这些粒子被一张纸都可以挡住。
因此,记住一点,铀在体外对人的伤害微乎其微,核电站使用的丰度3%的燃料棒我们可以直接拿手里,就算是核武器级别的90%的超高浓缩铀也可以触摸。并不像向网传的那样几十米烫伤,几百米细胞慢慢死亡。如果真这么危险,那些经常制造核武器的人那不得整天玩命。那你可能会说,居里夫人的事怎么解释?
居里夫人在漫长的工作中并不是简单的接触铀矿石或者铀金属,而是经常性频繁的接触各种放射性物质,其中不乏有高能穿透性强的辐射。她的生活基本上和这些物质打交道,并且肯定在工作中吸入了放射性元素的粉尘,这将会产生严重的后果。α粒子在体外没事,但不代表它在体内就没事,如果放射性元素进入体内,放射性粒子会像机关枪一样撞击内部组织,会增加患癌症的几率。
因此,我们在生活中也不要提起放射性或者电磁辐射害怕,正常使用的东西都在安全浓度以内,但是我们也要避免讲自己暴露在高能辐射下,或者吸入放射性物质。
4高浓缩铀的相关信息
伊朗总统内贾德2010年2月7日命令伊朗原子能组织着手生产纯度更高的浓缩铀的相关工作。他说,西方国
家应该为双方未能达成核燃料交换协议负责,但伊朗仍愿意就这一议题与西方国家合作。这番表态公开后,美国呼吁国际社会对伊朗实施制裁。内贾德当天在伊朗激光技术成就展览会上发表讲话说,尽管伊朗有能力自行生产纯度为20%的浓缩铀,但依然与美国等西方国家就交换浓缩铀展开磋商。“我说过,给西方国家两三个月时间考虑,假如他们不同意,我们就自行生产。”内贾德说。他随后命令坐在一旁的伊朗原子能组织主席萨利希着手生产浓度为 20%浓缩铀的工作。
国际原子能机构去年提出一份草案,提议伊朗把国内大部分低浓度浓缩铀一次性运往俄罗斯提纯,再由法国加工成伊朗研究用核反应堆所需核燃料棒。伊朗一直反对这一提议,而在此前数日,内贾德宣布同意将低纯度浓缩铀运往国外加工。但是内贾德所展示的灵活性并没有得到西方国家认同。在6日的慕尼黑安全政策会议上,美国和欧盟官员继续就核燃料交换问题向伊朗施压。美国总统国家安全事务助理詹姆斯·琼斯说,伊朗谜一般的挑衅态度令西方不得不考虑进一步施加压力。美国国防部长盖茨7日晚些时候说,现在对伊朗实施制裁仍然不晚。分析人士认为,在目前局势敏感之际,伊朗采用了软硬兼施的两手策略与西方国家周旋,在伊核问题上,猫捉老鼠的游戏还将继续演下去。 作为日本主要核研究机构,日本原子能研究开发机构自上世纪60年代至90年代中期,使用丰度90%至93%的铀235当核反应堆燃料。京都大学反应堆研究所自1964年至2006年2月,使用丰度为93%的铀235当核反应堆燃料。比尼亚夫斯基负责美国 *** 核不扩散项目“全球减少威胁计划”。他说,美国 *** 在冷战结束后担心核原料遭 *** 利用,着手收回出口到其他国家的研究用高浓缩铀。返铀行动自1996年起正式实施,美国从日本收回使用过的高浓缩铀,送到爱达荷州国家实验室等美国核研究机构设施内保存。乔治·W·布什任总统后,美国 *** 视核恐怖袭击为后冷战时代面临的最严重威胁之一。一些专家认为,鉴于用于和平目的的核原料也可能用于发展核武器,后冷战时代堪称“第二纪核能时代”。返铀行动由此提速。比尼亚夫斯基说,日本原子能研究开发机构迄今已返还美国523公斤使用过的高浓缩铀,完成95%的返还量。
5二十世纪,俄罗斯或美国核弹头里的高浓缩铀是怎么样处理的?
二十世纪,俄罗斯或美国的所有核弹头里总计约有100吨钚和500吨高浓缩铀。
在科技计划中,通过下列 *** 有效利用高浓缩铀的途径相对比较简单:把铀的浓度稀释加工到3%~4%铀-235;并用它制成核电站所需的释热元件。俄罗斯和美国之间签署了关于向美国出售500吨适合核电站使用的俄罗斯军用铀。
处理军用钚的问题更加复杂。目前无论是美国还是俄罗斯,在有效利用和消除钚的方面,都没有掌握生态上安全、经济上可承受的工艺。由于钚是剧毒品,而且它的半衰期长(2.4万年),处理钚的难度就更大了。2~3克的钚在1平方公里的面积上扩散,就会使当地居民的生活在未来几千年受到不良影响。
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