|
铀是锕系元素中的一种金属，是一种放射性元素。它也是自然界最重的元素，含有92个质子和92个电子，像每一个比铅（有82个质子和82个电子）重的元素一样，铀不稳定，会逐渐分解，散发出电离辐射粒子。 由于原子中的中子数量不同，自然界存在几种铀同位素，分别是铀-238、铀-235和铀-234，其他一些同位素则是人造的。所有铀同位素都不稳定，但只有一种适合核链式反应，即铀-235。 当铀-235的原子核被中子击中时，就会分裂，释放出能量和更多中子，这些中子会再冲击其他原子核，从而引发核链式反应。正是这种特殊性质，使铀-235成为核电站、核潜艇和核武器等的理想燃料。 铀-235核链式反应的具体过程如下： ①中子：它是不含电荷的亚原子粒子，在反应器里被引导撞向铀-235。 ②碰撞：铀原子核被中子撞上，就会获得能量，并变得不稳定。 ③裂变：铀原子核分裂成两部分，形成两种质量较小的元素，同时释放出多余的中子。 ④质量较小元素：铀的裂变会生成质量较小的元素，如氪、钡。 ⑤伽马辐射：裂变反应必定释放频率极高的电离伽马辐射。 ⑥蔓延：铀原子分裂，释放出2～3个中子，它们会与更多的铀原子核发生碰撞。 ⑦核链式反应：铀原子分裂时产生中子的特性会引起核链式反应。 ⑧能量：每次裂变，释放大约2亿电子伏特的能量。 铀的开采 铀是地壳中常见的元素，广泛分布于全球各地，其中澳大利亚、哈萨克斯坦和加拿大的储量最高。 开采铀的方法主要有三种：一是在露天矿坑里，通过钻头和爆破，找出含铀矿石，再切割开采；二是在地下矿井里，找到深埋于地下的铀矿石；第三种是原地浸出，这是化学采矿的一种方式，它用酸或碱将矿石中的铀溶解出来，然后再用泵把溶液输送到地面进行下一步处理。 由于铀具有强烈的放射性，开采铀是一项极其危险的工作。铀衰变时会产生镭，而镭又会衰变产生氡气。氡气是致癌的，吸入会增加患肺癌的风险。因此，铀矿开采区都安装着先进的通风设备，矿工们也要穿上严密的防护服。 自然界存在的铀同位素，99%以上都是铀-238，只有约0.7%才是铀-235，这根本不足以维持核链式反应。但是通过浓缩，铀-235的比例可以增加到约90%。在浓缩的过程中铀-235首先必须与铀-238同位素相分离，通常由铀-六氟化铀的气态化合物来完成。浓缩的过程，就是利用这两种同位素质量之间的微小差异（不到2%），逐渐增加铀-235的质量。浓缩后的铀比天然铀的放射性低，但仍有危害，必须存于封闭储存库。 |
|
|
