铀同位素科普

物理小报——第一期：铀人们知道，铀235是制造核武器的主要材料之一。

但在天然矿石中铀的3种同位素共生，其中铀235的含量非常低，只有约0．7％。

只有把其他同位素分离出去，不断提高铀235的丰度，它才能用于制造核武器。

这一加工过程称为“浓缩”。

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，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1公斤武器级铀235需要200吨铀矿石。

如果将获得浓缩铀比作“炼金术”的话，那么低纯度铀235就是些普通金矿石，而离心机则成为点石成金的“魔棒”，能够用它获得浓缩铀，进而从事核武器的研发。

离心机是如此重要，以至于一些国家将是否拥有离心机作为判断是否进行核武器研究的标准。

因此不难理解，伊朗核问题各方为何围绕离心机的制造再度出现争执。

利用能自持进行核裂变或聚变反应释放的能量，产生爆炸作用，并具有大规模杀伤破坏效应的武器的总称。

其中主要利用铀235(厬U) 或钚239(厱Bu)等重原子核的裂变链式反应原理制成的裂变武器,通常称为原子弹;主要利用重氢(娝H，氘)或超重氢(婤H，氚)等轻原子核的热核反应原理制成的热核武器或聚变武器，通常称为氢弹。

在天然铀里，铀238占99.28%,铀-235只占0.7%。

只有铀-235是易于裂变的核素。

铀-238虽然不易裂变，但吸收中子后变成制作原子弹的另一种核燃料钚-239. 还有一个关键之处，就是：只有核燃料达到临界质量了才能爆炸（即链式反应），不同的裂变物具有不同的临界质量，在常温下，铀-235的临界质量为48.8公斤，钚-239为16.5公斤，而铀-238要大得多（具体数字未查到）。

所以用作原子弹核燃料，显然太大了。

历史史实：1945年8月6日，由陆军中校蒂贝茨驾驶的B-29“盖伊”号从提尼安岛的美军基地出发，在8时45分01秒向广岛投掷了代号为“小男孩”的铀装药原子弹，造成广岛居民15万的伤亡和86%的建筑被毁。

现代工业中，铀是钢铁工业、医疗、农业、玻璃搪瓷工业 以及地质采矿工程不可缺少的一种放射性材料；铀在原子 能发电和用作舰艇、飞机动力等方面有广泛的用途，是一 种高效而且清洁的可用能源；最重要的是铀在军事方面的 应用，铀是制造原子弹、导弹、航空炸弹、潜艇、鱼雷、 航空母舰等的动力能源。因此，铀技术的快速发展将推动 全世界经济、环境、和平的发展。
自然界中的铀

铀在自然界中以数百 万分率的低含量存在 于土壤、矿石和水中， 可借由开采沥青铀矿 等含铀矿物并8（99.2742%）、铀 -235（0.7204%）以及 极微量的铀-234 （0.0054%）等同位素 存在。铀衰变时释放 出α粒子，过程缓慢， 拥有很长的半衰期
铀浓缩
• 若要在某些类型反应堆和武器中使用铀，就必须 对其进行浓缩。 • 这意味着必须提高易裂变铀-235的浓度，然后才 能将其制成燃料。这种同位素的天然浓度是0.7%， 而在大多数通用商业核电厂中，持续链式反应的 浓度通常约为3.5%。用于武器和舰船推进的丰度 通常约为93%。但舰船推进可以只需20%或更低 的丰度。鉴于在丰度0.7%至2%之间需要与丰度 2%至93%之间同样多的分离功，因此浓缩过程不 是线性的。这意味着在能够随时获得商用浓缩铀 的情况下，达到武器级的浓缩工作量可减少到不 足一半，而铀的供料量可减少到20%以下。
•铀元素是由德国化学家马丁· 克拉普罗特发现的。 1789年，他在位于柏林的实验室中，把沥青铀矿溶 解在硝酸中，再用氢氧化钠中和，成功沉淀出一种 黄色化合物（可能是重铀酸钠）。克拉普罗特假设 这是一种未知元素的氧化物，并用炭进行加热，得 出黑色的粉末。他错误地认为这就是新发现的元素， 但其实该粉末才是铀的氧化物。他以威廉· 赫歇尔 在八年前发现的天王星（Uranus）来命名这种新元 素，而天王星本身是以希腊神话中的天神乌拉诺斯 命名的。 •1841年，巴黎中央工艺学校（Conservatoire National des Arts et Métiers）分析化学教授尤金梅尔希奥· 皮里哥把四氯化铀和钾一同加热，首次分 离出铀金属。 •1896年，亨利· 贝可勒尔在位于巴黎的实验室中， 使用铀元素发现了放射性。

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。

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U-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。

目前除了几个核大国之外，日本、德国、印度、巴基斯坦、阿根廷等国家都掌金属铀握了铀浓缩技术。

提炼浓缩铀方法主要有气体扩散法和气体离心法。

气体扩散法: 使待分离的气体混合物流入装有扩散膜（分离膜）的装置来得到富集和贫化的两股流的同位素分离方法。

基本原理是：在分子间的相互碰撞忽略不计的情况下，气体混合物中质量不同的气体分子 (例如235UF6和238UF6)的平均热运动速率与其质量二次方根成反比。

当气体通过扩散膜时,速率大的轻分子(235UF6)通过的几率比速率小的重分子(238UF6)的大。

这样,通过膜以后，轻分子的含量就会提高，从而达到同位素分离的目的。

第二次世界大战结束后，美国的实践证明，气体扩散法能够用来大规模生产铀 235。

它是目前最成熟的大规模分离铀同位素的方法，是对各种新的浓缩方法的大规模商业应用的挑战，是比较各种方法的基本点。

美国和法国大型气体扩散工厂的分离功率达1万吨/年以上，比能耗均在 2400千瓦·时/千克左右。

气体扩散法的缺点是分离系数小，工厂规模大，耗电量惊人，成本很高。

气体离心法: 气体离心分离机是其中的关键设备。

铀原料放置于离心机中央反应室内，离心机以7-8万转/分钟的速度旋转。

较重的U-238原子逐渐靠近离心机的边缘，而较轻的U-235则保留在离心机中心部位。

结晶U-235被称为“富铀”（浓缩铀），其余的“贫铀”则被丢弃。

仅靠单个离心机一次分离是远远不够的，必须通过更多离心机加工，才可以分离提纯。

但是回帖中很多朋友对核燃料没有足够的常识，表现出不必要的恐慌和疑问，这里给大家科普一下，这些内容全凭记忆写成，有些地方可能有记不清或者不正确不确切的，欢迎指正。

核电站和核武器都是靠核裂变链式反应工作，释放出大量能量的，它们的区别在于核武器是不可控的反应，瞬间即完成全部的反应，释放出巨大能量，因而会产生强烈的爆炸破坏力。

而核电站的反应堆则是可控的，而且是天然受限的，所以在任何情况下即使完全失控都不会发生核武器一样的爆炸。

核电站的危险在于放射性物质的泄漏而不是核爆炸。

核电站的反应堆有很多种，最原始的是石墨堆，后来有沸水堆，现在常用的是压水堆，而某些国家则使用重水堆。

这些堆的区别在于它们所用的“减速剂”。

核裂变会产生中子，而中子则会撞击其他核燃料的原子产生核裂变，这样一级一级下去，核裂变会越来越多，这就是核裂变的链式反应，链式反应才能维持核裂变反应不停地进行，从而释放出大量能量。

核电站和核武器都是利用这个链式反应的放大过程。

不过核裂变产生的中子的飞行速度非常快，叫做“快中子”，碰巧的是在一定范围内，中子的速度越快，它撞到别的核燃料的原子上引起裂变的可能性就越小，小到一定程度的话就不能引起持续的链式反应了。

所以如果要能引起持续的链式反应的话有两个办法，一个是把核燃料的纯度密度提到足够高，那么即使中子速度高反应几率小也没有关系，核武器原子弹就是这样造出来的，常用的核燃料铀中只有铀-235同位素是可以进行链式反应的，它在天然铀中的比例非常低，远小于1%，所以要造核武器就需要把它提纯到90%以上，这就是造核武器最大的门槛，一般国家没有足够的技术和资金实力做这个。

而另一个维持链式反应的方法是想办法把裂变产生的中子的速度降下来，即“减速”，减速以后中子撞击到另一个核燃料原子引发裂变的可能性就大多了，所以低浓度的铀也能发生链式反应。

实用的“减速剂”是比较轻的原子，比如氢、碳等，碳是固体（石墨就是碳），所以最简单，最早的核反应堆就是用碳做减速剂的，这就是石墨堆；氢是气体，不能直接用来做减速剂，所以一般用它的化合物，那么氢最常见最便宜的化合物就是H2O，即水了，这就是沸水堆和压水堆；但是氢虽然减速效果好，但是它有个缺点，就是它会吸收中子，所以用它也会降低发生链式反应的可能性，用氢做减速剂的沸水堆和压水堆就必须用经过提纯的核燃料，虽然只有3%的铀-235，但是成本也很高；这就有另一种减速剂的用武之地了，这就是氢的同位素氘，氘比氢多一个中子，比氢重，它的减速效果好对中子的吸收又好，所以是最好的减速剂，用它做减速剂的反应堆可以直接用未经提纯的天然铀做燃料，燃料成本低。

2024年核技术及科普知识考试题库（附含答案）一、单选题1.核裂变反应中释放的能量主要用于什么？A、加热反应堆容器B、转换为电能C、产生新的原子核D、发射中子标准答案:B2.核反应堆是通过受控制的（）反应，将核能缓慢地释放出来的装置，原子弹则是通过不受控的这种反应，使强大的核能瞬间释放出来。

A：原子核B：核裂变C：链式裂变标准答案:C3.核辐射防护中，哪种物质常用于吸收中子？B、硼C、镉D、铝标准答案:C4.以下哪项不是核辐射防护的三大原则？A、时间防护B、距离防护C、能量防护D、屏蔽防护标准答案:C5.在核反应堆中，哪个系统负责将热量从反应堆中带走？A、控制系统B、冷却系统C、燃料系统D、屏蔽系统标准答案:B6.在核辐射防护中，哪种物质常用「屏蔽丫射线和X射线？B、铝C、塑料D、玻璃标准答案:A7.从反应堆堆芯卸出的乏燃料首先会存储在()。

A：后处理厂B：乏燃料水池C：高放废物处理场标准答案:B8.()属于第四代核能系统。

A：压水堆B：沸水堆C：超临界水堆标准答案:C9.放射性核素的原子核数目衰变到原来O时所需的时间，称之为半衰期。

A：二分之一B：三分之一C：四分之一标准答案:A10.核反应堆的种类繁多，分类方法也很多，一般是根据用途分为O三种。

A：研究堆、生产堆、动力堆B：发电堆、供热堆、船用堆C：快中子堆、中能中子堆、热中子堆标准答案:A11.核能除了用于发电、供热外还可以用于（）。

A：制氢B：海水淡化C：AB都可以标准答案:C12.世界上拥有运行核电机组最多的国家是（）A：美国B：法国C：日本D：中国标准答案:A13.一座百万千瓦级的压水堆核电站每年产生的乏燃料约为（）。

A：25吨B：250吨C：2500吨标准答案:A14.百万千瓦压水堆核电站安全壳的钢筋混凝土外壁厚度约为（）。

A：1米B：10厘米C：10米标准答案:A15.大气中逐年增加的二氧化碳等温室气体更多地吸收了地球的长波热辐射而使地球表面升温。

同位素中子源同位素中子源是一种能够发射中子的放射源，可以用于多种领域的应用，比如科学研究、医疗诊断和治疗、工业探伤和检测等。

本文将介绍同位素中子源的基本知识和应用情况。

一、同位素中子源的概念和种类同位素是指化学元素的同位素，具有相同的原子序数但不同的质量数，因此具有不同的中子数。

同位素中子源是指用同位素作为放射源，通过核反应产生中子，并将中子释放到周围的环境中。

常见的同位素中子源有以下几种：1. 铀-238中子源2. 锕-227中子源3. 钚-239中子源4. 钚-241中子源5. 锪-237中子源二、同位素中子源的应用同位素中子源在科学研究、医疗、工业探伤等领域都有广泛的应用。

以下是具体的应用情况介绍：1. 科学研究：同位素中子源可以用于核物理实验和材料科学研究。

例如，中子束可以用来研究材料的性能和结构，在新材料的研发中具有广泛应用价值。

2. 医疗诊断和治疗：同位素中子源可以在放射治疗中应用，用于肿瘤治疗和癌症诊断。

此外，同位素中子源还可以用于医学图像学、非破坏性检测等领域。

3. 工业探伤和检测：同位素中子源可以应用于工业探伤和检测，例如在钢材、航空航天、汽车制造等领域中进行非破坏性检测和质量检测。

三、同位素中子源的优缺点和安全措施同位素中子源具有一定的优缺点。

其优点是产生的中子能量适中，穿透能力强，可以作为一种非破坏性的检测手段。

缺点则是同位素源存在一定的半衰期，需要定期更换，且存在放射性污染问题。

为确保同位素中子源的安全使用，必须采取一定的安全措施，例如：1. 选择合适的同位素中子源，并在使用前进行检测。

2. 对同位素中子源进行正确的储存和运输，避免其泄漏和污染。

3. 在使用同位素中子源时，必须佩戴防护衣、手套等不同程度的防护设备，并保持一定的距离和时间限制。

四、结语同位素中子源作为一种放射源，在科学研究、医学和工业等领域都得到了广泛的应用。

在使用过程中，必须充分认识其优缺点，并采取安全措施，确保人员和环境的安全。

（2）元素组合
铀属于亲石元素，与氧有很强的亲合力，因此 在自然界中只形成氧化物、氢氧化物和含氧盐 类矿物，而不形成硫化物、砷化物和氟化物类 矿物，也不存在自然元素型的单质铀。
铀矿物中的元素组合因铀的价态而异，这是铀 矿物化学成分的又一特点。
与四价铀结合的元素基本上是亲石元素。它们 组成的矿物有简单氧化物、复杂氧化物、硅酸 盐和磷酸盐等。
六价铀矿物中类质同象主要表现为阴离子之间 的置换，如：O2-和OH-之间、[PO4]3-和[AsO4]3之间的置换。阳离子类质同象不太明显，仅见 于少数矿物中。
（4）放射性衰变
铀属于放射性元素，因此铀矿物的化学成分是 不恒定的。
自从铀矿物在地壳中形成之后，其成分就按照 一定的规律发生着变化，结果矿物中的铀含量 逐渐减少，而铀的衰变产物206Pb、207Pb却越积 越多（铀238经8次α衰变和6次β衰变，最终衰变 为铅206；铀235经7次α衰变和4次β衰变，最终 衰变为铅207；铀234衰变为钍230）。
子主要是O2-，许多元素以络阴离子形式与铀结 合。铀矿物中常见的络阴离子有[SiO4]4-， [PO4]3-，[AsO4]3-，等等。 阳离子主要是亲石元素，其次是部分亲硫元素 和亲铁元素等。在个别情况下，亲气元素H和 N以H+和NH4+的形式参与铀矿物的组成。
2、铀矿物化学成分的特点
（1）铀的价态
六价铀矿物中结构水主要以羟基(OH)-形式存 在们，与仅 结在 构少 联数系矿紧物密中，以因离此子只有H3在O+较形高式温存度在下。才它 能从矿物中逸出，同时矿物的结构也随之而遭 到破坏。
二、铀矿物的晶体化学特点
1、四价铀矿物的晶体化学特点 （1）键性和晶格类型 四价铀矿物的晶体结构分析表明，铀在 其中以U4+离子形式存在，四价铀矿物主 要是离子键化合物，多数属于离子晶格。 因为U4+的离子半径较大，所以其配位数 较高。

铀214质量数全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：铀214是一种非常重要的放射性同位素，其质量数为214。

铀214具有非常强的放射性，是一种具有巨大研究价值和应用潜力的同位素。

下面将为大家介绍铀214的一些基本性质、研究进展、应用领域和展望。

让我们来了解一下铀214的基本性质。

铀214属于铀系放射性同位素，其原子序数为92，质量数为214。

铀214是一种α衰变同位素，其半衰期约为24.1分钟。

在衰变过程中，铀214会逐步衰变为其他核素，释放出α粒子和γ射线。

由于其放射性极强，因此需要特殊的防护措施来处理和研究。

铀214在核物理和放射性研究领域具有非常重要的应用价值。

在核物理实验中，铀214常被用作放射源，用于测量核反应产物和辐射能谱分析。

通过研究铀214的衰变过程和衰变产物，可以深入了解核物理过程和核反应机制。

铀214也被广泛应用于地质学和环境监测领域，用于研究地下水和土壤中的放射性元素分布和迁移规律。

近年来，随着核物理技术和仪器的不断发展，铀214在医学影像和治疗领域也逐渐得到应用。

铀214可以作为靶标核素用于放射性同位素药物的制备，用于肿瘤治疗和诊断。

铀214的放射性特性和辐射能量适合用于肿瘤细胞的杀伤和显像。

铀214在核医学领域有着广阔的应用前景。

除了在核物理和医学领域，铀214还有着其他潜在的应用领域。

在材料科学和能源领域，铀214可以用于核电技术中的燃料循环和废物处理。

通过利用铀214的放射性特性和核衰变过程，可以实现核燃料的高效利用和放射性废物的处理回收。

铀214还可以用于研究核聚变和核裂变过程，探索清洁能源的发展途径。

第二篇示例：铀214是一种放射性核素，其质量数为214。

铀214是自然界中常见的铀同位素之一，通常与其他铀同位素一起存在于自然界中。

铀214的放射性活度很高，具有一定的危险性。

本文将介绍铀214的一些基本信息，包括其性质、用途、危害以及相关的科研进展等内容。

让我们来了解一下铀214的基本性质。

铀详细资料大全铀(Uranium)的原子序数为92的元素，其元素符号是U，是自然界中能够找到的最重元素。

在自然界中存在三种同位素，均带有放射性，拥有非常长的半衰期（数亿年~数十亿年）。

此外还有12种人工同位素(铀-226~铀-240)。

铀在1789年由马丁·海因里希·克拉普罗特（Martin Heinrich Klaproth）发现。

铀化合物早期用于瓷器的着色，在核裂变现象被发现后用作为核燃料。

基本介绍•中文名：铀•外文名：Uranium•元素符号：U•原子量：238.02891•元素类型：金属元素•原子序数：92•发现人：克拉普罗特发现历史,分布范围,物理性质,单质性质,元素性质,原子性质,同位素,化学性质,制备方法,破碎和磨细,浸取,矿浆的固液分离,离子交换法提取,萃取法提取和精制,从溶液中沉淀,碱中和法,过氧化氢沉淀法,范德华浓缩技术,套用领域,发现历史铀（yóu）英文名Uranium，得名于天王星的名字“Uranus”。

1789年，由德国化学家克拉普罗特（M.H.Klaproth）从沥青铀矿中分离出，就用1781年新发现的一个行星——天王星命名它为uranium，元素符号定为U。

1841年，佩利戈特（E.M.Peligot）指出，克拉普罗特分离出的“铀”，实际上是二氧化铀。

他用钾还原四氯化铀，成功地获得了金属铀。

1896年有人发现了铀的放射性衰变。

1939年，哈恩（O.Hahn）和斯特拉斯曼（F.Stras *** ann）发现了铀的核裂变现象。

自此以后，铀便变得身价百倍。

铀通常被人们认为是一种稀有金属，尽管铀在地壳中的含量很高，比汞、铋、银要多得多，但由于提取铀的难度较大，所以它注定了要比汞这些元素发现的晚得多。

尽管铀在地壳中分布广泛，但是只有沥青铀矿和钾钒铀矿两种常见的矿床。

铜铀云母地壳中铀的平均含量约为百万分之2.5，即平均每吨地壳物质中约含2.5克铀，这比钨、汞、金、银等元素的含量还高。

水中铀同位素的分析方法及其验证李周;李鹏翔;张静;高泽全;保莉【摘要】针时水中铀同位紊的分析进行了流程设计.以232U标准溶液作为实时产额示踪剂,采用微量的Fe (OH)3沉淀对核素进行富集,利用阴离子交换树脂对核素进行纯化,电镀制源后置于α谱仪中测量.利用IAEA国际比对样品对分析流程进行了验证,验证结果表明,报出值与目标值的相对标准偏差均在±10％以内,评价结果良好.该方法可以应用于水中铀同位素的分析测量.【期刊名称】《四川环境》【年(卷),期】2016(035)005【总页数】4页(P37-40)【关键词】水样品;铀同位素;232U示踪剂;IAEA;方法验证【作者】李周;李鹏翔;张静;高泽全;保莉【作者单位】中国辐射防护研究院核环境科学研究所,太原030006;中国辐射防护研究院核环境科学研究所,太原030006;中国辐射防护研究院核环境科学研究所,太原030006;中国辐射防护研究院核环境科学研究所,太原030006;中国辐射防护研究院核环境科学研究所,太原030006【正文语种】中文【中图分类】X837铀是天然放射性核素，属锕系元素，广泛存在于各种环境介质中，它的散布方式包括风、降水、地质过程等。

铀作为一种核燃料，在核燃料循环过程中扮演着十分重要的角色，核燃料生产及其他核活动会向环境中释放铀。

出于废物管理及环境保护等目的，对各种环境介质中的铀同位素进行监测是十分必要的[1-2]。

自然界中铀的同位素主要有3种，包括238U(丰度为99.274%)、235U(丰度为0.72%)和234U(丰度为0.005 8%)，均为长半衰期核素。

铀能通过多种途径进入人体，食入是重要的途径之一，其中绝大部分会随着尿液排出，而小部分会沉积在骨骼和肾脏中[3]。

铀的测定方法很多，包括激光荧光法、α光谱法、质谱法等。

α光谱法是目前主要采用的测量手段，该方法可给出各核素的测量能谱，在各核素能量之间有一定差异的情况下，可以实现核素的有效区分，探测限水平较低，可以达到10-4 Bq水平，能够满足绝大部分样品的测量要求，与质谱法相比最大的优点是仪器相对便宜，有利于推广使用。

第一章铀的性质及分布教学目的：让学生了解铀的基本知识、性质及分布特征，铀的用途。

教学重点和难点：铀的性质和分布。

主要教学内容及要求：了解铀的性质，理解铀在自然界中的分布特征，掌握铀在自然界中的存在形式。

铀矿地质是以铀为为研究对象，研究铀的地球化学特征，铀矿物的特征、鉴别方法，铀矿床的类型及其特征的一门学科。

一、铀的性质铀位于周期表上第Ⅲ族，属于锕系元素，其原子序数为92，原子量为238.027。

铀在自然界有三种同位素，其分布量及半衰期列于表1-1。

表1-1 铀天然同位素分布量及半衰期原子序数原子量铀同位素分布量，% 半衰期，年238U (UⅠ) 99.275 4.51×109235U (AcU)0.7196 7.1×10892 238234U (UⅡ) 0.0054 2.44×105 238U和235U是重要的核原料。

铀原子呈似椭圆形，其短半径为1.4Å，长半径为1.65Å，泛用1.534Å。

其离子半径大小随价态和配位数不同而有变化。

配位数为6的U4+离子半径为0.97Å。

铀具有3个不饱和的电子层——最外层、次外层和外数第三层，列于表1-2。

铀的价电子层结构为5f36d17s2。

由于不仅最外层电子参与成键，而且次外层和外数第三层的电子也参与成键，所以铀具有变价的特性。

铀失去全部价电子后的最外层电子结构为6s26p6，即次外层电子为8个，趋于惰性气体型，故属亲氧元素。

就铀的三种同位素的原子核来说，238U由92个质子和146个中子组成，238U由92个质子和143个中子组成，234U由92个质子和142个中子组成。

当原子核中中子数大大超过质子数时，原子核将产生自发的衰变，这就是铀的天然放射性。

（一）、铀的物理性质金属铀具金属光泽，呈银白色，微带淡蓝色调。

比重19.04。

熔点1132.3℃，沸点3818℃。

硬度比铜稍软，为240—260公斤/毫米2(布氏硬度)。

铀同位素分离-铀同位素分离铀同位素分离-正文由铀235含量较低的铀同位素混合物，获得铀235含量较高的铀同位素混合物的同位素分离技术。

铀同位素分离在核燃料循环中占极重要的地位。

铀 235含量大于天然含量的铀称为浓缩铀。

浓缩铀可用作反应堆的燃料(含量在3％左右),还可用作核武器的装料（含量在90％以上）和舰艇的核动力燃料（含量在20％左右）。

但是天然铀中主要含有铀238（含量为99.275％），而铀235的含量仅为 0.720％。

因此必须通过铀同位素的分离来提高铀同位素混合物中铀235的含量。

铀同位素分离的研究起始于第二次世界大战期间。

1938年O.哈恩等人发现铀核裂变释放出大量能量，从此美国和德国为获得武器级浓缩铀都开展了分离铀同位素的研究工作。

1942年美国建造了电磁分离、气体扩散和热扩散三个铀同位素分离工厂，并联合生产了战争期间所用的铀 235。

现在分离铀同位素的方法主要有气体扩散法、离心法、喷嘴法、激光法、化学交换法、等离子体法等。

具有工业价值的是气体扩散法和离心法，激光法的工业应用已经取得重大进展。

同位素分离的效率用分离系数或浓缩系数来表示。

设分离前后铀235的丰度分别为C F和C P,则分离系数α定义为而浓缩系数ε则定义为ε＝α-1。

同位素分离装置的能力用分离功率来量度。

分离功率表示该装置单位时间所提供的分离功。

分离功是一个分离装置对于它所处理的物质所做的“功”，具有质量的量纲，在数值上等于同位素混合物通过该装置所获得的价值增量，可表示为：ΔU＝PV(C P)+W V(C W)-FV(C F)式中P、W、F分别为精料、贫料、供料中的铀质量；C P、C W、C F和V(C P)、V(C W)、V(C F)分别为所需同位素的丰度及价值函数。

气体扩散法使待分离的气体混合物流入装有扩散膜（分离膜）的装置来得到富集和贫化的两股流的同位素分离方法。

基本原理是：在分子间的相互碰撞忽略不计的情况下，气体混合物中质量不同的气体分子 (例如235UF6和238UF6)的平均热运动速率与其质量二次方根成反比。

1.什么是核能世界上一切物质都是由原子构成的，原子又是由原子核和它周围的电子构成的。

轻原子核的融合和重原子核的分裂都能放出能量，分别称为核聚变能和核裂变能，简称核能。

本书内提到的核能是指核裂变能。

前面提到核电厂的燃料是铀。

铀是一种重金属元素，天然铀由三种同位素组成：铀－235 含量0.71%铀－238 含量99.28%铀－234 含量0.0058%铀－235是自然界存在的易于发生裂变的唯一核素。

当一个中子轰击铀－235原子核时，这个原子核能分裂成两个较轻的原子核，同时产生2到3个中子和射线，并放出能量。

如果新产生的中子又打中另一个铀－235原子核，能引起新的裂变。

在链式反应中，能量会源源不断地释放出来。

铀－235裂变放出多少能量呢？请记住一个数字，即1千克铀－235全部裂变放出的能量相当于2700吨标准煤燃烧放出的能量。

2.核反应堆原理反应堆是核电站的关键设计，链式裂变反应就在其中进行。

反应堆种类很多，核电站中使用最多的是压水堆。

压水堆中首先要有核燃料。

核燃料是把小指头大的烧结二氧化铀芯块，装到锆合金管中，将三百多根装有芯块的锆合金管组装在一起，成为燃料组件。

大多数组件中都有一束控制棒，控制着链式反应的强度和反应的开始与终止。

压水堆以水作为冷却剂在主泵的推动下流过燃料组件，吸收了核裂变产生的热能以后流出反应堆，进入蒸汽发生器，在那里把热量传给二次侧的水，使它们变成蒸汽送去发电，而主冷却剂本身的温度就降低了。

从蒸汽发生器出来的主冷却剂再由主泵送回反应堆去加热。

冷却剂的这一循环通道称为一回路，一回路高压由稳压器来维持和调节。

3.什么是核电站火力发电站利用煤和石油发电，水力发电站利用水力发电，而核电站是利用原子核内部蕴藏的能量产生电能的新型发电站核电站大体可分为两部分：一部分是利用核能生产蒸汽的核岛、包括反应堆装置和一回路系统；另一部分是利用蒸汽发电的常规岛，包括汽轮发电机系统。

核电站用的燃料是铀。

铀是一种很重的金属。

3814.试分析“铀235”、“铀238”的差别3814.试分析“铀235”、“铀238”的差别2017.2.14“铀235”、“铀238”都是“铀”同位素，表面看只有3个中子的差别，一个是核燃料，一个是核废料。

所以，搞清楚它们的差别是我研究元素内部结构的动力之一。

3个中子的差别可以发生在表层，可以发生在内里，两种可能都有，还有表层、内里都不相同的第三种可能，因为“铀”同位素是“钕核”同位素，元素周期表上的“钕”同位素就有7种之多！考虑到现阶段的核燃料主要来自核材料的表层中子轰击核裂变，我更倾向于二者的差别发生在表层结构的不同。

3个中子的差别就是3“氘”对3“氚”的差别，最大的表层差别就是内核相同、表层结构不同。

返回《3804.试分析87-92号化学元素的内部结构》，我是这样分析的：“铀”元素是门捷列夫化学元素周期表上的第92号化学元素，有原子量234、235、238，三种同位素，“铀238”是主体同位素。

“铀”是“钕核”元素，拥有5层次核外电子，第5层次有32个核外电子，比“钕”同位素多出一个核外电子层次、32个核外电子，84-96个原子量（与“钕”同位素之间最小对最大、最大对最小原子量之间的差），平均多出约90个原子量，只有6个“氘”原子、26个“氚”原子组合符合条件。

“铀234”原子的内部结构是6个“氘”原子、26个“氚”原子与1个“钕144”原子的组合；“铀235”原子的内部结构是6个“氘”原子、26个“氚”原子与1个“钕145”原子的组合；“铀238”原子的内部结构是6个“氘”原子、26个“氚”原子与1个“钕148”原子的组合。

3个“铀”同位素各自拥有不同的“钕”同位素内核，表层结构完全相同（也许有“同核”不同表层结构的排列组合，这里略去）。

现在试分析内核相同、表层不同的几种可能。

设：“铀235”原子的内部结构是6个“氘”原子、26个“氚”原子与1个“钕145”原子的组合；“铀238”原子的内部结构就是3个“氘”原子、29个“氚”原子与1个“钕145”原子的组合，可以成立。

铀214质量数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述铀214是一种放射性同位素，它具有92个质子和122个中子，总质量数为214。

铀214的原子核结构相对不稳定，因此会自发地经历放射性衰变过程，释放出辐射能量。

铀214在自然界中并不常见，它是通过铀系列放射性衰变链中的一个中间产物生成的。

具体来说，铀238首先经历一系列衰变反应，最终转变成铅206。

在这个衰变过程中，铀214作为一个中间核素发挥着重要的角色。

由于铀214的放射性特性，它常被广泛应用于核物理研究和实验室实验中。

铀214的辐射能量可以被测量和探测，从而帮助科学家们研究原子核的结构和性质。

此外，铀214还被用于医学领域的放射性示踪剂和治疗放射性药物的制备。

铀214的重要性不仅在于它在科学研究中的应用，还在于其在核技术和核能领域的潜在应用。

铀214可以通过中子捕获反应产生裂变材料，进而用于核能发电或核武器的研发。

因此，对于铀214的研究和掌握具有重要的战略意义和国家安全意义。

综上所述，本文将详细探讨铀214的基本特点、发现历史、应用领域以及其重要性和未来发展。

通过对铀214的全面了解，我们可以更好地认识到它在核学科和相关领域中的价值和潜力。

1.2 文章结构文章结构部分内容可以包括以下几个方面的叙述：文章结构的重要性：在一篇长文中，良好的文章结构是十分重要的。

一个清晰的结构可以帮助读者更好地理解文章的内容，同时也能帮助作者组织思路，使文章更具逻辑性和连贯性。

本文的结构：本文将分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分将对铀214的质量数进行概述，介绍本文的主要内容和目的。

通过引言，读者可以对文章的整体内容有所了解，为后续的阅读做好准备。

正文部分将分为三个小节，分别是铀214的基本特点、铀214的发现历史和铀214的应用领域。

在两个小节中，我们将详细探讨铀214的相关知识和重要发现，包括其物理和化学特性、发现历史的相关事件和人物，以及目前铀214在不同领域的应用情况。

核燃料铀的安全性科普第一篇：核燃料铀的安全性科普但是回帖中很多朋友对核燃料没有足够的常识，表现出不必要的恐慌和疑问，这里给大家科普一下，这些内容全凭记忆写成，有些地方可能有记不清或者不正确不确切的，欢迎指正。

核电站和核武器都是靠核裂变链式反应工作，释放出大量能量的，它们的区别在于核武器是不可控的反应，瞬间即完成全部的反应，释放出巨大能量，因而会产生强烈的爆炸破坏力。

而核电站的反应堆则是可控的，而且是天然受限的，所以在任何情况下即使完全失控都不会发生核武器一样的爆炸。

核电站的危险在于放射性物质的泄漏而不是核爆炸。

核电站的反应堆有很多种，最原始的是石墨堆，后来有沸水堆，现在常用的是压水堆，而某些国家则使用重水堆。

这些堆的区别在于它们所用的“减速剂”。

核裂变会产生中子，而中子则会撞击其他核燃料的原子产生核裂变，这样一级一级下去，核裂变会越来越多，这就是核裂变的链式反应，链式反应才能维持核裂变反应不停地进行，从而释放出大量能量。

核电站和核武器都是利用这个链式反应的放大过程。

不过核裂变产生的中子的飞行速度非常快，叫做“快中子”，碰巧的是在一定范围内，中子的速度越快，它撞到别的核燃料的原子上引起裂变的可能性就越小，小到一定程度的话就不能引起持续的链式反应了。

所以如果要能引起持续的链式反应的话有两个办法，一个是把核燃料的纯度密度提到足够高，那么即使中子速度高反应几率小也没有关系，核武器原子弹就是这样造出来的，常用的核燃料铀中只有铀-235同位素是可以进行链式反应的，它在天然铀中的比例非常低，远小于1%，所以要造核武器就需要把它提纯到90%以上，这就是造核武器最大的门槛，一般国家没有足够的技术和资金实力做这个。

而另一个维持链式反应的方法是想办法把裂变产生的中子的速度降下来，即“减速”，减速以后中子撞击到另一个核燃料原子引发裂变的可能性就大多了，所以低浓度的铀也能发生链式反应。

实用的“减速剂”是比较轻的原子，比如氢、碳等，碳是固体（石墨就是碳），所以最简单，最早的核反应堆就是用碳做减速剂的，这就是石墨堆；氢是气体，不能直接用来做减速剂，所以一般用它的化合物，那么氢最常见最便宜的化合物就是H2O，即水了，这就是沸水堆和压水堆；但是氢虽然减速效果好，但是它有个缺点，就是它会吸收中子，所以用它也会降低发生链式反应的可能性，用氢做减速剂的沸水堆和压水堆就必须用经过提纯的核燃料，虽然只有3%的铀-235，但是成本也很高；这就有另一种减速剂的用武之地了，这就是氢的同位素氘，氘比氢多一个中子，比氢重，它的减速效果好对中子的吸收又好，所以是最好的减速剂，用它做减速剂的反应堆可以直接用未经提纯的天然铀做燃料，燃料成本低。

天然铀的同位素一、引言天然铀是一种广泛存在于地球上的放射性元素，其核内含有三种同位素：铀-238、铀-235和铀-234。

这些同位素的不同核结构导致它们的物理和化学特性不同，因此在原子能和核武器等领域具有重要的应用价值。

二、天然铀同位素的基本概念1. 同位素的定义同位素是指具有相同原子序数但质量数不同的元素，它们具有相似的化学性质但物理性质不尽相同。

2. 天然铀中的三种同位素天然铀中含有三种同位素：铀-238、铀-235和铀-234。

其中，铀-238是最稳定且最常见的一种，占天然铀总量的99.27%；铀-235占0.72%，是用于核能反应堆和核武器制造中最为重要的同位素；而铀-234只占0.0054%，其存在主要是由于自然放射性衰变过程中产生。

3. 同位素对元素性质的影响天然铀中三种同位素之间存在着互相转化（如α衰变、β衰变等）以及自然衰变过程，这些过程会影响天然铀的化学和物理性质。

例如，铀-235的裂变能量比铀-238高，因此在核反应堆中更容易发生核裂变反应。

三、天然铀同位素的物理性质1. 原子结构天然铀同位素的原子结构都由92个质子和不同数量的中子组成。

其中，铀-238有146个中子、铀-235有143个中子、铀-234有144个中子。

2. 能量级别三种同位素的能量级别不尽相同。

例如，铀-238的基态能量为0 eV，而其第一激发态能量为2.4 eV；而铀-235的基态能量为0 eV，第一激发态能量为0.079 eV。

3. 半衰期三种同位素的半衰期也不相同。

其中，铀-238具有最长的半衰期（44.5亿年），而铀-235和铀-234则分别为7.04亿年和245500年。

四、天然铀同位素在核工业中的应用1. 核燃料生产天然铀中只有0.72%是可以用于核反应堆燃料生产的铀-235同位素。

因此，在核工业中需要对天然铀进行浓缩，使铀-235的含量达到一定比例才能用于核燃料生产。

2. 核武器制造核武器的制造需要使用高浓度的铀-235同位素。