鈾
uranium
定義:元素周期表中原子序數92。屬ⅢB族锕系放射性元素,元素符号U。天然鈾含234U、235U和238U三種同位素。不同富集度的鈾可分别用于制成核燃料、核武器裝料、穿甲彈和屏蔽材料。
學科:材料科學技術_金屬材料_特殊用途金屬材料_裂變堆及聚變堆材料
相關名詞:貧鈾 氧化鈾
【延伸閱讀】
鈾是一種化學元素,具有微放射性,其同位素都不穩定。在提煉之後,鈾金屬呈銀白色,硬度較高,具有延展性和可鍛性,其密度也非常高,比鉛金屬高70%,但比金及鎢稍低。鈾金屬的小碎片易燃,而鈾金屬粉末甚至可以在室溫條件下自燃。天然的泥土、岩石和水中含有百萬分之一至百萬分之十左右的鈾,采礦工業從瀝青鈾礦等礦物中提取鈾元素。
鈾的放射性使其在科學研究及工業生産中得到廣泛應用。由于鈾-238同位素的半衰期很高(4.51×109年),因此可以用來估算最遠古火成岩的年齡。鈾核裂變的連鎖反應中,微小的質量損失會轉化成巨大的能量,既可制造核裂變武器,也可用于核能發電。鈾主要在核電站中作核燃料用,在完全裂變的情況下,一公斤鈾-235理論上可以産生80萬億焦耳的能量,相當于3000噸煤燃燒産生的熱量。貧鈾也稱為貧化鈾或衰變鈾,是一種主要由鈾-238構成的物質,為核燃料制程中的副産品,是一種核廢料,可用于制作鋼材添加劑,制造貧鈾彈和裝甲。
在軍事方面貧鈾主要用于制造高密度穿甲彈。在高速擊中目标時,由于其高密度、高硬度,并具有自燃性,能夠有效摧毀重裝甲目标。貧鈾可制造儲存或運載放射性物質的容器外殼,雖然鈾本身具有放射性,但其高密度使它比鉛元素更能有效阻擋強烈的輻射,例如鐳所産生的輻射。貧鈾的其他應用包括飛機控制面闆的平衡物以及導彈進入大氣層時的壓載和保護性外殼。由于密度極高,貧鈾可用在慣性導航系統和陀螺儀式指南針當中。與其他同樣高密度物質相比,貧鈾的優點是易于加工和鑄造,價格相對較低。接觸貧鈾時的主要危險在于氧化鈾中毒,而非輻射。
在鈾的放射性被發現之前,其主要被用在黃色玻璃及陶器彩釉當中,因為鈾玻璃在紫外線照射下會散發綠色熒光。鈾也被用于制作紅、藍、綠、黃、紫紅、黑等多種顔色的瓦片。鈾還被用在攝影中(特别是用作調色劑的硝酸鈾)為照片着色和暈渲。鈾鹽可作為絲綢的媒染劑,也可作為皮革和木材的染料。乙酸鈾酰和甲酸鈾酰在透射電子顯微鏡中被用作富含電子的染料,在超薄切片和高分子成像時,以及在對病毒進行負染色法時提高标本與環境的對比度。
空氣中的鈾非常少,人類吸入受污染空氣或攝入受污染的水和食物時,鈾(及其衰變産物,如氡等)就會進入人的體内。在磷化肥處理廠、核武器研究中心、煤發電廠、鈾礦、濃縮鈾處理廠工作的人員,以及居住在曾使用貧鈾作為武器的戰地附近的人,會攝入較多的鈾。留在體内的鈾會影響腎、腦、肝、心的功能,除了微弱放射性以外,其本身的化學毒性也會對身體器官造成傷害。
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