Wednesday, January 9, 2019

介绍铀.........

介绍铀.........

铀,元素符号U,很多人听铀色变,其实了解铀,就会消除对它的恐惧。

铀真实身份

想要谈铀不色变,首先就要了解它。

铀,自然界能够找到的最重元素,由德国化学研究员马丁-海因里希-克拉普罗特发现。铀化合物早期用于瓷器,这解释了为什么百年前铀矿非常便宜,到了1939年,德国化学研究员哈恩和斯特拉斯曼发现了铀可以核裂变,铀摇身一变,从此身价百倍。

目前已知铀生有16类同位素,铀234、铀235和铀238属天然放射同位素,铀234不会发生核裂变,铀238在通常情况下不会发生核裂变,铀235能够轻易发生核裂变,所以说,能够作为核燃料的实际上只是铀235,它最有能量,可实际开采出来的铀里,铀235含量很少。采集它如同大海捞针,想要真正利用铀235还需要在量上达标,研究表明,铀235的含量要达到3%以上才能燃烧。因此,开采出来的铀还需要有提纯、浓缩的过程。当然,铀235的用途不是只有核武器和核电站,其核裂变时产生的几百类放射同位素,分离后有广泛用途,农业上用于辐照培养优良种子、食品工业用于食品保鲜灭菌、医药上用于放射治疗、工业上用于无损探伤、地质勘探、文物考古等。

铀辐射之谜

不做军工和核爆的铀元素其实再低调不过了,人们若还对它尚存一丝疑虑,或许是来自夸大其词的辐射。

其实,万物都有辐射。自然界中的一切物体,只要温度在绝对零度以上,都会以电磁波和粒子形式时刻不停地向外传送能量,这传送能量的方式被称为辐射,不过人的肉眼看不见它们。我们熟知的钻石、水晶、玉石及其他各类宝石都为矿物晶体,他们都有辐射,可绝大部分矿物晶体都不放射。天然存在的放射元素只有八类,铀为最常见一类。换个角度来说,其实世界万物本来就存在着天然放射物质,人类和一切生命已适应了这些天然辐射,甚至我们每个人自身就为辐射源。

铀等核素会自发地从不稳定的原子核内部放出粒子或射线(如α、β、γ射线等),同时释放出能量,最后变为稳定元素,元素的这类变化称为衰变,这类元素称为放射元素。天然放射物质对人体的危害类似大头针。一根大头针体外扎你一下,你不会受多大伤害,可如果它落入你口内,然后入胃入肠,它将一直在你体内游走,可想其有多危险。不过,对于普通人来说,铀元素入口危害几乎不存在,一般人每年吸入铀剂量不超过1µSv,相对从山东到洛杉矶单次飞行宇宙辐射大约达到59µSv,其危害可忽略。

虽说吃进嘴不大可能,不过放射元素还存在对于人体外部的辐射,可这危害相当有限。一般放射物质同时产生α、β、γ射线。α射线的电离能力最大,对人体最有伤害,可值得庆幸,它穿透力相当弱,几厘米空气或纸就能完全挡住,更不用说穿透皮肤了。β射线和γ射线虽具有极大穿透力,可电离能力弱,对人体伤害极小。

实验证明,如果一个人在衣兜里揣上1斤左右铀矿石,其辐射微弱得几乎可以忽略不计。在国外自然博物馆和矿石展上常可以看到天然铀矿石和铀矿物,这些展出的放射矿物标本不会有里三层外三层的特殊保护。在铀冶金厂,富铀产品就放置在普通铁桶内,和其他普通产品存放几乎没有区别,工人不穿防护服;生产出了核燃料块,戴副手套即用手捧却无碍。当然,如果长时间直接接触铀,将损伤皮肤。此外,铀本身是重金属,和铅一样有毒,大量吸入铀可能对人体有害。因此,参加铀勘探、开采和加工的人员,需要穿戴防护装备,严格遵守相关规定和程序以防止损害健康等问题。

以铀作为原材料的原子弹和核电站,都采用了铀核裂变反应,其不同的地方在于核燃料浓度,核电站用的核燃料浓度只有百分之几,原子弹核燃料浓度是百分之九十以上,杀伤力非常大,瞬间能释放大量能量,核电站是要和平利用能量,所以核反应堆进行受控核裂变。很多人用啤酒里酒浓度小及烧酒里酒浓度大来形容核反应堆和核武器不同,用以说明核电安全,可这不完全恰当——核反应堆和核武器释放能量方式和区别,不完全决定于核燃料里铀235等裂变材料富集度。一些为了满足高功率密度要求的实验堆、海军核动力反应堆,使用铀235富集度在90%以上的核燃料不算罕见。所以核电站和原子弹更类似于在灶台上点燃天然气和天然气泄漏后爆炸之不同。不过啤酒和烧酒的例子其目的正确,说明了原子弹核素纯度大,不可控,核电站核燃料纯度小,可控。

(感谢云南省自然资源厅网站介绍铀,若有侵权请告知。)

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