金屬鈾電阻

鈾又是怎么應(yīng)用于原子彈的呢?

使用常規(guī)炸藥有規(guī)律的安放在鈾的周圍，然后使用電子雷管使這 些炸藥精確的同時(shí)爆炸，產(chǎn)生的巨大壓力將鈾壓到一起，并被壓縮，達(dá)到臨界條件，發(fā)生爆炸。

或者將兩塊總質(zhì)量超過臨界質(zhì)量的鈾塊施加壓力合到一起，也會(huì)發(fā)生猛烈的爆炸。

臨界質(zhì)量是指維持核子連鎖反應(yīng)所需的裂變材料質(zhì)量。不同的可裂變材料，受核子的性質(zhì)(如裂變橫切面)、物理性質(zhì)、物料形狀、純度、是否被中子反射物料包圍、是否有中子吸收物料等等因素影響，而會(huì)有不同的臨界質(zhì)量。

剛好可能以產(chǎn)生連鎖反應(yīng)的組合，稱為已達(dá)臨界點(diǎn)。比這樣更多質(zhì)量的組合，核反應(yīng)的速率會(huì)以指數(shù)增長，稱為超臨界。如果組合能夠在沒有延遲放出中子之下進(jìn)行連鎖反應(yīng)，這種臨界被稱為即發(fā)臨界，是超臨界的一種。即發(fā)臨界組合會(huì)產(chǎn)生核爆炸。如果組合比臨界點(diǎn)小，裂變會(huì)隨時(shí)間減少，稱之為次臨界。

核子武器在引爆以前必須維持在次臨界。以鈾核彈為例，可以把鈾分成數(shù)大塊，每塊質(zhì)量維持在臨界以下。引爆時(shí)把鈾塊迅速結(jié)合。投擲在廣島的"小男孩"原子彈是把一小塊的鈾透過槍管射向另一大塊鈾上，造成足夠的質(zhì)量。這種設(shè)計(jì)稱為"槍式"。 钚核彈不能以這種方法引爆。第一枚钚原子彈"胖子"的钚是造成一個(gè)在次臨界以下的中空球狀。引爆時(shí)使用包圍在四周的炸藥把钚擠壓，增加密度及減少空間，造成即發(fā)臨界。這成設(shè)計(jì)稱為"內(nèi)爆式"。

豐度為3%~10%的鈾235為核電站發(fā)電用低濃縮鈾，鈾235豐度大于80%的鈾為高濃縮鈾，其中豐度大于90%的稱為武器級(jí)高濃縮鈾，主要用于制造核武器。獲得鈾是非常復(fù)雜的系列工藝，要經(jīng)過探礦、開礦、選礦、浸礦、煉礦、精煉等流程，而濃縮分離是其中最后的流程，需要很高的科技水平。獲得1公斤武器級(jí)鈾235需要200噸鈾礦石。 由于涉及核武器問題，鈾濃縮技術(shù)是國際社會(huì)嚴(yán)禁擴(kuò)散的敏感技術(shù)。目前除了幾個(gè)核大國(如美國、中國)之外，日本、德國、印度、巴基斯坦、阿根廷等國家都掌握了鈾濃縮技術(shù)。提煉濃縮鈾通常采用氣體離心法，氣體離心分離機(jī)是其中的關(guān)鍵設(shè)備，因此美國等國家通常把擁有該設(shè)備作為判斷一個(gè)國家是否進(jìn)行核武器研究的標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)時(shí)的核電站使用的是鈾核燃料。鈾有三種同位素，即鈾234、鈾235和鈾238。其中的鈾234不會(huì)發(fā)生核裂變，鈾-238在通常情況下也不會(huì)發(fā)生核裂變，而鈾235這種同位素原子能夠輕易發(fā)生核裂變，或者說，做核燃料的實(shí)際上是鈾235。但是，從礦山里開采出來的鈾(天然鈾)里面，鈾235的含量卻又是很低，僅占0.66%，絕大部分是鈾238，它占了99.2%。這就相當(dāng)于我們的煤餅廠或煉油廠，生產(chǎn)出的煤餅里大部分是泥沙，當(dāng)然也就沒法燃燒。根據(jù)研究結(jié)果，在鈾核燃料中鈾235的含量要達(dá)到3%以上才能燃燒。因此，開采出來的鈾，并不同于開采出來的煤塊直接可以用做燃料，它需要經(jīng)過提純、濃縮的手續(xù)，把鈾235的含量比例提高之后，方能用做燃料。

鈾(拼音:yóu，英語:Uranium)

238.0

金屬

致密而有延展性的銀白色放射性金屬。鈾在接近絕對(duì)零度時(shí)有超導(dǎo)性，有延展性。鈾的化學(xué)性質(zhì)活潑，易與絕大多數(shù)非金屬反應(yīng)，能與多種金屬形成合金。鈾最初只用做玻璃著色或陶瓷釉料，1938年發(fā)現(xiàn)鈾核裂變后，開始成為主要的核原料。

Main U+6

Other U+2, U+3, U+4, U+5

12.59?立方厘米/摩爾

克拉普羅特(M.H.Klaproth)

1789年

1789年，由德國化學(xué)家克拉普羅特(M.H.Klaproth)從瀝青鈾礦中分離出，就用1781年新發(fā)現(xiàn)的一個(gè)行星--天王星命名它為uranium，元素符號(hào)定為U。1841年，佩利戈特(E.M.Peligot)指出，克拉普羅特分離出的"鈾"，實(shí)際上二氧化鈾。他用鉀還原四氯化鈾，成功地獲得了金屬鈾。1896年有人發(fā)現(xiàn)了鈾的放射性衰變。1939年，哈恩(O.Hahn)和斯特拉斯曼(F.Strassmann)發(fā)現(xiàn)了鈾的核裂變現(xiàn)象。自此以后，鈾便變得身價(jià)百倍。

密度19.05±0.02克/立方厘米

熔點(diǎn)1132℃

沸點(diǎn)3818℃

元素在太陽中的含量:(ppm)

0.001

元素在海水中的含量:(ppm)

0.00313

晶體結(jié)構(gòu):晶胞為正交晶胞。

晶胞參數(shù):

a = 285.37 pm

b = 586.95 pm

c = 495.48 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

共有三種結(jié)晶變體:斜方晶體、四方晶體、體心立方體。鈾是銀白色活潑的金屬，可延展、鍛造，能和所有的非金屬作用(惰性氣體除外)。和許多金屬作用，生成金屬間化合物。在空氣中易氧化，生成一層發(fā)暗的氧化膜，能與酸作用，以U-234、U-235、U-238混合體存在于鈾礦中。少量存在于獨(dú)居石等稀土礦石中。U-238的半衰期為45億年。

可用電解法、分解法、還原法等從鈾礦中制得。許多種類的巖石都含有鈾，但富礦只有瀝青鈾礦和釩鉀鈾礦等幾種。

千百年來鈾一直被用作給玻璃染色的色素，古代使用的顏料鈾黃就是一個(gè)典型的例子然而現(xiàn)在純金屬鈾主要用作核反應(yīng)堆和原子彈中使用的核燃料。少量用于電子管制造業(yè)中的除氧劑和惰性氣體提純(用于除氧等)。

200年前發(fā)現(xiàn)的一種普通的金屬元素居然會(huì)成為今天核動(dòng)力和核武器的原料。就是在20世紀(jì)40年代以前，這種普通的金屬一直被看作是沒有什么用處的東西，這就是鈾。鈾通常被人們認(rèn)為是一種稀有金屬，盡管鈾在地殼中的含量很高，比汞、鉍、銀要多得多，但由于提取鈾的難度較大，所以它注定了要比汞這些元素發(fā)現(xiàn)的晚得多。盡管鈾在地殼中分布廣泛，但是只有瀝青鈾礦和鉀釩鈾礦兩種常見的礦床。人們認(rèn)識(shí)鈾正是從這兩種礦石開始。

相對(duì)原子質(zhì)量:238

常見化合價(jià): +2,+3,+4,+5,+6

電負(fù)性: 0

外圍電子排布:5f3 6d1 7s2

核外電子排布: 2,8,18,32,21,9,2

同位素及放射線:

U-230[20.8d]

U-231[4.2d]

U-232[70y]

U-233[159000y]

U-234(放 α[247000y])

U-235(放 α[700040000y])

U-236[23400000y]

U-237[6.75d]

U-238(放 α[4479000000)

電子親合和能: 0 KJ·mol-1

第一電離能: 0 KJ·mol-1 第二電離能: 0 KJ·mol-1 第三電離能: 0 KJ·mol-1

單質(zhì)密度: 18.95 g/cm3

單質(zhì)熔點(diǎn): 1132.0 ℃

單質(zhì)沸點(diǎn): 3818.0 ℃

原子半徑: 0 埃

離子半徑: 0.81(+6) 埃

共價(jià)半徑: 0 埃

名稱由來:Uranium得名于天王星的名字"Uranus"。

電子構(gòu)型: 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d10f14 5s2p6d10f3 6s2p6d1 7s2