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铀
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铀
铀（yóu），英文名Uranium，得名于天王星的名字“Uranus”。元素符号是U，原子量 238.02891，为金属元素，原子序数是92。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.Strassmann）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。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。铀在各种岩石中的含量很不均匀。例如在花岗岩中的含量就要高些，平均每吨含3.5克铀。在地壳的第一层（距地表 20 km）内含铀近 1.3×10^14 吨。依此推算，一立方公里的花岗岩就会含有约一万吨铀。海水中铀的浓度相当低，每吨海水平均只含3.3毫克铀，但由于海水总量极大(海水中总含铀量可达 4.5×10^9 吨)，且从水中提取有其方便之处，所以不少国家，特别是那些缺少铀矿资源的国家，正在探索海水提铀的方法。
由于铀的化学性质很活泼，所以自然界不存在游离态的金属铀，它总是以化合状态存在着。已知的铀矿物有一百七十多种，但具有工业开采价值的铀矿只有二、三十种，其中最重要的有沥青铀矿（主要成分为八氧化三铀）)、品质铀矿（主要成分为二氧化铀）、铀石和铀黑等。很多的铀矿物都呈黄色、绿色或黄绿色。有些铀矿物在紫外线下能发出强烈的荧光。正是铀矿物（铀化合物）这种发荧光的特性，才导致了放射性现象的发现。
铀是元素周期表中第七周期MB族元素，锕系元素之一，是重要的天然放射性元素，元素符号U，原子序数92，原子量238.0289。在整个元素序列中，大约到铁的位置以后，每个原子核都有分裂的趋势，只是由于闸门阻止着才未分裂。在自然界发现的最后一个元素铀，有最弱的闸门，1936年由哈恩和他的同事斯特拉斯曼在实验中第一次打破的，就是这个元素。 性状：银白色金属，
熔点：1132.5`C，
沸点：3745℃，
密度：18.95g/cm^3，
电阻率：30.8X10-8n"m，
抗拉强度：450MPa，
屈服强度：207MPa，
弹性模数：172GPa。
铀的热中子吸收截面为7.60b，铀有15种同位素，其原子量从227-240。所有铀同位素皆不稳定，具有微弱放射性。
铀的天然同位素组成为：238u：自然丰度99.275%，原子量238.0508，半衰期4.51X109a235U：自然丰度0.720%，原子量235.0439，半衰期7.00X108a234U：自然丰度0.005%，原子量234.0409，半衰期2.47X105a其中235u是惟一天然可裂变核素，受热中子轰击时吸收一个中子后发生裂变，放出总能量为195MeV，同时放2~3个中子，引发链式核裂变；238U是制取核燃料钚的原料。
其实有不少人把铀认为是自然界最重的金属，锇的密度是22.48g/cm^3，为最重的金属，而钚是天然存在的最大的重核元素。
地球上存量最多的同位素是铀-238，再者是可用作核能发电的燃料的铀-235，丰度最少的是铀-234。此外还有12种人工同位素（铀-226~铀-240）。
外电子层构型：[Rn]5f36d17s2
常见化合价：+3，+4，+5，+6，其中+4和+6价化合物稳定。
性质：活泼，能和所有的非金属作用（惰性气体除外），能与多种金属形成合金。空气中易氧化，生成一层发暗的氧化膜。
高度粉碎的铀空气中极易自燃，块状铀在空气中易氧化失去金属光泽，在空气中加热即燃烧，250℃下和硫反应，400℃下和氮反应生成氮化物，1250℃下和碳反应生成碳化物，250-300℃下和氢反应生成UH3，UH3在真空350-400℃下分解，放出氢气。
铀与卤素反应生成卤化物，铀能与汞、锡、铜、铅、铝、铋、铁、镍、锰、钴、锌、铍作用生成金属间化合物。
金属铀缓慢溶于硫酸和磷酸，有氧化剂存在时会加速溶解，铀易溶于硝酸，铀对碱性溶液呈惰性，但有氧化剂存在时，能使铀溶解。
铀及其化合物均有较大的毒性，空气中可溶性铀化合物的允许浓度为0.05mg/m3，不溶性铀化合物允许浓度为0.25mg/m3，人体对天然铀的放射性允许剂量，可溶性铀化合物为7400Bq，不溶性铀化合物为333Bq。
铀238 铀238，又称贫铀，是指每一千个铀原子当中只有七个是铀235，其余的都是铀238。含有约99.27%铀238的... [查看全部]
从铀矿石中提取铀直到制成核纯（见放射性核素纯度）铀化合物的工艺过程，是天然铀生产的重要步骤。主要产品有重铀酸铵（俗称黄饼）和三碳酸铀酰铵等。纯化（又称精制）后的铀化合物产品，必须达到核纯的要求。精制的产品进一步干燥、煅烧，加工成二氧化铀或八氧化三铀，供制作反应堆元件或六氟化铀（用于U-235的同位素分离）用。整个过程须经下述单元操作：铀矿石的破碎和磨细、铀矿石的浸取、矿浆的固液分离、离子交换和溶剂萃取法提取铀浓缩物、溶剂萃取法纯化铀浓缩物。可根据矿石种类、产品要求等不同情况，选择由上述单元操作所组成的适当流程。
破碎和磨细
破碎是将矿石经颚式破碎机、圆维破碎机或锤式破碎机粗碎、中碎和细碎以达到所要求的粒度。然后进行细磨，以达到浸取工序所要求的粒度。
浸取
用溶剂将矿石中的铀选择性地溶解。铀矿石经浸取后，铀与大部分脉石分离，浸取液中铀与杂质的比例比原矿石中约提高10~30倍，因此，浸取过程也是铀与杂质初步分离的过程。
铀矿石浸取方法一般有酸法和碱法两种。多数铀水冶厂采用酸浸取法，少数厂用碱浸取法，只有个别厂同时采用酸、碱两种浸取流程。酸浸取法一般用硫酸作浸取剂，矿石中的铀和硫酸反应，生成可溶的铀酰离子UO2和硫酸铀酰离子[UO2(SO4)x；浸取时常加入氧化剂（常用二氧化锰、氯酸钠），以保持适宜的氧化还原电势（约450毫伏），使四价铀氧化成六价，以提高铀的浸出率。含碳酸盐的铀矿石主要用碱法浸取，常用的浸取剂为碳酸钠和碳酸氢钠的水溶液，在鼓入空气的条件下，矿石中的铀与碳酸钠生成碳酸铀酰钠Na4[UO2(CO3)3]，溶于浸取液。
矿浆的固液分离
矿石浸取后所得到的酸性或碱性矿浆（包括含铀溶液、部分杂质及固体矿渣）中的溶液和矿渣须经分离。根据需要也可进行粗犷分级，以除去+200~40目的粗砂，得到细泥矿浆。常用的固液分离设备有过滤机、沉降槽（浓密机）；分级设备有螺旋分级机、
... 查看全文铀238，又称贫铀，是指每一千个铀原子当中只有七个是铀235，其余的都是铀238。含有约99.27%铀238的铀，贫铀的密度高达19.1g/cm³，与钨相近。铀238可用于飞行器和军事领域，铀238同位素的半衰期为44亿5千万年，这已经用于宇宙年龄的测定。
地球上的铀和钍的总量大约比铀235一项的蕴藏量多800倍。这就是说，如果适当地利用增殖反应堆，就可以通过原子核裂变发电厂把地球上的潜在能源增加800倍。铀238同位素的半衰期为44亿5千万年，这已经用于宇宙年龄的测定。通过观察C31082-001恒星铀238的光谱，推算出宇宙的年龄大约为125亿年。
铀238是铀在自然界中最常见的同位素，放射性强度远低于铀-235，因此铀238并不是可裂变物质。但是他可以借由捕捉慢中子并经过两次贝塔衰变变成可分裂的钚239。铀238被快中子碰撞后会吸收其能量，使得快中子不能进一连锁反应。大约99.284％的天然铀是铀238，半衰期为4.468×109年，在原子核大于84的放射性元素中，其半衰期特别的长，显示其拥有特别稳定的原子核。
贫铀可做为飞行器的配重块，或放射线疗法及工业用放射造影器材的屏蔽物，及放射性物质使用的货箱。军事上则常用做贫铀弹或装甲板材，这是因为贫铀能大幅提升穿甲强度或装甲抗度，并且贫铀弹在命中后另具有摄氏三千度的高温烧灼效果。
然而使用贫铀弹可能导致潜在的长期健康威胁，而有其争议性：包括肝、肾、心脏、脑等许多器官都可能受到放射性的影响。由于其微弱的放射性，贫铀被视为有毒金属，但毒性较汞等重金属为低。贫铀粉末可能被吃、喝、或吸入人体，具有万年以上的半衰期。由贫铀弹冲击物体而爆发时产生的气胶，可能散布污染广大的面积，而被人吸入体内。
在2003
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沪公网安备 31011502008050号
