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2023-06-20
贫铀的基本知识介绍
【摘要】：自然界中的铀元素由铀234，铀235和铀238这3种放射性同位素组成。贫铀的密度为19.05 g/cm3，是钢的2.5倍，是一般辐射防护材料铅的1.7倍。贫铀粉末在常温就能自燃。在摩擦或撞击时，贫铀能在空气中氧化燃烧，释放大量的能量并发生爆炸。在核大国，贫铀的储量十分丰富。以富集1吨供压水反应堆用铀燃料为例，需用6.7吨天然铀，产生5.7吨贫铀，约是富集铀的6倍。据报道，截至1993年，美国贫铀储量约为56万吨，此后，又增加了10多万吨。
自1896年发现铀的放射性后，铀作为核工业的基本原材料，广泛应用于核动力（如发电、火箭和潜艇推进）、核武器（如原子弹、氢弹）、辐射能源（如宇宙飞船、人造卫星）等多个领域。铀在地壳中的平均含量为4×10-6（相当于1卡车泥土中有一大勺铀），在海水中含量为3.3×10-9，总量达45亿吨。人们每天都会通过空气、水和食物摄入一定量的铀，平均来说，每天通过食物和水摄入铀的量为1.9μg，从空气中吸入铀的量为0.007μg。因此，无须谈“铀”色变。
自然界中的铀元素由铀234，铀235和铀238这3种放射性同位素组成。它们的含量分别为99.275%，0.720%和0.005%。其中只有铀235是裂变性核素，能用来制造原子弹核反应堆燃料。但天然铀中铀235含量太低，不能直接用于生产原子弹和核反应堆，必须经过浓缩或富集，使铀235的浓度提高到3%以上（反应堆燃料）或90%以上（核武器燃料）。这种经富集后铀235含量高于天然水平的铀，叫富集铀或浓缩铀，而经铀235富集后剩余的铀就是贫化铀或称贫铀，英文为Depleted Uranium，所以有的书中把贫铀弹简称为DU弹。
贫铀的密度为19.05 g/cm3，是钢的2.5倍，是一般辐射防护材料铅的1.7倍。贫铀的强度和硬度都不是很高，但添加一定量的其他金属（如0.75%的钛）制成的贫铀合金，强度可比纯贫铀高3倍，硬度可达钢的2.5倍，并具有良好的机械加工性能。贫铀的商业用途十分广泛，主要用来制造石油井钻、船舶压舱物、各种衡量物、军用和民用飞机的平衡控制系统和阻尼控制器（如外舷升降舵和上侧方向舵，一架波音747飞机上有1 500 kg贫铀）、机械砂囊、辐射探测器、医用或工业用放射性防护罩、化学催化剂、X-射线管、玻璃和陶瓷的上色染料等。
贫铀粉末在常温就能自燃。在摩擦或撞击时，贫铀能在空气中氧化燃烧，释放大量的能量并发生爆炸。用贫铀做成的金属棒在动能驱动下撞击到物体时，表现出自发锐性的特征，穿透性能明显优于军事上用作穿甲弹的钨（钨在撞击装甲时会钝化为蘑菇状而影响其穿甲性能）。
在核大国，贫铀的储量十分丰富。以富集1吨供压水反应堆用铀燃料（铀235浓度为3.6%）为例，需用6.7吨天然铀，产生5.7吨贫铀，约是富集铀的6倍。如富集用作核武器燃料的高浓度铀（铀235浓度为90%），则贫铀的生产率是富集铀的175倍。据报道，截至1993年，美国贫铀储量约为56万吨，此后，又增加了10多万吨。从法国制订的贫铀储存计划分析，储量也有26万吨。俄罗斯的贫铀储量虽未见准确数据报道，但从其拥有的核武器数量估计，贫铀储量不会少于美国。贫铀主要以铀的化合物——六氟化铀的状态存在，一般储存在特制的圆筒钢罐中，长时间储存时有可能腐蚀钢罐。
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