铀

原子序数:92，原子量:238.029，元素名称:铀，元素符号:u。

从铀矿中获得的精炼铀产品是天然铀产品。在纯天然的铀中，只有0.71%的铀-235能被热中子轰击，而99.27%的铀-238能被热中子轰击而不发生裂变反应。也就是说，每1000个铀原子中，只有7个能被热中子轰击到裂变。要用作核电站轻水反应堆(PWR和BWR)的燃料，需要将铀-235的浓度提高到2.5% ~ 5%。如果研究堆要用作燃料，铀-235的浓度需要提高到10% ~ 90%。要制造原子弹，铀-235的浓度需要提高到90%以上。

铀235和铀238是同一种元素的同位素。它们在化学性质上没有区别，只是在质量上略有差别，差别在1%左右。因此，从铀-238中分离和富集铀-235在技术上是困难的。提高铀-235浓度的方法(称为浓缩)主要有气体扩散法、高速离心法和激光法。

第一，利用分子扩散的气体扩散法

气体扩散法是将铀转化为六氟化铀气体，并使其成为高压进料流。当它们通过一种特殊的多孔膜时，较轻的铀-235分子移动很快，很容易穿透膜。较重的铀-238分子移动缓慢，不容易穿透细胞膜。扩散膜要求很高，1平方厘米有上亿个微孔，要求耐腐蚀，能承受很大的压差。气体扩散法从铀238中分离铀235。事实上，一次扩散分离的效果很低。要将铀-235的浓度从0.71%提高到3%，需要串联1000多个分离单元，因此铀扩散厂是一个庞大的工厂，也是一个耗电大户。

二、气体离心法使用质量差异

离心是将铀转化为六氟化铀气体，然后送入高速离心机。离心机的转速很高，每分钟超过一千转。在高速旋转的离心力作用下，较重的铀-238被抛向离心机转鼓壁附近，而较轻的铀-235则聚集在转鼓中心轴附近。因此，铀-235和铀-238被分离。由于单台离心机的产量很小，需要将多台离心机串联使用，才能获得满足需要的分离产品。

与扩散法相比，离心法耗能更少，经济性更高，设备使用寿命更长，已逐渐取代扩散法富集铀-235。预计到2010-2015年，气体离心技术将取代气体扩散技术。美国研制的第五代离心机，转子高度15米以上，直径76.2厘米，转速10000转/分，单机生产能力400-600公斤分离功/年。

三。利用光谱差异的激光方法

激光法是基于铀-235和铀-238的原子(或分子)吸收光谱的细微差别。激光法包括原子激光法和分子激光法。前者直接浓缩金属铀蒸气，后者分离六氟化铀气体。目前，原子激光法的发展已经比较成熟。

原子激光法是将铀熔化蒸发形成原子蒸汽束。特定的激光与铀原子的蒸汽束相互作用，选择性地激发铀原子。铀-235原子被激发电离形成等离子体，而铀-238原子不被激发。被激发的铀-235在电场作用下发生偏转，引出并收集在精矿板上。铀-238原子没有被激发，仍然是中性的，被收集在贫料板上，从而实现了铀-235和铀-238的分离。

激光分离铀同位素是一项新发展的技术，具有分离系数高、能耗低、生产灵活、分离级数少、工厂规模小等优点，正在向工业应用方向发展。