化学元素铀铀是什么

铀核_百度百科
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铀核是指铀的原子核
,铀元素有三种(所谓同位素是指它们的原子核内含的质子数目相同,但含的中子数目不相同的元素,它们在元素周期上放在同一个位置上),即铀-234、铀-235和铀-238。其中的铀-234和铀-238不会发生,只有铀-235这种同位素原子能够发生核裂变,或者说,做核燃料的实际上是铀-235。但是,从矿山里开采出来的铀里面,铀-235的含量却又是很低,仅占0.66%,绝大部分是铀-238,它占了99.2%。
铀核指的是铀的原子核,现时的核电站使用的是铀核燃料。
铀核化学特性
这就相当于我们的煤饼厂或炼油厂,生产出的煤饼里大部分是泥沙,当然也就没法燃烧。根据研究结果,在铀核燃料中铀-235的含量要达到3%以上才能燃烧。因此,开采出来的铀,并不同于开采出来的煤块直接可以用做燃料,它需要经过提纯、浓缩的手续,把铀-235的含量比例提高之后,方能用做燃料。
铀核普通提纯技术
提纯-235含量的技术比较复杂,因为元素的各种同位素,如同“孪生姐妹”,无论在物理性质和化学性质上都十分相似,采用通常的各种物理提纯方法或者化学提纯方法收效都甚微,代价却很高。现时用来提纯铀-235的主要方法有气体扩散法、离子交换法、气体离心法、蒸馏法、电解法、电磁法、电流法、离子交换法等,其中以气体扩散法最成熟,制造第一颗原子弹用的铀核材料就是用这种方法制造出来的。所有这些提纯方法,它们的工艺过程都比较复杂,办厂投资高,运转过程中消耗的能量也高;而且产量低,生产出的铀核燃料成本大。因此,科学家一直在找新提纯方法。现在,激光科学工作者提出用激光进行提纯,或许这种方法能够大大地降低生产铀燃料的成本。
铀核激光提纯
用激光提纯、浓缩铀-235的主要依据是激光有极好的单色性,以及各同位素原子的同位素光谱位移
。各个同位素原子核含的中子数目不同,它们的能级发生所谓同位素位移,发射出来的光辐射波长出现差异,当然,相差的数值是十分小的。但是,激光的单色性很好,能够做到用和某种同位素原子发射的光辐射波长相同的激光去激发其中的一种原子,而不会把其他同位素原子一起激发,亦即是说,用激光可以做到单独把各种同位素原子中的一种激发到高能态,或者把它的原子电离。被电离的同位素原子再用电场就可以把它从同位素混合物堆中单独“拉”出来,收集后就可以单独获得这种同位素。如果是把这种同位素的原子激发到高能级去的,我们便可以利用在高能级的原子和在基态的原子参加化学反应的活动能力不同,通过化学反应方法把它给分离出来。
用激光的方法提纯浓缩铀-23
5,比现有的各种方法都优越,生产设备可以大大简化,生产成本也可以大大降低。根据科学家的估计,生产投资大约只有气体扩散法的1/2,生产过程中消耗的能量只有气体扩散法的1/10左右。所以,世界各国都很重视开发这种铀核燃料生产技术。从1977年就开始研究用激光提纯浓缩铀燃料,从实验上证实了这种方法在原理上的可行性。1982年,确定,今后使用激光来生产铀核燃料。
铀核技术路线
用激光提纯浓缩铀-235的技术路线有两条
:一条称为原子法,另一条称为分子法。原子法提纯时用的原料是经过提炼铀矿得到的铀块。先用炉子把这铀块加热到高温,形成铀原子蒸气,在这铀蒸气里面包含有铀元素的同位素铀-234、铀-235、铀-238的原子。然后用在可见光波段的激光(比如用铜蒸气激光泵浦的染料激光器)照射这铀原子蒸气。调谐激光器的输出波长,让它落在铀-235的原子吸收谱线中心,使它单独获得激发或者电离。其后再使用其他物理方法便可以把铀-235原子从同位素铀混合气体中分离出来。这条技术路线现在已经比较成熟,达到生产应用阶段。分子法使用的原料是铀的分子化合物(比如六氟化铀)。用在中红外波段的激光(比如波长16微米的激光)照射这种化合物,并且选择的激光波长正好是让铀-235的这种化合物的分子获得激发(或电离),再通过前面在原子法中用的物理方法或化学方法把含铀-235的分子化合物从混合中分离出来,再对含铀-235的分子化合物作化学分解反应,便可以获得铀-235。这条技术路线现在还未达到生产阶段,不过,从发展的潜力来说,分子法比原子法优越。一方面是因为分子法分离时使用的原料是铀的分子化合物,原料来源比较丰富;其次是在分离的工作过程中不需要加热,而原子法则需要加热到2000多度,使铀原料形成蒸气。高温铀蒸气有很强的腐蚀性。因此分子法的生产设备会比较简单,生产成本也相应较低。
铀核原子弹
使用常规炸药有规律地安放在铀的周围,然后使用使这些炸药精确的
同时爆炸,产生的巨大压力将铀压到一起,并被压缩,达到条件,发生爆炸。或者将两块总质量超过的铀块合到一起,也会发生猛烈的爆炸。临界质量是指维持核子连锁反应所需的裂变材料质量。不同的可裂变材料,受核子的性质(如裂变横切面)、、物料形状、、是否被反射物料包围、是否有物料等等因素影响,而会有不同的临界质量。[1]刚好可能以产生连锁反应的组合,称为已达。比这样更多质量的组合,核反应的速率会以,称为。如果组合能够在没有延迟放出中子之下进行连锁反应,这种临界被称为即发临界,是超临界的一种。即发临界组合会产生核爆炸。如果组合比临界点小,裂变会随时间减少,称之为次临界。[1]核子武器在引爆以前必须维持在次临界。以铀为例,可以把铀分成数大块,每块质量维持在临界以下。引爆时把铀块迅速结合。投掷在的“小男孩”是把一小块的铀透过枪管射向另一大块铀上,造成足够的质量。这种设计称为“枪式”。 而要以“枪式”起爆钚原子弹则较为困难,但理论上要以“枪式”起爆钚弹并非不可能,只是炸弹可能需要长达十九英尺。
核武器的一种,是利用爆炸的能量点燃氢的同位素(D)、(T)等质量较轻的原子的原子核发生反应(热核反应)瞬时释放出巨大能量的核武器,又称聚变弹 、热、。氢弹的杀伤破坏因素与原子弹相同,但威力比原子弹大得多。原子弹的威力通常为几百至几万吨级TNT当量,氢弹的威力则可大至几千万吨级TNT当量。还可通过设计增强或减弱其某些杀伤破坏因素,其战术技术性能比原子弹更好,用途也更广泛,其爆炸达到的温度约为3.5亿度,远远高于太阳中心温度(约2000万度)。
铀核放射性治疗原料
在发现镭以后,由于镭具有治疗癌症的特殊功效,镭的需要量不断增加,因此许多国家开始从沥青铀矿中提炼镭,而提炼过镭的含铀就堆在一边,成了“”。然而,裂变现象发现后,铀变成了最重要的元素之一。这些“废料”也就成了“宝贝”。从此,铀的开采工业大大地发展起来,并迅速地建立起了独立完整的工业体系。
卢鹤绂, 曹萱龄. 铀核之自裂[J]. 物理学报, -12.
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铀是原子弹重要原料,是核电站的重要燃料。下图是铀元素在元素周期表中铀元素的截图,下列有关说法错误的是A.铀的元素符号为UB.铀属于非金属元素C.铀原子的质子数为92D.铀的相对原子质量为238.0
题型:单选题难度:中档来源:不详
B试题分析:元素周期表中每一格所获得的信息:左上角的数字表示原子序数,等于质子数=核电荷数=核外电子数;右上角的符号表示元素符号;中间的汉字表示元素名称;最下方的数字表示相对原子质量。根据铀元素的元素名称可知该元素为金属元素,故B错误,故选B。
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据魔方格专家权威分析,试题“铀是原子弹重要原料,是核电站的重要燃料。下图是铀元素在元素周..”主要考查你对&&化学反应方程式的书写,化学图标,化学反应方程式的配平,化学反应方程式的意义&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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化学反应方程式的书写化学图标化学反应方程式的配平化学反应方程式的意义
化学方程式的书写原则遵循两个原则:一是必须以客观事实为基础,绝不能凭空设想、主观臆造事实上不存在的物质和化学反应;二是遵循质量守恒定律,即方程式两边各种原子的种类和数目必须相等。 书写化学方程式的具体步骤:(1)写:根据实验事实写出反应物和生成物的化学式。反应物在左,生成物在右,中间用横线连接,如: H2+O2——H2O,H2O——H2+O2。 (2)配:根据反应前后原子的种类和数目不变的原则,在反应物和生成物的化学式前配上适当的化学计量数,使各种元素的原子个数在反应前后相等,然后将横线变成等号。配平后,化学式前的化学计量数之比应是最简整数比,如:2H2+O2=2H2O,2H2O= 2H2+O2。 (3)注:注明反应条件【如点燃、加热(常用“△”表示)、光照、通电等〕和生成物的状态(气体用“↑”。沉淀用“↓”。)。如:2H2+O22H2O,2H2O2H2↑+O2↑。 化学计量数:化学计量数指配平化学方程式后,化学式前面的数字。在化学方程式中,各化学式前的化学计量数之比应是最简整数比,计数量为1时,一般不写出。书学化学方程式的常见错误:
书写化学方程式时条件和气体、沉淀符号的使用:(1).“△”的使用 ①“△”是表示加热的符号,它所表示的温度一般泛指用酒精灯加热的温度。 ②如果一个反应在酒精灯加热的条件下能发生,书写化学方程式时就用“△”,如:2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑。 ③如果一个反应需要的温度高于用酒精灯加热的温度,一般用“高温”表示;如:CaCO3CaO+ CO2↑&(2)“↑”的使用&①“↑”表示生成物是气态,只能出现在等号的右边。 ②当反应物为固体、液体,且生成的气体能从反应体系中逸出来,气体化学式后应该加“↑”。如Fe+ 2HCl==FeCl2+H2↑。 ③当反应物是溶液时,生成的气体容易溶于水而不能从反应体系中逸出来,则不用“↑”,如:H2SO4+ BaCl2==FeCl2+2HCl④只有生成物在该反应的温度下为气态,才能使用“↑”。 ⑤若反应物中有气态物质,则生成的气体不用标 “↑”。如:C+O2CO2 (3)“↓”使用 ①“↓”表示难溶性固体生成物,只能出现在等号的右边②当反应在溶液中进行,有沉淀生成时,用 “↓”,如:AgNO3+HCl==AgCl↓+HNO3③当反应不在溶液中进行,尽管生成物有不溶性固体,也不用标“↓”,如:2Cu+O22CuO ④反应在溶液中进行,若反应物中有难溶性物质,生成物中的难溶性物质后面也不用标“↓”。如:Fe +CuSO4==FeSO4+Cu.化学方程式中“↑”和“↓”的应用:①“↑”或“↓”是生成物状态符号,无论反应物是气体还是固体,都不能标“↑”或“↓”; ②若反应在溶液中进行且生成物中有沉淀,则使用“↓”;若不在溶液中进行,无论生成物中是否有固体或难溶物,都不使用“↓”; ③常温下,若反应物中无气体,生成物中有气体.提取信息书写化学方程式的方法:&&&&& 书写信息型化学方程式是中考热点,题目涉及社会、生产、生活、科技等各个领域,充分体现了化学学科的重要性,并考查了同学们接受信息、分析问题和解决问题的能力。解答这类题日的关键是掌握好化学方程式的书写步骤,可按两步进行:首先正确书写反应物和生成物的化学式,并注明反应条件及生成物状态;第二步就是化学方程式的配平。化学图标:&& 是附在化学品的标志,是向作业人员传递信息的一种载体,它用简单、易于理解的文字和图形表述有关化学品的危险特性及其安全处置的注意事项,警示作业人员进行安全操作和处置。常用化学图标: 1.易燃物和易爆物的安全常识: 2.环境保护相关图标 3.表示化学性质的图标 化学方程式的配平:&&&&& 根据质量守恒定律,反应前后原子的种类和数目不变,在反应物和生成物的化学式前配上适当的化学计址数,使各种元素的原子个数在反应前后相等。 配平常用方法:(1)最小公倍数法 ①找出化学方程式左、右两边各出现一次,且原子个数既不相等又相对较多的元素,求出最小公倍数。 ②用最小公倍数分别除以含有该元素的化学式中该元素的原子个数,其商就是化学式前的化学计量数。 ③由已有的化学计量数,确定其他化学式的化学计量数。如配平:P+O2P2O5,反应前有1个氧分子(即2个氧原子),反应后有5个氧原子,最小公倍数为2× 5=10,O2的化学计量数为10/2=5,P2O5的化学计量数为10/5=2,那么P的化学计量数为4,把短线改为等号:4P+5O22P2O5。(2)观察法:如配平:CO+Fe2O3Fe+CO2,观察发现此反应的1个特点是1个CO分子结合1个氧原子生成1个CO2分子,而Fe2O3中提供了3个氧原子,需要与3个CO分子结合生成3个CO2分子,因此CO,CO2前均配上化学计量数3,Fe的化学计量数为2,把短线改为等号:3CO+Fe2O32Fe+3CO2。 (3)奇数配偶法配平方法的要点:找出化学方程式两边出现次数最多而且在化学式中原子个数总是一奇一偶的元素,在原子个数是奇数的化学式前配上最小的偶数2,使原子个数由奇数变为偶数并加以配平,若2配不平,再换成4。如配平:FeS2+O2Fe2O3+SO2。 氧元素是该化学方程式中出现次数最多的元素, Fe2O3中的氧原子个数为奇数(3个),先在Fe2O3前配化学计量数2,接着在FeS2前面配上化学计量数4,使两边的铁原子个数相等。4FeS2+O22Fe2O3+SO2;再在SO2前面配上化学计战数8,使两边S原子个数相等,4FeS2+O22Fe2O3+8SO2;那么生成物各物质前的化学计量数都已确定,氧原子个数也确定,一共22 个,所以在O2前面必须加上化学计量数11才能使化学方程式配平,最后将短线改成等号,即4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2。 (4)定一法定一法又叫原子守恒法,它适用于配平较复杂的化学方程式,其配平步骤为: ①将式中最复杂的化学式的化学计量数定为1,作为配平起点;②根据原子个数守恒确定其他物质的化学计量数 (可为分数);③若配平后化学计量数出现分数,则在式子两边同乘其分母数,使化学计量数之比变成最简整数比。例如:配平CH3OH+O2CO2+H2O。 (5)待定系数法 C2H2+O2CO2+H2O 设化学式前的化学计量数分别为a,b,c,d, aC2H2+bO2==cCO2+H2O. 根据质量守恒定律有: 碳原子数:2a=c氢原子数:2a=2d 氧原子数:2b=2c+d 解得a:b:c:d==2:5:4:2化学方程式为2C2H2+5O24CO2+2H2O配平步骤:a.所给化学方程式中,化学式CH3OH最复杂,将其化学计量数定为1,作为配平起点; b.通过观察,根据碳原子守恒,在CO2前配上化学计量数1,根据氢原子守恒,在H2O前配上化学计量数2,故生成物中含有氧原子数为1×2+2×1=4,而反应物CH3OH中有一个氧原子,故O2前化学计量数为(4一1)/3 =3/2 c.通分化整,将式子两边化学式前的化学计量数都同乘2,去掉O2前化学计量数的分母,化学方程式即配平。配平结果:2CH3OH+3O22CO2+4H2O 化学方程式的概念:用化学式来表示化学反应的式子。如C+O2CO2是碳充分燃烧的化学方程式。 化学方程式的意义、读法:(1)化学方程式的意义
化学方程式还能表示化学反应的类型。如化学方程式Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑是一个置换反应。(2)化学方程式的三种读法化学方程式中“+”和“=”虽与数学中的“+”和 “=”形式一样,但其意义却不相同。化学方程式中的 “+”,读时不读“加”而是读“和”或“与”;化学方程式中的“=”也不同于数学意义上的“=”,它表示“生成” 的意思,同时表明在化学反应前后有两个不变:原子种类不变,每种原子的总个数也不变,“=”读作“反应生成”,而不能读作“等于”。 一个化学方程式往往有三种读法,现以2H2O 2H2↑+O2↑为例加以说明。 ①质的方面:在通电的条件下,水分解生成氢气和氧气。这种读法说明了化学反应中物质的变化,能表示出反应物、生成物、反应条件。 ②粒子方面:在通电的条件下,每2个水分子分解生成2个氢分子和1个氧分子。这种读法揭示了化学反应中物质拉子结构的变化,并反映出粒子个数的比例关系。 ③量的方面:在通电的条件下,36份质量的水分解生成4份质量的氢气和32份质量的氧气。这种读法表明了化学反应前后物质的质量守恒关系。
发现相似题
与“铀是原子弹重要原料,是核电站的重要燃料。下图是铀元素在元素周..”考查相似的试题有:
28966423668028213328445172268227030哪里挖到铀铀是来的?有没有天然的铀
哪里挖到铀铀是来的?有没有天然的铀
元素来源:可用电解法、分解法、还原法等从铀矿中制得.许多种类的岩石都含有铀,但富矿只有沥青铀矿和钒钾铀矿等几种.中国铀矿资源铀矿中国是铀矿资源不甚丰富的一个国家.据近年我国向国际原子能机构陆续提供的一批铀矿田的储量推算,我国铀矿探明储量居世界第10位之后,不能适应发展核电的长远需要.矿床规模以中小为主(占总储量的60%以上).矿石品位偏低,通常有磷、硫及有色金属、稀有金属矿产与之共生或伴生.矿床类型主要有花岗岩型、火山岩型、砂岩型、碳硅泥岩型铀矿床4种;其所拥有的储量分别占全国总储量的38%、22%、19.5%、16%.含煤地层中铀矿床、碱性岩中铀矿床及其他类型铀矿床在探明储量中所占比例很少,但具有找矿潜力.中国铀矿成矿时代的时间跨度为距今1900~3Ma之间,即古元古代到第三纪之间,以中生代的侏罗纪和白垩纪成矿最为集中.空间分布上我国铀矿床分南、北两个大区,北方铀矿区以火山岩型为主,南方铀矿区则以花岗岩型.[编辑本段]中国铀矿分布铀矿我国共探明大小铀矿床(田)200多个,主要分布在江西、广东、湖南、广西,以及新疆、辽宁、云南、河北、内蒙古、浙江、甘肃等省(区).矿床以中小型为主,其中主要的铀矿床有:相山铀矿田、郴县铀矿床、下庄铀矿田、产子坪铀矿田、青龙铀矿田、腾冲铀矿床、桃山铀矿床、小丘源铀矿床、黄村铀矿床、连山关铀矿床、蓝田铀矿床、若尔盖铀矿床、芨岭铀矿床、伊犁铀矿床、白杨河铀矿床.已经建成和新建的厂矿有:衡阳铀矿、郴州铀矿、大浦街铀矿、上饶铀矿、抚州铀矿、乐安铀矿、翁源铀矿、衢州铀矿、澜河铀矿、仁化铀矿、本溪铀矿、蓝田铀矿、伊犁铀矿等.
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与《哪里挖到铀铀是来的?有没有天然的铀》相关的作业问题
首先计算1kg铀所含的铀原子核数量:物质的量n=m/M=1kg÷0.238kg/mol=4.2017mol粒子数量N=nNA=4.2017mol×6.02×10的23次方/mol=2.次方(NA为阿伏加德罗常数)释放总能量Q=N×200MeV=2.次方×200×10的6次方×1.
铀238是最常见的一种铀,但它却不是实用的核燃料.铀238也能在中子作用下发生裂变,但只有快中子才能做到这一点.那些分裂成两半的铀238会产生一些慢中子,而慢中子不足以引起进一步的裂变.
一般是用中子轰击
45亿年后,也就是一个半衰期,剩下 1/2 * 1 kg = 0.5 kg 的 U238Pb206 质量为 0.5 * 206/238 = 0.433 [kg]铀铅比例 0.5 / 0.433 = 1.15铀铅比例 k(t) = 2^(-t/λ) * 238 / ((1 - 2^(-t/λ)) * 206)当然可以根据
晕,你是实验室的,不懂吗?这是放射,医院放射科都怕怕额 再问: 看来很危险。 我不是学物理的,所以对放射元素不懂。
核裂变是指比较大的原子核在中子的轰击下变成变成两个中等大小原子核的过程,也叫链式反应.核电站和平利用核能的设备叫核反应堆,能使使链式反应可以在人工的控制下缓慢进行.故答案为:链式反应;核反应堆.
镭之光 1896年,法兰西共和国物理学家贝克勒尔发表了一篇工作报告,详细地介绍了他通过多次实验发现的铀元素,铀及其化合物具有一种特殊的本领,它能自动地、连续地放出一种人的肉眼看不见的射线,这种射线和一般光线不同,能透过黑纸使照相底片感光,它同伦琴发现的伦琴射线也不同,在没有高真空气体放电和外加高电压的条件下,却能从铀和
最重的天然元素铀已经成为新能源的主角,那么铀又是怎样提炼出来的呢? 在居里夫妇发现镭以后,由于镭具有治疗癌症的特殊功效,镭的需要量不断增加,因此许多国家开始从沥青铀矿中提炼镭,而提炼过镭的含铀矿渣就堆在一边,成了“废料”. 然而,铀核裂变现象发现后,铀变成了最重要的元素之一.这些“废料”也就成了“宝贝”.从此,铀的开采
每升海水中含0.03微克铀
铀致密而有延展性的银白色放射性金属.铀在接近绝对零度时有超导性,有延展性.铀的化学性质活泼,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.
天然的铀矿之中93%都是铀238,不能作为核反应的材料,只有剩下的3%铀235才可以作为核裂变的材料,即浓缩铀,也称:武器级铀,用来制造核弹.因为天然的铀矿只有3%才可以用来制造核弹,所以就得需要把这3%的武器级铀235提炼出来,而提炼的方法就是楼上所说的:使用离心机;一般需要上千台离心机运转数年才可以把铀235提炼出
可以的.海水提铀是从海水中提取原子能工业铀原料的技术.海水中铀的蕴藏量约45亿吨,是陆地上已探明的铀矿储量的2000倍,但是浓度极低.所以海水提铀成本比陆地贫铀矿提炼成本高6倍.从20世纪60年代开始,日本、美国、法国等国家从事海水提铀的研究和试验,一般采用三种方法:1、吸附法,使用水合氧化钛、碱式碳酸锌、方铅矿石和离
法国目前的核力量主要是海基和空基的,其主要SLNM的M45和下一代的M51,目前主要使用的弹头都是TN75,技术水平接近W76;空射核武器主要弹头为TN80技术水平接近W78——也就是推测法国的热核武器初级直径可以做到约0.3 m的水平,与美国最先进的W88弹头初级直径约0.23 m的水平还有一定差距.即使如此,从其尺
常见的是铀235 ----> 钡138 + 氪95也可能是氙+锶,或锑+铌,还可能裂变为三部分或四部分
核 反 应 堆1. 核反应堆及其组成 核反应堆是一个能维持和控制核裂变链式反应,从而实现核能—热能转换的装置.核反应堆是核电厂的心脏,核裂变链式反应在其中进行. 1942年美国芝加哥大学建成了世界上第一座自持的链式反应装置,从此开辟了核能利用的新纪元. 反应堆由堆芯、冷却系统、慢化系统、反射层、控制与保护系统、屏蔽系统
我觉得是不 原子弹装的核燃料主要为铀235或钚239,分别称为铀弹和钚弹.天然铀矿石中铀235仅占0.7%,为获取高纯度铀235,通常要采用物理方法把天然铀矿石中的铀238分离出去,不断提高铀235的浓度.当铀235的浓度达到90%以上,就可以满足核武器的要求.美国在广岛投掷的原子弹就是铀弹.我国的第一枚原子弹也是铀弹
反应堆中的燃料确实是铀,包括铀-235和铀238,这两种核素都是天然存在的,处于稳定状态,没有放射性,新的燃料组件用手摸都没有问题.但是当铀发生核反应之后(反应堆中一般指铀-235裂变)会产生放射性裂变产物,它们处于不稳定状态,需要向天然存在的状态转变,根据转变方式不同产生不一样的放射性射线(α、β、γ).你所提到的铯
截至1985年底,中国已探明的可靠铀储量可居世界9大产铀国(储量超过10万吨)之列.(源自:议可持续发展的我国能源战略 《数量经济技术经济研究》1997年11期 )最新调查显示,地球已知常规天然铀储量,即开采成本低于每公斤130美元的铀矿储量仅有459万吨,仅可供全世界现有规模核电站使用六七十年.源自:热堆——快堆——
W铀=200MeV*()mol*6.02*1023个/mol=5.05*1032eV=8.09*1013J由W铀=W煤=Q=mq知:m=W铀/q=2380622kg金属铀_百度百科
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指处于金属状态的铀。 引表面具有银白色,熔点1130℃,100℃时的热导率为0.25W/(cm·℃)。 金属铀多用作石墨或重水型生产堆棒状燃料元件的燃料芯,用热中子吸收截面较小的铝、镁及其合金作包壳材料。 铀与锆、钼、铌等许多金属组成的合金,具有良好的机械性能、耐腐蚀和抗辐照性能。 金属铀的化学性质很活泼,能自燃。 氧化性的酸,如硝酸可快速溶解铀。 工业上金属铀系通过四氟化铀(UF4)的钙(镁)金属热还原法来制备的。
金属铀铀元素简介
金属铀元素名称
铀(拼音:yóu,英语:Uranium)
金属铀元素原子量
金属铀元素类型
金属铀元素描述
致密而有延展性的银白色放射性金属。铀在接近绝对零度时有,有延展性。铀的活泼,易与绝大多数非金属反应,能与多种金属形成。铀最初只用做玻璃着色或陶瓷釉料,1938年发现铀后,开始成为主要的核原料。
金属铀氧化态
Other U+2, U+3, U+4, U+5
金属铀原子体积:(立方厘米/摩尔)
金属铀发现人
(M.H.Klaproth)
金属铀发现年代
金属铀发现过程
1789年,由化学家克拉普罗特(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,(O.Hahn)和曼(F.Strassmann)发现了铀的核裂变现象。自此以后,铀便变得身价百倍。
金属铀元素物理特性
密度19.05±0.02克/立方厘米
熔点1132℃
沸点3818℃
元素在太阳中的含量:(ppm)
元素在海水中的含量:(ppm)
晶体结构:晶胞为正交晶胞。
晶胞参数:
a = 285.37 pm
b = 586.95 pm
c = 495.48 pm
共有三种结晶变体:斜方晶体、四方晶体、体心立方体。铀是银白色活泼的金属,可延展、锻造,能和所有的非金属作用(惰性气体除外)。和许多金属作用,生成。在空气中易氧化,生成一层发暗的氧化膜,能与酸作用,以U-234、U-235、U-238混合体存在于铀矿中。少量存在于独居石等稀土矿石中。U-238的半衰期为45亿年。
金属铀元素来源
可用电解法、分解法、还原法等从铀矿中制得。许多种类的岩石都含有铀,但富矿只有沥青铀矿和钒钾铀矿等几种。
金属铀元素用途
千百年来铀一直被用作给玻璃染色的色素,古代使用的颜料铀黄就是一个典型的例子
然而现在纯金属铀主要用作核反应堆和原子弹中使用的核燃料。少量用于电子管制造业中的除氧剂和惰性气体提纯(用于除氧等)。
金属铀元素辅助资料
200年前发现的一种普通的金属元素居然会成为今天核动力和核武器的原料。就是在20世纪40年代以前,这种普通的金属一直被看作是没有什么用处的东西,这就是铀。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、、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,但是只有和钾钒铀矿两种常见的矿床。人们认识铀正是从这两种矿石开始。
常见化合价: +2,+3,+4,+5,+6
电负性: 0
外围电子排布:5f3 6d1 7s2
: 2,8,18,32,21,9,2
同位素及放射线:
U-230[20.8d]
U-231[4.2d]
U-232[70y]
U-233[159000y]
U-234(放 α[247000y])
U-235(放 α[y])
U-237[6.75d]
U-238(放 α[)
电子亲合和能: 0 KJ·mol-1
第一电离能: 0 KJ·mol-1 第二电离能: 0 KJ·mol-1 第三电离能: 0 KJ·mol-1
单质密度: 18.95 g/cm3
单质熔点: 1132.0 ℃
单质沸点: 3818.0 ℃
原子半径: 0 埃
离子半径: 0.81(+6) 埃
共价半径: 0 埃
名称由来:Uranium得名于天王星的名字“Uranus”。
电子构型: 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d10f14 5s2p6d10f3 6s2p6d1 7s2
金属铀铀的开采提炼
最重的天然元素铀已经成为新能源的主角,那么铀又是怎样提炼出来的呢?
在发现以后,由于镭具有治疗癌症的特殊功效,镭的需要量不断增加,因此许多国家开始从沥青铀矿中提炼镭,而提炼过镭的含铀矿渣就堆在一边,成了“废料”。
然而,铀核裂变现象发现后,铀变成了最重要的元素之一。这些“废料”也就成了“宝贝”。从此,铀的开采工业大大地发展起来,并迅速地建立起了独立完整的原子能工业体系。
铀是一种带有银白色光泽的金属,比铜稍软,具有很好的延展性,很纯的铀能拉成直径0.35毫米的细丝或展成厚度0.1毫米的薄箔。铀的比重很大,与黄金差不多,每立方厘米约重19克,像那样的一根铀棒,竟有十来公斤重。
铀的化学性质很活泼,易与大多数非金属元素发生反应。块状的金属铀暴露在空气中时,表面被氧化层覆盖而失去光泽。粉末状铀于室温下,在空气中,甚至在水中就会自燃。用制造的一种高效的燃烧穿甲弹—“”,能烧穿30厘米厚的装甲钢板,“贫铀弹”利用的就是铀极重而又易燃这两种性质。
在自然界的分布相当广泛,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。但是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。依此推算,一万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,且从水中提取有其方便之处,所以现在不少国家,特别是那些缺少铀矿产资源的国家,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)、品质铀矿(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。
虽然铀元素的分布相当广,但铀矿床的分布却很有限。国外铀资源主要分布在美国、、、西南非、等国家和地区。据估计,国外已探明的工业储量到1972年已超过一百万吨。随着勘探活动的广泛和深入,铀储量今后肯定还会增加。我国铀矿资源也十分丰富。
铀矿是怎样寻找的呢?铀及其一系列衰变子体的放射性是存在铀的最好标志。人的肉眼虽然看不见放射性,但是借助于专门的仪器却可以方便地把它探测出来。因此,铀矿资源的普查和勘探几乎都利用了铀具有放射性这一特点:若发现某个地区岩石、土壤、水、甚至植物内放射性特别强,就说明那个地区可能有铀矿存在。
铀矿的开采与其它金属矿床的开采并无多大的区别。但由于铀矿石的品位一般很低(约千分之一),而用作核燃料的最终产品的纯度又要求很高(金属铀的纯度要求在99.9%以上,杂质增多,会吸收中子而妨碍链式反应的进行),所以铀的冶炼不象普通金属那样简单,而首先要采用“水冶工艺”,把矿石加工成含铀60~70%的化学浓缩物(重铀酸铵,黄饼),再作进一步的加工精制。
铀水冶得到的化学浓缩物(重铀酸铵)呈黄色,俗称黄饼子,但它仍含有大量的杂质,不能直接应用,需要作进一步的纯化。为此先用硝酸将重铀酸铵溶解,得到硝酸铀酰(硝酸双氧铀,【UO2(NO3)2】)溶液。再用溶剂萃取法纯化(一般用磷酸三丁酯作萃取剂),以达到所要求的纯度标准。
纯化后的硝酸铀酰溶液需经加热脱硝,转变成三氧化铀,再还原成二氧化铀。二氧化铀是一种棕黑色粉末,很纯的二氧化铀(制作成柱状)本身就可以用作反应堆的核燃料。
为制取金属铀,需要先将二氧化铀与无水氟化氢反应,得到四氟化铀;最后用金属钙(或镁)还原四氟化铀,即得到最终产品金属铀。如欲制取六氟化铀以进行,则可用过量的氟气与四氟化铀反应。
至此,能作核燃料使用的金属铀和二氧化铀都生产出来了,只要按要求制成一定尺寸和形状的燃料棒或燃料块(即燃料元件),就可以投入反应堆使用了。但是对于铀处理工艺来说,这还只是一半。
我们知道,核燃料铀在反应堆中虽然要比化学燃料煤在锅炉中使用的时间长得多,但是用过一段时间以后,总还是要把用过的核燃料从反应堆中卸出来,再换上一批新的核燃料。从反应维中卸出来的核燃料一般叫辐照燃料或“废燃料”。烧剩下的煤渣一般都丢弃不要了,可这种不能再使用的废燃料却还大有用处呢!
废燃料之所以要从反应堆中卸出来,并不是因为里面的裂变物质(铀235)已全部耗尽,而是因为能大量吸收中子的裂变产物积累得太多,致使链式反应不能正常进行了。所以,废燃料虽“废”,但里面仍有相当可观的裂变物质没有用掉,这是不能丢弃的,必须加以回收。而且在反应堆中,吸收中子,生成。钚239是原子弹的重要装药,它就含在废燃料中,这就使得用过的废燃料甚至比没有用过的燃料还宝贵。除此而外,反应堆运行期间,还生成其它很多种有用的,它们也含在废燃料中,也需要加以回收。
从原理上讲,废燃料的处理与天然铀的生产并无多大差别。一般先把废燃料溶解,再用溶剂萃取法把铀、钚和裂变产物相互分开,然后进行适当的纯化和转化。但实际上,废燃料的处理是十分困难的。世界上很多国家都能生产天然铀,很多国家都有反应堆,但是能处理废燃料的国家却并不多。
废燃料的处理有三个特点:一是废燃料具有极强的放射性,它们的处理必须有严密的防护设施,并实行远距离操作;二是废燃料中钚含量很低而钚又极贵重,所以要求处理过程的分离系数和回收率都很高;三是钚能发生链式反应,因此必须采取严格的措施,防止临界事故的发生。目前,废燃料的处理大都采用自动化程度很高的磷酸三丁酯萃取流程。
我们看到,在铀处理的工艺链中,相对于反应堆而言,铀水冶工艺在反应堆之前进行,所以通常叫做前处理,废燃料处理在反应堆之后进行,所以通常叫做后处理。而从铀矿石加工开始的整个工艺过程,包括铀同位素分离以及核燃料在反应堆中使用在内,一般总称为核燃料循环。
从以上极为简单的介绍就可以看出,铀和钚确是得之不易的。原子能工业犹如一条长长的巨龙,要最重的天然元素铀做出轰轰烈烈的事业,得经过多少次加工和处理、分析和测量、计算和核对啊!原子能工业又犹如一座高高的金字塔,要制造一颗原子弹,就要使用一、二十公斤铀235或钚239;要生产一、二十公斤铀235或钚239,就要消耗十来吨天然铀;要生产十来吨天然铀就要加工近万吨铀矿石。我们赞赏核电站的雄姿,惊叹原子弹的威力,可千万不能忽视支撑这座金字塔塔尖的无数块砖石啊!
金属铀铀与原子弹
铀又是怎么应用于原子弹的呢?
使用常规炸药有规律的安放在铀的周围,然后使用电子雷管使这些炸药精确的同时爆炸,产生的巨大压力将铀压到一起,并被压缩,达到临界条件,发生爆炸。
或者将两块总质量超过临界质量的铀块施加压力合到一起,也会发生猛烈的爆炸。
临界质量是指维持核子连锁反应所需的裂变材料质量。不同的可裂变材料,受核子的性质(如裂变横切面)、物理性质、物料形状、纯度、是否被中子反射物料包围、是否有中子吸收物料等等因素影响,而会有不同的临界质量。
刚好可能以产生连锁反应的组合,称为已达临界点。比这样更多质量的组合,核反应的速率会以指数增长,称为超临界。如果组合能够在没有延迟放出中子之下进行连锁反应,这种临界被称为即发临界,是超临界的一种。即发临界组合会产生核爆炸。如果组合比临界点小,裂变会随时间减少,称之为次临界。
核子武器在引爆以前必须维持在次临界。以铀核弹为例,可以把铀分成数大块,每块质量维持在临界以下。引爆时把铀块迅速结合。投掷在的“小男孩”原子弹是把一小块的铀透过枪管射向另一大块铀上,造成足够的质量。这种设计称为“枪式”。 钚核弹不能以这种方法引爆。第一枚钚原子弹“胖子”的钚是造成一个在次临界以下的中空球状。引爆时使用包围在四周的炸药把钚挤压,增加密度及减少空间,造成即发临界。这成设计称为“内爆式”。
金属铀浓缩铀
丰度为3%~10%的铀235为核电站发电用低浓缩铀
,铀235丰度大于80%的铀为高浓缩铀,其中丰度大于90%的称为武器级高浓缩铀,主要用于制造核武器。获得铀是非常复杂的系列工艺,要经过探矿、开矿、选矿、浸矿、炼矿、精炼等流程,而浓缩分离是其中最后的流程,需要很高的科技水平。获得1公斤武器级铀235需要200吨铀矿石。 由于涉及核武器问题,技术是国际社会严禁扩散的敏感技术。目前除了几个核大国(如美国、中国)之外,、德国、、、等国家都掌握了铀浓缩技术。提炼浓缩铀通常采用气体离心法,气体离心分离机是其中的,因此美国等国家通常把拥有该设备作为判断一个国家是否进行核武器研究的标准。
现时的核电站使用的是铀核燃料。铀有三种同位素,即铀234、铀235和铀238。其中的铀234不会发生核裂变,铀-238在通常情况下也不会发生核裂变,而铀235这种同位素原子能够轻易发生核裂变,或者说,做核燃料的实际上是铀235。但是,从矿山里开采出来的铀()里面,的含量却又是很低,仅占0.66%,绝大部分是铀238,它占了99.2%。这就相当于我们的煤饼厂或炼油厂,生产出的煤饼里大部分是泥沙,当然也就没法燃烧。根据研究结果,在铀核燃料中铀235的含量要达到3%以上才能燃烧。因此,开采出来的铀,并不同于开采出来的煤块直接可以用做燃料,它需要经过提纯、浓缩的手续,把铀235的含量比例提高之后,方能用做燃料。
中国大百科全书化学卷
武大等三校合编.《无机化学》:武汉大学出版社,2001
中国核学会于1980年正式成...
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