【皇冠welcome官网】自然界中越漂亮的矿石辐射越厉害吗

在前面《一起无聊地闲谈核电》的文章中，我们理解了核电站发电的本质原理。然而，巧妇难为无米之炊，接下来我们要聊聊核电站的燃料。核燃料并不是地上的干柴，拿一起就可以用于，而是蕴含在铀矿里。关于铀矿，不少人对它并过于理解，今天咱们不妨就来认识一下它，并描写将铀矿提炼为核燃料的艰苦历程。

矿石家族中的“玫瑰花”地球问世之前，甚至说道在太阳不存在之前，铀就不存在于宇宙中了，后来沦为了地球的一份子。如果要票选世界上最美丽动人的矿石，那么铀矿意味著名列前茅——它被誉为矿石家族中的“玫瑰花”。图1 粒磷铅铀矿图2 碲铀矿图3 硅铅铀矿图4 铜铀矾图5 钙铀云母图6 铜铀云母电磁辐射怎么样?看见上面这些铀矿，很多人的第一个疑惑是：铀矿石有电磁辐射吗?就像美丽的毒蘑菇，铀矿如此美丽，电磁辐射认同很得意吧?是不是摸都无法摸?首先，铀矿石有电磁辐射，这是认同的。但是，其电磁辐射程度并没大家想要的那么可怕。

研究指出，一个人在衣兜里驭个1斤左右的铀矿石，每天蒙受的辐射量也就跟戴一块夜光手表差不多。在以前，人们还将铀作为一种调色剂，用来生产漂亮的玻璃，这就是铀玻璃。陶器彩釉中过去也中用铀。图7 在紫外线照射下闪烁的铀玻璃图8 在紫外线照射下闪烁的铀玻璃天然铀中主要所含铀238和铀235，而这两种铀的半衰期分别是44.68亿年和7.04亿年，如此天荒地老的半衰期，这让它并没那么毒。

另外，铀裂变的时候主要释放出的是阿尔法粒子，并不是危险性的伽马射线。图9 原子的阿尔法裂变，获释α粒子。图10 α射线、β射线和γ射线穿透性展示可以看见，在α射线、β射线和γ射线中，α射线的穿透性最强，一张纸就可以把其阻挡。

或许有人还不是很信服，但是没关系，咱们再行来想到下面的图。图11铀矿制备过程中的中间产品——黄饼这是铀矿制备过程中的一种中间产品，名为“黄饼”，它所含80%左右的铀氧化物。你男子汉，铀矿制备了都不敢擅长去抓，更何况是没有被制备的铀矿呢。

图12 低稀释的铀金属 图13核电站中的核燃料这是核电站里面用于的核燃料，它是由上图中黄饼之后制备后来作的，戴着一副手套后，你仍然可以用手捧着它们。在铀矿中，铀的含量只不过是很低的，来自兰州大学核科学与技术学院院长，吴王锁住教授，他在一次公开课中告诉他我们，铀的含量较低到一吨矿石里面提不出一千克的铀，也就是含量将近0.1%，而含量如果低于0.05%基本上就可以铁矿了，这跟沙里淘金有何区别?没区别。而把铀矿制备后都可以用手拿着，所以您可以想象一块铀矿石的放射线水平。说道到这里，估算不会有人这样想要：既然这样，那铁矿铀矿时，是不是就不用采行什么防水措施了?不对，恰恰相反，铀矿铁矿时有重重的保护措施。

这又是为什么呢?很非常简单，铀矿埋在地底下，虽然铀的半衰期以亿年计，但是整个铀矿中铀的量相当大，更加最重要的是，铀矿挖出在地下，它是密封一起的，长年累月，就挤满了很多放射性，但是留意，这种放射性不是铀238和铀235必要带给的，而是铀裂变后，变为氡，主要是由氡带给的。氡的半衰期只有3.8235天，跟铀的半衰期比起，它觉得是太短了，铀矿中挤满了大量的氡，这就很危险性了，所以必须采行防水措施。总之一句话就是，一块铀矿石的电磁辐射并没那么可怕，当然，你要是把它常年累月放到你的枕头边，那是敢的。

我国的铀矿我们国家并不是一个丰铀的国家，量较少不说道，品位也不是很高。根据世界核协会2013年的统计数据，世界上未知各国可铁矿的铀如下表格： 图14 世界各国可铁矿铀矿比例我们国家的铀资源占到世界可铁矿铀资源的4%左右。虽然这两年也在找到一些铀矿，但数据上下浮动并不大。

它比沙里淘金无以多了，核电站中用于的核燃料是铀235，不是铀238。但是，在天然铀中(留意，天然铀不是铀矿石，它就是指不含铀很少的铀矿石中萃取出来的)，铀235的含量只有0.72%，铀238的含量小于99.2%，而铀的提炼就是要把铀235的浓度提升。图15 天然铀中铀238和铀235的比例上图代表天然铀，蓝色部分回应铀238的比例，红色部分代表铀235。图16 较低浓缩铀中铀238和铀235的比例上图代表较低浓缩铀，红色部分的铀235占到比3%到4%，较低浓缩铀主要用作核电站。

图16 低浓缩铀中铀238和铀235的比例上图代表低浓缩铀，红色部分的铀235占到比90%左右，主要用作核武器。天然铀中完全仅有是铀238，要想要把铀235的浓度提升，这觉得是太难了，因为它们归属于同一种元素，而质量却只差距3个中子，它们的化学性质完全都是一样的!怎么分离出来?在过去，技术不是很先进设备的时候，主要采行气体蔓延法。其原理是再行把天然铀做成六氟化铀。

图17 六氟化铀分子结构。六氟化铀中的“铀”，既有可能是铀238，也有可能是铀235，但我们现在早已确切，99%的有可能是铀238。做成六氟化铀后，接着把六氟化铀冷却使它变为气体，然后在这些气体中把铀235分离出来，怎么做呢?是这样的，如果一个六氟化铀气体分子中的“铀”是铀235的话，那么这个气体分子要重一些——重3个中子，所以气体运动的时候，它不会回头得更慢一些，就样子是面粉和铁粉混合在一起，你刮起一下，面粉认同回头在前面;还有，如果你同时在屋子里分别液一滴醋和香水，因为香水分子要重，所以其蔓延得慢，因此我们将年所气味香水味。

当然，这只是转换而已，实质上，分离出来铀235的可玩性要小得多，因为它只重了3个中子而已。于是以如此，用于气体蔓延法分离出来铀235效率很低，耗电极大，厂房也很壮丽。

图18 美国早年在橡树岭的气体蔓延工厂。除了气体蔓延法，还有离心机分离法，它的原理跟气体蔓延法一样，仍然还是根据铀238比铀235重那么一点儿来展开的。

图19 离心机分离法离心机分离法示意图，深蓝色的颗粒代表所含铀-238的六氟化铀，浅蓝色的代表铀-235。把六氟化铀放进离心机中，在每分钟高达4万至6万转中，铀235因为较铀238重，所含铀235的六氟化铀处在离心机的转轴附近，而离转轴略为近一些的则是所含铀238的六氟化铀。离心机分离法必须的电力只有气体蔓延法的十分之一左右，效率也要低得多。

嗨，这感叹，就算是萃取黄金，自古以来，人类也从没这么大费周折过呀。可是有什么办法呢，人类可以不配戴金戒指、金项链，但一秒钟也必不可少电!。

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