铀-235和钚-239是什么

铀235是如何分离的？

楼主想干什么? 不要乱来啊 我告诉你 你可不能告诉别人啊 ——一般人我不告诉滴。。。。 铀的浓缩，既铀同位素分离，是一个至关重要的环节。 在铀的浓缩工艺方面，目前潜力很大。现在主要的浓缩方法，还是美国第二次世界大战期 间发展起来的气体扩散法。 由于氟元素只有一种同位素，所以采用气体扩散法时，先将天 然铀制成六氟化铀气体。精制、提纯后的六氟化铀气体，由压缩机驱动通过多孔扩散膜。 扩散机上最关键的部件是扩散膜。扩散膜上每平方厘米的面积内，有几亿个直径约十万分 之几毫米的微孔。 铀－238与铀－235组成的六氟化铀气体分子，有微小的质量差别。用压 缩机强迫这些气体通过扩散机里的扩散膜时，...全部

  楼主想干什么? 不要乱来啊 我告诉你 你可不能告诉别人啊 ——一般人我不告诉滴。。。。 铀的浓缩，既铀同位素分离，是一个至关重要的环节。 在铀的浓缩工艺方面，目前潜力很大。现在主要的浓缩方法，还是美国第二次世界大战期 间发展起来的气体扩散法。
  由于氟元素只有一种同位素，所以采用气体扩散法时，先将天 然铀制成六氟化铀气体。精制、提纯后的六氟化铀气体，由压缩机驱动通过多孔扩散膜。 扩散机上最关键的部件是扩散膜。扩散膜上每平方厘米的面积内，有几亿个直径约十万分 之几毫米的微孔。
  铀－238与铀－235组成的六氟化铀气体分子，有微小的质量差别。用压 缩机强迫这些气体通过扩散机里的扩散膜时，铀－235组成的气体分子由于轻，每一次通过 扩散膜的比例，比铀－238组成的气体分子通过的比例略微大一些。
  每一组扩散膜组成一个 分离级。但是，每经过一级扩散，铀235的浓缩度增长系数为1．0043（增加千分之4．3） 。要经过相当多级的扩散分离，才可能获得浓缩的铀。例如，要将天然铀浓缩到3％的浓缩 度，要经过上千个这样的串联的分离级。
  如果要将浓缩度提高到90％以上，则要经过三、 四千个分离级。但是氟化物的腐蚀性很强，数以千计的扩散级要消耗大量的贵重材料，运 行时消耗的电力也很多。一吨分离功，要消耗250万度电。公斤分离功、吨分离功都是分离 能力的量度。
  浓缩时消耗分离功的多少，与原料、尾料及产品中铀－235的含量及产品数量有关。原料和尾料中铀－235含量越低，产品中铀－235浓缩度越高 ，产品的数量越多，则需要的分离功越大，反之亦然。要从5．48吨天然铀中分离出一吨3 ％浓缩度的铀，并要求尾料中铀－235浓度为0．2％，至少需要4．306吨分离功。
  一个一百 万千瓦的轻水堆电站，每年要消耗百多吨分离功。用扩散法获得这些分离功所需的电力为 两亿度以上。目前美国有橡树岭、帕杜卡、朴茨茅斯三个扩散厂，年分离能力17000吨分离 功，相当于年产90％高浓铀75吨或3％低浓铀3900吨。
  很显然，如果我们要建一个生产能力 为每年一吨分离功的扩散厂是不经济的。由于扩散厂分离级多，所以要年分离能力达到五 千到九千吨分离功的规模才经济。这样大规模的扩散厂，建设周期十多年。现在扩散法正 逐渐淘汰，美国已于1985年关闭一座扩散厂。
   作为第二代浓缩铀生产方法的离心法，目前正在发展之中。离心法是将六氟化铀气体通过 高速旋转的空心圆筒。当圆筒直径为十厘米时，每分钟转速达六到十万转。在如此大的转 速下，稍重的铀－238组成的六氟化铀气体分子，由于离心力大而聚集在筒壁附近的较多， 稍轻的铀－235组成的气体分子，则较多地集中在筒中央区。
  生产3％浓缩度所需的串联级 ，只及扩散法的几十分之－，大约是几十个。因而电能的消耗大约是扩散法的十分之一， 经济规模也只及扩散厂的十分之一，所以建造周期短，可以在决定建造核电站的同时开始 建造离心厂。
   离心法的主要问题是，高速旋转的离心机使圆筒离心力大。由于材料的限制，离心机尺度 不能太大，它每台的生产能力远低于扩散机。在相同生产规模的情况下，离心机的数量比 扩散机多几十倍以上。因而投资比相同规模的扩散厂高30％，而且离心机容易损坏。
  但由 于耗电少等原因，产品成本比扩散厂仍低30％。离心厂的尾料中铀－235只占0．1％。七十 年代初，离心法已在欧州建厂。美国计划在朴茨茅斯建造的第四座扩散厂，1977年也当机 立断改为离心厂，设计的年分离能力为8800吨分离功，超过前三座总和的一半。
   被称为第三代浓缩法的激光法，目前发展很快，有取代离心法的趋势。激光是一种单色性 很强的人造光源，波长分布范围很窄，方向性很强，能量非常集中。铀－238与铀－235原 子核的质量不同，因而原子核外的电子壳层结构也有细微的差别。
  这种微小的差别，使它 们能吸收不同波长的光。用激光法浓缩铀，就是以特定波长的激光，有选择性地激发铀－ 235的原子或分子，然后再用物理或化学方法，将它与未受激发的铀－238分离。与此相适 应，有原子激光法和分子激光法。
  美国现已选定原子激光法建立中间试验工厂。理论上只 需一次分离，就可以将铀－235和铀－238分开。因而激光分离厂占地面积小，它的每单位 分离功的基建投资和电能消耗只有扩散法的十分之一，它浓缩后的尾料中，铀－235的含量 只有0．03－0．1％。
  和扩散法、离心法相比，激光法的生产成本最低。美国能源部己作出 决定，跳过离心法，集中力量实现激光法的商用。因此，朴茨茅斯离心厂部分投产后又停 了下来。和美国类似，法国和其他一些国家也已采取措施，打算将激光法作为主要发展方 向。
   现在化学分离法也取得了－些进展。由于不同同位素的原子核内中子数的不同引起的微小 差别，它们的化学反应速率也略不相同。化学分离同位素的方法，正是以反应速率的微小 差别为基础而建立的。由于轻元素的同位素之间的化学反应速率差别大，所以化学法最早 在轻同位素的分离中得到了运用。
  四十年代后，美国用它分离铀的同位素时，由于分离系 数太低，分离时间太长，以至不少化学家认为，这种方法不能用于重同位素的分离。但是 由于法国及日本科学家的努力，近年来用化学分离法浓缩铀已取得了一些进展。
  1977年5月 ，法国核对外政策最高委员会宣布，法国巳掌握了浓缩铀的化学分离法。1983年日本旭化 成工业公司已开始建造化学法浓缩铀的中间工厂。化学法也不需要用腐蚀性很强的六氟化 铀气体，只要用天然铀或贫铀溶液即可，因而设备寿命长。
  化学法的特点是，设备比较简 单，可以稍快地浓缩出动力堆用的低浓铀，如果想浓缩出核武器装料用的高浓铀，则由于 会达到临界，产生裂变链式反应等原因，往往是不可以的。因而采用化学法不用担心会转 为军用，有助于减少制造核武器的可能性。
  化学法浓缩后的尾料中铀－235的含量为0．1％ 。能量消耗比激光法还低。不过化学法分离系数小，分离速度慢，铀原料在生产过程中的滞留量太大，影响资金周转。除日本仍在继续研究外，法国已停止了。 到目前为止，扩散法还在浓缩铀生产中占很大比重。
  估计到九十年代初美国已积累七十万 吨扩散后的尾料。如果将这些贫铀中铀－235的含量由现有的0．25％下降到0．1％，则可 以得到14．5万吨天然铀。一座100万千瓦的轻水堆核电站，在它三十年寿期内，消耗天然 铀5000吨。
  所以上述14．5万吨天然铀，可以满足29座100万千瓦的轻水堆电站三十年的需 要。 激光法和离心法的运用，可以减轻对铀资源的压力，延长热堆作为一种经济堆型的寿命。 但是用这些方法取代扩散法是一个逐步完成的过程。
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