不用谈辐射色变，很多时候，铀很安全
制作:中国科普
生产:冷木渔芽
生产者:计算机网络信息中心
最危险的物质之一是铀，它被用来制造原子弹和氢弹，但是你知道吗？人们也用它来制造玻璃。这是怎么回事？
此外，对于一个熟练的女人来说，没有米饭是很难做饭的。核电厂使用的核燃料不是地面上的干柴，而是藏在铀矿里，可以在被拾起后使用。至于铀矿，许多人对此有误解。今天，我们不妨了解一下，谈谈将铀矿石提炼为核燃料的可怕而艰难的过程。
矿物家族中的玫瑰
铀在地球诞生之前就存在于宇宙中，甚至在太阳存在之前，后来它成为地球的一员。
如果你想选择世界上最美丽动人的矿石，铀矿绝对是最好的之一——它被称为矿石家族中的“玫瑰”。
粒状磷铅矿
碲矿石
kasolite
铜铀矾
钙铀云母
铜铀云母
辐射怎么样？
看到上面这些铀矿，许多人的第一个问题是:铀矿石有辐射吗？就像美丽的毒蘑菇，铀矿是如此美丽，辐射一定非常严重，对不对？你摸不到吗？
首先，铀矿石有辐射，这是肯定的。然而，辐射水平并不像大家想象的那么可怕。研究表明，一个口袋里装着1公斤铀矿的人每天接受的辐射量与戴夜光手表的人一样多。
过去，人们也用铀作为调色剂来制造美丽的玻璃，这就是铀玻璃。铀也用于陶瓷釉料。
铀玻璃
铀玻璃在紫外线照射下发光
铀玻璃在紫外线照射下发光
天然铀主要含有铀238和铀235，这两种铀的半衰期分别为44.68亿年和7.04亿年，由于在这样的荒地上半衰期较长，因此毒性较小。此外，当铀衰变时，它主要发射α粒子，而不是危险的γ射线。
原子的阿尔法衰变释放出阿尔法粒子
α射线、β射线和γ射线穿透演示
可以看出，在这三种射线中，阿尔法射线的穿透力最弱，一张纸就能挡住它。
有些人可能还没有被说服，但这并不重要。让我们再看看下面的图片。
铀矿石提纯过程中的中间产品黄饼
这是铀矿石提纯过程中的一种中间产品，称为“黄饼”，含有约80%的氧化铀。你看，铀矿是提炼出来的，而且敢于去掌握它，更不用说未提炼的铀矿了。
高浓缩铀金属
核电厂使用的核燃料是从上图中的黄饼经过进一步提纯后得到的。戴上手套后，你仍然可以拿在手里。
在铀矿中，铀的含量实际上很低。兰州大学核科学与技术学院院长吴望锁教授在一个公开的课堂上告诉我们，铀的含量低至1公斤，不能从一吨矿石中提取，即低于0.1%，如果铀含量高于0.05%，基本上可以开采。这和在沙子里开采黄金有什么区别？没有区别。
提纯铀矿石后，你可以拿在手里，这样你就可以想象铀矿石的辐射水平。
说到这里，估计有些人会这样想:在这种情况下，开采铀时是否没有必要采取任何保护措施？
不，恰恰相反，铀矿开采有许多保护措施。这是为什么？
这很简单。铀被埋在地下。虽然铀的半衰期是几亿年，但整个铀矿中的铀量非常大。更重要的是，铀被埋在地下并被密封。多年来，积累了大量的放射性物质。但是，请注意，这种放射性不是由铀238和铀235直接带来的，而是主要由铀衰变后的氡带来的。氡的半衰期只有3.8235天。与铀的半衰期相比，它太短了。铀矿中积聚了大量的氡，非常危险，因此需要采取防护措施。
总之，铀矿的辐射没有那么可怕。当然，如果你一年到头都把它放在枕头旁边，它就不会起作用了。
中国铀矿
我国不是一个铀资源丰富的国家，数量少，品位低。根据世界核协会2013年的统计，下表显示了世界各国已知开采的铀:
核弹是地球上最危险的物质，也用来制造玻璃。结果，它发出可怕的蓝光。中国的铀资源约占世界可开采铀资源的4%。尽管在过去两年中也发现了一些铀矿，但数据并没有太大的波动。
在比查里很难找到金子
核电站使用的核燃料是铀235，而不是铀238。然而，在天然铀中(注意天然铀不是铀矿石，它是从含铀很少的铀矿石中提取的)，铀235的含量只有0.72%，铀238的含量大于99.2%，而提炼铀是为了增加铀235的浓度。
上图代表天然铀，蓝色部分代表铀238的比例，红色部分代表铀235
上述数字代表低浓缩铀，红色部分占铀-235的3%至4%。低浓缩铀主要用于核电厂。
上述数字代表高浓缩铀。铀235的红色部分约占90%，主要用于核武器。
几乎所有的天然铀都是铀238。提高铀235的浓度实在太难了，因为它们属于同一种元素，质量差只有3个中子。它们的化学性质几乎一样！
如何分离？
过去，当技术不是很先进时，主要使用气体扩散。原理是首先将天然铀制成六氟化铀。
六氟化铀的分子结构
UF6的“铀”可能是铀238或铀235，但我们现在知道99%可能是铀238。制造六氟化铀后，加热六氟化铀使其变成气体，然后从气体中分离出铀235。我该怎么办？
嗯，如果六氟化铀气体分子中的“铀”是铀235，那么气体分子更轻——三个中子更轻，所以当气体移动时，它会移动得更快，就像面粉和铁粉混合在一起一样。如果你吹了，面粉肯定会继续。另外，如果你在房间里同时滴下一滴醋和香水，因为香水分子比较轻，它们扩散得很快，所以我们会先闻到香水的味道。
当然，这只是一个类比。事实上，分离铀235要困难得多，因为它只轻3个中子。因此，用气体扩散法分离铀-235效率很低，消耗大量能源，而且有一座壮观的厂房。
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美国早期橡树岭的气体扩散工厂
除了气体扩散法，还有离心分离法。其原理与气体扩散法相同。它仍然基于铀238比铀235稍重的事实。
离心分离法示意图，深蓝色粒子代表UF6含铀-238，浅蓝色代表铀-235
当六氟化铀被放入离心机时，它达到每分钟40，000到60，000转。铀235比铀238轻。含铀235的六氟化铀位于离心机的旋转轴附近，而含铀238的六氟化铀稍微远离旋转轴。离心分离只需要气体扩散十分之一的能量，其效率要高得多。
装满离心机的浓缩铀工厂(美国能源部照片)
运输中的气体离心机(美国能源部照片)
嘿，这是真的，即使黄金被提炼，人类自古以来从未经历过如此多的麻烦。
然而，人类不可能不戴金戒指或项链，但是电是每一秒都不可或缺的！
(作者韩牧刁蒙注:本文是“一起畅谈核电”系列文章之一。还会有更多。请多加注意。谢谢你！)