本
文
摘
要
铀和钚都是大自然界中的重要金属矿产。和金、银、镁、铜等都是不可再生资源，而其中以铀矿最为稀少。
众所周知：铀235和钚239是原子弹的主要核材料，可用作原子弹的核装料或核电站的燃料和动力。
铀是原子序数为92的元素。在铀质里有三种同位素，分别是铀234、铀235和铀238。均带有放射性。其中铀235是可裂变元素。可以和中子发生核裂变反应，释放巨大的能量。
但是，铀235在自然界中含量极低。1935年加拿大科学家邓史达发现铀235的含量为0.711%。
少量的铀矿和铀元素不可能制造原子弹。必须通过同位素分离法，不断提高铀235的浓度，才能用于制造核武器，这一提高纯度的加工过程就是铀浓缩。
其中，铀235浓度大于80%为高浓缩铀，只有浓度大于93%才能称为武器级高浓缩铀，才可以作为制造原子弹的重要核装料。
铀235的临界质量大约为15公斤。1公斤武器级铀235需要200吨铀矿石。也就是说，制造一枚原子弹，至少需要3000吨高质里铀矿石。
钚239的临界质量大约为5公斤，它的提取比例和方法比铀235的提取要容易得多。可以在反应堆中用化学方法轻松提取。在反应堆中，铀238吸收一个中子，不发生裂变而变成铀239，铀239衰变成镎239，镎239衰变成钚239。
原子弹发生核爆的一个先决条件必须要使铀235发生裂变。而要使铀235发生裂变必须用足够的中子轰击铀原子核，才能发生核裂变。中子停止轰击铀原子核，裂变也就停止了。所以如果要让裂变继续，必须实现反应堆中链式反应。
那么什么是链式反应呢？在反应堆中，铀235是通过用中子轰击铀核，使其发生核裂变，释放能量，分裂成氪92和钡141。铀原子核裂变后释放两个中子，这些中子再轰打邻近的铀原子核。如此反应，能使铀原子核在干分之一秒内完成上万次反应。这就是链式反应。
理论上讲，要实现链式反应，只要使中子增殖系数K大于1，不加以控制，链式反应的规模将越来越大，最终发生极具杀伤和破坏的灾难后果。这就是原子弹核爆模型。1公斤武器级铀235完全裂变，释放的能量相当于2万吨TNT的爆炸当量。
如果链式反应体现在民用领域中：丰度为3%的1公斤的铀235完全裂变，可以释放的能量超过2500吨煤完全燃烧释放的能量。裂变能要比化学能大200万倍，这就是原子能利用。一座1000万千瓦的核能电厂1年只需30吨铀235燃料作为装机动力。只需要一航次飞机就可完成运输。
所以，我们说，虽然人类发明了足以给地球造成灾难的核弹，但我们永远不希望它在地球上任何地方再发生爆炸，人类需要和平秩序，生态环境和系统需要持续发展的动力。只有变废为宝，实现对核能的合理开发和利用，才能造福全人类。
