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武器铀的丰度是多少

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-07-01 11:47   点击:77  编辑:admin   手机版

一、武器铀的丰度是多少

1公斤核武器级铀235需要200吨铀矿石。

铀是存在于自然界中的一种稀有化学元素,具有放射性。铀主要含三种同位素,即铀238、铀235和铀234,其中只有铀235是可裂变核元素,在中子轰击下可发生链式核裂变反应,可用作原子弹的核装料和核电站反应堆的燃料。

根据国际原子能机构的定义,丰度为3%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。

在天然矿石中铀的三种同位素共生,其中铀235的含量非常低,只有约0.7%。为满足核武器和核动力的需求,一些国家建造了铀浓缩厂,以天然铀矿作原料,运用同位素分离法(扩散法、离心法和激光法等)使天然铀的三种同位素分离,以提高铀235的丰度,提炼浓缩铀。

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。

二、武器铀 放射性

铀钴镭钚都属于放射性物质。

三、武器铀浓度

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。

钚239是铀238经过中子照射蜕变形成的。通常钚239需要对反应堆核废料进行后处理才能提取。钚弹中钚239的浓度必须达到93%以上。用钚作核燃料可提高核武器的比威力(威力质量比)。由于钚239的获取相对容易,一些实力不强的国家通常先研制钚弹。

四、武器铀价格

1公斤的铀大概是500美元左右,核动力航母是大国的象征,不单是它的超强战斗力,还体现在运营它需要花费的天文数字般的金钱上。核动力航母既然使用的是核燃料,它的价格就应该是影响航母使用成本的因素之一,地壳中铀的含量大约为百万分之四,事实上比银,汞,镉等金属的储量还要多。但是铀的分布太广泛,少有1%以上的富矿,全世界的铀矿大多是含铀量1%-0.1%之间的中等品级铀矿。

矿石中的铀提取后处理成重铀酸铵,即所谓的黄饼,再处理成铀的氧化物送入铀浓缩厂。在厂中,铀的氧化物经过一系列除杂和反应变成六氟化铀。六氟化铀易升华,随后就可以开始浓缩。商用核反应堆一般使用铀235含量3%的燃料铀,因为核动力航母的核反应堆数据处在保密中,我们也以3%燃料铀计算。

铀的处理和浓缩的成本以分离功计算,这是一个反应了生产一定量浓缩铀时消耗多少铀原料和其中的浓缩成本之间的的数学关系,全世界通用。生产100000公斤3%燃料铀需消耗天然铀548000公斤,消耗分离功431000千克单位。因为福岛核事故的阴影,国际铀产品市场一路走低,2017年12月天然铀价格跌至约55美元/千克,分离功跌至约47美元/千克单位,平均下来一公斤浓缩铀价值504美元。尼米兹级马力260000,一年约需消耗6吨燃料,而它的续航时间可达13年,那么一次装料就需要约78吨浓缩铀,价值约3931.2万美元。这个价格似乎不贵,但要知道核反应堆的造价才是成本大头。

五、武器铀丰度

90%以上。

1吨的中国铀矿石大约能提炼出20-25公斤纯铀。具体的提炼效率取决于矿石的质量,一般情况下,中国铀矿石的铀含量约为0.5%-1%,而最高可达3%。提炼时,需要使用高纯度硝酸钾来溶解矿石中的铀,从而实现提炼纯度高达99.99%的纯铀。

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