查看“︁鈾-235”︁的源代码

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| image_caption = 含有大量鈾-235的鈾金屬
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'''鈾-235'''（符号：{{核素|鈾|235}}）是[[鈾]]的三種[[天然同位素|天然]][[同位素]]之一，約占天然鈾的0.7204%。1935年由加拿大科學家{{le|鄧史達|Arthur Jeffrey Dempster}}發現。鈾-235受[[中子]]撞擊後能夠發生[[核分裂]]，引發[[連鎖核裂變反應]]，可用於[[核電]]及[[核武器]]。根據[[國際原子能機構]]的定義，濃度為3％的鈾-235為[[核電廠]]發電用[[低濃縮鈾]]，高於80%稱作[[高濃縮鈾]]，大於90%則叫作為武器級高濃縮鈾。

== 概述 ==
鈾是自然界的稀有化學元素，具有[[放射性]]。天然鈾主要含三種同位素：[[鈾-238]]、鈾-235和[[鈾-234]]，但只有鈾-235是[[易裂变材料|易分裂核素]]。當最少一個[[中子]]撞擊鈾-235時，連鎖核分裂將會產生。鈾-235需要到達[[臨界質量]]，連鎖核裂變才會持續下去。

早在1934年，意大利物理學家[[恩里科·费米]]以中子撞擊鈾元素，首次發現核分裂反應。幾經研究，科學家最初發現天然鈾含有鈾-238及鈾-235兩種同位素，只有後者受中子撞擊後會發生分裂反應。

在過程中，一個中子撞擊鈾-235[[原子核]]後，內部因吸收中子的能量，開始作劇烈的[[啞鈴狀震盪]]，結構終因震盪過劇而瓦解，產生出兩個質量較小的原子核及放出2到3個新的中子，這些中子又會撞擊附近的鈾-235原子核，繼續產生分裂反應，此即所謂「連鎖反應」。

在這反應後，其產生的原子核及中子，[[總質量]]較未有反應前為低，損失質量會轉化成能量；按照[[相對論]]，質量變成能量時，其[[質能互換|轉換關係]]為「能量=質量×光速的平方」（E=mc<sup>2</sup>），極小的質量即可變成極大的能量。1945年美軍投下的[[廣島市原子彈爆炸|廣島原子彈]]，總重量為440公斤，鈾-235含量為45公斤，當中只有1公斤鈾-235發生核分裂，反應中又只有1克的質量轉化成能量，但已经可以把方圓1公里的地区夷為廢墟。

== 自然衰变链 ==

:<math chem="">\begin{array}{l}
\ce{{}^{235}_{92}U ->[\alpha][7.038 \times 10^8 \ \ce y] {}^{231}_{90}Th ->[\beta^-][25.52 \ \ce h] {}^{231}_{91}Pa ->[\alpha][3.276 \times 10^4 \ \ce y] {}^{227}_{89}Ac}
\begin{Bmatrix}
\ce{->[98.62\% \beta^-][21.773 \ \ce y] {}^{227}_{90}Th ->[\alpha][18.718 \ \ce d]} \\ 
\ce{->[1.38\% \alpha][21.773 \ \ce y] {}^{223}_{87}Fr ->[\beta^-][21.8 \ \ce{min}]} 
\end{Bmatrix}
\ce{{}^{223}_{88}Ra ->[\alpha][11,434 \ \ce d] {}^{219}_{86}Rn} \\
\ce{{}^{219}_{86}Rn ->[\alpha][3.96 \ \ce s] {}^{215}_{84}Po -> [\alpha][1.778 \ \ce{ms}] {}^{211}_{82}Pb ->[\beta^-][36.1 \ \ce{min}] {}^{211}_{83}Bi}
\begin{Bmatrix} 
\ce{->[99.73\% \alpha][2.13 \ \ce{min}] {}^{207}_{81}Tl ->[\beta^-][4.77 \ \ce{min}]} \\
\ce{->[0.27\% \beta^-][2.13 \ \ce{min}] {}^{211}_{84} Po ->[\alpha][0.516 \ \ce s]} 
\end{Bmatrix}
\ce{{}^{207}_{82}Pb_{(stable)}}
\end{array}
</math>

== 技術發展 ==
獲得鈾本身已涉及複雜程序，需要探礦、開礦、選礦、浸礦、煉礦、精煉等程序，但天然鈾所含鈾235的濃度只有0.7%，科學家會利用擴散法、[[氣體離心法]]和激光法等，令天然鈾的三種同位素分離，提高鈾235的濃度。目前國際間常藉由觀察一國是否擁有氣體離心法設備，來推算其核武器研究水準。1公斤武器級鈾235，就需要從200噸鈾礦石中提鍊。

1945年7月16日凌晨，[[美國]]在[[新墨西哥州]]阿拉莫可德沙漠[[三位一體 (核試驗)|試爆人類第一枚原子彈]]，當時鈾235是透過勞倫斯法分離。勞倫斯方法亦即電磁法，利用鈾235和鈾238質量上的差異令兩者分離，再抽出鈾235；[[美國]]當時在[[田納西州]]建立了巨型電磁鐵，直徑長達4.57米，生產出以千克計的鈾235。

另一方法由科學家[[哈羅德·尤里]]提出，名為氣體擴散法。氣體擴散法把鈾製成[[六氟化鈾]]氣體，使它通過4,000次多孔障壁，能提鍊出濃度為99％的鈾235，在很长一段时间内曾是全球最廣泛使用的鈾濃縮技術。美國為此建造了巨大的工廠，加熱後的[[六氟化鈾]]氣體要通過成千的多孔障壁，每一障壁有成百萬的小於百萬分之一釐米的孔，期間要用數月時間，使一定量的氣體從頭至尾通過工廠。目前最多採用的則是[[氣體離心法]]，比擴散法要省能源。

鈾濃縮技術是國際間極為敏感的技術。除了[[美国|美]]、[[俄羅斯|俄]]、[[中華人民共和國|中]]、[[法國|法]]、[[英國|英]]五个[[联合国安理会]][[常任理事国]]外，[[德國]]、[[日本]]、[[印度]]、[[巴基斯坦]]、[[以色列]]、[[巴西]]、[[阿根廷]]等[[國家]]已確認掌握濃縮鈾技術。[[國際原子能機構]]從2006年初指在[[伊朗]]境內發現濃縮鈾痕跡，2006年10月宣布完成核試的[[北韓]]亦被指[[北韓核問題|擁有該技術]]。

== 參考或來源 ==
* [[鈾]]
* [[濃縮鈾]]
* [[國際原子能機構]]
* [[核武器]]
* [[貧化鈾]]


[[Category:鈾的同位素]]
[[Category:铀]]