日前一些没有核弹的国家开始试图制造核弹。大家应该听过“开始浓缩铀”的新闻报道吧。
◎原子的重量
原子是由电子云和原子核构成的,其中发生化学反应的是电子云。铀原子共带有92个电子组成的电子云,因此所有的铀原子都可以发生同样的化学反应。
同样是铀原子,但存在原子核构造不完全相同的原子。具体来说是原子核的重量不同。铀原子存在原子核的相对原子质量为235的235U和相对原子质量为238的238U。这两个原子具有完全相同的化学反应性能,但核反应的反应性完全不同。较轻的235U能够发生核裂变反应,可以用作原子弹的材料与核反应堆的燃料。而较重的238U不具备核反应性能。
◎浓缩
自然界中存在的铀是这两种铀的混合物,但235U的比例非常少,仅仅有0.7%。这个浓度无论是用于原子弹还是用于核反应堆,235U的浓度都远远不够。用于核反应堆的话,浓度需要达到3%~5%,用于原子弹的话,浓度需要达到93%以上。把0.7%的浓度提高到百分之几甚至是百分之几十的行为叫作铀浓缩。
图9-11 铀的含量
那么如何提高铀的浓度呢?235U和238U的化学性质完全一样,因此无法通过化学反应的方式进行分离,可采取的手段只有通过重量进行分离。也就是说,使铀与气体氟(F2)发生化学反应,生成六氟化铀(UF6)气体,之后用离心机进行分离。当然分离一次是不够的,需要经过几个阶段甚至几十个阶段的离心机分离。这就需要高性能的电机,并且会消耗巨大的电量。
通过上述方法将铀浓缩后用来进行核能发电或者制作原子弹,这是目前世界的现状[1]。
[1]日本虽然不进行核弹的开发,但日本的核能发电技术居世界领先水平。