鈾235

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鈾235(U-235)是鈾的三種同素位之一，當中以只鈾235能夠核裂變，引發連鎖核裂變反應，可用作核電及核彈。這是自然界至今唯一能夠烈變的同素位，1935年由加拿大科學家鄧史達(Arthur Jeffrey Dempster)發現。根據國際原子能機構的定義，濃度為3％的鈾235為核電站發電用低濃縮鈾，若於80%稱作高濃縮鈾，大約90%則叫作為武器級高濃縮鈾。

[编辑] 概述

鈾是自然界的稀有化學元素，具有放射性。鈾主要含三種同位素，即鈾238、鈾235和鈾234，但只有鈾235是可裂變核元素。當最少一個中子攻擊鈾235時，連鎖核裂變將會產生。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，意大利物理學家費米（Fermi）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，繼續發生分裂反應，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，其轉換關係為「能量=質量×光速的平方」，極小的質量即可變成極大的能量。1945年美軍投下的廣島原子彈，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(約如一小塊巧克力重)轉化成能量，但其威力已相當於16萬公噸黃色炸藥發生爆炸，催毀整個城市。

[编辑] 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，但天然鈾所含的鈾235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。目前國際間常觀察一國是否擁有氣體離心法設備，推算一國的核武器研究水平。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日淩晨，美國新墨西哥州的阿拉莫可德沙漠上，人類第一枚原子彈試爆，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品質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4000次多孔障壁，能提鍊出濃度99％的鈾235，目前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。

鈾濃縮技術是國際間極為敏感技術。除了中、俄、美、法、英外，日本、德國、印度、巴基斯坦、阿根廷等國家已確認掌握濃縮鈾技術。國際原子能機構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擁有該技術。