鈾
原子序數為92的化學元素 / 維基百科,自由的 encyclopedia
已知的鈾同位素都不穩定,其中以最長壽的鈾-238(半衰期44.7億年)和鈾-235(半衰期7.04億年)在自然界中最為普遍。鈾是在地球上大量存在的太初元素(英語:Primordial nuclide)中原子序最高的[3],原子序大於鈾的超鈾元素由於半衰期較短,從地球誕生至今早已衰變殆盡,且現今自然界中也缺乏形成它們的途徑或機制,因此都是以人工合成的方法發現的,僅有鎿和鈈等原子序較小的超鈾元素被發現在鈾礦中痕量生成。自然界中的鈾以三種同位素的形式存在:鈾-238(占天然鈾的99.2739至99.2752%)、鈾-235(佔0.7198至0.7202%)、和微量的鈾-234(佔0.0050至0.0059%)。[4]天然鈾在衰變時會釋放出α粒子。[5]由於天然鈾同位素的半衰期極長,因此它們被用於估算地球的年齡。
鈾獨特的核子特性有很大的實用價值。鈾-235是唯一易裂變的天然鈾同位素,可被慢中子撞擊而裂變,如果其質量超過臨界質量,就都能夠維持核連鎖反應,在核反應過程中的微小質量損失會轉化成巨大的能量。這一特性使它廣泛被用於核能發電以及生產核武器。然而,其在大自然存在的濃度很低,必須經過濃縮方可使用。耗盡鈾-235後的發電原料被稱為貧鈾(組成以鈾-238為主),可用做鋼材添加劑,製造貧鈾彈和裝甲。鈾-233也是一種易裂變同位素,唯自然存量極少,一般由天然的釷-232製備。鈾-238自發裂變的機率極低,但快中子撞擊可誘導其裂變,屬於增殖性材料,即能在核反應堆中經核嬗變成為易裂變的鈈-239。[6]
1789年,馬丁·克拉普羅特在瀝青鈾礦中發現鈾元素,並將其以天王星(Uranus)命名。尤金-梅爾希奧·皮里哥(英語:Eugène-Melchior Péligot)首次分離出鈾金屬。當時鈾被用作玻璃和陶瓷的着色劑,能產生檸檬黃色至綠色,稱為鈾玻璃,而鈾玻璃在紫外線照射下會散發綠色瑩光。早期攝影曾使用鈾為照片着色和暈渲。1896年,亨利·貝可勒爾發現鈾的放射性。1934年起恩里科·費米、奧托·哈恩、莉澤·邁特納及羅拔·歐本海默等人進行研究,使鈾成為核能工業所用的燃料和用於轟炸廣島的小男孩原子彈原料。冷戰期間美國和蘇聯進行軍備競賽,生產數萬個含鈾或衰變產物為鈾-235的鈈-239的核武器。蘇聯解體後蘇聯核武器的安全問題受到公眾的關注[7]。