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鈾是定義20世紀上半葉的金屬元素。從1896年的放射性發現以及核武器的發展,到為亞原子世界提供一個窗口,並在核電站提供電力。
科學,政治和藝術受到這一特殊化學元素的極大影響。
什麼是鈾?
鈾是最重的自然發生的元素。在其核中,有92個質子和140至146之間的中子數量可變。但是只有其中一些組合自發發生,最豐富的是鈾238(92個質子和146個中子)和鈾235(92個蛋白質和146個中子)。
它是如此極端的自然元素,只能在極端事件中形成。這稱為R-Process,發生在某些超新星和中子星碰撞。從這些事件中,它通過宇宙傳播,儘管它很少見,但還是成為我們星球的關鍵組成部分。地球具有內部熱量的原因是鈾衰減的存在。
這就是鈾的關鍵特徵:隨著時間的流逝,它以氦原子的形式散發出輻射,通常變成thor。幾乎所有的鈾同位素(具有不同數量中子的版本)的半衰期很長,樣品將其鈾含量減半所需的時間。鈾238的半衰期為45億年。
誰發現鈾?
自羅馬時代以來,鈾被用作陶瓷和玻璃中的黃色釉。它在中世紀發現了一個漆黑的,但仍被用作玻璃製作中的染料。 1789年德國化學家馬丁·赫特里希·克拉普爾特(Martin Heartrich Klapurt)混合硝酸和瀝青絲,然後用氫氧化鈉中和溶液。該反應產生了一種淡化底部的黃色物質。
當用木炭加熱時,它會減少到黑色粉末,而卡普斯(Kalpon)錯誤地認為是純淨的鈾,但很可能是氧化物。他以天王星地球的命名,是威廉·赫歇爾(Willaim Herschel)在八年前發現的。直到1841年,第一個純淨的鈾樣品被分離出來。這項成就是由化學家Eugène-MelchiorPéligot實現的。
鈾用於什麼?
鈾的使用不再是著色眼鏡和上光,而是在1896年亨利·貝克雷爾(Henri Becquerel)發現的放射性特性中。四十年後,在1934年,一支由Enrico Fermi轟炸的意大利物理學家團隊由Enrico Fermi轟炸的鈾中子,中子發現它發出了電子和正面。正是奧托·哈恩(Otto Hahn)和弗里茨·斯特拉斯曼(Fritz Strassmann)的作品,表明鈾可以闖入較輕的元素和莉絲·梅特納(Lise Meitner)她的侄子奧托·羅伯特·弗里施(Robert Frisch)解釋並命名了核裂變的過程。
這就是使鈾改變遊戲規則的原因,無論好壞。一公斤的鈾235如果通過完全裂變引導,則相當於可以通過燃燒150萬公斤煤提取的化學能。這種能夠存儲這種能量並以充分理解的方式釋放它的能力,可以在核電站中使用該元素。
同樣,在原子彈中採用了鈾的突然和爆炸性釋放。
在核電站中,由鈾製成的燃料棒的放射性排放加熱了冷卻液,進而將其用於加熱另一個容器中的水並將其變成蒸汽。蒸汽推動連接到發電機的渦輪機,產生電力 - 至關重要的是不會產生溫室氣體排放。
富集和耗盡的鈾
在這兩種情況下,通常發現的鈾在許多反應堆中都不是理想的。超過99.2%的鈾在地球開采的是鈾238,鈾235幾乎全部均產生。後者的同位素非常擅長產生核鏈反應,這使得具有穩定和持續的反應成為可能。但是您需要在燃油棒中有足夠的時間。這被稱為臨界質量,富集的鈾通常在3%至5%之間。
富集過程中的剩菜是創造鈾枯竭,鈾235較少。這已被用作運輸放射性材料,工業射線照相設備以及軍事用途(例如裝甲電鍍和裝甲彈丸)的容器。它在戰爭中的廣泛使用使許多人擔心長期健康影響。