铀-235

铀-235，²³⁵U

File:HEUraniumC.jpg 含有大量铀-235的铀金属
基本
符号	235U
名称	铀-235、U-235
原子序	92
中子数	143
CAS号	15117-96-1  checkY
核素数据
丰度	0.72%
半衰期	703,800,000年
母同位素	235Pa 235Np 239Pu
衰变产物	231Th
原子量	235.0439299 u
自旋	7/2-
过剩能量	40914.062 ± 1.970 keV
结合能	1783870.285 ± 1.996 keV
衰变模式
衰变类型	衰变能量（MeV）
α衰变	4.679
铀的同位素 完整核素表

铀-235（符号：235
U
）是铀的三种天然同位素之一，约占天然铀的0.7204%。1935年由加拿大科学家邓史达发现。铀-235受中子撞击后能够发生核裂变，引发连锁核裂变反应，可用于核电及核武器。根据国际原子能机构的定义，浓度为3％的铀-235为核电站发电用低浓缩铀，高于20%称作高浓缩铀，大于90%则叫作为武器级高浓缩铀。

概述

铀是自然界的稀有化学元素，具有放射性。天然铀主要含三种同位素：铀-238、铀-235和铀-234，但只有铀-235是易裂变核素。当最少一个中子撞击铀-235时，连锁核裂变将会产生。铀-235需要到达临界质量，连锁核裂变才会持续下去。

早在1934年，意大利物理学家恩里科·费米以中子撞击铀元素，首次发现核裂变反应。几经研究，科学家最初发现天然铀含有铀-238及铀-235两种同位素，只有后者受中子撞击后会发生裂变反应。

在过程中，一个中子撞击铀-235原子核后，内部因吸收中子的能量，开始作剧烈的哑铃状震荡，结构终因震荡过剧而瓦解，产生出两个质量较小的原子核及放出2到3个新的中子，这些中子又会撞击附近的铀-235原子核，继续产生裂变反应，此即所谓“链反应”。

在这反应后，其产生的原子核及中子，总质量较未有反应前为低，损失质量会转化成能量；按照相对论，质量变成能量时，其转换关系为“能量=质量×光速的平方”（E=mc²），极小的质量即可变成极大的能量。1945年美军投下的广岛原子弹，总重量为440公斤，铀-235含量为45公斤，当中只有1公斤铀-235发生核裂变，反应中又只有1克的质量转化成能量，但已经可以把方圆1公里的地区夷为废墟。

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>

技术发展

获得铀本身已涉及复杂程序，需要探矿、开矿、选矿、浸矿、炼矿、精炼等程序，但天然铀所含铀235的浓度只有0.7%，科学家会利用扩散法、气体离心法和激光法等，令天然铀的三种同位素分离，提高铀235的浓度。目前国际间常借由观察一国是否拥有气体离心法设备，来推算其核武器研究水准。1公斤武器级铀235，就需要从200吨铀矿石中提炼。

1945年7月16日凌晨，美国在新墨西哥州阿拉莫可德沙漠试爆人类第一枚原子弹，当时铀235是透过劳伦斯法分离。劳伦斯方法亦即电磁法，利用铀235和铀238质量上的差异令两者分离，再抽出铀235；美国当时在田纳西州建立了巨型电磁铁，直径长达4.57米，生产出以千克计的铀235。

另一方法由科学家哈罗德·尤里提出，名为气体扩散法。气体扩散法把铀制成六氟化铀气体，使它通过4,000次多孔障壁，能提炼出浓度为99％的铀235，在很长一段时间内曾是全球最广泛使用的铀浓缩技术。美国为此建造了巨大的工厂，加热后的六氟化铀气体要通过成千的多孔障壁，每一障壁有成百万的小于百万分之一厘米的孔，期间要用数月时间，使一定量的气体从头至尾通过工厂。目前最多采用的则是气体离心法，比扩散法要省能源。

铀浓缩技术是国际间极为敏感的技术。除了美、俄、中、法、英五个联合国安理会常任理事国外，德国、日本、印度、巴基斯坦、以色列、巴西、阿根廷等国家已确认掌握浓缩铀技术。国际原子能机构从2006年初指在伊朗境内发现浓缩铀痕迹，2006年10月宣布完成核试的朝鲜亦被指拥有该技术。

参考或来源

• 铀
• 浓缩铀
• 国际原子能机构
• 核武器
• 贫化铀