黄饼是什么
以重铀酸盐或铀酸盐形式存在的铀铀浓缩物的俗称。黄饼是核工业中的一种重要原料,也是核燃料生产过程中必需的一种中间产品,其主要成分是重铀酸铵,黄色,常加工成饼状,因此得名。“黄饼”通常是从粉碎后的天然铀矿石经多种溶液萃取,沉淀而来。“黄饼”名称源于根据最初的生产工艺,产出的非纯净成品的颜色和形态,而通过现代先进科技手段生产的“黄饼”,实际上呈褐色或者黑色,而不是黄色。
基本信息
学科
核地质学
黄饼是什么
(NH)4U207(重铀酸铵)
它是铀水冶厂的主要产品,也是铀纯化厂的原料,其中铀含量一般为40%~70%。铀水冶厂制取黄饼主要有以下两种方法:(1)从酸性含铀溶液中沉淀重铀酸盐的碱中和法。常用的碱性沉淀剂铀氢氧化铵、气态铵、氧化镁、苛性钠等。控制中和最终pH值为6.5~8.0,铀以相应的重铀酸盐沉淀下来。(2)从碱性含铀溶液中沉淀重铀酸钠的氢氧化钠沉淀法。当溶液中加入氢氧化钠,使pH值大于12时,铀开始水解沉淀,沉淀产物被认为是重铀酸钠和组成复杂的多铀酸盐的混合物。沉淀得到的黄饼通常需要洗涤和过滤脱水,以最大限度地除去杂质。过滤脱水后的黄饼经过干燥、煅烧再包装出厂;液可允许含有一定的水分,送到铀纯化厂集中干燥、煅烧。
黄饼
最初,构成黄饼的混合物并没有被精确分布出来。在20世纪70年代,美国矿业署仍然认为它的主要成分是重铀酸铵或者重铀酸钠。目前,黄饼中已确定的成分包括重铀酸钠,重铀酸氨,硫酸铀,铀的氢氧化物以及其它形式的铀的氧化物。
黄饼的用处
黄饼
黄饼是核工业中的一种重要原料。 由于黄饼的状态较为稳定,通过密封等措施不会对人造成危害,因此通常使用黄饼对铀化合物进行储存、运输、交易。但人体如果直接接触“黄饼”后,内脏器官会受损,吸入“黄饼”粉尘属接触形式之一。目前,几乎所有开采铀矿的国家都生产黄饼。但黄饼并不能直接用于核反应堆,而一般用于提炼浓缩铀。
简单的说是把铀235或钚239分成两半(接近临界了),在需要结合的时候,合到一起,后引爆雷管发生反应,氢弹呢?氢弹是靠原子弹引爆的,你先造出来原子弹氢弹也不难
步骤1:铀开采
铀是地球上最丰富的核材料之一,铀矿主要分布在加拿大、澳大利亚和哈萨克斯坦。矿石被浓缩成“铀粉末”(核反应燃料重铀酸铵或重铀酸钠的俗称)并与氟结合形成六氟化铀(UF6)气体或结晶。
步骤2:铀分离
铀原料放置于离心机中央反应室内,高达4层楼以上的离心机以10万转/分钟的速度旋转。如此高速旋转产生的压力,会达到48.5万Gs(重力加速度)。较重的U-238原子逐渐靠近离心机的边缘,而较轻的U-235则保留在离心机中心部位。结晶U-235被称为“富铀”(浓缩铀),其余的“贫铀”则被丢弃。
步骤3:铀提纯
U-238和U-235的重量差距极小。研究人员以1克重的纸夹举例,称U-238和U-235的重量差距约为纸夹重量的5千万亿分之一,因此,仅靠单个离心机一次分离是远远不够的,必须通过更多离心机加工,才可以分离提纯。这些离心机以“级联配置”连接成一体。因而,“级联配置”成为核物质用途的又一重要线索。铀在一级离心机提纯后,会转送到下一级离心机继续提纯,级级相连。由于核电站所需铀浓度较低,其离心机级联层次较少,因而看起来会比较短。而用作核武器的铀浓度要达到90%以上,其离心机层次更多,级联配置自然显得又细又长。
步骤4:压缩并使用
低浓缩核燃料被压缩为固态氧化铀燃料颗粒,然后放进管道,在核电厂反应堆核心中产生蒸汽,进而使涡轮机运转。高浓缩铀被压缩处理成金属块,成为核武器的核心(即核弹头)。
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铀元素是德国化学家马丁·克拉普罗特于1789年首先发现,至今已有两百余年的历史。马丁·克拉普罗特在柏林实验室中将沥青铀矿溶解在硝酸中,再用氢氧化钠中和,成功沉淀出一种黄色化合物(可能为重铀酸钠),并利用炭加热该化合物,得到一些黑色粉末(铀的氧化物),之后他以威廉·赫歇尔发现的天王星来命名此种新元素。在当时铀仅以化合物的形式作为染色剂用于陶瓷工业、玻璃工业和纺织业。
铀核裂变能的发现
核裂变过程:重金属元素235U的原子核吸收一个中子后产生核反应,使这个重原子核分裂成两个(极少情况下会是3个)更轻的原子核以及2-3个自由中子,还有β和γ射线和中微子,并释放出巨大的能量。
裂变能(或称原子能):是通过转化其质量从原子核释放能量,释放的能量用方程E=mc2进行计算,其中E=能量,m=质量,c=光速常量。例如:1kg单质铀(235U)通过计算能量相当于20000吨TNT,1磅235U完全燃烧可代替1360吨优质煤。