[知识积累-2]核武器燃料如何提取?


核武器燃料主要是铀-235和钚-239。天然铀矿石是一种稀有矿物,其中的铀-235仅占0.7%,其余都是不能发生链式反应的铀-238。从天然铀矿石中提取铀-235,先要把铀-238分离出去,以不断提高铀-235浓度,这一加工过程称为“浓缩”。铀浓缩需要很高的科技水平,因为铀-235和铀-238犹如一对双胞胎,其化学性质几乎完全相同,无法进行化学分离,只能采用物理学方法浓缩,通常采用离心法、气体扩散法和激光法来浓缩。离心法的工作原理与洗衣机利用离心力使衣服脱水的过程相似,通过1200000rpm以上的超高速离心机,可将铀-235浓度提高为90%以上。铀气体物理分离的原理虽然简单,但实现起来相当困难,因为铀-235与铀-238只有在的离心转速下才能完全分离,稍有失稳就会使装置损坏,因此许多国家都没有能力制造这样的铀气体分离装置。

钚-239没有天然矿石,一般由铀-238经中子照射后转换而成,需要靠人工方法对核反应堆废料进行处理后才能提取。重水堆中较多的剩余中子可以使铀-238转换为钚-239。通过控制重水堆中链式反应的进程,并及时将生成的钚-239卸出堆外,就可以在发电的同时生产出可供核武器使用的钚-239。这种生产钚-239的方法绕过了铀-235和铀-238同位素分离的技术难关,使印度、巴基斯坦等国家跨过了“核门槛”,制造出了实用的核武器。

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