天然钢中,含有u238、u235、u234三种同位素,而只有u235才能用于核
裂变反应,才能作为核武器和核电站燃料,因此天然铀必须加工处理成高含
u235的浓缩铀。纯天然铀中u235仅占0.72%,u238占绝对优势,获取浓缩
铀后剩余的铀,u235含量更低。这种u235含量比天然铀更低的铀叫贫铀。美
国原子能标准委员会(nrc)将 u235低于0.711%的铀定为贫铀,美国国防
部定的国防部标准为 u235含量在 0.3%以下,而实际使用的标准是0.20%。
表1为天然铀和美国国防部使用的贫铀中各种同位素比率的比较。从表中可
以看出,贫铀中不但 u235含量减少了,u234也大大减少了。
重量百分数
辐射能(贝克勒/克)
u234
u235
u236
u238
一般天然铀(对辐射能的贡献)
0.0057%
(50.7%)
0.72%
(2.2%)
0%
(0%)
99.28%
(47.1%)
25900
美国国防部使用的贫铀(对辐射能的贡献)
0.001%
(15.6%)
0.20%
(1.1%)
0.00030%
(0.10%)
99.8%
(83.2%)
14800
半衰期(年)
2.47×105
7.1×108
2.4×107
4.5×109
铀的各种同位素都具有放射性,主要是抽射线,其中u234的辐射能占绝
对优势。天然铀中u234含量虽少,但其辐射能几乎占全部辐射能的一半。贫
铀也有放射性,由于贫铀中u234、u235含量减少,因此贫铀的辐射能仅是天
然铀的60%,虽然弱一些,但并无本质减少,贫铀的辐射能主要是由u238
贡献的。
贫铀除了具有放射性外,它的金属性能也是其他金属不可替代的。它具
有高密度、高硬度、高韧性等物理特性,其密度为19.3克/厘米3,可以和
钨匹敌,几乎是铅的2倍。
二、贫铀弹
贫铀作为核燃料的副产品,在过去相当长的时间内被作为核废料,而用
于核废料的管理费用是相当巨大的。因此各生产核燃料的国家都为贫铀的利
用寻找出路。目前已有不少国家将贫铀用于新弹药的研制,生产了贫铀弹。
美国在贫铀的利用方面取得了突破性进展,美国生产的新式m1a1坦克采用了
贫轴装甲,大大提高了坦克防护能力。在海湾战争期间,美国使用了贫铀穿
甲弹。
贫铀穿甲弹穿甲性能很强。一是由于贫铀密度大,制成相同体积的弹丸
时质量大。根据物理学原理,在同等火药的情况下,弹丸获得的动能相同,
而一个物体的动量p和动能ek的关系为p=2mek,可见弹丸在动能相同的情况下,
其动量和质量m的平方根成正比。而根据物理学中的动量原理,弹丸穿甲时
的平均穿透力f、穿甲时间和弹丸动量p有如下关系:
fdt—p…f=p/t=zme/t
因此弹丸穿透力和弹丸质量平方根成正比,这就是贫铀穿甲弹为什么穿
甲性能很强的主要原因。其次贫铀的高硬度也是重要因素,又由于铀易氧化,
穿甲时发热燃烧,形成较大的后破坏作用,杀伤乘员及破坏坦克的内部设备。