出品：科普中國(guó)

　　作者：岳江鋒

　　策劃：宋雅娟

　　監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

　　網(wǎng)友提問(wèn)：用什么方法提純制造核武器的高濃鈾？

　　專家解答：

　　在天然鈾中，鈾-235的豐度僅為0.70%。但是，供核電站輕水堆用的核材料要求鈾-235的豐度在3%左右，而供制造核武器用的核裝料則要求鈾-235的豐度在90%以上。因此需要提高鈾-235的豐度，即對(duì)鈾-235進(jìn)行濃縮（或稱“富集”），進(jìn)而提煉出制造核武器的“高濃鈾”。同位素分離的主要工業(yè)生產(chǎn)方法主要有氣體擴(kuò)散法和離心法兩種。

　　①氣體擴(kuò)散法。根據(jù)同位素分子通過(guò)孔膜擴(kuò)散速度的不同來(lái)分離同位素。它是利用含有大量微孔的分離膜，在一定條件下讓氣體分子互不碰撞地自由通過(guò)這些微孔。由于較輕的分子具有較大的熱運(yùn)動(dòng)速度，從而使較輕的同位素組分在分離膜后得到一定程度的富集；在未通過(guò)分離膜的這股氣流（又稱“餾分”）中，輕同位素組分豐度下降，即得到一定程度的“貧化”。

　　氣體擴(kuò)散法裝置圖（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

　　②離心法。根據(jù)質(zhì)量不同的氣體分子在離心場(chǎng)中的平衡分布不同來(lái)分離同位素。它是利用現(xiàn)代高速離心機(jī)轉(zhuǎn)子中的離心場(chǎng)比地球重力場(chǎng)強(qiáng)數(shù)十萬(wàn)倍這一特性，在強(qiáng)離心力作用下，使同位素混合物中較重的分子趨向于轉(zhuǎn)子側(cè)壁；使中心部分較輕分子的豐度有所增加，產(chǎn)生徑向的分離效應(yīng)。再利用高速離心機(jī)轉(zhuǎn)子兩端形成一定溫差或用機(jī)械方法使轉(zhuǎn)子內(nèi)的氣體產(chǎn)生軸向環(huán)流。把中心部分的氣體帶向轉(zhuǎn)子一端，側(cè)壁部分的氣體帶向另一端，使這種徑向分離效應(yīng)在轉(zhuǎn)子軸向成倍增加，最終使在轉(zhuǎn)子兩端的同位素，豐度有明顯的差別。

　　蘇聯(lián)鈾濃縮工廠的離心機(jī)（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

　　此外，許多國(guó)家還在探索更經(jīng)濟(jì)有效的同位素分離方法。較普遍的有激光法，它是利用同位素譜線的位移現(xiàn)象，選擇合適的激光束照射所要分離元素的分子或原子蒸氣，使其中某一種同位素組分離解或被電離而達(dá)到同位素分離的效果。此外，化學(xué)交換法的研究也取得了進(jìn)展。

　　專家介紹：岳江鋒，原中國(guó)國(guó)防科技信息中心軍事刊物主編，畢業(yè)于解放軍國(guó)防科技大學(xué)，曾在軍中服役20余年，現(xiàn)為某研究所高級(jí)工程師、項(xiàng)目總師，獲軍隊(duì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，三等獎(jiǎng)3項(xiàng)，在多家網(wǎng)絡(luò)媒體發(fā)表文章百余篇，并創(chuàng)建了“謝武軍事”公眾號(hào)。

用什么方法提純制造核武器的高濃鈾？

圖文簡(jiǎn)介

在天然鈾中，鈾-235的豐度僅為0.70%。但是，供核電站輕水堆用的核材料要求鈾-235的豐度在3%左右，而供制造核武器用的核裝料則要求鈾-235的豐度在90%以上。因此需要提高鈾-235的豐度，即對(duì)鈾-235進(jìn)行濃縮（或稱“富集”），進(jìn)而提煉出制造核武器的“高濃鈾