浓缩铀是一种通过同位素分离过程增加铀-235的百分比组成的铀。自然状态下的铀包含三种主要同位素:铀-238、铀-235和铀-234。调整铀-235的浓度,使其成为一种重要的核能资源,不仅应用于民用核能发电,还对军事核武器至关重要。当前全球大约拥有2,000吨高浓缩铀,大部分用于核能、核武器和舰艇推进等用途。
浓缩铀的仅漏余同位素称为耗竭铀(DU),其放射性程度比自然铀还要低,虽然密度仍然很高。
铀的开采通常在地下或者露天进行,然后需经过冶炼过程来提取铀。这一过程是通过一系列化学过程实现的,最终的产物是浓缩铀氧化物,称为「黄饼」,其铀含量约为80%。这些黄饼需要进一步加工,以获得适合核燃料生产的铀形式。
浓缩铀通常的要求是铀-235浓度在3.5%到4.5%之间,许多核反应堆需要较高浓度的铀-235以便正常运行。
低浓缩铀(LEU)含铀-235的浓度低于20%,而高浓缩铀(HEU)的铀-235含量通常在20%或以上,这种高浓度对于核武器及某些特定的反应堆设计至关重要。此外,还有高含量低浓缩铀(HALEU)和轻微浓缩铀(SEU),这些不同类型的铀扩展了核能的应用范畴。
铀-236是再处理铀中的一种无用同位素,会消耗中子,这使得更高的铀-235浓度成为必要。
当前两种主要的商业浓缩方法是气体扩散和气体离心法。这些技术的发展使得浓缩铀的生产效率得到了显著提升。气体离心法需求的能量仅为旧有技术的2%至2.5%,使其成为当前的标准选择。
除了气体离心法,激光分离技术也受到广泛关注,因其低能耗和卓越的经济效益,还可能重新塑造铀的浓缩技术格局。
激光分离技术能够在几乎无法侦测的情况下进行铀的分离,有可能改变核技术的全局。
随着浓缩铀技术的发展,核能产业中的能源生产方式也在不断演变。而这些变革将如何影响全球能源使用的新策略和国际安全局势呢?