濃縮鈾是一種通過同位素分離過程增加鈾-235的百分比組成的鈾。自然狀態下的鈾包含三種主要同位素:鈾-238、鈾-235和鈾-234。調整鈾-235的濃度,使其成為一種重要的核能資源,不僅應用於民用核能發電,還對軍事核武器至關重要。當前全球大約擁有2,000噸高濃縮鈾,大部分用於核能、核武器和艦艇推進等用途。
濃縮鈾的僅漏餘同位素稱為耗竭鈾(DU),其放射性程度比自然鈾還要低,雖然密度仍然很高。
鈾的開採通常在地下或者露天進行,然後需經過冶煉過程來提取鈾。這一過程是通過一系列化學過程實現的,最終的產物是濃縮鈾氧化物,稱為「黃餅」,其鈾含量約為80%。這些黃餅需要進一步加工,以獲得適合核燃料生產的鈾形式。
濃縮鈾通常的要求是鈾-235濃度在3.5%到4.5%之間,許多核反應堆需要較高濃度的鈾-235以便正常運行。
低濃縮鈾(LEU)含鈾-235的濃度低於20%,而高濃縮鈾(HEU)的鈾-235含量通常在20%或以上,這種高濃度對於核武器及某些特定的反應堆設計至關重要。此外,還有高含量低濃縮鈾(HALEU)和輕微濃縮鈾(SEU),這些不同類型的鈾擴展了核能的應用範疇。
鈾-236是再處理鈾中的一種無用同位素,會消耗中子,這使得更高的鈾-235濃度成為必要。
當前兩種主要的商業濃縮方法是氣體擴散和氣體離心法。這些技術的發展使得濃縮鈾的生產效率得到了顯著提升。氣體離心法需求的能量僅為舊有技術的2%至2.5%,使其成為當前的標準選擇。
除了氣體離心法,激光分離技術也受到廣泛關注,因其低能耗和卓越的經濟效益,還可能重新塑造鈾的濃縮技術格局。
激光分離技術能夠在幾乎無法偵測的情況下進行鈾的分離,有可能改變核技術的全局。
隨著濃縮鈾技術的發展,核能產業中的能源生產方式也在不斷演變。而這些變革將如何影響全球能源使用的新策略和國際安全局勢呢?