**是如何提取的?

马晓翔MMC 2024-12-22 15:09:39

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最重的天然元素**已经成为新能源的主角，那么**又是怎样提炼出来的呢？在居里夫现镭以后，由于镭具有治疗**的特殊功效，镭的需要量不断增加，因此许多**开始从沥青**矿中提炼镭，而提炼过镭的含**矿渣就堆在一边，成了“废料”。然而，**核裂变现象发现后，**变成了最重要的元素之一。这些“废料”也就成了“宝贝”。从此，**的开采工业大大地发展起来，并迅速地建立起了独立完整的原子能工业体系。 **是一种带有银白色光泽的金属，比铜稍软，具有很好的延展性，很纯的**能拉成直径0.35毫米的细丝或展成厚度0.1毫米的薄箔。**的比重很大，与黄金差不多，每立方厘米约重19克，像接力棒那样的一根**棒，竟有十来公斤重。 **的化学性质很活泼，易与大多数非金属元素发生反应。块状的金属**暴露在空气中时，表面被氧化层覆盖而失去光泽。粉末状**于室温下，在空气中，甚至在水中就会自燃。美国用贫化**制造的一种高效的燃烧**—“贫**弹”，能烧穿30厘米厚的装甲钢板，“贫**弹”利用的就是**极重而又易燃这两种性质。 **元素在自然界的分布相当广泛，地壳中**的平均含量约为百万分之2.5，即平均每吨地壳物质中约含2.5克**，这比钨、汞、金、银等元素的含量还高。**在各种岩石中的含量很不均匀。例如在花岗岩中的含量就要高些，平均每吨含3.5克**。依此推算，一立方公里的花岗岩就会含有约一万吨**。海水中**的浓度相当低，每吨海水平均只含3.3毫克**，但由于海水总量极大，且从水中提取有其方便之处，所以目前不少**，特别是那些缺少**矿资源的**，正在探索海水提**的方法。由于**的化学性质很活泼，所以自然界不存在游离的金属**，它总是以化合状态存在着。已知的**矿物有一百七十多种，但具有工业开采价值的**矿只有二、三十种，其中最重要的有沥青**矿(主要成分为八氧化三**)、品质**矿(二氧化**)、**石和**黑等。很多的**矿物都呈黄色、绿色或黄绿色。有些**矿物在紫外线下能发出强烈的荧光，我们还记得，正是**矿物(**化合物)这种发荧光的特性，才导致了放射性现象的发现。虽然**元素的分布相当广，但**矿床的分布却很有限。国外**资源主要分布在美国、加拿大、南非、西南非、澳大利亚等**和地区。据估计，国外已探明的工业储量到1972年已超过一百万吨。随着勘探活动的广泛和深入，**储量今后肯定还会增加。我国**矿资源也十分丰富。 **矿是怎样寻找的呢？**及其一系列衰变子体的放射性是存在**的最好标志。人的肉眼虽然看不见放射性，但是借助于专门的仪器却可以方便地把它探测出来。因此，**矿资源的普查和勘探几乎都利用了**具有放射性这一特点：若发现某个地区岩石、土壤、水、甚至植物内放射性特别强，就说明那个地区可能有**矿存在。 **矿的开采与其它金属矿床的开采并无多大的区别。但由于**矿石的品位一般很低(约千分之一)，而用作核燃料的最终产品的纯度又要求很高(金属**的纯度要求在99．9％以上，杂质增多，会吸收中子而妨碍链式反应的进行)，所以**的冶炼不象普通金属那样简单，而首先要采用“水冶工艺”，把矿石加工成含**60～70％的化学浓缩物（重**酸铵)，再作进一步的加工精制。 **水冶得到的化学浓缩物(重**酸氨)呈黄色，俗称黄饼子，但它仍含有大量的杂质，不能直接应用，需要作进一步的纯化。为此先用**将重**酸铵溶解，得到****酰溶液。再用溶剂萃取法纯化(一般用磷酸三丁酯作萃取剂)，以达到所要求的纯度标准。纯化后的****酰溶液需经加热脱硝，转变成三氧化**，再还原成二氧化**。二氧化**是一种棕黑色粉末，很纯的二氧化**本身就可以用作反应堆的核燃料。为制取金属**，需要先将二氧化**与无水**反应，得到四氟化**；最后用**(或镁)还原四氟化**，即得到最终产品金属**。如欲制取**以进行**同位素分离，则可用氟气与四氟化**反应。至此，能作核燃料使用的金属**和二氧化**都生产出来了，只要按要求制成一定尺寸和形状的燃料棒或燃料块(即燃料元件)，就可以投入反应堆使用了。但是对于**处理工艺来说，这还只是一半。我们知道，核燃料**在反应堆中虽然要比化学燃料煤在锅炉中使用的时间长得多，但是用过一段时间以后，总还是要把用过的核燃料从反应堆中卸出来，再换上一批新的核燃料。从反应维中卸出来的核燃料一般叫辐照燃料或“废燃料”。烧剩下的煤渣一般都丢弃不要了，可这种不能再使用的废燃料却还大有用处呢！废燃料之所以要从反应堆中卸出来，并不是因为里面的裂变物质(**235)已全部耗尽，而是因为能大量吸收中子的裂变产物积累得太多，致使链式反应不能正常进行了。所以，废燃料虽“废”，但里面仍有相当可观的裂变物质没有用掉，这是不能丢弃的，必须加以回收。而且在反应堆中，**238吸收中子，生成钚239。钚239是原**的重要装药，它就含在废燃料中，这就使得用过的废燃料甚至比没有用过的燃料还宝贵。除此而外，反应堆运行期间，还生成其它很多种有用的放射性同位素，它们蘑菇云也含在废燃料中，也需要加以回收。从原理上讲，废燃料的处理与天然**的生产并无多大差别。一般先把废燃料溶解，再用溶剂萃取法把**、钚和裂变产物相互分开，然后进行适当的纯化和转化。但实际上，废燃料的处理是十分困难的。世界上很多**都能生产天然**，很多**都有反应堆，但是能处理废燃料的**却并不多。废燃料的处理有三个特点：一是废燃料具有极强的放射性，它们的处理必须有严密的防护设施，并实行远距离操作；二是废燃料中钚含量很低而钚又极贵重，所以要求处理过程的分离系数和回收率都很高；三是钚能发生链式反应，因此必须采取严格的措施，防止临界事故的发生。目前，废燃料的处理大都采用自动化程度很高的磷酸三丁酯萃取流程。我们看到，在**处理的工艺链中，相对于反应堆而言，**水冶工艺在反应堆之前进行，所以通常叫做前处理，废燃料处理在反应堆之后进行，所以通常叫做后处理。而从**矿石加工开始的整个工艺过程，包括**同位素分离以及核燃料在反应堆中使用在内，一般总称为核燃料循环。从以上极为简单的介绍就可以看出，**和钚确是得之不易的。原子能工业犹如一条长长的巨龙，要最重的天然元素**做出轰轰烈烈的事业，得经过多少次加工和处理、分析和测量、计算和核对啊！原子能工业又犹如一座高高的金字塔，要制造一颗原**，就要使用一、二十公斤**235或钚239；要生产一、二十公斤**235或钚239，就要消耗十来吨天然**；要生产十来吨天然**就要加工近万吨**矿石。我们赞赏核电站的雄姿，惊叹原**的威力，可千万不能忽视支撑这座金字塔塔尖的无数块砖石啊！ 20210311

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