铀-235
-235（²³⁵U）是铀的一种同位素，原子序数92，中子数143，相对质量235.0439299，约占天然铀的0.72%，半衰期7.038亿年。铀-235可以发生裂变链式反应，可进行自然衰变，是自然界中唯一作为原始核素存在的裂变同位素。铀-235可用于核反应堆、核发电、原子弹、氢弹等，其放射性对人体有危害。除²³⁵U外，还存在²³⁴U、²³⁸U两种铀的天然同位素。
发现历史
1896年，法国物理学家安东尼·贝克勒尔（Antoine Henri Becquerel，1852~1908）发现铀有放射性，铀是第一个被发现具有放射性的元素。1935年，加拿大裔美国物理学家亚瑟·登普斯特（Arthur Jeffrey Dempster，1886~1950）发现²³⁵U并将其应用于原子弹的研制。1942年，意大利裔美国科学家恩里克·费米（Enrico Fermi，1901~1954）在美国芝加哥大学成功进行了世界上首次自持核链式反应。
自然衰变及放射性
自然衰变
铀（原子序数为92）是最容易发生自然放射性衰变的元素之一。
自然界存在3个天然放射性系列，即铀（U）系、（Th）系和（AcU）系。锕放射性系列以²³⁵U为起始元素，经过衰变形成一个新元素称为衰变子体，但这个元素仍不稳定，将继续衰变下去，直至形成最终稳定元素²º⁷Pb。其中的一条衰变链可以表示为：
核裂变
铀-235是自然界中天然存在的易裂变核。铀-235原子核吸收一个中子后中子的动能和结合能变为复合核的激发能，引起复合核的振动和变形。当变形达到极限状态时，复合核就分裂为两个中等质量的独立的原子核，同时释放出大量能量和2~3个快中子，在适当条件下，这些中子会被其他铀核吸收，再引发裂变，就像链条一样环环相扣，一代代地传下去，形成自持的链式反应，这就是链式裂变反应。
铀-235的热中子裂变方式在40种以上，生成的初级裂变产物（裂变碎片）可达80种以上。由于裂变碎片含中子偏多，其中子/质子（N/Z）远超过稳定范围，所以它们几乎全部具有β放射性，一般分析认为每一碎片要经过4~5级β衰变后，才能形成稳定核素。
两种可能的裂变方式举例如下：
浓缩铀的分类
浓缩铀是经过技术过程以增加同位素铀-235比例的铀。按照铀浓度的不同，国际原子能机构将铀分为微浓缩（0.9%~2%）、低浓缩铀（2%~20%）和高浓缩铀（20%以上）。在高浓缩铀中，铀-235丰度超过85%的被称为武器级浓缩铀，可以直接用于制造核武器。轻水堆核电站所需要的铀-235丰度大约在3%~5%，核武器所需要的铀-235丰度要达到90%以上。
同位素分离方法
铀同位素分离主要是指通过分离浓缩等手段进行铀-235与铀-238的分离，增加铀矿中铀-235的含量。根据同位素质量不同，运动速率不同，可使用气体扩散法、离心法进行分离；根据同位素激发波长不同，可以使用激光法进行分离。现代工业上采用的浓缩方法是气体扩散法和离心分离法。浓缩处理是以六氟化铀形式进行的。此外，喷嘴法、电磁分离法、化学分离法等。
气体扩散法
气体扩散法的原理基于气体扩散定律：在分子间的相互碰撞忽略不计的情况下，气体的平均热运动速率与其质量二次方根成反比。使待分离的放射性混合物气体²³⁵UF₆和²³⁸UF₆流入装有扩散膜的装置，速率大的轻分子²³⁵UF₆通过的几率比速率小的重分子²³⁸UF₆更大。气体通过扩散膜后，²³⁵UF₆的含量逐渐提高，从而达到²³⁵UF₆和²³⁸UF₆分离富集的目的。
激光法
激光法分离铀同位素是采用合适的激光，使需要的同位素²³⁵U原子或分子UF₆激发为激发态，利用激发态的同位素原子或分子与非激发态的同位素原子或分子性质的不同，采用适当的方法进行分离。
铀同位素可通过“原子激光法”和“分子激光法”进行分离。原子激光法是将铀金属蒸发，然后用特定的波长的激光束将²³⁵U原子激发到特定的激发态或电离态，而不激发或电离²³⁸U原子。然后利用电场扫描通向收集板的²³⁵U原子。分子激光法也是利用铀同位素吸收光谱的差异，并先用红外线激光照射六氟化铀气体分子。²³⁵U原子吸收这种光谱，从而提高原子能态。然后再用紫外线激光器分解这些分子，并分离出²³⁵U。
气体离心分离法
气体分离法的原理是离心沉降，六化铀气体经压缩后通过一系列高速旋转的离心机圆筒，铀-238重分子气体比铀-235轻分子气体更易在圆筒近壁处得到富集。在近轴处富集的气体被导出，并送到另一台离心机再分离，随着铀同位素气体穿过一系列离心机，铀-235分子被逐渐富集。
化学分离法
同位素离子由于质量不同，会以不同的速率穿过化学膜。有两种方法：溶剂萃取法和离子交换法。
应用
原子弹
铀-235是原子弹的原料之一，铀-235原子核进行裂变链式反应释放出的巨大能量可以用来制造的原子弹，原子弹也被称为裂变武器。除铀-235外，铀-233或钚-239也可作为原子弹的原料。原子弹按照结构原理的不同，可划分为压拢型（也称“枪型”）和内爆式核武器（也称“内爆型”）。
氢弹
氢弹需要小型原子弹做引爆装置。原子弹引爆后释放出中子流并形成超高温、超高压环境，中子流与热核材料作用使和原子核结合成氦原子核，并释放出巨大能量和新的中子，继而又产生新的聚变反应，如此连续发展下去，直至产生热核爆炸。由于热核材料不受临界质量限制，氢弹可以制成比原子弹威力大得多的核弹。
核能发电
铀核裂变反应堆是核电站的核心部分，是一个能维持和控制的核裂变链式反应。利用裂变产生的大量中子可以生产军用和民用同位素或开展科学研究应用，同时可以作为热源进行供热、发电以及提供动力。
放射性测年
最古老的辐射测年方法之一是铀铅测年法。地壳的年龄可以从地质标本中发现的铀-235和铅-207铀-238和铅-206的数量之间的比率来估计。
铀铅测年法的原理是：²³⁵U和²³⁸U经过衰变，最终会产生²º⁷Pb和²º⁶Pb，只需要测定矿物中由²³⁵U衰变产生的²º⁷Pb含量以及现存²³⁵U就可以计算出衰变时间t。
在实际测量中，常选用锆石进行测量。由于锆晶体结构的原因，在结晶过程中铀很容易进入晶体而铅被排斥，导致晶体中几乎不含铅，测出来的铅全部由铀衰变产生。此外，同时测试²º⁷Pb/²³⁵U年龄和²º⁶Pb/²³⁸U年龄，可以使铀铅测年的精度在0.1%~1%范围内。
安全事宜
放射性核素的来源
(1)核燃料生产过程。主要包括铀矿开采、冶炼和燃料元件加工等。铀矿开采和冶炼过程产生的废物主要有废矿石、废矿、放射性废物渣、尾矿等固体废物，矿坑水、湿法作业中产生的工艺废水等液体废物，以及气和钋[pō]的放射性气溶胶、粉尘等组成的气体废物。
(2)反应堆运行过程。反应堆中生成的大量裂变产物，一般情况下保留在燃料元件包壳内，当发生元件包壳破损事故时，会有少量裂变产物泄漏到冷却循环水中。
(3)核燃料后处理过程。大量裂变产物是核燃料后处理过程的主要废物。在燃料元件切割和溶解时有部分气体裂变产物(氪-85、碘-129 等)从燃料元件中释放出来，进入废气系统。99%以上的裂变产物都留在燃料溶解液里。
(4)其他来源。核工业部门退役的核设施，核弹生产和试验以及其他使用放射性物质的部门如医院、学校、科研单位、工厂等产生的各种废物。这些废物种类不少，形式多样。
危险性概述
紧急情况概述：吞咽致命。吸入致命。长期或反复接触可能对器官造成伤害。可能对水生生物造成长期持续有害影响。
GHS危险性类别：
急性经口毒性 类别 2
急性吸入毒性 类别 2
特异性靶器官毒性 反复接触 类别 2
危害水生环境 ——长期危险 类别 4
放射性物质进入人体的途径
放射性物质进入人体的途径主要有三种：呼吸道吸入、消化道食入和皮肤或黏膜侵入。
(1)呼吸道吸入
从呼吸道吸入的放射性物质的吸收程度与其气态物质的性质和状态有关。难溶性气溶胶吸收较慢，可溶性较快；气溶胶粒径越大，在肺部的沉积越少。气溶胶被肺泡膜吸收后，可直接进入血液流向全身。
(2)消化道食入
消化道食入是放射性物质进入人体的重要途径。放射性物质既能被人体直接摄入，也能通过生物体，经食物链途径进入体内。
(3)皮肤或黏膜侵入
皮肤对放射性物质的吸收能力波动范围较大，一般在 1%~1.2%左右，经由皮肤侵人的放射性污染物，能随血液直接输送到全身。由伤口进入的放射性物质吸收率较高。放射性物质无论以哪种途径进入人体后，都会选择性地定位在某个或某几个器官或组织内。
放射性物质对人体的影响
X 射线或 γ 射线作用于物质时，通过光电效应康普顿散射及电子对产生等三种主要过程损失能量，生物体内的原子和分子接受能量发生电离或激发;这些原子和分子变得很不稳定，极易发生反应形成自由基。自由基迅速扩散，并与关键的生物分子相作用，形成分子损伤。
参考资料
Uranium (U). (2023).In Encyclopædia Britannica.2023-05-03
铀矿科普—1铀元素.中国核工业地质局.2023-05-03
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