當大多數(shù)人聽到鈾這個詞時，他們會想到蘑菇云、冷戰(zhàn)對峙或科幻小說中發(fā)光的綠色棒（卡塞佐/iStock）

但鈾不僅僅是世界末日恐懼的燃料。它也是一個令人驚訝的常見元素，在現(xiàn)代能源、醫(yī)學和地緣政治中發(fā)揮著至關重要的作用。

鈾在 2025 年 6 月重新成為全球關注的焦點，當時美國對伊朗的地點發(fā)動軍事打擊據(jù)信是高濃縮鈾的藏品，此舉重新點燃了圍繞它的緊急對話核擴散.

許多頭條新聞都提到了伊朗 60% 的濃縮鈾，但這到底意味著什么？

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作為生物化學家，我對揭開這個經(jīng)常被誤解的元素的神秘面紗很感興趣。

什么是鈾？

鈾在元素周期表上排名第 92 位，是一種放射性金屬元素。放射性是一個自然過程一些原子（如鈾、釷和鐳）會自行分解，釋放能量。

德國化學家馬丁·海因里?！た死樟_特最初于 1789 年發(fā)現(xiàn)了鈾，并以新發(fā)現(xiàn)的行星命名天王星.然而，它的力量直到 20 世紀才被釋放，當時科學家發(fā)現(xiàn)鈾原子可以通過一種稱為核裂變.

在裂變，原子核分裂成兩個或多個原子核，從而釋放大量能量。

鈾是幾乎到處都能找到.它存在于巖石、土壤和水中。植物和動物中甚至有微量的鈾——盡管數(shù)量很少。它大部分存在于地殼中，它就在那里開采和濃縮以增加其最有用的放射性形式鈾 235 的量。

充實困境

鈾 235 是一種鈾的同位素，它是具有相同基本標識但權重稍大或稍輕的元素版本。想想同一棵樹上的蘋果。有些大，有些小，但它們都是蘋果——盡管它們的重量略有不同。基本上，同位素是相同的元素，但質(zhì)量不同。

未加工的鈾主要是鈾 238。它僅包含約 0.7% 的鈾-235，這是允許發(fā)生最多核裂變的同位素。因此，濃縮過程濃縮了鈾 235。

濃縮可以使鈾對核武器的發(fā)展更有用，因為天然鈾沒有足夠的鈾 235 在反應堆或武器中正常工作。該過程通常包含三個步驟.

第一步是將鈾轉(zhuǎn)化為氣體，稱為六氟化鈾。在第二步中，氣體被輸送到一臺稱為離心機的機器中，該機器旋轉(zhuǎn)得非?？?。因為鈾 235 比鈾 238 輕一點，所以它在旋轉(zhuǎn)時向外移動得更慢，并且兩種同位素分離。

這有點像沙拉旋轉(zhuǎn)器將水與生菜分離的方式。一次旋轉(zhuǎn)不會產(chǎn)生太大差異，因此氣體連續(xù)通過多個離心機旋轉(zhuǎn)，直到鈾 235 濃縮。

鈾通常可以發(fā)電廠并在濃縮 3%-5% 時發(fā)電，這意味著 3%-5% 的鈾是鈾 235。濃縮度為 20% 時，鈾 235 被認為是高濃縮鈾，而 90% 或更高的被稱為武器級鈾。

這種高等級的核武器之所以有效，是因為它可以維持快速、不受控制的鏈式反應，與其他同位素相比，它會釋放出大量的能量。

鈾的各種力量

雖然許多頭條新聞都集中在鈾的軍事潛力上，但這種元素在現(xiàn)代生活中也起著至關重要的作用。在低濃縮水平下，鈾功率占全球電力的近 10%.

在美國，許多核電站使用鈾燃料運行，生產(chǎn)無碳能源.此外，一些癌癥療法和診斷成像技術利用鈾來治療疾病.

在海軍技術方面，核動力潛艇和航空母艦依靠濃縮鈾多年安靜高效地運行。

鈾是一個二元性的故事。它是一種從古老巖石中提取的礦物，可以照亮城市或從地圖上抹去城市。它不僅僅是冷戰(zhàn)或科幻小說的遺物。它是真實的，它是強大的，它正在塑造我們的世界——從全球沖突到癌癥診所，從能源網(wǎng)到國際外交。

最后，真正的力量不僅僅在于元素釋放的能量。它在于人們?nèi)绾芜x擇使用它。

安德烈·哈德森， 理學院院長， 生物化學教授，羅切斯特理工學院

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