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贫铀

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U-238 贫铀弹,1999 年于南斯拉夫发射。照片拍摄于贝尔格莱德军事博物馆

贫铀(英语:Depleted Uranium,缩写DU),又称贫化铀耗乏铀衰变铀等,是一种主要由铀-238构成的物质,为核燃料制程中的副产物,故也是一种核废料。自然界中的含有约99.27%的铀-238、0.72%的铀-235及0.0055%的铀-234,铀-235可用于核子反应堆核武器中的核裂变反应材料,但必须先将浓度提高成为浓缩铀才能使用,而在浓缩过程中所排出铀-235浓度更低的废料部分,就称为贫铀,其中铀-235和铀-234的浓度大约只有天然铀的三分之一,放射性则约为天然铀的60%。也有部分贫铀通过再处理已使用的核燃料生产,但这类贫铀会含有铀-236美国核能管理委员会规定铀-235含量在0.711%以下,美国国防部规定铀-235含量在0.3%以下,实际使用0.2%以下,归类为贫铀[1]

性质与用途

民用

  • 由于中子俘获截面大,辐照稳定,强烈吸收伽马射线与X光,铸造简单,不会产生大气孔缺陷,适合制造辐射屏蔽容器。工业广泛使用的铯137、钴60放射源,现在通用贫铀做防护容器,重量是罐的30%。
  • 民航飞机的配重[2]
  • 惯性飞轮

军用

  • 贫铀弹:贫铀合金动能穿甲弹具有“自锐”(self-sharpening[3])特性:临界绝热剪切应变率和临界绝热剪切厚变值较低,易于发生绝热剪切断裂。也即在穿甲过程中,弹芯头部边缘材料容易发生崩落,相当于一直在削尖的弹头,从而也使弹靶之间一直保持一个很小的作用面积,减小了侵彻阻力,提高着靶比能,侵彻深度得以显著提高。
  • 贫铀装甲
  • 贫铀合金药型罩破甲弹
  • 贫铀机枪弹

贫铀的密度高达19.1g/cm3,与相近,可作为飞行器配重块放射线疗法和工业用放射造影器材的屏蔽物,并且可作为放射性物质所使用的货箱。军事上则常用作贫化铀弹装甲,这是因为贫铀能大幅提升装甲穿透力或装甲强度,并且贫铀弹在命中后另具有3,000°C的高温烧灼效果。

由于β衰变,贫铀存在轫致辐射

健康风险

铀是一个毒性较强的金属英语toxic metal。铀元素对都有毒,[4]不过毒性还是低于等更有名的重金属[5]贫铀的放射性较低,但半衰期较高。Agency for Toxic Substances and Disease Registry英语Agency for Toxic Substances and Disease Registry认为,贫铀在不贴近人体时基本不造成放射伤害,主要担心为进入体内后或附着于皮肤上产生的照射。[6]贫铀的危险程度取决于暴露方式。如果是吸入了不可溶的贫铀化合物粒子,那主要的担心是贫铀会留在肺内造成内照射。如果吸入的是水溶性的贫铀粒子,那担心则是其通过尿液排泄时的肾毒性。[7]总的来说,贫铀的化学毒性在体内造成的危害是其放射性危害的一百万倍。贫铀造成的DNA损伤是由于其化学上的催化性质,和alpha放射性基本没有关系。[8]

在军用时,贫铀危险一般是以粉尘和气溶胶的形式存在。[7]军队对于贫铀一直有防护准则,以至于现有的大部分研究一律认为未有军方人员受到过贫铀毒性影响。[9]对于防护措施薄弱的平民而言,各方口径则非常不同。

然而使用贫铀弹可能导致长期的健康问题,心脏等许多器官可能受到辐射的影响。由于贫铀微弱的放射性,所以人们视它为有毒金属,但毒性较重金属低。贫铀粉末可能被吃、喝或吸入人体,贫铀有一万年以上的半衰期。由贫铀弹冲击物体而爆发时产生的气溶胶,可能散布污染广大的面积,而被人吸入体内。在2003年美国国旗伊拉克的攻击行动中,三周内估计使用了约95万颗、超过1,000吨的贫铀弹,大部分都在市区。目前暂无决定性资料显示某些人的健康问题与贫铀有关,但人工培养细胞与实验室动物实验已发现贫铀的慢性效应(长期曝露)造成白血病基因疾病神经疾病等的可能性。同时目前无论是南斯拉夫还是伊拉克,这些曾经被使用过贫铀弹的地区均产生了不同因核辐射引起的各种疾病。[来源请求]

参考资料

  1. ^ Depleted Uranium. IAEA. [2023-03-22]. (原始内容存档于2017-07-16). 
  2. ^ Boeing Use of Depleted Uranium Counterweights in Aircraft. (PDF). www.nrc.gov. [2023-03-22]. (原始内容存档 (PDF)于2022-01-22). 
  3. ^ Depleted Uranium. GlobalSecurity.org. 7 July 2011 [24 July 2016]. (原始内容存档于2012-01-19). 
  4. ^ Craft ES, Abu-Qare AW, Flaherty MM, Garofolo MC, Rincavage HL, Abou-Donia MB. Depleted and natural uranium: chemistry and toxicological effects (PDF). Journal of Toxicology and Environmental Health Part B: Critical Reviews. 2004, 7 (4): 297–317. Bibcode:2004JTEHB...7..297C. CiteSeerX 10.1.1.535.5247可免费查阅. PMID 15205046. S2CID 9357795. doi:10.1080/10937400490452714. (原始内容存档 (PDF)于2022-10-09). 
  5. ^ 2007 CERCLA Priority List of Hazardous Substances. Agency for Toxic Substances and Disease Registry. (原始内容存档于4 September 2011). 
  6. ^ Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Toxicological profile for uranium. Washington, DC: US Public Health Service. 1999. (原始内容存档于18 July 2001). 
  7. ^ 7.0 7.1 RSDUWG 2002,第1页. Briefly, inhaled and insoluble means that the DU particles will stick around in the lungs and attendant lymph nodes, presenting a radiological risk; highly soluble means those particles are off to the kidneys, where toxicity is the issue.
  8. ^ Miller, A. C.; Stewart, M.; Brooks, K.; Shi, L.; Page, N. Depleted uranium-catalyzed oxidative DNA damage: absence of significant alpha particle decay. Journal of Inorganic Biochemistry. 2002, 91 (1): 246–252. PMID 12121782. doi:10.1016/S0162-0134(02)00391-4可免费查阅. 
  9. ^ Zwijnenburg, Wim. Hazard Aware: Lessons learned from military field manuals on depleted uranium and how to move forward for civilian protection norms (PDF). Utrecht: IKV Pax Christi. 2012. ISBN 978-9-070-44327-6.