第六章 稀有元素--鈾(1 / 1)

第三卷 大自然瀏覽 第六章 稀有元素--鈾

我們生活在核子時代,鈾正是世界各地核子發電廠所用的金屬燃料,也是製造核武器不可缺少的原料。鈾蘊藏量豐富的國家,相信很快就會像不久前那些產油國一樣,具有強大的政治影響力。

鈾現今是貴重的資源,起初卻不受重視。1789年,德國化學家克拉普羅特分析瀝青鈾礦樣本時,無意中發現了鈾。這種烏黑沉重的瀝青鈾礦石,是在現今捷克境內銀礦場開采出來的,當時以為這種礦石含銀,因而大量開采,後來發覺沒有銀,就給扔到一邊了。

瀝青鈾礦又稱黑錫礦,從前認為是鐵、鋅或鎢的化合物。克拉普羅特花了幾個月時間,反覆實驗,細心分析,發現裏麵含有一種金屬元素,與當時所知的其它金屬完全不同。

起初隻有化學家和礦物學家對鈾略有興趣。這種新元素或用來製造黃色顏料,或為玻璃和瓷器上色。此外再沒有實際用途,相比之下連瀝青鈾礦也有用得多。

1896年,法國物理學家貝克勒耳發現,瀝青鈾礦含有一種特殊性質:感光板放在瀝青鈾礦樣本旁邊,會產生化學變化,像曝了光一樣。這種性質稱為放射性,當時的科學家都以為沒有多大價值,未予重視。在研究放射性成因的過程中,卻獲得了一項重大的科學發現,為現代核子物理學奠定了基礎。

法國物理學家居裏夫婦多年悉心研究,做過無數實驗,終於在一八九八年率先從瀝青鈾礦分離出這種放射性元素,命名為鐳。瀝青鈾礦的含鈾量很低,要用一噸瀝青鈾礦,才能提煉出約10毫克純鐳。

鐳是一種銀白色軟金屬,有光澤。由於其原子核不穩定,分裂時釋出原子,發出電磁輻射,使放在旁邊的感光板得以曝光。鈾也有放射性,但是比鐳弱得多,幾乎沒人留意到。兩者放射性強弱之比,猶如探照燈和蠟燭。

一般人隻有興趣從瀝青鈾礦裏提煉鐳,視鈾為毫無用處的副產品。就以30年代的加拿大大熊湖提煉廠為例子,該廠每處理一噸瀝青鈾礦,可得到1克鐳和大約半噸鈾,這些鈾卻派不上什麼用場。

1938年,鈾的研究取得了突破。科學家發現用原子核的中子轟擊鈾原子,都會引起分裂。受轟擊的鈾原子在分裂時放出中子,這些中子轟擊其它鈾原子,再度引起分裂,由此產生鈾原子裂變的連鎖反應。核子反應堆和原子彈正是根據這個原理製造出來的。

在鈾的同位素中,隻有鈾235能不斷產生裂變反應。自然界的鈾中隻有不到1%是鈾235,其餘的主要是較穩定的鈾238,因此,天然鈾礦不會自然產生核子連鎖反應,也不能用來造核彈。

發現裂變反應之後,科學的進步一日千裏。物理學家明白了核裂變原理,知道隻要在含有大量鈾235鈾堆中引起裂變反應,就能釋出巨大能量。

1942年12月,科學家進行了首次受控裂變反應試驗。1945年7月,首次不受控裂變反應(即首枚原子彈)在美國新墨西哥州亞拉摩戈多試驗成功。3個星期後,日本廣島成為原子彈的第一個攻擊目標。

隨著核能工業的科技發展,大家對核能的安全問題越來越放心不下。反對核能的人指出,核電站一旦發生事故,禍害極大,例如美國三裏島和前蘇聯切爾諾貝利核電站都曾發生機械故障,泄漏核子輻射,造成環境汙染。核電站還會產生放射性廢料,必須用妥善方法儲藏幾百年。

如今,在世界某些地方,核能和鈾可謂前途未卜,許多國家都在研究使用較安全、較少汙染的能源,例如太陽能。假如有一天這些能源可以取代核能,各軍事強國又同意全麵禁止核武器,那麼,鈾就可能再次被打入冷宮了。