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October 25, 2021

铀是原子序数为 92 的化学元素,符号 U。它是锕系元素的一部分。铀是地壳中第48位最丰富的天然元素,其丰度高于银,与钼或砷相当,但比钍低四倍。它以微量存在于任何地方,包括在海水中。它是一种放射性重金属(α 发射体),具有很长的半衰期(铀 238 约为 44.68 80 亿年,铀 235 约为 7.038 亿年)。它的放射性,加上其衰变链中后代的放射性,每吨铀产生 0.082 瓦的功率,事实上,钍 232(四倍于但放射性要低三倍)和钾 40,这是维持地幔高温的主要热源,大大减缓了地幔的冷却。 235U 同位素是唯一天然存在的裂变同位素。它的裂变释放出每个裂变原子大约 202.8 MeV 的能量,其中包括 9.6 MeV 的不可恢复能量,传递给裂变过程中产生的中微子。可回收能源比同等质量的化石燃料大一百万倍以上。因此,铀已成为核工业使用的主要原材料。 2019 年全球铀产量为 54,742 吨,主要分布在哈萨克斯坦(41.7%)、加拿大(12.7%)、澳大利亚(12.1%)、纳米比亚 (10%)、乌兹别克斯坦 (6.4%)、尼日尔 (5.4%)、俄罗斯 (5.3%) 和中国 (3.4%)。 2020 年,产量下降至 47,731 吨。就其在核反应堆中的使用而言,国际原子能机构估计 2019 年全球可回收的资源成本低于 130 美元/公斤铀为 615 万吨,主要分布在澳大利亚(28%)、哈萨克斯坦(15%)、加拿大 (9%)、俄罗斯 (8%) 和纳米比亚 (7%)。主要分布在澳大利亚(28%)、哈萨克斯坦(15%)、加拿大(9%)、俄罗斯(8%)和纳米比亚(7%)之间。主要分布在澳大利亚(28%)、哈萨克斯坦(15%)、加拿大(9%)、俄罗斯(8%)和纳米比亚(7%)之间。

天然铀

在地球上开采的铀矿石的铀含量从 0.1% 到 20% 不等。如果铀由原始比例的同位素组成(所有铀矿石都相同),则称其为天然铀:即 99.2743% 的铀 238 伴随着 0.7202% 的铀 235 和微量的同位素 234 (0.0055%)。

发现

普鲁士化学家马丁·海因里希·克拉普罗特 (Martin Heinrich Klaproth) 于 1789 年对一块从圣约阿希姆斯塔尔 (Saint Joachimsthal) 矿运来的岩石进行分析,发现了铀。这块岩石是沥青闪石,一种主要含有 U3O8 的铀矿石。克拉普罗斯通过加热它来提取金属灰色的身体。在他于 1789 年 9 月 24 日给皇家普鲁士科学院的通信中,题为“Ueber den Uranit, ein neues Halbmetall”,他向他刚刚鉴定的化合物(铀而不是纯物质),参考威廉赫歇尔在 1781 年发现的天王星。这种氧化物,在 1790 年更名为铀,具有为玻璃提供精细荧光和为搪瓷提供黄绿色的特性,因此从康沃尔的 Joachimsthal 矿和锡矿以及波西米亚玻璃制造商使用的碱金属铀酸盐(重铀酸铵和钠)中提取沥青闪石,萨克森陶艺家。直到 1841 年,法国化学家 Eugène-Melchior Péligot 才能够通过用钾还原四氯化铀 (UCl4) 将其分离成纯净状态。他确定铀由两个氧原子和他分离出的金属组成。铀进入化学命名法。然后他估计铀的密度为 19 g / cm3。法国人亨利贝克勒尔直到很久以后才发现铀的放射性,1896 年 2 月 28 日,当他发现放在铀盐(从一批约阿希姆斯塔尔的沥青闪石中提取)旁边的照相底片在没有曝光的情况下就留下了印记。这些板块已经被盐类发出的辐射变黑了:这是一种前所未有的自然放射性现象的表现。皮埃尔和玛丽居里分离出两种新的天然放射性元素钋和镭。一种前所未有的现象,天然放射性。皮埃尔和玛丽居里分离出两种新的天然放射性元素钋和镭。一种前所未有的现象,天然放射性。皮埃尔和玛丽居里分离出两种新的天然放射性元素钋和镭。

矿床和开采

铀矿石被称为铀矿或沥青闪石。世界上最大的五个生产国是哈萨克斯坦、加拿大、澳大利亚、尼日尔和纳米比亚。在矿山附近,铀以黄饼的形式浓缩。然而,可裂变同位素浓度太少,无法直接用于压水反应堆 (PWR) 型核电厂。这就是为什么它经常通过气体扩散或离心来富集铀 235 的原因。 CANDU 型工厂使用未浓缩铀,但需要大量重水作为减速剂。 1980 年代在 Vandeuvre-lès-Nancy 创建了一个铀地质研究中心 (Cregu),以更好地了解铀的地质和地球化学铀并促进探矿者获取该资源,例如将其与已知的地质差异或待发现的资源联系起来。

丰富和分布

铀广泛存在于地球深处。铀 238 和 235 以及其他放射性核素(如钍 232 和钾 40)的衰变仍然在地核中保持热能,但尤其是地球的岩石地幔,因此所有地热能。它在自然界中比金或银更丰富。它也存在于所有地壳中,特别是在花岗岩和沉积土壤中,浓度约为 2.7 g/t(或 2.7 ppm)。因此,一个 20 m 正方形花园的地下室可以容纳 10 m 深约 24 kg,这使得仅地壳的数量为 1000 亿吨,不包括地幔。然而,就全球储备而言,在当前的经济条件下,这些质量中的绝大多数是无法使用的。矿石含量因岩石而​​异,从碳酸盐中的 0.1 ppm 到磷酸盐中的 350 ppm。根据 CEA 和 COGEMA,海水每立方米含有约 3.3 毫克铀,或溶解在海洋中的 45 亿吨铀。淡水中通常也含有各种浓度的它。罗纳河的平均铀浓度为 0.5 微克/升(即每立方米半毫克)。因此,每天通过罗纳河的铀质量估计约为 80 公斤,即每年近 30 吨,主要来自阿尔卑斯山的铀岩石径流。然而,从中提取水并不是节能的。2019年以低于260美元/千克铀成本可采的所谓“已探明”资源量评估为8,070 kt,其中“合理保证”储量4,724 kt,“推断”储量3,346 kt。)。以低于 130 美元/kg U 的成本可采资源量估计为 6,148 kt,其中澳大利亚为 27.5%,哈萨克斯坦为 14.7%,加拿大为 9.2%,俄罗斯为 7.9%,7 纳米比亚为 3%,5.2%南非、巴西4.5%、尼日尔4.5%、中国4%、蒙古2.3%、乌兹别克斯坦2.2%等(美国仅为0.8%)。附加资源(“预测”和“投机”)估计为 5,614 kt,其中蒙古 23%,加拿大 12.5%,南非 12%,俄罗斯 9.6%,巴西 9%,巴西 6.7%乌克兰和越南的 5.7%。 2017 年,世界产量接近 60,000 吨,其中增加了 17,000 吨“二手”资源(再加工 MOX 燃料、军用燃料等),而铀消费量则停滞在 65,000 吨/年左右; 2016年矿石价格减半,主要生产商大幅减产。 1945年后开始工业生产,1953年达到1万吨/年,1958年5万吨,1965年减少到3万吨,1980年回到6.5万吨的高位,90年代回落到3万吨2000 年代。原子能机构估计 2012 年世界铀产量为 58,816 吨,其中 36% 来自哈萨克斯坦,15% 来自加拿大,12% 来自澳大利亚,8.2% 来自尼日尔,7.9% 来自纳米比亚,5% 来自俄罗斯, 4% 来自乌兹别克斯坦和美国的 3%。世界核协会最近的估计表明,2015 年的产量为 60,514 U 吨,其中 39% 来自哈萨克斯坦、22% 来自加拿大、9% 来自澳大利亚、7% 来自尼日尔、5% 来自俄罗斯、5% 来自纳米比亚、4%来自乌兹别克斯坦,3% 来自中国,2% 来自美国。哈萨克斯坦在 2000 年代经历了产量的急剧增长,从 2001 年的 3,300 吨增加到 2003 年的 17,803 吨。这种增长仍在继续,使其成为世界领先者,增长 33%(即 2010 年为 17,803 吨)和重要的矿产储量(17 % 的世界储备)。据经合组织称,该国生产的集约化使 2008 年至 2010 年世界产量增加了 25% 以上。铀是一种不可再生资源(与所有金属一样)。根据经合组织和国际原子能机构的数据,易于获取的储量略有下降,但更昂贵的储量仍然存在 135 年。由于培育和再加工,从天然铀中提取的能量理论上可以增加一百倍,这将使裂解比铀 235 分布更广泛的铀 238 成为可能。铀 235。铀 235。

在海水和天然水域中

“天然”水域中铀(化学元素铀)的浓度如下: 海水:3.3 µg/L;罗纳河:0.56 µg/L(年铀流量 29 吨);梧桐:4.94 µg/L;恒河:7 μg/L;黄河:7.5 µg/L。 饮用水:巴多伊特水:源头58 µg/L,处理后5.45 µg/L;维希水:20 µg/L。WHO 的饮用水阈值直到 2011 年才定为 15 µg/L,然后在 2011 年第四版《饮用水质量指南》将其定为 30 µg/L。

水文地质动力学

铀的溶解度与介质的氧化还原条件有关。在氧化条件下(溶解氧浓度增加),铀变得更容易溶解(从 IV 价变为 VI 价)。氧化条件有利于铀在溶液中与某些配体的络合。主要配体按亲和力递减顺序为:碳酸盐;羟基;硝酸盐;磷酸盐 铀对氢氧化铁有很强的亲和力。当氧化还原条件改变时,这种吸附会发生得非常快,氧含量的降低(还原条件)会导致铀以氧化物 (UO2) 的形式快速沉淀。 VS'就是这样的沉淀,例如在 Oklo 矿床的起源处。

氟化铀 (UFx) 的化学合成

合成需要两个阶段: 精炼:将粉碎的铀矿石“黄饼” - 溶解在硝酸中,提供硝酸铀酰 UO2 (NO3) 2 的溶液,可选过滤,通过溶剂萃取获得纯铀酰TBP,这一步可以得到高纯度(>99.95%)的硝酸铀酰UO2(NO3)2;转化本身:气态氨沉淀硝酸铀酰以获得重铀酸铵(NH4)2U2O7(DUA),在400°C左右煅烧重铀酸铵,产生UO3,用氢气还原UO3获得UO2,UO2的氢氟化通过氢氟酸HF在炉中生产四氟化铀UF4,用钙还原UF4最终得到纯金属。

特性

放射学特性

天然裂变产物

铀 235 是唯一可裂变(或极少数情况下可裂变)的天然核素,换句话说,它可以通过中子俘获分裂成两个子核,并发射中子(核裂变)。因此,富含这种同位素的铀今天被用作核反应堆的核燃料(见核燃料循环)甚至核武器,无论是原子弹,还是作为氢弹的引爆剂。与铀 235、铀 238 不同,当它捕获中子时,不会裂变(快中子除外)。它变成不稳定的铀 239,通过 β- 衰变,将转化为镎 239。 然而,后者也是 β- 放射性的,然后会产生一个新的原子核,钚 239。这种放射性同位素是易裂变的,如铀 235。铀 238 是一种可产生裂变产物的可产同位素。铀 234 既不能裂变也不能繁殖,它来自铀 238 的放射性分解,如上一节所述。铀 235 原子的裂变在反应堆中释放了大约 193.2 MeV 的可回收能量(确切值取决于裂变产物),而 9.6 MeV 则传递给无用且几乎检测不到的中微子。同样,钚 239 原子的裂变释放出约 198.6 MeV 的可回收能量和 8.6 MeV 传递给中微子。这些值应与化石燃料燃烧的值进行比较,后者每产生一分子 CO2 释放约 5 eV:核燃料释放的能量的数量级是化学化石燃料的一百万倍。铀的能源潜力在目前的反应堆中只得到了非常部分的开发,但差异仍然很明显:1 公斤天然铀可以在传统反应堆中生产约 500,000 兆焦耳,而 1 公斤天然铀可生产约 49 兆焦耳。天然气,1 kg 石油为 45 MJ,煤为 20 至 30 MJ。天然铀允许在常规反应堆中生产约 500,000 MJ,而 1 kg 天然气获得 49 MJ,1 kg 石油获得 45 MJ,煤获得 20 至 30 MJ。天然铀允许在常规反应堆中生产约 500,000 MJ,而 1 kg 天然气获得 49 MJ,1 kg 石油获得 45 MJ,煤获得 20 至 30 MJ。

天然铀的同位素

铀有 26 种已知同位素,所有同位素都具有放射性,其中只有三种是天然存在的:238U、235U 和 234U。一吨纯天然铀是7.2公斤铀235和56克铀234,剩下的是铀238。 铀238和铀235 同位素238U和235U有很多应用,特别是军事,但也有测年、民用等通过使用铀-铅或铀-钍进行放射性测年得出的地球年龄。无论介质中的铀含量如何,形成天然铀的两种主要同位素之间的比例几乎相同:238U:99.28%、235U:0.72%、234U:0.0056%。 235U 的比例随着地质时间尺度的增加而减少。它们在超新星中的形成比例为 1 比 1.65,这是(大约)大约 45 亿年前地球上存在的铀的比例,仅低于这些同位素的形成年龄(参见太阳系的形成和演化) )。 20 亿年前,在奥克洛的天然核反应堆运行期间,235U 的比例仍然接近 4%,这使得该矿床达到临界状态,当溶解的化合物沉淀形成新矿石时。铀 234 第三同位素 234U 属于 238U 衰变链。尽管 234 同位素的半衰期只有 245,500 年,但它仍然以微量形式存在于地球上;因为它是由同位素 238 的放射性衰变不断产生的(经过三个阶段:一个跃迁 α 给出 234Th,然后两个跃迁 β——给出 234Pa,然后是 234U)。处于长期平衡状态时,238U和234U之间的比例等于半衰期的比值,即0.0056%。然而,由于变化 U6 + ↔ U4 + 的行为略有不同,同位素比率在一个矿床与另一个矿床之间可能略有不同,234U 在 0.005% 和 0.006% 之间。 234U / 238U 同位素比会受到各种环境过程的干扰,而 235U / 238U 比值保持相当广泛的恒定。其他同位素 核工业生产另外两种人造铀同位素,它们在人类规模上相对稳定:同位素 236 是通过辐射同位素 235 在反应堆中产生的,在近 18% 的情况下,同位素 235 不会裂变但会吸收中子。它倾向于在回收的铀中积累,它的放射性大大增加,并且其中(吸收中子)它降低了能量潜力。尽管半衰期为 2300 万年,几乎是同位素 234 的一百倍,但这种同位素在自然界中早已灭绝。它的产物是钍 232,它与“原始”钍 232“合并”,现在主要以这种形式及其衰变链的元素被发现;同位素 233 是一种在反应堆中通过钍辐照产生的裂变元素。它位于钍循环的基础。它的半衰期为 159,000 年,远大于钚。

群众活动

纯铀具有放射性,其比活度取决于其化学纯化的浓缩度和新鲜度。如果我们考虑铀的纯同位素,238U 的比活度为 12.4 Bq/mg,235U 的比活为 80 Bq/mg,234U 的比活为 230 Bq/µg,即 230,000 Bq/mg - 比以前高四个数量级。天然铀在化学纯化后(主要由 235U 和 238U 与其后代 234U 平衡组成)具有 25 Bq / mg 数量级的比活度。在上游,对于相同重量的铀,矿石与其衰变链中的所有放射性元素处于平衡状态的矿石的放射性自然是 3(如果氡可以逸出)到 7 倍。浓缩铀活性更高,部分原因是 235U 的活性更高(放射性比 238U 高 6.33 倍),但最重要的是因为 234U 浓度不同(放射性比 238U 高 10,000 倍),仍然存在于同位素 238 衰变链的痕量中。它通常达到 2,500 Bq/mg,浓缩度为 90%(据说是军用级铀)。对于用于核电站的 3% 数量级的浓缩,比活度为 60 Bq/mg 数量级。相反,贫铀几乎完全释放了它的同位素 235 和其后代同位素 234。 浓缩后,其比活度趋向于接近纯 238U 的比活度,也就是说12.5 Bq / mg 的数量级(实际上,由于 235U 的残留存在,因此会多一点)。然而,238U 和它的前两个后代(24 天周期的钍 234 和 protactinium 234)之间的平衡很快就会在 2 个月内达到。平衡时的比放射性(及其前两个后代)已经是 41.5 Bq/mg。

有效部分

对于热中子,具有: σa 吸收截面(捕获 + 裂变,如果适用) σf 裂变截面 在 20°C:233U:σa 585.9 barns;σf 532.8 谷仓 235U:σa 676.1 谷仓;σf 568.4 谷仓 238U:σa 2.72 谷仓 在 240°C:233U:σa 587.3 谷仓;σf 534.9 谷仓 235U:σa 647.0 谷仓;σf 543.1 谷仓 238U:σa 2.60 谷仓 在 300°C:233U:σa 588.9 谷仓;σf 536.1 谷仓 235U:σa 642.4 谷仓;σf 538.8 谷仓 238U:σa 2.58 谷仓

化学性质

铀的符号为 U,是元素周期表上最后一个自然元素。每个铀原子有 92 个质子和 125 到 150 个中子。在纯净状态下,固体铀是一种灰色到白色(甚至是银色)的放射性金属,让人联想到镍的颜色。它很硬而且很密。此外,铀是地球上天然存在的最重的原子(包含最多的核子)。由于它对氧的亲和力,铀在空气中在高温下自燃,即使在室温下,当它以微粒的形式存在时也是如此。它是自燃的。铀有四种可能的价态(+ III 到 + VI),其中 IV 价和 VI 价是矿石中最常见的。从 IV 价变为 VI 价的条件取决于介质的氧化还原电位。因此,在自然界中,铀元素总是与其他元素结合,例如氧、氮、硫、碳以氧化物、硝酸盐、硫酸盐或碳酸盐的形式存在。例如,发现它与铀矿和沥青闪石中的氧结合,这两种主要的铀矿石由氧化铀 (UO2) 组成。最后,铀酰 UO22 + 离子在大多数酸中溶解得很好,例如硝酸 HNO3 或氢氟酸 HF,产生铀酰盐,如硝酸铀酰 UO2 (NO3) 2。铀酰离子在硝酸中溶解成铀酰盐的方程式如下:UO22+ + 2 NO3- → UO2(NO3)2。

有机铀衍生物

与大多数金属一样,铀具有有机金属化学性质,并且已知许多有机金属配合物,例如铀二茂。

应用

历史用途

铀矿石以重铀酸钠或铵的形式用作玻璃器皿、陶瓷和陶器的颜料。在玻璃中,铀的浓度通常为 0.1% 至 2%(按质量计)以生产尿碱,这是一种易于识别的荧光黄色或淡绿色固体。它已被用于在非常低的浓度下染色牙科陶瓷。它在低浓度下产生黄色色素沉着,然后随着浓度增加而产生奶油色、橙色、棕色、绿色或黑色。它还用作某些特殊化学反应和照相胶片中的催化剂。贫铀也被用于这些物理化学工作。以乙酸双氧铀和锌的形式(Blanchetière 试剂),它产生带有钠 Na + 离子的荧光黄绿色晶体。因此,可以在无机化学分析过程中轻松表征这种金属。在冶金中,它被用作制造高速钢的合金元素。 1914 年至 1916 年间生产了大量的铁。在 1950 年代末,美国大量贫化铀库存的出现使对碳合金生产和使用的研究重新兴起。含铀钢,但没有主要市场确定。高速钢。 1914 年至 1916 年间生产了大量的铁。在 1950 年代末,美国大量贫化铀库存的出现使对碳合金生产和使用的研究重新兴起。含铀钢,但没有主要市场确定。高速钢。 1914 年至 1916 年间生产了大量的铁。在 1950 年代末,美国大量贫化铀库存的出现使对碳合金生产和使用的研究重新兴起。含铀钢,但没有主要市场确定。

核工业

从历史上看,核工业首次使用铀矿石是为了提取镭,用于医疗用途。铀在当代的主要用途是利用其核特性。铀 235 是唯一的天然裂变同位素,它允许在核反应堆中开发铀(在可能的浓缩之后),以及用于制造核武器(在强烈浓缩之后)。铀 238 既可在快中子反应堆中裂变,又可肥沃:通过中子俘获,它最终转化为可裂变的钚 239。计划在核燃料循环中利用这种双重可能性,用于基于钚燃烧的循环。铀233,可以通过钍辐照人工产生,也可以裂变成热中子。这种可能性是基于钍的繁殖周期的基础。

核医学

核材料管制

铀是一种核材料,其拥有受到管制(国防法典第 R1333-1 条)。

贫铀

贫铀是铀浓缩的副产品,以其硬度和密度而著称。

军事用途

贫铀不是因为它的放射性,而是因为它的机械性能。它是自燃的,用作具有强大穿透力和燃烧力的反坦克武器:在非常高的速度下,它很容易穿透装甲,在撞击时点燃,引起火灾并引爆受影响的车辆。.因此,在海湾战争(科威特战争和伊拉克战争)和科索沃期间使用了贫铀弹药(来自坦克歼击机或直升机的 20 至 30 毫米炮弹)。贫铀也用于制造装甲板。关于其毒性,世界卫生组织明确指出“在使用贫铀的冲突地区,不需要对人群进行筛查或监测其健康可能受到的影响。认为自己暴露于过量剂量的人应该去看医生,他们会检查他们,如果他们有症状,就对他们进行治疗并提供随访。“关于军队,对因铀碎片受伤的退伍军人的研究已耗尽,但仍留在他们的身体中, 显示“在他们的尿液中可检测到贫铀浓度,但没有明显的不利健康影响。”超过 95% 的进入人体的铀未被吸收,并通过粪便和尿液排出(血铀在 24 小时内)。认为自己暴露于过量剂量的人应该去看医生,他们会检查他们,如果他们有症状,就对他们进行治疗并提供随访。“关于军队,对因铀碎片受伤的退伍军人的研究已耗尽,但仍留在他们的身体中, 显示“在他们的尿液中可检测到贫铀浓度,但没有明显的不利健康影响。”超过 95% 的进入人体的铀未被吸收,并通过粪便和尿液排出(血铀在 24 小时内)。认为自己暴露于过量剂量的人应该去看医生,他们会检查他们,如果他们有症状,就对他们进行治疗并提供随访。“关于军队,对因铀碎片受伤的退伍军人的研究已耗尽,但仍留在他们的身体中, 显示“在他们的尿液中可检测到贫铀浓度,但没有明显的不利健康影响。”超过 95% 的进入人体的铀未被吸收,并通过粪便和尿液排出(血铀在 24 小时内)。仍然包含在他们体内,揭示了“他们尿液中可检测到的贫铀浓度,但没有明显的不利健康影响”。进入体内的铀 95% 以上未被吸收,而是通过粪便和尿液排出(血铀在 24 小时内)。仍然包含在他们体内,揭示了“他们尿液中可检测到的贫铀浓度,但没有明显的不利健康影响”。进入体内的铀 95% 以上未被吸收,而是通过粪便和尿液排出(血铀在 24 小时内)。

使用民用

当补充有钚时,贫铀是一种称为“MOX 燃料”的核燃料。它用作反应堆中的肥沃元素,其中 239U 通过辐照转化为裂变 239Pu。因此 MOX 有助于钚的回收。贫铀曾被用作航空业的配重,例如在第一架波音 747 飞机上,例如麦克唐纳道格拉斯 DC-10,洛克希德 L-1011 三星,这带来了回收这些飞机的问题,对许多人来说,这些飞机已经结束了生活。在这项工作中,它逐渐被钨所取代。在法规禁止使用之前,一些竞赛游艇的龙骨含有贫铀。它最终用于放射防护屏,在那里它也比铅更有效。关于其毒性,“在工作场所已采取安全措施的情况下,专业人员不太可能通过摄入过度接触贫铀”。 “对暴露于铀的专业人员的长期研究报告称,根据暴露强度,肾功能会受到一些损害。然而,从一些数据来看,这些疾病可能是暂时的,在去除过度暴露的来源后,肾功能会恢复正常”。“在采取了工作场所安全措施的情况下,工人不太可能因摄入而过度接触贫铀。” “对暴露于铀的专业人员的长期研究报告称,根据暴露强度,肾功能会受到一些损害。然而,从一些数据来看,这些疾病可能是暂时的,在去除过度暴露的来源后,肾功能会恢复正常”。“在采取了工作场所安全措施的情况下,工人不太可能因摄入而过度接触贫铀。” “对暴露于铀的专业人员的长期研究报告称,根据暴露强度,肾功能会受到一些损害。然而,从一些数据来看,这些疾病可能是暂时的,在去除过度暴露的来源后,肾功能会恢复正常”。然而,从一些数据来看,这些疾病可能是暂时的,在去除过度暴露的来源后,肾功能会恢复正常”。然而,从一些数据来看,这些疾病可能是暂时的,在去除过度暴露的来源后,肾功能会恢复正常”。

人口的浸渍

在铀矿区和核工业(特别是涉及核燃料的提取、精炼、生产及其后处理)的工人中,这一比例先验更高。某些士兵(暴露在蒸气或贫铀弹药颗粒中也有可能暴露,例如,20,261 名法国士兵在 1990-1991 年间参与了波斯湾的外部行动),可能已经患上了“海湾战争综合症” ”;在 1990-2000 年间,作者往往没有特别保留贫铀在该综合征中的作用,这些人更多地暴露于铀掺入的风险,主要通过吸入、摄入、或由于受伤。我们回顾性地寻求重建他们对纯铀和/或以下化合物的暴露水平: NU(硝酸铀酰); UF6(六氟化铀); UF4(四氟化铀); U - TBP(三丁基磷酸铀); DAU(重铀酸铵); UO2F2(氟化铀); UO2(二氧化铀); UO3(三氧化铀);四氧化铀(四氧化铀); UF6(六氟化铀);酸性铀流出物; U3O8(三氧化二铀); UO2F2(氟化铀...)。在 2000 年至 2010 年年中,如果已经通过大规模流行病学很好地探讨了外照射的影响,则其影响(特别是在癌症风险方面)对掺入铀粒子(和其他 α 发射元素)引起的内部暴露的评估仍然很差。在法国,AREVA 考虑到了这一点,在其内部开发了 Alpha 风险项目。吸烟和摄入酒精饮料也是铀整合的来源。 2018 年,法国国家生物监测计划的“围产期组成部分”发布了对孕妇受孕情况的评估,包括铀(以及其他十二种金属或准金属以及一些有机污染物)。 990 名孕妇到达产科医院时的尿液中进行了铀分析。他们都是“精灵队列”的一部分,该小组仅由 2011 年在法国分娩的女性组成,不包括科西嘉岛和 TOM。这 990 名女性中只有 28% 的尿液中可检测到铀(分布的第 95 个百分位数:20.8 微克/升,肌酐为 29.5 微克/克)。这些数量与在法国和国外对成年女性进行的其他研究具有相同的数量级(由于该元素的量化率较低,2018 年的研究没有寻找“受孕”的决定因素)。没有寻找浸渍的决定因素)。没有寻找浸渍的决定因素)。

毒性

化学毒性

它与铅(另一种重金属)的顺序相同。对人类的致死剂量似乎只有几克。对于健康的成年人,消化系统通常会吸收 0.2% 到 2% 的水和食物中存在的铀。这种金属的可溶性化合物比不溶性化合物更容易被吸收。摄入的铀 95% 以上未被肠黏膜吸收,随粪便排出。然后血液中约 67% 的铀将被肾脏过​​滤并从尿液中排出(24 小时内)。剩余铀的三分之二将被有机体整合;通过在骨骼中积累,在肝脏中积累 16%,在肾脏中积累 8%,在其他组织中积累 10%。根据世界卫生组织,预期的铀含量与环境处于平衡状态的人体大约含有 90 至 150 微克铀。它是由于每天通过流水和食物摄入约 1 至 2 微克/天所致。肾脏是化学毒性的关键器官。对暴露于铀的专业人员队列进行的随访发现肾脏疾病(肾炎),其严重程度取决于剂量。高剂量的铀会导致近端肾小管退化和肾小球结构损伤,从而导致严重的肾病。组织学和形态学观察表明肾小球结构的上皮结构发生了改变。然后近端肾小管上皮坏死。一些数据一度让人们相信这些疾病确实只是暂时的,因为动物的经验表明,在去除过度接触的来源后,肾脏恢复了明显的正常状态。在铀供应消失后,受损的上皮实际上可以再生,包括在多次注射铀酰氟 UO2F2(以 0.66 或 1.32 毫克 U/公斤体重(动物);然而,组织学观察显示(大鼠)死亡或受损细胞被结构异常的细胞所替代,并缺乏某些功能。 肾脏化学毒性阈值估计为 70 µg/kg 体重或 16 µg/g 肾脏(限制为 3 µg/g 肾脏以保护工人)。实验室大鼠口服致死剂量50(LD50)为204mg/kg(小鼠对它的抵抗力稍强,口服致死剂量(LD50)为242mg/kg。1959年,国际放射防护委员会 (ICRP) 建议肾脏中的剂量不超过 3 μg/g,但这个阈值今天存在争议,因为低得多的剂量足以引起近端小管的损伤(蛋白尿和酶尿,例如 0.7每克肾脏含有 1.4 μg 铀。在所有情况下,导致动物死亡的是肾脏的化学毒性(急性肾小管性肾炎)。毒性机制解释如下:未被肾脏排出的铀被重新吸收并在那里积累,通过与近端肾小管细胞结合,由于培养基的酸性,铀-铀酰复合物解离并最终与管腔膜的某些成分结合。然后铀酰离子可以进入细胞。它们尤其在溶酶体中积累。它们在那里以及在线粒体中形成磷酸铀酰针。体外研究还表明,高剂量铀可通过来自线粒体的内在信号激活某些酶(半胱天冬酶 3 和 9,半胱氨酸蛋白酶),从而诱导细胞凋亡(细胞自杀)。肾病的症状伴有功能异常(多尿、酶尿、蛋白尿、血肌酐和尿素升高、、、。如果肾铀浓度低且暴露时间短,则病变越来越不可逆。内分泌干​​扰:最近的实验(在动物模型上)表明,长期暴露于低剂量的贫化铀(因此不是放射性毒性,这是这里的原因)导致 1 , 24.25 (OH) 3D3(或1,25-三羟基维生素 D3,一种具有激素活性的维生素 D)。这种减少伴随着细胞色素 P450 酶 (CYPs) 的分子修饰,这种酶对新陈代谢很重要,几乎存在于所有动物、植物和真菌物种中,在生物体解毒方面发挥重要作用。还观察到相关核受体的变化。与上述相同的研究表明,贫铀和类似的富铀会影响 VDR(维生素 D 受体)和 RXR α(视黄酸 X 受体 α)的表达,这意味着铀(富集或不富集)可以破坏靶标的表达维生素 D 基因(参与将钙输送到肾脏)。

放射毒性

与以贝克勒尔为单位测量的放射性不同,铀的放射毒性(即其电离辐射对人体的影响)以微西弗 (μSv) 为单位进行测量。无论浓缩度如何,铀的放射性始终为 α 型,约为 4.5 MeV。因此,它的放射毒性取决于它的比活性,而微弱地取决于它的成分。吸入时为 0.6 µSv / Bq (F) 至 7 µSv / Bq (S),摄入时为 0.05 µSv / Bq (F) 至 0.008 µSv / Bq (S),然后是肺和骨骼关键器官。铀的放射性毒性与化学毒性具有相同的数量级:浓缩度大于 6% 时占优势,否则化学毒性占主导地位。

生殖效果

铀还具有生殖毒性,尤其是通过对生殖器官产生有害影响;要么是因为它的放射性,要么是因为它的化学毒性,也许两者兼而有之。铀已证明对动物有影响;关于生殖系统:在实验室啮齿动物中,至少由于转铁蛋白,钚、镅和钋可以穿过以保护睾丸而闻名的血睾屏障(或 BHT)。在其中一条腿的肌肉中接受了铀植入物的大鼠的睾丸中发现了显着的铀。因此,人类生精上皮中存在的转铁蛋白受体可以解释在被贫铀弹药受伤的士兵的精子中存在铀。皮下植入铀的大鼠和浸在含铀水中的小鼠会产生改变的 Leydig 细胞,这会破坏类固醇激素的产生并导致精子退化(精子数量少,精子数量少),这解释了 1949 年对减少的观察结果定期摄入低剂量硝酸铀酰的几种动物的窝数和每窝幼仔数。解释了早在 1949 年就观察到的观察结果,即有规律地摄入低剂量硝酸铀酰的几种动物的窝数和每窝的后代数量有所减少。解释了早在 1949 年就观察到的观察结果,即有规律地摄入低剂量硝酸铀酰的几种动物的窝数和每窝的后代数量有所减少。

发育效果

在将铀植入物置于腿部肌肉中的小鼠中,它会诱导胎儿和胚胎毒性。它在较高剂量下会致畸,胚胎在 50 mg·kg-1·d-1 浓度下暴露 9 天会死亡,比成人的致死剂量低 20%。一只怀孕的老鼠用水浇水,相当于每天摄入 25 毫克铀/公斤,产生的幼鼠更少。这些随后会出现发育和生存问题。大多数研究和法规基于对动物的影响,但新细胞培养技术允许的第一次离体研究表明,与实验室中使用的啮齿动物相比,人类性腺对铀更敏感。人类胎儿睾丸也可能比实验室啮齿动物的睾丸更敏感。

标准

关于铀的标准或 NOAEL(没有观察到有害影响的剂量)没有达成共识,一些人认为无论剂量如何,放射性的有害影响都可能存在。对于水的可饮用性,WHO 设定了 1.4 mg l-1 的最高水平,同时在其指南中建议流动饮用水的铀浓度低一百倍,低于 0.015 mg/l。在加拿大,饮用水的最大可接受浓度为每升 0.02 毫克铀 (mg/L)。

价钱

铀价在 1980 年代和 1990 年代下跌,原因有以下几个:节能政策使限制电力消耗成为可能;已发现经济上可开采的铀矿;随着美苏紧张局势的缓和,在冷战背景下积累的军用铀库存被转化为民用库存并用于核反应堆。2001 年 1 月,每公斤 U3O8 价格为 14.1 美元。铀的价格自 2001 年以来逐渐上涨,在 2007 年 6 月达到 298 美元/公斤的峰值。这一峰值的原因是库存减少、产量小幅增加以及一次​​性事件,如加拿大的雪茄湖矿井洪水和澳大利亚的奥林匹克坝矿井火灾。铀在2010年8月回落至102.5美元/公斤,2011年1月为138.9美元/公斤左右。由于预计2015年左右军用库存枯竭,预计呈上升趋势。2017年3月,铀价处于最低点:约52.9美元/公斤U3O8。原因是哈萨克斯坦矿山的生产成本低,供过于求。每千瓦时的成本价格对铀的价格不是很敏感。诚然,燃料循环的成本约占每千瓦时成本价格的 20%,但该循环包括必须经过天然铀才能使其成为可用燃料的所有物理和化学转化。核燃料成本占2014年每千瓦时核电最终价格的5%左右。 然而,经济研究表明,铀的价格从110或220欧元开始对核电千瓦时的成本产生显着影响每公斤 U3O8。

商业

据法国海关称,法国进口的铀超过其所需的消费量,并以不同的形式出口其盈余。2014 年,每吨平均出口价格为 36,000 欧元。

注释和参考

笔记

参考

(zh) 铀 2020:资源、生产和需求,p。18-19,核能机构 (NEA-OECD) 和国际原子能机构,23/12/2020。其他参考

也看看

参考书目

(zh) Tom Zoellner,铀:战争、能源和塑造世界的岩石,纽约,企鹅出版社,2010 年,354 页。(ISBN 978-0-14-311672-1, OCLC 430052044) (en) Richard Rhodes, The Making of the Atomic Bomb : 25th Anniversary Edition, New York, Simon & Schuster Paperbacks, 2012 (1re éd. 19886 p), . (ISBN 978-1-4516-7761-4,OCLC 764385315,伦敦里拉)

相关文章

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外部链接

与健康相关的资源:(en) 医学主题词表 (no + nn + nb) Store medisinske leksikon 简报。铀和相关风险 [PDF],IRSN,2008 年 7 月 24 日 (en) 铀资源和核能 [PDF] 有关铀的数据表“铀的特征”(存档 • Wikiwix • Archive.is • Google • 该怎么做? )(2013 年 9 月 29 日访问) (en) 美国卫生与公众服务部 ATSDR 的铀毒理学概况 (en) “铀的技术数据”(2016 年 8 月 11 日查阅),其中每种同位素的已知数据子页面 化学门户 核门户 能源门户