貧鈾

貧鈾(;縮寫:DU),又稱貧化鈾耗乏鈾等,是一種主要由鈾-238構成的物質,為核燃料製程中的副產物,故也是一種核廢料。自然界中的鈾含有約99.27%的鈾-238、0.72%的鈾-235及0.0055%的鈾-234,鈾-235可用於核子反應爐或核武器中的核裂變反應材料,但必須先將濃度提高成為濃縮鈾才能使用,而在濃縮過程中所排出鈾-235濃度更低的廢料部份,就稱為貧鈾,其中鈾-235和鈾-234的濃度大約只有天然鈾的三分之一,放射性則约為天然鈾的60%。也有部分贫铀通过再处理經已使用的核燃料製造,但這類貧鈾會含有鈾-236。美国核能管理委员会规定,鈾-235含量在0.711%以下为贫铀;美国国防部則规定鈾-235含量在0.3%以下,实际使用0.2%以下为贫铀。

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,现在普遍採用贫铀做防护容器,其重量是铅罐的30%。
  • 民航飞机的配重
  • 惯性飞轮

军用
*貧鈾彈:贫铀合金动能穿甲弹具有「自锐」(self-sharpening)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。即指,在穿甲过程中,弹芯头部的边缘材料容易发生崩落,此特性相当于一直在把弹头削尖,从而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

貧鈾的密度高達19.1g/cm3,與鎢相近,可作為飛行器的配重塊、放射線療法和工業用放射造影器材的屏蔽物,並且可作為放射性物質所使用的貨箱。軍事上則常用作貧化鈾彈或裝甲,這是因為貧鈾能大幅提昇裝甲穿透力或裝甲強度,並且貧鈾彈在命中後另具有3,000°C的高溫燒灼效果。

由于β衰變,贫铀存在轫致辐射。

健康风险
鈾是一个。多篇综述指出,鈾(含贫铀)作为重金属可对腎、脑、肝、心等器官系统产生毒性影响,其中肾脏常被视为重要靶器官。
在美国毒物与疾病登记署(ATSDR)的CERCLA综合优先清单中,铀的综合优先级低于砷、汞等物质。

放射性与化学毒性
世界卫生组织指出,贫铀同时具有化学毒性与放射性;其放射性低于天然铀(同质量下比活度约为天然铀的60%),主要同位素为铀-238,半衰期约45亿年。
的铀毒理学资料认为,贫铀在不贴近人体时一般不易造成显著的外照射伤害;风险更常与进入体内后的内照射、以及重金属化学毒性相关,尤其是在皮肤/伤口污染或体内残留碎片等情境下。

暴露途径与关键差异(溶解度/颗粒)
贫铀的危险程度与暴露方式、剂量以及化学形态(如颗粒大小、溶解度)有关:

  • 吸入/摄入可溶形态:较易进入血液循环并由尿液排泄,关注点更多转向肾毒性等化学毒性。

此外,有细胞研究观察到贫铀可催化氧化性DNA损伤,并认为该研究条件下的效应并非主要来自α衰变。

军用情境:粉尘/气溶胶与防护
在军用情境中,贫铀暴露风险常与命中后产生的粉尘和气溶胶有关。
关于军方人员是否因此出现明确的健康影响,世界卫生组织指出现有研究证据有限,尚未能据此确立明确的不良健康效应;但对可能的高暴露人群(例如体内残留碎片者)仍通常建议持续评估与随访。
针对一般民众或居住于曾使用贫铀弹药地区的人群,世界卫生组织认为没有必要进行普遍性的健康筛检或监测;关于特定疾病(如癌症、先天异常等)与贫铀暴露之间的因果关系,研究结论仍不一致,需要结合暴露评估与其他战争相关因素一并审视。

參考資料

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