已发现质量数在226和242之间的17个铀同位素。

其中238U，235U和234U是天然放射性同位素，其相对丰度(原子百分数)分别为99.275%，0.720%和0.005%。

地球上存量最多的同位素是铀-238，再者是可用作核能发电的燃料的铀-235，丰度最少的是铀-234。此外还有12种人工同位素（铀-226~铀-240）。

铀的这三种同位素存在于许多含铀矿物（沥青铀矿、钒钾铀矿、钙铀云母、晶质铀矿、水铀矿、水钠铀矿、水硅铀矿等）里，沥青铀矿中它们的总含量最多，铀也微量存在于海水里（含量为3.34mg/L）。研究显示，人体中铀的平均含量为1PPM（百万分之一）。

信息表

铀234

基本信息

U是 U的衰变子体.

U：自然丰度0.005%，原子量234.0409，半衰期2.47X10 年

主要来源大体上可分为三种：

1、天然存在的放射性核素，是238U的衰变子体；

2、核燃料循环产生的“三废”排出物；

3、核电厂事故排放物。

铀235

基本信息

U是铀(Uranium)元素里中子数为143的放射性同位素，是自然界至今唯一能够裂变的同位素，主要用做核反应中的核燃料，也是制造核武器的主要原料之一。

U：自然丰度0.720%，原子量235.0439，半衰期7.00X10 年

U是惟一天然存在的易裂变核素，是重要的初级核燃料，可在慢中子作用下发生裂变放出大量能量。

人们知道， U是制造核武器的主要材料之一。但在天然矿石中铀的3种同位素共生，其中 U的含量非常低，只有约0.7%。只有把其他同位素分离出去，不断提高 U的浓度，它才能用于制造核武器。这一加工过程称为铀浓缩。

国际定义

根据国际原子能机构的定义，丰度为3%的 U为核电站发电用低浓缩铀，浓度大于80%的铀为高浓缩铀，其中丰度大于90%的称为武器级高浓缩铀，主要用于制造核武器。获得1公斤武器级 U需要200吨铀矿石。

原子弹

U是原子弹的主要装药。要获得高加浓度的 U并不是一件轻而易举的事，这是因为，天然的 U的含量很小，大约140个铀原子中只含有1个 U原子，而其余139个都是 U原子；尤其是 U和 U是同一种元素的同位素，它们的化学性质几乎没有差别，而且它们之间的相对质量差也很小。因此，用普通的化学方法无法将它们分离；采用分离氢元素同位素的方法也无济于事。

铀238

U吸收一个中子后，经两次β衰变生成 Pu， Pu为慢中子引发裂变，故 U是重要的次级核燃料。

U：自然丰度99.275%，原子量238.0508，半衰期4.51X10 年

发现历史

1789年，由克拉普罗特（M.H.Klaproth）从沥青铀矿中分离出。1841年，佩利戈特（E.M.Peligot）指出，克拉普罗特分离出的"铀"，实际上二氧化铀。他用钾还原四氯化铀，成功地获得了金属铀。1896年有人发现了铀的放射性衰变。1939年，哈恩（O.Hahn）和斯特拉斯曼（F.Strassmann）发现了铀的核裂变现象。自此以后，铀便变得声价百倍。

应用领域

贫铀可做为飞行器的配重块，或放射线疗法及工业用放射造影器材的屏蔽物，及放射性物质使用的货箱。军事上则常用做贫铀弹或装甲板材，这是因为 贫铀能大幅提升穿甲强度或装甲抗度，并且贫铀弹在命中后另具有摄氏三千度的高温烧灼效果。

统计数据

地球上的铀和钍的总量大约比铀235一项的蕴藏量多800倍。这就是说，如果适当地利用增殖反应堆，就可以通过原子核裂变发电厂把地球上的潜在能源增加800倍。铀238同位素的半衰期为44亿5千万年，这已经用于宇宙年龄的测定。通过观察C31082-001恒星铀238的光谱，推算出宇宙的年龄大约为125亿年。

人体危害

然而使用贫铀弹可能导致潜在的长期健康威胁，而有其争议性：包括肝、肾、心脏、脑等许多器官都可能受到放射性的影响。由于其微弱的放射性，贫铀被视为有毒金属，但毒性较汞等重金属为低。贫铀粉末可能被吃、喝、或吸入人体，具有万年以上的半衰期。由贫铀弹冲击物体而爆发时产生的气胶，可能散布污染广大的面积，而被人吸入体内。

在2003年美国对伊拉克的攻击行动中，三周内估计使用了约95万颗、超过1000吨的贫铀弹，大部份都在市区。目前暂无决定性资料显示某些人的健康问题与 贫铀有关联，但人工培养细胞与实验室动物的研究已发现 贫铀的慢性效应造成白血病、基因疾病、神经疾病等的可能性。台湾“陆军”亦曾向美国采购一批坦克用贫铀弹，现储放于台湾高雄市左营区军事基地弹药库中，存放之库房四壁添加铅以防放射性污染。

研究进展

分离钚239

铀238是最常见的一种铀，但它却不是实用的核燃料。铀238也能在中子作用下发生裂变，但只有快中子才能做到这一点。那些分裂成两半的铀238会产生一些慢中子，而慢中子不足以引起进一步的裂变。铀238可以比作潮湿的木头：你可以把它烧着，但它最后还是要熄灭的。

但是，假定把铀235同铀238分离开来（这是一个相当艰巨的任务），并且用铀235来建造一个原子核反应堆，这时，构成反应堆燃料的那些铀235原子就会发生裂变，并向四面八方发射出无数慢中子。如果这个反应堆包着一个用普通铀（其中绝大部分是铀238）制成的外壳，那么，射入这个外壳的中子就会被铀238所吸收。这些中子不可能迫使铀238发生裂变，但却会使铀238发生另外的变化，最后就会产生钚239。如果把这些钚239从铀里面分离出来（这是个相当容易完成的任务），它们就可以用作实用的核燃料了。

能够用这种方式产生新燃料去代替用掉的燃料的反应堆就是增殖反应堆。一座设计得当的增殖反应堆所生产的钚239，在数量上要多于消耗掉的铀235。利用这种办法，就可以使地球上的全部铀——而不仅仅是稀有的铀235——都变成潜在的燃料来源。

分离铀233

天然存在的钍完全是由钍232组成的。钍232就象铀238一样，也不是实用的核燃料，因为要有快中子才能使它发生裂变。不过，如果把钍232放进包着核反应堆的外壳里，钍232原子就会吸收慢中子，并且尽管它不发生裂变，最后却会变成铀233原子。由于铀233是一种很容易同钍分离开来的实用燃料，这样做的结果便又实现了另一种增殖反应堆，它会把地球上现有的钍资源变成潜在的核燃料。

贫铀弹

铀238，又称贫铀，由于其拥有高强度，高密度，高韧性的特点，曾在1999年的科索沃战争中被用于战场。

贫铀弹是指使用含98%浓度的铀与铝和钛合成的高密度、高韧性合金制作弹芯的炮弹和炸弹，由于铀238的半衰期有4.51X10 年那么长，并在爆炸中有很多残留，导致其有分布广泛、清理困难的危害。

现状

芬兰总统阿赫蒂萨里曾在战后明确表示，由于科索沃的环境状况十分恶劣，因此他不会允许芬兰向那里派遣一名维和部队士兵。联合国环境保护项目官员表示，对于科索沃和南联盟的核辐射污染危险不应有侥幸心理。俄军总参谋部表示，北约轰炸所造成的实际损失要比人们想像得严重得多 ，而且其后果要到几年以后才能显现。

分离提纯

气体离心法

世界各国采用气体离心法浓缩铀的生产能力约22.7MSWU/a，占世界浓缩铀总生产能力的42.8%。气体离心法主要采用小型超临界离心机，单级分离系数(与转速成正比)较大是它与其他方法比较的主要优点，但是，它的单级设备处理量小，比投资高于气体扩散法（见上表；而与化学法比较，除了比投资高外，使用UF气体也是一个问题。目前各国离心法工厂的比电耗差别很大，这可能与各国选用的离心机类型有关。气体离心法对离心机的技术要求很高，因此对材料、轴承和气体动力学的研究工作仍在进行。

激光法

激光法分离铀同位素是采用合适的激光，使需要的同位素(例如 U)原子或分子(UF)激发为激发态，利用激发态的同位素原子或分子与非激发态的同位素原子或分子性质的不同，采用适当的方法进行分离。理论上激光法分离铀同位素的分离系数可以无限，与其他方法比较具有明显优势，但是目前仍处于研究状态。分子激光法以UF为分离对象，目前最好的分离系数为2.12，至今尚未找到一种理想的激光光源。1992年，美国LLNL实验室花费12.7亿美元建立1MSWU/a的原子激光法分离装置，进行商业化的论证。目前对激光法的经济性仍有争议，大规模工业应用仍然存在许多问题。

化学法

化学法分离铀同位素在70年代末期取得了突破性的进展，1977年，在 Salzburg召开的国际原子能会议上，法国原子能委员会宣布化学交换法分离铀同位素(CHEMEX法)获得成功，1980年通过比分离能力为180SWU/(m ·a)的中间工厂试验。1978年，日本宣布离子交换色谱法分离铀同位素成功，1988年通过比分离能力为240SWU/(m ·a)的中间工厂试验，得到丰度为3.1%的低浓铀产品17kg。经过多年的研究，化学法分离铀同位素(包括法国的CHEMEX法和日本的离子交换色谱法)已经成为可以工业应用的方法。由表1数据可见，化学法分离铀同位素经济技术指标明显优于气体扩散法，比投资也比气体离心法低。与其他方法比较，化学法分离铀同位素还具有以下优点:

1) 低能耗　化学法分离铀同位素的依据是同位素交换反应，这个过程不需要体系以外的能量。虽然在回流过程或相分离时要消耗一定的能量，但与其他方法 (包括原子激光法 )相比，化学法分离铀同位素的能耗较小。

2) 设备简单，容易运行和维修　 化学法的基本设备都属于通用化工设备，转动设备比扩散法和离心法少得多，因此工厂的建设、运行和维修都比较容易。

3) 有利于环境保护　 化学法分离铀同位素的介质是铀的溶液，不采用氟化物，也不向外扩散有害气体。

4) 有效利用天然铀资源　 化学法的尾料 U的丰度可达0.1%，不仅可以有效利用天然铀资源，而且使气体扩散法的尾料( U的丰度为0.25%)也可得到利用。

5) 有利于防止核扩散　 化学法分离铀同位素的分离系数小，它可以生产反应堆用的低浓铀。但是化学法达到生产平衡的时间长，生产高浓铀的周期比较长；同时，设备内铀的滞留量较大，高浓铀容易达到临界。因此，化学法不宜用于军事目的，有利于防止核扩散，技术可以出口。

应用

反应堆和原子弹的燃料。

钢铁的冶炼和荧光玻璃。

早期用作化工和陶瓷工业中的着色剂（黄色颜料）。

地理应用

利用天然物质中 U/ U比值估价地下水的前景、研究铀同位素比值变化与地震关系、寻找铀矿床、测定某些天然物质的年龄、研究铀及其同位素在海洋环境的地球化学行为及海洋沉积物。

自切尔登采夫1955年发现天然铀中存在 U/ U放射性不平衡以来，陆续证明了在自然界许多物质中普遍地存在 U/ U放射性比值异常。利用铀放射系列的不平衡，不但对年代学和核子地球化学有着相当重要的意义，而且还可作为研究铀在水圈和沉积圈的地球化学行为的示踪同位素。

鉴于上述 U和母体 U的天然分离现象，因而造成了天然物质中 U/ U比值的不平衡。不平衡的大小与地球化学环境是密切相关的。铀的地球化学行为强烈地受到氧化还原条件的影响。在氧化条件下，铀一般形成铀酰碳酸盐络合物，溶于水，但在还原条件下，溶解度变小，容易沉淀或被吸附在有机物上。天然铀同位素均为α发射体，所以在铀浓度很低情况下，其同位素的测量较为简单，而且 U是 U的子体， U/ U的比值又不平衡到平衡，完全受 U的半衰期（T=2.48×10 年）控制的。有的这些重要的地球化学行为和核性质决定了他对地球化学的研究有十分重要的意义，尤其对水圈和沉积圈的应用更为广泛。

反应堆

快中子反应堆不用 U，而用 Pu作燃料，不过在堆心燃料 Pu的外围再生区里放置 U。 Pu产生裂变反应时放出来的快中子，被装在外围再生区的 U吸收， U就会很快变成 Pu。这样， Pu裂变，在产生能量的同时，又不断地将 U变成可用燃料 Pu，而且再生速度高于消耗速度，核燃料越烧越多，快速增殖，所以这种反应堆又称"快速增殖堆"。据计算，如快中子反应堆推广应用，将使铀资源的利用率提高50-60倍，大量 U堆积浪费、污染环境问题将能得到解决。

危害

毒性分组：极毒组

可经呼吸道、消化道、皮肤、伤口及眼结膜进入人体。

铀及其化合物对机体的作用，表现为化学损害和辐射损害。经各种途径摄入的天然U 化合物，不论是急性中毒还是慢性中毒，都主要表现为对肾脏的化学损害。U 经口摄入时也是这样。只有在吸入U 化合物并在肺内沉积大量难溶性铀颗粒时，才有可能使局部肺组织的辐射剂量达到引起辐射损害的水平。可溶性低浓缩铀、天然铀和贫化铀的化学损害大于辐射损害。

①不同铀化合物的化学毒性不同。不同铀化合物的化学毒性，主要取决于它们的溶解性。各种铀化合物不仅具有铀的毒性作用，而且铀化合物中其他成分对机体也有不同程度的毒性作用。

②铀对肾脏的损伤效应。铀中毒后可导致一系列生物化学变化，出现尿蛋白，尿过氧化氢酶升高，尿氨基酸氮与肌酐比值升高，碱性磷酸酶升高，非蛋白氮增加，酸中毒。

③铀对肝脏的损伤效应。铀中毒时，肝细胞可出现变性坏死，并伴有不同程度肝功能变化。如急性铀中毒者可出现GPT增高，BSP排出减少，血浆白蛋白减少，β球蛋白升高，白蛋白与球蛋白比值下降，血红蛋白减少等。

④铀引起的骨髓损伤和外周血象变化。铀中毒早期，骨髓细胞明显增生，尤其是粒细胞和巨核细胞增生更为明显，出现核左移。急性铀中毒后，开始白细胞升高，随后波动下降，中性粒细胞和酸性粒细胞分类升高，红细胞和血红蛋白下降。

⑤铀对呼吸道的损伤效应。吸入难溶性铀化合物后，铀主要对肺和肺门淋巴结造成辐射损伤。