[科普中國(guó)]-鈾Y

鈾是一種軟的銀白色金屬，原子序數(shù)為92，原子量為238.03，屬于錒系元素，其基態(tài)用光譜符號(hào)表示為5L06，其核外電子構(gòu)型為5f3617s2。鈾的化學(xué)性質(zhì)很活潑，極易與空氣中的含氧氣體反應(yīng)。常溫常壓下，銀白色活性鈾表面在大氣中就會(huì)受到腐蝕緩慢氧化，先覆以金黃色的薄膜，3 -4天后薄膜就變成藍(lán)色，氧化膜能阻礙鈾的進(jìn)一步氧化，但不能使其氧化完全停止。在鈾的腐蝕產(chǎn)物中，鈾具有從+2到+6的原子價(jià)，其中4價(jià)和6價(jià)鈾的化合物比較穩(wěn)定。鈾對(duì)氧和鹵素的親和力比較大，能與氫、水蒸氣、氮、碳、和含碳?xì)怏w發(fā)生反應(yīng)。鈾有三種同素異形體。

性質(zhì)鈾是一種銀白色的致密金屬，質(zhì)軟，具有延展性。純金屬鈾的密度為18. 31g/cm,熔點(diǎn)為1132. 3度。在水溶液中，鈾有四種氧化態(tài):U (III)，U(IV)，U(V)和U(VI)。U(IV)和U(VI)是水溶液中鈾的常見氧化態(tài)。U(VI)的主要形式具有極大的離子半徑(3. 20 X 10e-8cm，因而易于溶解遷移。U(IV)的離子半徑相對(duì)較小(1. 05 X 10e-8cm),溶解度很低，其礦物的硬度也比鈾礦物的要大。1

同位素自然界存在的鈾是質(zhì)量數(shù)234, 235和238三種同位素的混合物，其相對(duì)豐度分別為0.006%, 0.71%, 99.28%;半衰期分別為2. 475 X 10e5a, 7. 13 X 10e8a, 4. 507 X 10e9a。在自然界中鈾的豐度很大( 3 X 10e-4% )。鈾廣泛地分布于地殼和水中，它在地殼中含量約為3 x 10e-6 g;海水中鈾的含量約為2 X 10e-9g/L~3X10e-9g/L。

除了三種天然同位素外，鈾還有多種人工同位素，各同位素的輻射特性。 238U是天然鈾(4n+2)放射系的母體，234U是該系中的一個(gè)成員，235U是天然鋼鈾(4n+3)放射系的母體。235U的核性質(zhì)是能在慢中子作用下進(jìn)行核裂變并釋放出大量的能量，這是目前建造反應(yīng)堆中使用的主要核燃料。238U在俘獲中子以后，可以衰變?yōu)榱硪环N易裂變物質(zhì)239Pu。

檢測(cè)方法環(huán)境樣品中鈾的測(cè)定目前主要采用激光熒光法，樣品經(jīng)去除有機(jī)物后，用稀硝酸浸出鈾。先取一定體積的濾液定量加入熒光增強(qiáng)劑，使其與鈾酞離子生成絡(luò)合物，用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定樣品中鈾濃度。

危害1）產(chǎn)生危害的原理、途徑及程度

放射性引起的生物效應(yīng)，主要是使機(jī)體分子產(chǎn)生電離和激發(fā)，破壞生物機(jī)體的正常機(jī)能。這種作用可以是直接的，既射線直接作用于組成機(jī)體的蛋白質(zhì)、碳水化合物、酵素等而引起電離和激發(fā)可，并使這些物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，引起人體生命過(guò)程的改變;也可以是間接的，即射線與機(jī)體內(nèi)的水分子起作用，產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑和強(qiáng)還原劑，破壞有機(jī)體的正常物質(zhì)代謝，引起機(jī)體系列反應(yīng)，造成生物效應(yīng)。由于水站人體重量的70%左右，所以射線間接作用對(duì)人體健康的影響不直接作用更大。應(yīng)指出的是，射線對(duì)機(jī)體作用是綜合性的，在同等條件下，內(nèi)輻射要比外輻射危害更大。大氣和環(huán)境中的放射性物質(zhì)，可經(jīng)過(guò)呼吸道、消化道、皮膚、直接照射、遺傳等途徑進(jìn)入人體，一部分放射性核素進(jìn)入生物循環(huán)，并經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體。2

2)對(duì)人的影響

放射性廢水對(duì)其生態(tài)環(huán)境和人類健康危害極大，如果任其排放于環(huán)境中，就會(huì)造成極其嚴(yán)重的后果。放射性廢水對(duì)環(huán)境的污染主要是由其中所含的放射性核素引起的，它們對(duì)生物和人體會(huì)產(chǎn)生多種損傷和致病效應(yīng)。放射性廢水中的放射性核素通過(guò)外輻射和內(nèi)輻射兩條途徑對(duì)人體發(fā)生危害。外輻射包括廢水中的輻射體(主要是γ和β射線)直接對(duì)人體的輻射以及人在被放射性廢水污染的水體中游泳或劃船時(shí)受到的輻射。廢水中的放射性核素進(jìn)入人體產(chǎn)生內(nèi)輻射的途徑有:飲用被放射性核素在水體和土壤中轉(zhuǎn)移到水生物、糧食、蔬菜等食物以及牲畜、家禽中并發(fā)生濃集放大作用，人通過(guò)食物鏈會(huì)將污染環(huán)境的放射性核素?cái)z入體內(nèi)，超過(guò)允許含量時(shí)，就會(huì)受到損傷和致病。放射性廢水中含有的廢棄放射性核素通過(guò)自身的衰變而放射出α、β和γ射線，這些射線在較大的輻照劑量下對(duì)人體的組織和器官有危害作用，如能導(dǎo)致脫發(fā)，皮膚起紅斑，白血球、紅血球或血小板減少，白血病，白內(nèi)障。影響生殖機(jī)能，癌癥等;在大劑量照射下能使人死亡。如在核燃料再加工中產(chǎn)生的高水平放射性廢液，只要從貯存設(shè)備中漏失極少量，人不慎短時(shí)間接觸，就會(huì)受到嚴(yán)重的輻射損傷甚至死亡。意大利有兩個(gè)村莊在1957-1965年期間胃癌和腸癌患者顯著增加，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)是由于起用了一口新井，井水的放射性高達(dá)4400微居里/升，而老井水的放射性僅為80微居里/升。2

處理方法1）混凝沉淀法

混凝沉淀法是處理含鈾廢水的一種常用方法，它利用金屬離子與溶液中原有的懸浮物顆?；ハ嘟Y(jié)合形成可沉淀顆粒而達(dá)到吸附金屬離子的目的?？赏ㄟ^(guò)添加絮凝劑如硫酸鋁、硫酸鎂、氧化鋁、聚合硫酸鐵等加速對(duì)金屬離子的吸附。混凝沉淀法由于處理工藝簡(jiǎn)單，成本較低，常用于礦山、冶金工廠排放的廢水。3

2）離子交換法

離子交換法是在離子交換器中進(jìn)行，一般使用離子交換樹脂。此方法可以借助離子交換劑來(lái)完成。當(dāng)含鈾廢水通過(guò)交換劑時(shí)，交換劑上的離子水中的UO2進(jìn)行交換達(dá)到去除水中UO2的目的。這一過(guò)程是可逆的，離子交換劑可再生。離子交換法處理設(shè)備比較簡(jiǎn)單，去除含鹽量少和濁度低的放射性廢水時(shí)的凈化效率較高;但交換選擇性不理想，交換容量有限，廢水中的競(jìng)爭(zhēng)離子干擾嚴(yán)重，一般需進(jìn)行預(yù)處理，要求廢水中的懸浮固體物濃度和總固體物濃度必須很低，廢水中的放射性核素必須呈離子狀態(tài)，還有些離子交換樹脂的化學(xué)、機(jī)械和輻射穩(wěn)定性差，價(jià)格昂貴。

3）蒸發(fā)濃縮法

蒸發(fā)濃縮法是目前處理含鈾廢水的一種簡(jiǎn)單、有效、可靠的方法，去除效率高，主要是通過(guò)將放射性物質(zhì)濃縮，減少?gòu)U液的體積以便進(jìn)行進(jìn)一步處理。在通過(guò)蒸發(fā)操作時(shí)還可以回收處理過(guò)程中的有用化學(xué)物質(zhì)，而經(jīng)過(guò)冷凝形成的冷凝水中的放射性遠(yuǎn)低于原來(lái)的廢水，如果放射性達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)則可直接排放，否則還可以利用其它方法處理后再進(jìn)行排放。蒸發(fā)濃縮法去污系數(shù)高達(dá)10e4~10e6，理論與技術(shù)相對(duì)成熟，安全可靠，但是該方法僅適用于水量較少、廢水放射性比活度低的情況，而且不適合處理含有揮發(fā)性核素和易起泡沫的廢水，熱能消耗較大，同時(shí)在設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)要考慮溶液的腐蝕、沉淀結(jié)垢、爆炸等潛在威脅。

4）膜處理法

膜處理法是近年來(lái)一項(xiàng)新興的化工分離技術(shù)，它具有能耗低、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、操作費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。目前國(guó)內(nèi)外在放射性廢水的處理中采用的膜技術(shù)有滲透、反滲透、電滲析、超濾、納濾、液膜分離等。