核武器漫談：五萬噸鈾礦，能造出300萬枚原子彈？

這是一個翻牌子粉絲的私信。私信是這樣寫的：

大家也是一樣的，有啥問題儘管私信來問，W君知道的就直接私信回答了，如果有代表性就會寫成文章發給大家看。

這位粉絲說的是內蒙古的大營鈾礦，其實這是一個很老的新聞，不知道為什麼最近被翻出來了。2012年，也就是10年前，我們的鈾勘探事業取得了重大的突破。在內蒙古大營地區這是位於呼和浩特、包頭、鄂爾多斯三個區域之間的一塊小地方。

原來就是一個鈾礦，只不過在原始開採地點的西邊又發現了較大規模的鈾儲量。

當時在2012年勘探的時候測算這個區域的鈾礦石儲量在5萬噸左右。但在2014年再次勘探的時候又更新了儲量，說是儲量在3萬噸左右。

然後就沒啥然後了。

很多說造300萬枚核彈的說法是來自於5萬噸儲量的簡單計算得出來的。

簡單的計算一下就會發現這件事不靠譜了，5萬噸也就是50000000公斤，除以300萬也就16公斤。按照理論上來說一枚原子彈用鈾的量是15公斤左右，這個數就是這樣被算出來的。

只不過……原子彈需要的是濃縮鈾，而不是普通的天然金屬鈾。

武器級濃縮鈾

通常在天然鈾礦內，金屬鈾的丰度在0。7%左右，武器級別的濃縮鈾需要在80%-95的含量才可以作為原子彈的核心。這時候就得進行鈾的濃縮操作。

鈾的濃縮，一般會選用三種方式進行，分別是電泳法、電磁同位素分離器和氣體擴散法。現在主要用氣體擴散法進行鈾的濃縮。這裡用到的東西就是大家經常聽說過的離心機。

將鈾先製作成六氟化鈾（UF6），這是一種常溫下無色透明的固體。

在56。5度的時候會升華成氣體，透過離心機高速旋轉就會進行分離，這個分離的方式其實挺好理解的。

氣體如果在宏觀上溫度均一，那麼從統計學的規律上來說分子的

動能是相同

的。但是鈾-235和鈾-238差了3箇中子的質量。這就說明這兩種不同的分子的重量是有差異的。這時候具有鈾235分子的UF6為了維持相同的動能，速度就會略微比具有鈾238的UF6分子要快一點。離心機中央管道內是以膜結構。上面佈滿了直徑0。001-0。003微米的小孔。

這些小孔就有點像美國黑色星期五促銷開商店門的樣子。

無規律運動的六氟化鈾氣體會不斷地去衝過小孔，但是分子之間是有碰撞和反彈的，按統計學規律速度越快的分子越容易找到不碰撞的方式直接穿過小孔。這時候外圈的鈾-235的濃度就會略微大於內圈。好的離心機要滿足三個要點，內部氣體壓力足夠低，膜足夠薄，孔足夠小……

但這個濃縮的機率很小很小很小，每透過一級離心機鈾的濃度只能提高千分之三。原來是0。72%，透過一級離心機後鈾235的濃度就變成了0。72216%，透過第二個離心機之後濃度變為0。724326%……有興趣的話，大家可以用1。003來乘下去，每次經過離心機都乘以一個1。003，這樣如果要生產出3%的濃縮鈾，大約要過1200次離心機。

這才到3%，能算出來到90%武器級濃縮鈾的粉絲可以回覆一下到底要過多少次離心機呢？

每臺高速旋轉的離心機一個小時會消耗掉大約3度電，其實當年曼哈頓工程最大的費用支出並不是鈾礦石而是花了大筆的電費。

而且，這是一個金屬鈾的計算出過程，咱們的大營鈾礦裡面的是鈾礦石儲量在5萬噸。大營鈾礦的礦石是砂岩型地浸鈾礦床。是這個東西：

這是放大了40倍的一塊鈾礦石，氧化鈾，把裡面黃色的東西提取出來就是黃餅了。一般的情況下黃餅內的金屬鈾含量在40-70%。這五萬噸礦石中其實只有2萬噸～3。5萬噸的金屬鈾，真正能作為武器級的純的鈾235只有252噸。按照武器級標準也就是280噸。當然了，如果全用來造核彈的話，按照15公斤的鈾核心來計算，也就能造18666枚。

但是這件事不能夠這樣做。

有句話是聯合國說的，世界銀行也拿出相應的資料來支援這一個觀點，就是地球上的石油會在70年左右的時間內消耗殆盡，而按照目前鈾礦的儲量來計算，以目前核電站的需求也只有維持現有核電站85年的運作。

而且目前世界上很多國家在不停地建設核電站。按照這種建設進度來說，鈾礦很可能會比石油更早的耗光。面對能源危機的問題，造核彈還真不如濃縮到3%送到核電站去。

戰爭不是常態，但日常生活才是真正需要這些鈾的地方。

多一嘴，地球上的鈾是哪裡來的？

恆星在核聚變的時候，會不斷的生成更重的元素，直到生成了鐵之後就不會在恆星核聚變的時候再繼續生成比鐵更重的元素了。鈾是自然界中最重的元素，它的生成是由於恆星熄滅後支撐不住自己重力的壓縮爆炸成超新星的過程中，原子之間不斷碰撞產生的。

這些超新星的碎片不遠億萬光年濺落到了地球上，於是地球上就有了鈾礦。那這些東西做原子彈種蘑菇……是不是有點過分了呢？