核武器漫谈：五万吨铀矿，能造出300万枚原子弹？

这是一个翻牌子粉丝的私信。私信是这样写的：

大家也是一样的，有啥问题尽管私信来问，W君知道的就直接私信回答了，如果有代表性就会写成文章发给大家看。

这位粉丝说的是内蒙古的大营铀矿，其实这是一个很老的新闻，不知道为什么最近被翻出来了。2012年，也就是10年前，我们的铀勘探事业取得了重大的突破。在内蒙古大营地区这是位于呼和浩特、包头、鄂尔多斯三个区域之间的一块小地方。

原来就是一个铀矿，只不过在原始开采地点的西边又发现了较大规模的铀储量。

当时在2012年勘探的时候测算这个区域的铀矿石储量在5万吨左右。但在2014年再次勘探的时候又更新了储量，说是储量在3万吨左右。

然后就没啥然后了。

很多说造300万枚核弹的说法是来自于5万吨储量的简单计算得出来的。

简单的计算一下就会发现这件事不靠谱了，5万吨也就是50000000公斤，除以300万也就16公斤。按照理论上来说一枚原子弹用铀的量是15公斤左右，这个数就是这样被算出来的。

只不过……原子弹需要的是浓缩铀，而不是普通的天然金属铀。

武器级浓缩铀

通常在天然铀矿内，金属铀的丰度在0.7%左右，武器级别的浓缩铀需要在80%-95的含量才可以作为原子弹的核心。这时候就得进行铀的浓缩操作。

铀的浓缩，一般会选用三种方式进行，分别是电泳法、电磁同位素分离器和气体扩散法。现在主要用气体扩散法进行铀的浓缩。这里用到的东西就是大家经常听说过的离心机。

将铀先制作成六氟化铀（UF6），这是一种常温下无色透明的固体。

在56.5度的时候会升华成气体，通过离心机高速旋转就会进行分离，这个分离的方式其实挺好理解的。

气体如果在宏观上温度均一，那么从统计学的规律上来说分子的动能是相同的。但是铀-235和铀-238差了3个中子的质量。这就说明这两种不同的分子的重量是有差异的。这时候具有铀235分子的UF6为了维持相同的动能，速度就会略微比具有铀238的UF6分子要快一点。离心机中央管道内是以膜结构。上面布满了直径0.001-0.003微米的小孔。

这些小孔就有点像美国黑色星期五促销开商店门的样子。

无规律运动的六氟化铀气体会不断地去冲过小孔，但是分子之间是有碰撞和反弹的，按统计学规律速度越快的分子越容易找到不碰撞的方式直接穿过小孔。这时候外圈的铀-235的浓度就会略微大于内圈。好的离心机要满足三个要点，内部气体压力足够低，膜足够薄，孔足够小……

但这个浓缩的概率很小很小很小，每通过一级离心机铀的浓度只能提高千分之三。原来是0.72%，通过一级离心机后铀235的浓度就变成了0.72216%，通过第二个离心机之后浓度变为0.724326%……有兴趣的话，大家可以用1.003来乘下去，每次经过离心机都乘以一个1.003，这样如果要生产出3%的浓缩铀，大约要过1200次离心机。这才到3%，能算出来到90%武器级浓缩铀的粉丝可以回复一下到底要过多少次离心机呢？

每台高速旋转的离心机一个小时会消耗掉大约3度电，其实当年曼哈顿工程最大的费用支出并不是铀矿石而是花了大笔的电费。

而且，这是一个金属铀的计算出过程，咱们的大营铀矿里面的是铀矿石储量在5万吨。大营铀矿的矿石是砂岩型地浸铀矿床。是这个东西：

这是放大了40倍的一块铀矿石，氧化铀，把里面黄色的东西提取出来就是黄饼了。一般的情况下黄饼内的金属铀含量在40-70%。这五万吨矿石中其实只有2万吨～3.5万吨的金属铀，真正能作为武器级的纯的铀235只有252吨。按照武器级标准也就是280吨。当然了，如果全用来造核弹的话，按照15公斤的铀核心来计算，也就能造18666枚。

但是这件事不能够这样做。

有句话是联合国说的，世界银行也拿出相应的数据来支持这一个观点，就是地球上的石油会在70年左右的时间内消耗殆尽，而按照目前铀矿的储量来计算，以目前核电站的需求也只有维持现有核电站85年的运作。

而且目前世界上很多国家在不停地建设核电站。按照这种建设进度来说，铀矿很可能会比石油更早的耗光。面对能源危机的问题，造核弹还真不如浓缩到3%送到核电站去。

战争不是常态，但日常生活才是真正需要这些铀的地方。

多一嘴，地球上的铀是哪里来的？

恒星在核聚变的时候，会不断的生成更重的元素，直到生成了铁之后就不会在恒星核聚变的时候再继续生成比铁更重的元素了。铀是自然界中最重的元素，它的生成是由于恒星熄灭后支撑不住自己重力的压缩爆炸成超新星的过程中，原子之间不断碰撞产生的。

这些超新星的碎片不远亿万光年溅落到了地球上，于是地球上就有了铀矿。那这些东西做原子弹种蘑菇……是不是有点过分了呢？