貧鈾
貧鈾（英語：Depleted uranium；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[1]。
性质与用途
[编辑]民用
[编辑]- 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[2]
- 惯性飞轮
军用
[编辑]- 貧鈾彈：贫铀合金动能穿甲弹具有「自锐」(self-sharpening[3])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
[编辑]鈾是一个毒性较强的金属。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。[4] 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。[5]
放射性与化学毒性
[编辑]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。[6][7] 美国毒物与疾病登记署（ATSDR）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。[8]
暴露途径与关键差异（溶解度/颗粒）
[编辑]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：[6][7]
- 吸入不可溶颗粒：颗粒可能在肺部及相关淋巴组织滞留，关注点包括局部辐射剂量与长期滞留带来的风险。[9]
- 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。[9]
- 皮肤/伤口污染或体内残留碎片：可能导致持续的内暴露，通常被视为需要特别评估的高暴露情境之一。[6][10]
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。[11]
军用情境：粉尘/气溶胶与防护
[编辑]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。[9] 军队通常制定贫铀相关的操作与防护准则；有研究以军方手册为材料，讨论其风险沟通与防护重点，并主张将部分经验转化为平民防护规范的参考。[12] 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。[6][10]
平民与环境暴露：污染、再悬浮与监测建议
[编辑]贫铀弹药命中目标或地面时，只有一小部分弹芯质量会转化为粉尘；粉尘与残骸可造成局部环境污染，并可能因扰动而再悬浮被吸入。[13] 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。[6]
參考資料
[编辑]- ^ Depleted Uranium. IAEA. [2023-03-22]. （原始内容存档于2017-07-16）.
- ^ Boeing Use of Depleted Uranium Counterweights in Aircraft. (PDF). www.nrc.gov. [2023-03-22]. （原始内容存档 (PDF)于2022-01-22）.
- ^ Depleted Uranium. GlobalSecurity.org. 7 July 2011 [24 July 2016]. （原始内容存档于2012-01-19）.
- ^ Craft ES, Abu-Qare AW, Flaherty MM, Garofolo MC, Rincavage HL, Abou-Donia MB. Depleted and natural uranium: chemistry and toxicological effects (PDF). Journal of Toxicology and Environmental Health Part B: Critical Reviews. 2004, 7 (4): 297–317. Bibcode:2004JTEHB...7..297C. CiteSeerX 10.1.1.535.5247
. PMID 15205046. S2CID 9357795. doi:10.1080/10937400490452714. （原始内容存档 (PDF)于2022-10-09）.
- ^ 2007 CERCLA Priority List of Hazardous Substances. Agency for Toxic Substances and Disease Registry. （原始内容存档于4 September 2011）.
- ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 Health effects of depleted uranium (PDF). World Health Organization. 2001-04-26 [2026-01-11].
- ^ 7.0 7.1 POSTnote 154: Depleted Uranium (PDF). UK Parliamentary Office of Science and Technology. 2001-03 [2026-01-11].
- ^ Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Toxicological profile for uranium. Washington, DC: US Public Health Service. 1999. （原始内容存档于18 July 2001）.
- ^ 9.0 9.1 9.2 RSDUWG 2002，第1頁. Briefly, inhaled and insoluble means that the DU particles will stick around in the lungs and attendant lymph nodes, presenting a radiological risk; highly soluble means those particles are off to the kidneys, where toxicity is the issue.
- ^ 10.0 10.1 WHO Fact Sheet N° 257: Depleted Uranium. ReliefWeb（转载WHO）. [2026-01-11].
- ^ Miller, A. C.; Stewart, M.; Brooks, K.; Shi, L.; Page, N. Depleted uranium-catalyzed oxidative DNA damage: absence of significant alpha particle decay. Journal of Inorganic Biochemistry. 2002, 91 (1): 246–252. PMID 12121782. doi:10.1016/S0162-0134(02)00391-4 .
- ^ Zwijnenburg, Wim. Hazard Aware: Lessons learned from military field manuals on depleted uranium and how to move forward for civilian protection norms (PDF). Utrecht: IKV Pax Christi. 2012. ISBN 978-9-070-44327-6.
- ^ Depleted uranium. UN Environment Programme. 2024-11-07 [2026-01-11].
