鈾 92 銀灰色的鈾金屬，受氧化而覆蓋一層黑色氧化物 名稱·符號 ·序數 鈾（Uranium）·U·92 元素類別 錒系元素 族 ·週期 ·區 不適用 ·7 ·f 標準原子質量 238.02891(3)[ 1] 电子排布 [Rn ] 5f3 6d1 7s2 鈾的电子層（2, 8, 18, 32, 21, 9, 2） 發現 馬丁·克拉普羅特 （1789年）分離 尤金-梅爾希奧·皮里哥 物態 固體 密度 （接近室温 ）g ·cm −3 熔点 時液體密度17.3 g·cm−3 熔点 1405.3 K ，1132.2 °C ，2070 °F 沸點 4404 K ，4131 °C ，7468 °F 熔化热 9.14 kJ·mol−1 汽化热 417.1 kJ·mol−1 比熱容 27.665 J·mol−1 ·K−1 蒸氣壓
壓/Pa
1
10
100
1 k
10 k
100 k
溫/K
2325
2564
2859
3234
3727
4402
氧化态 6 , 5, 4, 3[ 2] 鹼性 氧化物）电负性 1.38（鲍林标度） 电离能 第一：597.6 kJ·mol−1 −1 原子半径 156 pm 共价半径 196±7 pm 范德华半径 186 pm 鈾的原子谱线 晶体结构 正交 磁序 順磁性 電阻率 （0 °C）0.280 µ Ω·m 熱導率 27.5 W·m−1 ·K−1 膨脹係數 （25 °C）13.9 µm·m−1 ·K−1 聲速 （細棒）（20 °C）3155 m·s−1 杨氏模量 208 GPa 剪切模量 111 GPa 体积模量 100 GPa 泊松比 0.23 CAS号 7440-61-1 主条目：鈾的同位素
鈾 （ yóu ） Uranium 化學元素 ，其化學符號 为U，原子序數 为92，原子量 為7002238028910000000♠ 238.02891 u 锕系元素 。鈾是一種密度大的銀白色重金屬 ，具有微放射性 ，其密度 比鉛 高出大約70%，比金 和鎢 低。鈾金屬具有相當的反應性，在空氣中表面會形成深灰色氧化層。天然的泥土、岩石和水中含有百萬分之一至百萬分之十左右的鈾。採礦工業從瀝青鈾礦 等礦物 中提取出鈾元素。
已知的鈾同位素 都不稳定，其中以最長壽的鈾-238 （半衰期 44.7億年）和鈾-235 （半衰期7.04億年）在自然界中最為普遍。鈾是在地球上大量存在的太初元素 原子序 最高的[ 3] 超鈾元素 由於半衰期較短，從地球 誕生至今早已衰變殆盡，且現今自然界中也缺乏形成它們的途徑或機制，因此都是以人工合成 的方法发现的，僅有錼 和鈽 等原子序較小的超鈾元素被發現在鈾礦中痕量 生成。自然界中的鈾以三种同位素的形式存在：鈾-238（占天然鈾的99.2739至99.2752%）、鈾-235（占0.7198至0.7202%）、和微量的鈾-234 （占0.0050至0.0059%）。[ 4] 衰變 時會釋放出α粒子 。[ 5] 地球的年齡 。
鈾獨特的核子特性有很大的實用價值。鈾-235是唯一易分裂 的天然鈾同位素，可被慢中子 撞击而裂变，如果其质量超过临界质量 ，就都能夠維持核連鎖反應 ，在核反应过程中的微小质量损失会转化成巨大的能量。这一特性使它廣泛被用於核能發電 以及生产核武器 。然而，其在大自然存在的濃度很低，必須經過濃縮方可使用。耗尽鈾-235后的发电原料被称为貧鈾 （組成以鈾-238為主），可用做钢材添加剂，製造贫铀弹 和裝甲 。鈾-233 也是一種易分裂同位素，唯自然存量極少，一般由天然的釷-232 製備。鈾-238自發裂變 的機率极低，但快中子撞擊可诱导其裂變，屬於增殖性材料 ，即能在核反應爐 中經核嬗變 成為易分裂的鈈-239 。[ 6]
1789年，馬丁·克拉普羅特 在瀝青鈾礦中發現鈾元素，並將其以天王星 （Uranus）命名。尤金-梅爾希奧·皮里哥 鈾玻璃 ，而鈾玻璃在紫外線 照射下會散發綠色瑩光。早期攝影 曾使用鈾為照片著色和暈渲。1896年，亨利·貝可勒爾 發現鈾的放射性。1934年起恩里科·費米 、奧托·哈恩 、莉澤·邁特納 及羅伯特·歐本海默 等人進行研究，使鈾成為核能工業所用的燃料和用於轟炸廣島的小男孩原子彈 原料。冷戰 期間美國 和蘇聯 進行軍備競賽 ，生產數萬個含鈾或衰變產物為鈾-235的鈈-239 的核武器。苏联解体后苏联核武器的安全问题受到公众的关注[ 7]
中子撞擊促使鈾-235產生核裂變 提純後的鈾金屬呈銀白色，屬硬度 較高的元素 之一。鈾金屬具延展性 和可鍛性 ，呈輕微順磁性 ，電正性 高，電導性 低。[ 8] [ 9] 密度 非常高，它比鉛 金屬高70%，但比金 及鎢 稍低。
幾乎所有非金屬元素及其化合物 都可與鈾發生反應，反應活性隨溫度而提高。[ 10] 盐酸 ，而硝酸 在加热条件下也可将铀溶解，而除氫氯酸外的非氧化性酸對鈾的侵蝕則很慢。[ 8] 氧化鈾 。[ 9] 二氧化鈾 或其他工業可用的化學形態。
鈾-235是首個被發現的易裂變 同位素。其他自然產生的同位素為「可裂變」物質，而非「易裂變」（兩者之別請見易分裂材料 ）。在慢中子的撞擊下，鈾-235主要會分裂成兩個較小的原子核，同時釋放核結合能 及更多的中子。當這些新產生的中子被足夠多的原子核吸收，就會產生核連鎖反應 ，瞬時發熱或（在特殊情況下）發生爆炸。核反應爐會使用中子毒物 ，通過吸收多餘的自由中子，來控制這類核連鎖反應的速度。這種吸收中子的物質通常置於反應爐的控制棒 中。
只要大約7公斤的鈾-235就能夠製成原子彈。[ 11] 小男孩原子彈 使用的便是鈾元素的核裂變反應，而三位一体核试验 首個核彈“小工具”（The Gadget）及摧毀長崎 的胖子原子彈 用的則是鈈元素。
鈾金屬具有三種同素異形體 ：[ 12]
α型：正交晶系 ，穩定溫度上限為660 °C
β型：四方晶系 ，穩定溫度區間為660 °C至760 °C
γ型：體心立方 ，從760 °C至熔點，此形態的延展性最高。 U（鈾）-238 —(α衰變 )—> Th（釷 ）-234 —(β衰變 )—> Pa（鏷 ）-234 —(β衰變)—> U（鈾）-234 —(α衰變)—>
Th（釷）-230 —(α衰變)—> Ra（鐳 ）-226 —(α衰變)—> Rn（氡 ） -222 —(α衰變)—> Po（釙 ）-218 —> a. 或 b.
a. —(α衰變)—> Pb（鉛 ）-214 —(β衰變)—> Bi（鉍 ）-214 —> c. 或 d. 砹 ）-218 —(α衰變)—> Bi（鉍）-214 —> c. 或 d.
c. —(α衰變)—> Tl（鉈 ）-210 —(β衰變)—> Pb（鉛）-210 —> e. 或 f. 或 g.
e. —(α衰變)—> Hg（汞 ）-206 —(β衰變)—> Tl（鉈）-206 —(β衰變)—> Pb（鉛）-206 [穩定]
氧鈾系統中物質的相態 非常複雜。鈾的最常見氧化態為鈾(IV)和鈾(VI)，分別對應於二氧化鈾 （UO ）和三氧化鈾 （UO ）。[ 13] 氧化物 還有一氧化鈾（UO）、五氧化二鈾（U ）、過氧化鈾（UO ）等等。
八氧化三鈾 （U ）和二氧化鈾（UO ）是鈾最常見的氧化物。這兩種氧化物都是固體，不易溶於水，在許多化學環境下都相對穩定。八氧化三鈾是最穩定的鈾氧化物，也是自然界中最常見的一種。二氧化鈾則是核反應爐中最常用的鈾燃料。在環境溫度下，UO 會逐漸轉變為U 。因為鈾的氧化物都較穩定，所以鈾是以氧化物的形態儲存和棄置的。[ 14]
左至右為鈾的III、IV、V、VI氧化態 鈾具有不同氧化態的鹽，當中不少都溶於水，可在水溶液中進行研究。鈾的最常見離子態為U3+ （棕紅色）、U4+ （綠色）、UO+ （不穩定）及UO2+ （黃色），分別對應於U(III)、U(IV)、U(V)和U(VI)。[ 15] U3+ 離子不穩定，會從水中釋放出氫氣 。鈾(VI)態對應鈾醯 （UO2+ ）離子，有碳酸鈾酰 、氯化鈾酰 和硫酸鈾酰 等化合物。UO2+ 能和各種有機 螯合劑 形成配合物 ，其中醋酸鈾酰 最為常見。[ 15]
各種鈾酰和氧化鈾陽離子都可溶於水，但鈾酸鹽 並不溶於水[ 16] :1269 [ 17] :158-160 。
當鈾(VI)溶於碳酸鹽溶液而非純水中時，其普爾貝圖 會因與碳酸離子的交互作用而有很大的變化。雖然大部分碳酸鹽都不溶於水，但碳酸鈾卻是可溶的。這是由於鈾(VI)陽離子可以與兩個氧化物及至少三個碳酸鹽形成陰離子配合物。
從鈾的化學形態比例圖可以推論，鈾(VI)溶液的pH值 提升，會使鈾形成水合氫氧化鈾，並在高pH值時形成氫氧化配合物陰離子。
當加入碳酸鹽後，pH值的提高會使鈾轉化為一系列的碳酸鹽配合物形態。特別在pH在6至8的時候，鈾的可溶性會提高，這有助長期穩定儲藏乏核燃料 中的氧化鈾。
鈾金屬在加熱至250到300攝氏度時，會與氫 反應，形成氫化鈾 。繼續加熱則會再次去除氫。因此氫化鈾可用於製造鈾的各種碳化物 、氮化物 和鹵化物 。[ 19] [ 19]
碳化鈾 與氮化鈾 都是相對惰性的半金屬 物質，能少許溶於酸 中，並會與水反應及在空氣中燃點形成U 。[ 19] UC ）和三碳化二鈾（U ）。向熔化鈾加入碳，或在高溫下把鈾金屬置於一氧化碳 中，可產生UC和UC 。U 在1800 °C以下穩定，通過對UC和UC 的混合物進行機械施壓可以形成。[ 20] 氮 後所形成的氮化鈾包括：一氮化鈾（UN）、二氮化鈾（UN ）及三氮化二鈾（U ）。[ 20]
六氟化鈾 是鈾-235分離過程中所用到的鈾原料。铀的卤化物及吡啶配合物 所有的氟化鈾都是從四氟化鈾 （UF ）轉化而成的，UF 則由二氧化鈾經氫氟化反應形成。[ 19] UF 與氫在1000 °C反應後，會還原成三氟化鈾（UF ）。在適當的溫度和壓力下，固態UF 與氣態六氟化鈾 （UF ）反應後，可產生氧化態介乎兩者之間的氟化物：U 、U 和UF 。[ 19]
在室溫底下，UF 具有高蒸氣壓 ，這有助於用氣體擴散法 把鈾-235從比例更高的鈾-238同位素中分離出來。通過以下反應，二氧化鈾和氢化鈾就能形成六氟化鈾。[ 19]
UO + 4 HF → UF + 2 H （500 °C，吸熱）UF + F → UF （350 °C，吸熱）所形成的UF 是一種白色固體，化學活性極高（進行氟化反應），容易昇華 （其氣態接近理想氣體 ）。它是已知的鈾化合物中揮發性最強的。[ 19]
要製造四氯化鈾 （UCl ），可以直接將氯 與鈾金屬或氢化鈾結合。如果用氫還原UCl ，可產生三氯化鈾（UCl ）；進一步進行氯化反應，則可產生氧化態更高的氯化鈾。[ 19]
鈾的溴化物 和碘化物 可通過將鈾直接與溴 或碘 反應形成，或在氫溴酸或氫碘酸中加入UH 。[ 19] UBr 、UBr 、UI 和UI 等等。鈾的氧鹵化物均可溶於水，例如UO 、UOCl 、UO 和UO 。鹵素的原子量 越高，對應的氧鹵化物穩定性就越低。[ 19]
1972年，法國物理學家弗朗西斯·佩蘭 加蓬 奧克洛 的3個礦床中，發現了15處古天然核反應堆 ，今天已不再活躍。該礦床的年齡為17億年，當時地球上的鈾中，鈾-235占3%。[ 21]
人類最早使用鈾的天然氧化物 ，可以追溯到公元79年以前。當時氧化鈾被用來為陶瓷上黃色的彩釉。[ 9] 牛津大學 的R. T. Gunther在義大利 那不勒斯灣 波希里坡 海角的古羅馬 別墅中，發現了含1%氧化鈾的黃色玻璃。[ 22] 中世紀 晚期開始，波希米亞 約阿希姆斯塔爾 （今捷克 亞希莫夫）的居民就使用哈布斯堡 銀礦中提取的瀝青鈾礦來製造玻璃。[ 23]
鈾元素是由德國化學家馬丁·克拉普羅特 發現 的。1789年，他在位於柏林 的實驗室中，把瀝青鈾礦 溶解在硝酸 中，再用氫氧化鈉 中和，成功沉澱出一種黃色化合物（可能是重鈾酸鈉 ）。[ 23] 炭 進行加熱，得出黑色的粉末。他錯誤地認為這就是新發現的元素，但其實該粉末才是鈾的氧化物。[ 23] [ 24] 威廉·赫歇爾 在八年前發現的天王星 （Uranus）來命名這種新元素，而天王星本身是以希臘神話 中的天神烏拉諾斯 命名的。同樣地，百年後科學家發現首個超鈾元素 錼 （Neptunium）時也遵循鈾的命名方式以海王星 （Neptune）命名之，其後的鈈 （Plutonium）則以冥王星 （Pluto）命名。[ 25]
1841年，巴黎 中央工藝學校（Conservatoire National des Arts et Métiers）分析化學教授尤金-梅爾希奧·皮里哥 四氯化鈾 和鉀 一同加熱，首次分離出鈾金屬。[ 23] [ 26]
亨利·貝可勒爾 在1896年將照相底片放在鈾附近，從而發現了放射性 。1896年，亨利·貝可勒爾 在位於巴黎的實驗室中，使用鈾元素發現了放射性 。[ 10] 硫酸鈾醯鉀 （K2 UO2 (SO4 )2 ）放在底片 上，並置於抽屜當中。取出之後，他發覺底片出現了霧狀影像，且使用其他鈾鹽甚至鈾金屬，也會有一樣的效果。[ 27]
1898年，格哈德·卡爾·施密特 瑪麗·居里 先後獨立觀察到釷 元素也具有放射性。[ 28] [ 29] [ 30]
曼哈頓計劃 期間製造的濃縮鈾立方體以恩里科·費米 為首的一個團隊在1934年觀察到，對鈾進行中子撞擊會產生β射線 （即釋放出電子 或正子 ）。[ 31] Ausonium 和Hesperium 。[ 32] [ 33] [ 34] [ 35] 奧托·哈恩 和弗里茨·施特拉斯曼 在哈恩位於柏林的實驗室中進行了此項實驗，發現了鈾能夠分裂成為更小的原子核，並釋放出核結合能。[ 31] 莉澤·邁特納 和她的侄子奥托·罗伯特·弗里施 於1939年2月刊登了該現象的物理解釋，並將這種過程稱為「核裂變 」。[ 36] [ 31] 核嬗變 變為鈈，而鈈就像鈾-235一樣，能夠進行釋放熱中子的核裂變。這一發現促使多國開始進行製造核武器及運用核能 的相關研究。
1942年9月2日，美國曼哈頓計劃 中同樣以費米為首的另一團隊成功產生了首次人造核連鎖反應 ，稱Chicago Pile-1 。團隊在芝加哥大學 一個美式足球場地底進行此項實驗，其中使用了360噸石墨 、53噸氧化鈾 和5.5噸鈾金屬。[ 31] [ 37]
第二次世界大戰 ，美國主要研發了兩種原子彈 ：一種主要含鈾的炸彈，其中的可裂變物質為高濃縮鈾 （代號「小男孩 」）；另一種為主要含鈈的炸彈，其鈈元素源自鈾-238（見三位一體核試 及胖子原子彈 ）。「小男孩」是首個被用於戰爭當中的核武器，它在1945年8月6日於日本 廣島 上空爆炸。其爆炸當量為12,500噸TNT 炸藥，引爆後的熱衝擊波摧毀了5萬幢房屋，導致7.5萬人死亡。（見廣島與長崎原子彈爆炸 ）。[ 27] 核擴散 。然而不過10年，大型鈾礦就在世界各地相繼被發現。[ 38]
首個人造核能發電機EBR-I （實驗增殖反應爐一號）所點亮的4個燈泡（1951年） 位於美國田納西州 橡樹嶺國家實驗室 的X-10石墨反應爐 是世界上第二個人造核反應爐 ，也是第一個為持續作業而造的核反應爐。愛達荷州 阿科鎮阿貢國家實驗室 的EBR-I （實驗增殖反應爐一號）在1951年12月20日成為了首個產生電力的核反應爐。[ 39] BORAX-III 。）[ 40] [ 41] 蘇聯 的奧布寧斯克核電站 ，它於1954年6月27日投入使用。1954年，鸚鵡螺號 成為了第一個使用核動力的潛水艇 。[ 31] [ 42]
美國（藍）與蘇聯（紅，後俄羅斯聯邦）從1945年至2024年的核武器積存量 蘇聯及美國在1950年代至1960年代初，以及法國在1970至1980年代所進行的地面核試驗 [ 43] 輻射落塵 散佈在世界各地。[ 44] [ 45] [ 46]
鈾礦工人患癌症 的機會比其他人較高。例如，有證據顯示納瓦霍 鈾礦工人有較高機會患肺癌。[ 47] 輻射曝露補償法 規定，對所有確診患有癌症或其他呼吸道疾病的鈾礦工人給予10萬美元慰問金。[ 48]
美蘇冷戰 期間，兩國收集並囤積了大量的鈾，並用此製造了上萬個核武器。在1991年蘇聯解體 之後，540噸武器級高濃縮鈾（足以製成4萬個核彈頭）被存放在監管不嚴的地點，散佈在俄羅斯聯邦 及其他前蘇聯國家。[ 11] 亞洲 、歐洲 及南美洲 各國警方在1993年和2005年之間，至少有16次截獲 到走私的武器級鈾和鈈，大部分都來自前蘇聯。[ 11] 美國聯邦政府 在1993年至2005進行了材料保護、控制和衡算項目，動用了5.5億美元來保護位於俄羅斯的鈾鈈存庫。[ 11] [ 49]
天然鈾元素主要由三種同位素 組成：鈾-238 （豐度 為99.28%）、鈾-235 （0.71%）和鈾-234 （0.0054%）。它們均具有放射性 ，會釋放α粒子 ，但也有較小機會進行自發裂變 。
鈾-238是最穩定的鈾同位素，半衰期 約為4.468×109 年，與地球的年齡 相約。鈾-235的半衰期約為7.13×108 年，而鈾-234的半衰期則約為2.48×105 年。[ 50] 238 U，同樣有49%來自234 U，最後約2.0%來自235 U。地球剛剛形成的時候，約有五分之一的鈾是鈾-235，而234 U的豐度則很可能比今天低得多。
鈾-238通常發生α衰變 （有時也會進行自發裂變 ），其衰變鏈 被稱為鈾衰變系 。該衰變系包含18種核素 ，最終的產物則是穩定核素 鉛-206 ，整個衰變鏈由多種衰變途徑組成。[ 10]
鈾-235的衰變鏈被稱為錒衰變系 ，其中有15種核素，最終產物是穩定的鉛-207。[ 10] 放射性定年法 。
鈾-234也屬於鈾衰變系中的一員，因此它會最終衰變為鉛-206。
鈾-233是通過在核反應爐中對釷-232 進行中子撞擊而形成的。鈾-233是可裂變物質，[ 9] 鉈 -205。
鈾-235在核反應爐 和核武器 中有著十分重要的作用，因為它是自然界中唯一一種大量存在的可裂變鈾同位素。它能夠在熱中子撞擊下，分裂成多個碎片，從中釋放出可用的能量。[ 10]
鈾-238不可裂變，但則是可轉換同位素，能夠經中子活化 變為可裂變的鈈-239 。鈾-238可吸收一顆中子，形成鈾-239。239 U會經β衰變 成為錼 -239，並在幾天內再β衰變為鈈-239。239 Pu是三位一體核試 中世界首個原子彈 所使用的可裂變物質。[ 31]
一排排用來濃縮可裂變鈾同位素的氣體離心機 。 自然界中的鈾是由99.2742%的鈾-238和0.7204%的鈾-235組成的。同位素分離 過程將可裂變的鈾-235的濃度提高，以產生核武器和發電所用的濃縮鈾。鈾-235原子裂變所釋放的中子會被其他鈾-235原子吸收，促發更多的裂變反應，持續核連鎖反應 。達到核連鎖反應所需的鈾-235質量稱為臨界質量 。
濃縮鈾的鈾-235含量一般介乎3%到5%。[ 51] [ 52] [ 52]
最常用的鈾濃縮方法是氣體離心法 ，即利用235 UF6 和238 UF6 分子量上的差異，把含有鈾-235的六氟化鈾 離心分離出來。[ 27] 氣體擴散法 是人們最先使用的濃縮方法，曾用於美國曼哈頓計劃 。該方法將六氟化鈾重復透過銀 鋅 薄膜擴散，利用同位素間擴散率的不同分離出鈾-235（鈾-238的原子量更高，因此擴散率較低）。[ 27] 分子激光同位素分離法 用具有特定能量的激光 束把鈾-235與氯之間的分子鍵斷開，但保留鈾-238與氯間的鍵合。鈾-235便能以金屬態從溶液中沉澱分離出來。[ 6] 原子蒸氣激光同位素分離法 （AVLIS）使用的則是發出可見光的可調激光器 染料激光器 等。[ 53] [ 8]
方鈾礦是最常用來提取鈾的礦石。 鈾是一種天然元素，在各類岩石、土壤和水裏都會少量出現。在地球的地殼 當中，鈾的豐度在所有元素中排列第51 。鈾也是在地球上大量存在的元素中原子序最高的。與所有原子量 大於鐵 的元素一樣，鈾只能在超新星 爆炸中自然產生。[ 54] 地幔 的熱量主要來自當中鈾、釷 和鉀-40 的衰變。[ 55] [ 56] 地球的外核 保持液態，也推動著地幔對流 ，從而導致板塊移動 。
鈾在地殼中的平均含量為百萬分之2至4，[ 8] [ 43] 銀 的40倍。[ 10] 17 kg鈾，而海洋 裏則可能有1013 kg鈾。[ 8] 肥料 ，農田土壤中鈾濃度可高達百萬分之15），在海中則是十億分之3。[ 43]
鈾的含量比銻 、錫 、鎘 、汞 和銀要高，並和砷 和鉬 相約。[ 9] [ 43] 釩酸鉀鈾礦 、鈣鈾雲母 、矽鈣鈾礦 、銅鈾雲母 、水矽鈾礦 等等。[ 9] 磷 礦石、褐煤 、獨居石 等。[ 9] [ 10]
檸檬酸桿菌 中的鈾濃度可以比周圍環境高出300倍。腐敗希瓦菌 和鐵還原地桿菌 等的某些細菌可以將鈾(VI)還原成鈾(IV)。[ 57] 檸檬酸桿菌 能夠使內部鈾濃度比周圍環境高300倍。[ 58] 甘油磷酸 （或其他類似的有機磷酸化合物）存在的情況下，可吸收鈾酰 UO2+ ）離子。在一天以後，一克細菌可以產生9克磷酸鈾酰晶體。這意味著可以用這一些物種對受到核污染 的水源進行生物修復 。[ 23] [ 59]
自然界中的鈾(VI)在鹼性環境下會形成可溶性很高的碳酸鹽配合物。這使得核廢料中的鈾能夠輕易流動至地下水源和泥土中，對環境造成污染破壞。然而在鹼性環境下，當存在過量碳酸鹽時，很難將鈾以磷酸鈾的形式沉澱出來。[ 60]
植物 會從泥土中吸取部分鈾。如果去水後以重量計，那鈾在植物中的含量為十億分之5至60，而木材燃燒後的灰燼中可含有百萬分之4的鈾。[ 23] [ 23]
全球鈾礦及鈾需求分佈圖[ 61] 黃餅 是一種經過提煉的高濃度氧化鈾混合物2010年世界鈾產量為53,663噸 ，其中17,803噸（33.2%）採自哈薩克斯坦 。其他主要鈾生產國還包括：加拿大 （9,783噸）、澳洲 （5,900噸）、納米比亞 （4,496噸）、尼日爾 （4,198噸）和俄羅斯 （3,562噸）。[ 61]
开採鈾礦的方法包括：露天开採 、地下开採 、原地浸出 和鑽孔开採 等。[ 6] [ 62] 薩斯喀徹溫 阿薩巴斯卡盆地 礦藏的高濃度鈾平均可含有高達23%的氧化鈾。[ 63] 酸 或鹼 浸濾。浸濾液需通過沉澱、溶液萃取和離子交換，形成一種稱為「黃餅 」的鈾精礦，含有至少75%氧化鈾（U3 O8 ）。黃餅 要經煅燒 以移除磨粉過程中的雜質，再送往精煉和化學轉換工序。[ 64]
用鹼金屬 或鹼土金屬 對鹵化 鈾進行還原反應 ，可製成商用鈾。[ 9] KUF 或UF 點解 後，溶於熔化的氯化鈣 （CaCl ）和氯化鈉 （NaCl）溶液中，也可產生鈾金屬。[ 9] 熱降解 ，可形成高純度鈾。[ 9]
2005年全球主要鈾礦分佈圖 經估計，全球目前有550萬噸鈾庫存，每磅鈾可售59美元；[ 65] [ 66] [ 65] [ 66] [ 65]
澳洲擁有全球已知鈾礦藏的31%。[ 67] 南澳州 的奧林匹克大壩礦山 [ 68] 中非共和國 姆博穆省 貝庫瑪 也擁有大型鈾礦藏。
「百萬噸變百萬千瓦 」等類似計劃通過拆卸核武器，將可用物質轉變為核燃料。[ 69]
海水 中铀浓度很低，但蕴藏量巨大，约45亿吨，是陆地上已探明的铀矿储量的2000倍。1960年代後期，中國華東師範大學 在世界上首次從海水中提取出公斤級的鈾。[ 70] 離子交換 法從海水萃取鈾元素在技術上是可行的。为此，日本已于1986年4月在香川县建成了年产10千克铀的海水提取厂。[ 71] [ 72] [ 73] 橡樹嶺國家實驗室 的研究人員宣佈成功研發了一種稱為HiCap的新型吸附劑，能比過去的吸附劑更好地保留固體或氣體分子、原子和離子。研究人員稱，這種材料提取出的鈾比過去多5至7倍。[ 74] [ 75]
每月鈾價格趨勢圖（以每磅美元計），2007年的鈾價泡沫爆破清晰可見。[ 76] 2005年共有17個國家生產高濃度氧化鈾，其中哈薩克斯坦 （占全球產量的35.6%）和加拿大 （16.7%）為最大產國，其他主要產國還包括澳洲 （11.0%）、尼日爾 （8.0%）、納米比亞 （6.0%）、烏茲別克斯坦 （5.5%）、俄羅斯 （5.5%）、阿根廷 （2.1%）、美國 （2.8%）及中國 （2.7%）等。[ 77] [ 66] [ 78] 對數正態分佈 。礦石含鈾量降低10倍，可开採的鈾礦量就會提高300倍。[ 79]
貧鈾 被多國軍隊用作製造高密度穿甲弹 。鈾在軍事方面的應用主要在於製造高密度穿甲弹 。這種穿甲彈由貧鈾 組成，並摻有1至2%其他元素，形成合金。在高速擊中目標時，由於其高密度、高硬度，並具有自燃 性，它能夠有效摧毀重裝甲目標。坦克及其他車輛的裝甲 中也有使用貧鈾。英、美及其他各國在波斯灣 和巴爾幹 作戰時使用了貧鈾軍備，由於可能在泥土中留下了鈾元素，因此引起了環境安全及政治上的爭論。[ 11]
貧鈾可用於製造儲存或運載放射性物質的容器外殼。雖然鈾本身具有放射性，但其高密度使它比鉛 元素更有效於阻擋強烈的輻射，例如鐳 所產生的輻射。[ 8] [ 9] 慣性導航系統 和陀螺儀 式指南針 當中。[ 9] [ 43] 氧化鈾 中毒，而非輻射（鈾是一種弱α粒子 射源）。
在第二次世界大戰 晚期和整個冷戰 期間，多國利用鈾-235作為可裂變爆炸物製造核武器。最初製成的有兩種核彈：第一種使用鈾-235，相對簡單；另一種使用經轉化鈾-238形成的鈈-239 。之後生產的為更複雜，爆炸力也更大的裂變聚變核彈（氫彈 ），使用鈈裝置使氚 氘 混合物進行核聚變 。這種核彈的外殼是不可裂變的鈾（即貧鈾），核聚變產生的快中子 使該物質裂變，產生爆炸中超過一半的能量。[ 80]
在紫外線 照射下發光的鈾玻璃。 鈾玻璃為真空電容 密封。 鈾在民間主要在核電站 中作核燃料用。假設完全裂變，一公斤的鈾-235理論上可以產生80萬億焦耳 的能量（8×1013 焦耳），相等於3000噸 煤 。[ 6]
商業核電站所用的鈾一般含有3%的鈾-235同位素。[ 6] CANDU 和Magnox 反應爐是能夠使用非濃縮鈾作為燃料的僅有的兩種反應爐。美國海軍 所用的核反應爐通常使用高濃縮鈾，鈾-235的比例較高（實際百分比被列為機密）。快中子增殖反應堆 可經過以下反應將鈾-238轉化為鈈 ：[ 9] 238 U (n, γ) → 239 U -(β) → 239 Np -(β) → 239 Pu.
在放射性被發現之前，鈾主要被用在黃色玻璃及陶器彩釉當中，如鈾玻璃 等。
瑪莉·居禮 在鈾礦石（瀝青鈾礦）中發現並分離出鐳 元素，激發了人們對鈾礦進行開採，將提取出的鐳製成螢光油漆，用於鐘表和飛機儀表盤上。[ 81]
鈾也被用在攝影學化學物（特別是用作調色劑 的硝酸鈾 ）、[ 9] 媒染劑 。乙酸鈾酰和甲酸鈾酰在透射電子顯微鏡 中被用作富含電子的染料，在為超薄切片、單獨細胞器 和高分子 成像時，及在對病毒 進行負染色法 時提高標本與環境的對比度。
鈾的放射性的發現促進了更多在科學及日常中對鈾的應用。由於鈾-238同位素的半衰期 很高（4.51×109 年），因此被用來估計最遠古火成岩 的年齡。其他用到鈾的放射性定年法 包括鈾釷定年法 、鈾鉛定年法 和鈾鈾定年法 。在產生高能X射線 時所用的目標體中也用到鈾。[ 9]
人類吸入受污染空氣或攝入受污染的水和食物，鈾（及其衰變產物，如氡 等）就會進入人的體內。空氣中的鈾通常非常少，但在磷 化肥 處理廠、核武器研究中心、煤發電廠、鈾礦、鈾礦石和濃縮鈾處理廠中工作的人員，以及居住在曾使用貧鈾作為武器的戰地附近的人，就會有較高的鈾攝入量。[ 82] [ 83]
中華民國勞動部職業安全衛生署訂定八小時的工作天內，工作場所鈾的濃度在0.25 mg/m3為可接受的範圍，而美國國家職業安全衛生研究所則建議八小時工作天內暴露濃度不應超過0.25 mg/m3，短時間內則不可超過0.6 mg/m3，而在10 mg/m3的濃度下，鈾有立即的危險性。
大部分進食到體內的鈾會在消化 過程後排出。當氧化鈾等不可溶的含鈾物質進入身體後，只有大約0.5%會被吸收；如果可溶性較高的鈾醯離子進入體內，身體所吸收的量可以高達5%。[ 23] 铀化合物 能夠更快地離開身體，特別是當不可溶鈾化合物經塵埃進入肺部 之後，會對人體造成更大的傷害。在進入血液後，鈾會因親磷 性而積累在骨骼 組織內，並停留多年。[ 23] α粒子 也無法穿透皮膚。
合成的鈾則會形成鈾離子，並會累積於骨骼、肝、腎、以及生殖器官之組織。鈾可被鋼表面或含水層給淨化。
留在體內的鈾會影響腎 、腦 、肝 、心 的正常運作，除了微弱放射性以外，其本身的化學毒性也會對身體的其他器官造成傷害。[ 23] [ 84] [ 85] [ 86] [ 87] 三氧化鈾 、硝酸铀酰 及其他六價铀化合物 中的鈾醯（UO2+ ）離子在實驗動物身上，造成了先天缺陷和免疫系統破壞。[ 88] 美國疾病控制與預防中心 曾發表過研究指出，天然及貧鈾仍沒有造成過人類癌症 個案，[ 89] [ 43] [ 90] 六氟化铀 對人體有致命性的傷害，但死因通常為氢氟酸 以及氟化铀酰 的產生，而不是鈾本身的毒性。[ 91] 自燃 ，造成火災。[ 9]
研究人員在接觸鈾金屬時，都會使用手套作保護。[ 92] [ 92]
2004年鈾毒性研究之彙整[ 84]
器官系統
症狀
生理功能異常
實驗研究
腎
提高尿中尿蛋白、過氧氫化酶濃度以及利尿
對腎小管造成傷害、管上皮細胞與腎元細胞壞死
N/A
腦/中樞神經系統
認知神經測試表現失常
急性膽鹼能神經中毒
大腦皮質、中腦、蚓部產生依賴性累積 、海馬迴電生理異常
N/A
DNA
癌症病例增加[ 48] [ 93] [ 94] [ 95] [ 96] [ 97]
基因突變率增加、腫瘤數目增加
出現具微核的雙核細胞，抑制細胞週期及增殖、姊妹染色體異常增生、基因具致癌表現型
骨骼/肌肉
N/A
牙周之骨骼生成及肺泡傷害復原受抑制
N/A
生殖系統
鈾礦礦工之第一胎多為女性
睪丸間質內細胞空化
N/A
呼吸系統
目前未證實有不利之影響
嚴重的鼻塞及鼻出血、肺病變、纖維化、水腫、癌
N/A
腸胃
嘔吐、腹瀉、尿蛋白
N/A
N/A
肝
未發現在暴露劑量下有影響
脂肪肝、侷限性壞死
N/A
皮膚
尚未有暴露劑量評估之數據
空化表皮細胞腫脹、毛囊及皮脂腺受損
N/A
嵌入體內之貧鈾碎片周圍組織
含鈾尿濃度提高
含鈾尿濃度提高、神經心理測驗及生化測試異常
N/A
免疫系統
慢性疲勞、皮疹、眼耳感染、髮量降低、體重減輕、咳嗽，可能是鈾之化合物之影響，而非貧鈾本身
N/A
N/A
眼
N/A
結膜炎、刺激性發炎、水腫、結膜囊潰瘍
N/A
血液
N/A
紅血球數量、血紅素含量降低
N/A
心血管
因攝入鈾所導致之心肌炎、攝入後六月即痊癒
無影響
N/A
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