裂变 1公斤铀235裂变后能释放多少能量?地球上的铀够人类使用多久?


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前言
在早期人类懂得利用工具进行狩猎之后 , 人类先是利用木棍、石块进行攻击、慢慢的学会了将石块打磨锋利 , 开始进入了冷兵器时代 。
所谓冷兵器就是指靠物理攻击而不是靠利用化学物质来进行打击敌方的武器 , 例如 , 刀、剑等铁制钢制武器 。
这些武器适用于当时的时代 , 在随着时代的变迁 , 人们对于世界的认识更深刻 , 制作的武器也变得威力更大 , 逐渐产生了热武器 。
这种变化在近代战争中 , 尤为突出 。 人们渐渐抛弃了冷兵器的使用 , 更加依赖热兵器 , 即炮弹等利用火药的爆破作用来攻击敌方的武器 , 而在这些爆破武器中 , 以核武器最有杀伤力 。 那么核武器的威力是由什么产生的呢?
核武器中的铀
核武器(nuclear weapon)是利用能自持进行的原子核裂变或聚变反应瞬时释放的巨大的能量 , 产生爆炸作用 , 并具有大规模毁伤破坏效应的武器 。 主要包括裂变武器(第一代核武器 , 通常称为原子弹)和聚变武器(亦称为氢弹 , 分为两级及三级式) 。
裂变武器 , 即原子弹 , 就是通过核裂变时产生的能量进行攻击 , 利用的是核裂变 , 一般进行核裂变的是铀元素、钚元素这种重元素 。
核裂变有两种方式 , 一个是人工的用中子撞击原子核 , 原子核在吸收这个中子之后 , 就会分裂成两个或两个以上的原子核 , 并且在释放能量的同时 , 释放出更多的中子使其他的原子核也开始裂变 , 产生链式反应;另一个就是自发裂变 , 发生的条件严苛、发生概率很小 。
聚变武器 , 例如氢弹 , 也是与它的名字一样 , 是依靠核聚变反应提供的能量 。 与核裂变不同的是 , 发生聚变的难度更高 , 同时与难度相匹配的是 , 聚变产生的能量更多 , 威力也更大 。
在普通人的眼里 , 核武器多指原子弹 , 而原子弹多由铀的同位素——铀235来充当能量来源地 。
铀共有七种同位素 , 但在这其中并不都是天然形成的 , 只有三种同位素属于天然形成的同位素 , 分别是铀235、铀238、铀234 。 它们的含量也有所不同 , 这三种同位素在自然界中含量最多的是铀238 , 占了99.275% , 其次是铀235 , 占了0.72% , 含量最少的是铀234 , 只有0.006% , 简直少的可怜 。
但就是这含量小小的铀235在爆发时 , 却有着大大的威力 。 一颗原子弹铀含量在11 kg或15 kg左右 , 就以“小男孩”举例 , 它的陆地爆炸面积为10 km , 空中爆炸面积为50 km , 在爆炸中心的事物将化为灰尘 , 而在核武器更为发达的现在 , 一颗原子弹的威力相比于这个数据只增不减 。
那么我们难免会想到一个问题 , 如果是一公斤的铀235裂变会产生多少能量呢?
铀235裂变产生多少能量?
铀裂变 , 是指铀的同位素——铀235发生核裂变 , 因为在铀的同位素中 , 只有铀235能够发生裂变 。
铀裂变也同我们上文提到的核裂变的过程相似 , 都是由于中子撞击使原子核分裂产生能量 。
核反应方程有U+n→Nd+Zr+3n+8e+(ν- , 反中微子)、U+n→Sr+Xe+2n、U+n→Ba+Kr+3n 。
这三个方程式是最主要的三个方程 。 根据这些方程来看 , 在核裂变的结束 , 铀原子核最终有可能会形成钕和锆、锶和氙、钡和氪等原子核 。 由于在反应前后 , 质量减少了 , 这些减少的质量都变成了释放出去的能量 。
那么假如一公斤的铀235发生裂变会产生多少能量呢?
当一个中子撞击在铀原子核上 , 铀原子核就会分裂成两个较轻的新原子核 , 和一些中子及射线 , 并产生能量 , 生成的中子继续撞击其他的铀原子核 , 形成循环往复的链式反应 , 源源不断地产生能量 。
据统计一个铀元素裂变产生的能量在3.2*10 ^-11焦耳的能量 , 我们根据化学公式计算可得出一公斤的铀大概有2.56 x 10^24个原子 , 两者相乘就得出一公斤铀裂变产生的能量 , 即为8.2 x 10^13焦耳的能量 。

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