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1公斤的铀235裂变后能释放多少能量？地球还剩下多少铀（核裂变）

1公斤的铀235裂变后能释放多少能量？地球还剩下多少铀（核裂变）

2025-02-21 15:17:10阅读量：11 字体：大中小

自从一百多万年前人类首次使用火以来，火释放的能量一直是人类重要的能源来源。只是在过去的100年里，人类才发现了一种比火更强大的能源——核能。今天，人类已经掌握了可控核裂变的技术。

简单地说，这项技术包括分解重原子核，原子核因质量损失而释放能量，人类利用这些能量发电。铀235是使用最广泛的核燃料，因为它是自然界中最容易“分解”的原子核。一公斤铀235裂变后能释放多少能量?铀-235的原子核小得可笑(大约10^-14米)，实际上不可能把它们“分开”，所以一个聪明的方法是用高速中子轰击原子核，使它们裂变。
1MeV对应1.6 x 10^-13焦耳的能量，这意味着每235个原子核裂变后会释放3.2 x 10^-11焦耳的能量。已知1mol铀235含有6.02 x 10^23个原子，其质量为235克。因此，1克铀235包含约2.56 x 10^21原子，所以1千克铀235包含2.56 x 10^24原子。乘以这个数字，由一个235原子核裂变释放的能量，你得到8.2 x 10^13焦耳的能量，由1kg铀235的裂变释放。这个概念是什么?这样，1千克标准煤的热值是29307千焦。这表明核能是多么强大，也是多么困难怪人类对核能有如此“迷恋”。
那么，地球上的铀能供应人类多久呢?地球上的铀是不可再生的，少用一点。根据笔者收集的资料，世界已探明的铀储量约为700万吨，其中铀235约占0.7%。如果按照目前人类的平均消耗量来计算，那么这些铀矿中的铀235只够供人类使用80年左右。
这显然是不够的，所以人类转向铀238(占人口约99.3%)，并提出了“快增殖反应堆”技术，即在铀238的原子核中放入一个中子，然后变成钚239，而钚239容易发生核裂变。这可以用于随后的核能发电。科学家估计，在快速增殖反应堆技术成熟后，铀的使用可能会增加50倍。在此基础上，我们可以乐观地估计，地球上有足够多的已知铀，可以使用大约4000年，尽管如果加上未发现的铀，时间可能更长。