1公斤的铀235裂变后能释放多少能量?地球上的铀够人类使用多久呢?
早在100万多年以前,人类就开始使用火,在此之后,火释放出的能量一直是人类重要的能量来源。直到最近的100多年时间里,人类才发现比火强大得多的能量——核能,时至今日,人类已经初步掌握了可控核裂变的技术。
简单来讲,这种技术就是将重原子核“掰开”,而重原子核在被“掰开”之后,会因为质量损失而释放出能量,人类再利用这些能量来发电。因为在自然界中最容易被“掰开”的是铀235的原子核,所以铀235就理所当然地成为了应用最多的核燃料了。
1公斤的铀235裂变后能释放多少能量?
铀235的原子核小得离谱(数量级为10^-14米),人类不可能真的去“掰开”它,所以人类采用了一种巧妙的方法,那就是利用高速的中子去轰击原子核,从而使它发生裂变。
上图为铀235的5种裂变方式,每种裂变方式释放出的能量都差不多,平均值约为200MeV,1MeV对应1.6 x 10^-13焦耳的能量,也就是说,每一个235的原子核裂变之后,都会释放出3.2 x 10^-11焦耳的能量。
已知1摩尔的铀235含有6.02 x 10^23个原子,其质量为235克,由此可知,1克铀235含有大约2.56 x 10^21个原子,所以1公斤的铀235就含有2.56 x 10^24个原子,将这个数字与单个235的原子核裂变之后释放的能量相乘,我们就可以得出,1公斤的铀235裂变后会释放出8.2 x 10^13焦耳的能量。
这是什么概念呢?这样说吧,1公斤的标准煤的热值29307千焦,以此为参照物的话,那么1公斤的铀235裂变后所释放出的能量,就与燃烧2798吨标准煤释放的能量相当,由此可见核能有多么强大,这也难怪人类对核能如此“情有独钟”。
那么地球上的铀够人类使用多久呢?
地球上的铀不可再生的,用一点就少一点,就笔者收集到的数据来看,全世界已探明的铀大概是700多万吨,其中铀235的占比约为0.7%,如果按照目前人类的平均使用量来计算,那么这些铀矿中的铀235只够支持人类使用80年左右,
这明显不够用啊,所以人类又对铀238打起了主意(铀238的占比约为99.3%),提出了“快中子增殖反应堆”技术,简单来讲,这种技术就是将一个中子打进铀238的原子核,然后铀238就会变成容易发生核裂变的钚239,这样就可以用于后续的核能发电了。
根据科学家的估算,在“快中子增殖反应堆”技术成熟之后,人类对铀的使用率可以提高50倍,据此我们可以乐观地估计,地球上已探明的铀足够人类使用4000年左右,当然了,如果加上未探明的铀,这个时间还应该再长一些。
以上所述只是地球陆地上的情况,实际上,在地球海洋中的铀储量更加可观,测量数据显示,平均每升海水中就含有3.3微克的铀(主要以三碳酸铀酰络离子的形式存在于海水中),其总量高达42.9亿吨。
可以想象的是,假如人类在未来能够掌握从海水中大量提取铀的方法,地球上的铀就足够人类使用好几万年,甚至好几十万年。
然而这只是基于人类现在对核能的使用情况上来计算的,随着人类文明的发展,人类未来对能量的使用量也会大幅提高,按照“卡尔达肖夫文明指数”的标准,人类现在只是0.73级文明,而想要进入一级文明,人类的功率就必须在现有基础上提高500倍,而想要达到二级文明,更是要在此基础再提高100亿倍之多。
所以从人类文明发展的角度来看,地球上的铀是远远不够的,正因为如此,我们才期待着更高阶的核能——可控核聚变。
与核裂变相比,核聚变的质能转换率提高了大约518.5%,并且核聚变所需要的燃料是氢,而氢是宇宙中丰度第一的元素,占据了宇宙质量的73.9%(这里的质量单指普通物质,不含暗能量和暗物质),对于人类而言,氢元素几乎可以说是取之不尽,用之不竭。
实际上,人类对这方面的研究一直在进行之中,虽然目前我们只能用氘和氚(氢的同位素)来短暂地实现可控核聚变,但可以预期的是,在不太遥远的未来,人类最终会完全掌握这一技术,而到了那一天,人类文明的发展进程必将出现前所未有的飞跃,让我们一起期待吧。
早在100万多年以前,人类就开始使用火,在此之后,火释放出的能量一直是人类重要的能量来源。直到最近的100多年时间里,人类才发现比火强大得多的能量——核能,时至今日,人类已经初步掌握了可控核裂变的技术。
简单来讲,这种技术就是将重原子核“掰开”,而重原子核在被“掰开”之后,会因为质量损失而释放出能量,人类再利用这些能量来发电。因为在自然界中最容易被“掰开”的是铀235的原子核,所以铀235就理所当然地成为了应用最多的核燃料了。
1公斤的铀235裂变后能释放多少能量?
铀235的原子核小得离谱(数量级为10^-14米),人类不可能真的去“掰开”它,所以人类采用了一种巧妙的方法,那就是利用高速的中子去轰击原子核,从而使它发生裂变。
上图为铀235的5种裂变方式,每种裂变方式释放出的能量都差不多,平均值约为200MeV,1MeV对应1.6 x 10^-13焦耳的能量,也就是说,每一个235的原子核裂变之后,都会释放出3.2 x 10^-11焦耳的能量。
已知1摩尔的铀235含有6.02 x 10^23个原子,其质量为235克,由此可知,1克铀235含有大约2.56 x 10^21个原子,所以1公斤的铀235就含有2.56 x 10^24个原子,将这个数字与单个235的原子核裂变之后释放的能量相乘,我们就可以得出,1公斤的铀235裂变后会释放出8.2 x 10^13焦耳的能量。
这是什么概念呢?这样说吧,1公斤的标准煤的热值29307千焦,以此为参照物的话,那么1公斤的铀235裂变后所释放出的能量,就与燃烧2798吨标准煤释放的能量相当,由此可见核能有多么强大,这也难怪人类对核能如此“情有独钟”。
那么地球上的铀够人类使用多久呢?
地球上的铀不可再生的,用一点就少一点,就笔者收集到的数据来看,全世界已探明的铀大概是700多万吨,其中铀235的占比约为0.7%,如果按照目前人类的平均使用量来计算,那么这些铀矿中的铀235只够支持人类使用80年左右,
这明显不够用啊,所以人类又对铀238打起了主意(铀238的占比约为99.3%),提出了“快中子增殖反应堆”技术,简单来讲,这种技术就是将一个中子打进铀238的原子核,然后铀238就会变成容易发生核裂变的钚239,这样就可以用于后续的核能发电了。
根据科学家的估算,在“快中子增殖反应堆”技术成熟之后,人类对铀的使用率可以提高50倍,据此我们可以乐观地估计,地球上已探明的铀足够人类使用4000年左右,当然了,如果加上未探明的铀,这个时间还应该再长一些。
以上所述只是地球陆地上的情况,实际上,在地球海洋中的铀储量更加可观,测量数据显示,平均每升海水中就含有3.3微克的铀(主要以三碳酸铀酰络离子的形式存在于海水中),其总量高达42.9亿吨。
可以想象的是,假如人类在未来能够掌握从海水中大量提取铀的方法,地球上的铀就足够人类使用好几万年,甚至好几十万年。
然而这只是基于人类现在对核能的使用情况上来计算的,随着人类文明的发展,人类未来对能量的使用量也会大幅提高,按照“卡尔达肖夫文明指数”的标准,人类现在只是0.73级文明,而想要进入一级文明,人类的功率就必须在现有基础上提高500倍,而想要达到二级文明,更是要在此基础再提高100亿倍之多。
所以从人类文明发展的角度来看,地球上的铀是远远不够的,正因为如此,我们才期待着更高阶的核能——可控核聚变。
与核裂变相比,核聚变的质能转换率提高了大约518.5%,并且核聚变所需要的燃料是氢,而氢是宇宙中丰度第一的元素,占据了宇宙质量的73.9%(这里的质量单指普通物质,不含暗能量和暗物质),对于人类而言,氢元素几乎可以说是取之不尽,用之不竭。
实际上,人类对这方面的研究一直在进行之中,虽然目前我们只能用氘和氚(氢的同位素)来短暂地实现可控核聚变,但可以预期的是,在不太遥远的未来,人类最终会完全掌握这一技术,而到了那一天,人类文明的发展进程必将出现前所未有的飞跃,让我们一起期待吧。
1、西西弗书店里的标语:再好的地方,你仍需离开。其方法,只是走,然只要继续走,随时随处总会有更好的地方。
西西弗是我最喜欢的书店之一,西西弗斯也是我最喜欢的希腊神话人物之一。日复一日推着石头上山的他被众神审判,让他注定永远徒劳无功。他接受了这样的命运,虽然一切已经注定,虽然一切最终毫无意义,可是他勇敢的接受了,用自己的不妥协永远嘲笑着众神。就像我们这些芸芸众生,当我们接受了生命的毫无意义,接受了一切终究变成虚无,可是依然咬着牙继续推着石头一直向上走。每个人,从某种意义上说,都是不肯屈服的英雄。
2、今天的阳光时有时无,大概是云层翻滚奔涌,把它遮挡住了。经过苏宁广场的时候,看见广场上的小狮子雕塑,它安静坐在那儿,仰头看云。
3、单位的流浪猫照例老实在食堂门口趴着,安静等进后厨讨吃的伙伴出来。我蹲下来问它:你为什么不一起去呢?它喵了一声,大概是说我有点怕。
4、《月球上的人》,医生的这首歌居然一直没有听过。朋友说是她最喜欢的一首。然后我循环了一天。只能庆幸当年当日没有听过这首歌。它太击中要害了,当你有过同样的疼痛,是经不起这一枪的。站在月球上看,分辨不清地球的爱恋是真是假是错是对,千百年过去,三世书也不会记载我这些年分分秒秒的思念。当你我都泯灭成这个宇宙的原子,那爱情去哪儿了呢?那样虚幻的东西,真正存在过吗?世事苍茫,万物渺渺,不管我多爱你,不管我多想念,也穿透不了时间和空间,可见,渺小的不止是我,还有我的爱。所以,又悲伤什么呢?“不理它小爱与大爱 人类太过渺小的最爱”。
西西弗是我最喜欢的书店之一,西西弗斯也是我最喜欢的希腊神话人物之一。日复一日推着石头上山的他被众神审判,让他注定永远徒劳无功。他接受了这样的命运,虽然一切已经注定,虽然一切最终毫无意义,可是他勇敢的接受了,用自己的不妥协永远嘲笑着众神。就像我们这些芸芸众生,当我们接受了生命的毫无意义,接受了一切终究变成虚无,可是依然咬着牙继续推着石头一直向上走。每个人,从某种意义上说,都是不肯屈服的英雄。
2、今天的阳光时有时无,大概是云层翻滚奔涌,把它遮挡住了。经过苏宁广场的时候,看见广场上的小狮子雕塑,它安静坐在那儿,仰头看云。
3、单位的流浪猫照例老实在食堂门口趴着,安静等进后厨讨吃的伙伴出来。我蹲下来问它:你为什么不一起去呢?它喵了一声,大概是说我有点怕。
4、《月球上的人》,医生的这首歌居然一直没有听过。朋友说是她最喜欢的一首。然后我循环了一天。只能庆幸当年当日没有听过这首歌。它太击中要害了,当你有过同样的疼痛,是经不起这一枪的。站在月球上看,分辨不清地球的爱恋是真是假是错是对,千百年过去,三世书也不会记载我这些年分分秒秒的思念。当你我都泯灭成这个宇宙的原子,那爱情去哪儿了呢?那样虚幻的东西,真正存在过吗?世事苍茫,万物渺渺,不管我多爱你,不管我多想念,也穿透不了时间和空间,可见,渺小的不止是我,还有我的爱。所以,又悲伤什么呢?“不理它小爱与大爱 人类太过渺小的最爱”。
一块磁铁加热到770度时会突然失去磁性——这就是莱辛模型。磁铁有磁性时,每个铁原子会不时顽皮一下,但很快会被旁边的小原子重新同化。
然而,当一个“适量的扰动”出现,温度达到那个魔性770度时,热运动让整个体系凌乱,于是失去磁性。
金融市场、经济系统、社会发展完全符合这个规律。“亚稳态”就刻在我们的基因里。
当一个市场不是基于“估值”,而是靠“行为”来定价时,它就像莱辛模型中的磁铁。市场行为互相同化,然后一致行动。一旦达到相变点,那个确定性的结果——改变,就发生了。
所以当估值已经不合逻辑,崩溃必然发生,只缺一个“扰动”的借口。
而你和我,就是那一颗颗小原子,我们看不到整个磁铁的状态,只能跟随身边小原子的行为而后动。如果它们静,我们便相安无事;如果它们躁动,我们便凌乱。整个系统变成亚稳态,进入“改变”前夜。
想在此时阻止“改变”发生,你只能在外面加一个更大的磁场,阻断“适度的扰动”。也可以慢慢推搡,只不过会很耗时。在一个靠负债续命的世界里,时间就是一切。
世界上没有能看到“改变”发生精准时点的水晶球。在我们的经济世界,需要牢牢盯住加热磁铁的那只“大手”——因为只有它能带来改变一切的“扰动”。
然而,当一个“适量的扰动”出现,温度达到那个魔性770度时,热运动让整个体系凌乱,于是失去磁性。
金融市场、经济系统、社会发展完全符合这个规律。“亚稳态”就刻在我们的基因里。
当一个市场不是基于“估值”,而是靠“行为”来定价时,它就像莱辛模型中的磁铁。市场行为互相同化,然后一致行动。一旦达到相变点,那个确定性的结果——改变,就发生了。
所以当估值已经不合逻辑,崩溃必然发生,只缺一个“扰动”的借口。
而你和我,就是那一颗颗小原子,我们看不到整个磁铁的状态,只能跟随身边小原子的行为而后动。如果它们静,我们便相安无事;如果它们躁动,我们便凌乱。整个系统变成亚稳态,进入“改变”前夜。
想在此时阻止“改变”发生,你只能在外面加一个更大的磁场,阻断“适度的扰动”。也可以慢慢推搡,只不过会很耗时。在一个靠负债续命的世界里,时间就是一切。
世界上没有能看到“改变”发生精准时点的水晶球。在我们的经济世界,需要牢牢盯住加热磁铁的那只“大手”——因为只有它能带来改变一切的“扰动”。
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