1945年,美国向日本广岛投下一枚原子弹,它的代号名为“小男孩”,当中装有64公斤铀-235。
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但实际上,在爆炸的过程当中,仅有不到1公斤的铀-235参与了裂变反应,释放出的能量大约为63TJ,但仍旧直接或者间接性地造成了10多万人死亡。
问题来了,一公斤铀-235完全反应之后,究竟能够释放出多大的能量?在人类现有的能源体系当中,核能占据重要组成部分,如今地球上的铀元素,又能供给人类使用多少年?
核裂变是咋回事
首先我们来了解一下铀元素的裂变反应究竟是怎样的。
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【裂变反应原理】
所谓裂变反应指的是由重的原子核分裂成多个较小的原子,在过程当中会产生大量的能量,从而产生核反应。
怎么才能让重原子裂变为多个小原子呢?在核电站的反应堆当中,通常会使用热中子去轰击铀-235的原子,然后产生2到4个中子,中子再去轰击其他铀-235原子,然后循环往复,形成链式反应。
这就好比一颗弹珠轰击另一颗弹珠,后者分裂为两颗,然后互相轰击,不断进行下去。
但这种反应不是无限制的,一直到产生铁元素,反应基本结束。
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当然,核反应堆和原子弹中的铀-235是不一样的,主要体现在浓度方面。
核反应堆中的铀-235浓度普遍较低,这种链式反应相对来说就要稳定许多,在人类的可控制范围之内。
尽管如此,我们也需要采用诸多手段去控制核反应堆的稳定性。
原子弹当中的铀-235浓度必须在90%以上,这也意味着其一旦发生链式反应,将是非常迅速的,且爆发力十足。
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【可怕的原子弹】
这也是为什么原子弹在爆炸之后,会瞬间产生高温和强烈的光,这都是中子在不断轰击的过程当中产生的能量。
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