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。

【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。

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。

【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。

需要注意的是，虽然低浓度的铀-235不能用于制造核武器，在国际上也没有严格的交易限制。

但是离心机可以将低浓度铀-235转化为高浓度，因此离心机是被禁止流传的。

能量庞大

一般来说，1公斤铀-235在全部裂变的情况下，会产生大约20000兆瓦小时的能量，相当于2700吨煤炭燃烧时释放的能量。

【核反应堆】

这么说大家可能没有概念，再转化一下，一兆瓦时差不多等于1000度电，20000万兆瓦时相当于20000000度电。

2022年，四川人民一天的用电量约为3.4亿千瓦时，相当于3.4亿度电，差不多17公斤的铀-235，就能满足四川一天的用电量。

当然，这仅仅是理想情况，如果将一公斤铀-235用于发电，在过程当中会伴随着大量的能量损耗。

包括冷却反应堆，以及在发电过程当中做功的过程，都会伴随着能量的损失。

目前绝大部分核电站的发电模式采用的还是“烧开水”的模式，当铀-235产生裂变反应之后产生热能，热能将水加热沸腾产生蒸汽，然后用于发电。

比如说，中国华龙一号核电站就是一座“开水核电站”，本质上和当初咱们用煤炭烧锅炉没啥区别。

不过，华龙一号的先进之处有很多，包括采用了多个燃料组件的反应堆堆芯、多种安全保障系统等等。

不仅核电站在烧开水，还有大家津津乐道的核动力航母，也是同样的原理。

【华龙一号核电站】

所以，大家别看核动力航母如此高大上，本质上和蒸汽动力航母没啥区别。

从另一角度来看，铀-235作为一种新型能源，它拥有的潜在价值也是非常庞大的。

从生态环保方面来看，一公斤铀-235就顶2700吨煤炭，而后续燃烧之后对环境的污染十分严重，前者在人为处理得当的情况下，对环境的污染肯定是比不上2000吨煤炭的。

同时，铀-235的能量转化效率也很高，可以在短时间内满足人们爆发式的能源需要。

核电站再配合水力、风力以及其他能源发电的情况下，基本满足中国14亿人口的生产生活需要。

铀-235还能用多久

像这样一种令人类“又爱又恨”的放射性物质，在地球上的储量是有限的。

通常它是以银灰色的金属形式出现，但这是经过人类加工提纯之后的产物，在自然界中，通常会蕴藏在铀矿等矿产资源当中，需要进一步进行提纯加工才能得到。

中国就是一个铀-235储量大国，在2023年的时候，我国内蒙古地区就发现了一批超大型的铀矿，总体储量规模属于10万吨级别，对于我国来说意义重大。

相关资料数据统计推断，人类目前拥有的铀资源储量大约为371.3万吨，其中大部分被澳大利亚等国家占据，在世界范围内分布不均。

随着人类核电站建造数量的不断增加，人类对于铀-235的消耗也在增长，按这个趋势来看，也许到21世纪末期，铀-235资源就已经枯竭了。

不过，从现实情况来看，铀资源枯竭时间可能会更早，在2016年的时候其产量就已经达到了一个峰值，并在此后开始衰减。

这也意味着，铀资源在走下坡路，如果人类在未来无法发现新的隐藏铀矿的话，很有可能会过早枯竭。

所以我们不得不担心这样一个问题，未来当铀-235不再能够用于发电的时候，人类在能源上的空缺怎样才能补足呢？

别担心，除了裂变反应能够产生能量之外，聚变反应也是可以的，而人类正在研究可控聚变反应，俗称“人造太阳”。

人造太阳使用的是核聚变原理

相信可控核聚变会在铀资源枯竭之前得到广泛运用。

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