1克铀-235完全裂变所产生的能量，相当于多少吨标准煤？

一克铀235需要大约数百亿年才能完全释放它的能量，因为一克铀不能在链式反应中产生裂变，因为它的质量达不到临界质量，但它只能用来计算每克铀释放的能量有多大？

一克铀完全裂变释放的能量相当于2.9吨标准煤

铀的能量是通过重元素裂变释放的。量，然后根据单个原子裂变产生的能量来计算，两者是差不多的，我们可以简单的做个计算！简单计算

U-235裂变的质量损失约为0.0946%，即1克铀完全裂变后质量将减少0.0946%，减少的质量将完全转化为能量，虽然它产生的质量变化很小，但是质量转化为能量的计算方法是爱因斯坦的质能转换：

E=mc^2c是光速，m是质量，并且单位是千克，所以一克铀235完全裂变产生的能量约为：

85,022,239,908.5J

另一种方法是计算每个铀原子裂变的能量，铀235裂变可以产生大约207MeV的能量，1克铀235大约是0.004255摩尔，一摩尔铀大约是6.0221415×10^23个铀原子，所以总共有2.562×10^21个原子！1Mev约为：3.312×10^-11J，则所有裂变产生的能量为：

84,838,950000.0J

两者相差约0.21%，主要是四舍五入造成的，但经验公式已经很准确了，毕竟这是粗略的计算，差不多了！

这些能量相当于多少标准煤？1吨标准煤的热值约为29270MJ，计算出来约为2.9吨标准煤！大概一台拖拉机还不到一点点（超载），所以你可以想象，1克铀235，如果广泛使用，能减少多少污染排放？

为什么一克铀不能裂变，铀的裂变过程是怎样的？

理论上，不管铀有多少，只要不断地用热中子轰击，都可以裂变，但问题是，能使铀235裂变的热中子源成本高，获得的裂变能这样就得不偿失了！这个谜题完全可以用另一种方式解决：连锁反应！

这个方法的原理很简单，就是一个铀原子在受到热中子轰击后会分裂成氪92和钡141，并释放出2-3个中子。通过其他铀原子被慢化剂减速后，可以发生裂变，成为自持裂变！而且，可以利用吸收中子的控制棒来吸收这些多余的中子，控制核反应堆的整体输出能量，实现链式反应速度的可调。那是一个完美的核反应堆！

不过，中学课本上解释说，原子内部空间很空，原子核相当于万人体育场中央的篮球。如果你往几公里外的球场扔一个篮球，篮球命中的概率几乎等于0，那怎么办呢？既然一个球都打不中，那就用无数个球，扔出去一个就打到你！

由无数个原子组成的原子篮球场，每次投掷的总数一定会命中一个，这就是裂变材料的临界质量。简单的说，达到这个质量之后，更容易产生自持裂变！例如，铀235的临界质量是52公斤，但许多消息来源说它是15公斤！其实也没错，那就是加了中子反射层后的临界质量，让飞出核材料的中子能够反射回去，继续参与裂变！

核裂变除了释放出巨大的能量，还有令人作呕的放射性污染

听上面的介绍，核裂变是一种近乎完美的能量，它可以裂变，只要有足够的核物质，只要被激活就可以自己裂变，输出的能量可以换个控制棒，一克铀可以换2.9吨标准煤，不是很完美吗？从这一点来看它是完美无缺的，但它有两个致命的缺陷！

可裂变铀235获取困难

铀在自然界中比较稀有，但其巨大的能量促使人类寻找铀矿。当然，不仅仅是能源的诱惑，还有制造原子弹的需求。人类使用铀能的原动力来自于武器！地球上还有很多铀矿，分离铀并不难！

但天然铀绝大部分是难以裂变的铀238，能裂变的铀235只占0.72%左右。不过一般的轻水反应堆对核燃料的要求都比较高，而核武器级的铀-235要求就更高了，反正要在90%以上！但是238和235是铀的同位素，化学性质相差不大，分离难度很大！

离心机结构

但是因为两种同位素的质量相差3个中子，所以大规模的235分离大多采用UF6的气体离心法！这种分离方法的原理非常简单。它利用两种同位素的密度差，逐级分离浓缩。但由于两者的密度差极小，离心分离需要多级才能达到足够的浓度，耗费大量能源和设备制造。困难！

离心机阵列，有多少个？有多少没有在照片中？

增殖堆的出现大大提高了铀的利用率

在核反应堆中，控制棒会吸收大量过剩的中子来控制反应堆的输出功率，这些中子将被浪费了，我们知道，元素在吸收中子后会不稳定，产生β衰变，释放出一个电子和一个反中微子，然后衰变成一个质子，也就是成为另一种元素！

铀238的增值反应过程

这是增殖堆的原理。如果利用铀238，估计核燃料的消耗将以目前的规模增加十倍以上，人类的能源保障将达到数千年甚至更长！

铀的裂变及其产物的衰变和增殖过程

放射性污染无法处理

核裂变后的元素大多具有放射性，它们会不断衰变直到成为稳定元素，并且这个周期短至几天。时间长一万年甚至更长，所以核反应堆每年都会有很多裂变（不是100%利用），能量输出减少的核废料需要处理，而我们人类不有一个特别好的办法，只能暂时将它们处理掉，收集起来，一起堆放在地下某个很深的洞窟里！

1957年，在苏联东部的乌拉尔山脉深处，发生了历史上最早、排名第三的“克什特姆核事故”当时对核废料的特性和处理方法了解不足，将核废料存放在密封的钢制容器中埋在地下，上面浇上一层薄薄的混凝土。

1957年9月29日晚，由于年久失修，冷却系统发生故障，核废料放射性衰变的能量产生大量蒸汽，整个掩埋区发生爆炸，数十吨钢铁坦克破烂不堪，核废料散落一地。据估计，当时的能量大约相当于70-100吨TNT当量，大量的放射性尘埃被排放到大气中！

这些放射性物质随着强风飘荡，使车里雅宾斯克、斯维尔德洛夫斯克和秋明州的部分地区暴露在放射性污染之中，影响面积达52000平方公里，留下了一条长长的地带！史称“东乌拉尔放射性痕迹”！

所以说核能很厉害，但是它的放射性污染和它的能量一样厉害。迄今为止，人类只能将其掩埋。没有更好的办法，也许我们只能寄希望于未来的核聚变了！但是，如果核聚变没有实现呢？人类应该做什么？您不妨留言提出建议！