裂变|1克铀-235完全裂变所产生的能量,相当于多少吨标准煤?


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【裂变|1克铀-235完全裂变所产生的能量,相当于多少吨标准煤?】
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裂变|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大约需要数百亿年才能彻底释放其能量 , 因为一克铀并不能以链式反应的方式产生裂变 , 原因是它的无法达到临界质量 , 不过可以只用来计算每一克铀释放的能量 , 那么它到底有多大呢?
一克铀彻底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所释放的 , 有比较简便的计算经验计算方式 , 或者采用每摩尔铀-235原子的数量 , 再按单个原子裂变的产生的能量计算 , 两种都差不多 , 我们可以简单做个计算!
简便计算
U-235裂变时质量亏损大约为0.0946% , 也就是1克铀彻底裂变后质量会减少0.0946% , 这些减少的质量会被彻底转换为能量 , 尽管它产生的质量变化极小 , 但以质量转变为能量的计算方式是爱因斯坦的质能转换:
E=mc2
c为光速 , m为质量 , 单位为千克 , 因此一克铀-235彻底裂变所产生的能量大约是:
85022239908.5J
另一个方式是按每一铀原子裂变的能量来计算 , 铀-235裂变大约能产生207MeV的能量 , 1克铀235大约为0.004255摩尔 , 而一摩尔铀大约是6.0221415 × 10^23个铀原子 , 那么总共有2.562 × 10^21个原子!1Mev大约为:3.312×10^-11J , 那么全部裂变产生的能量为:
84838950000.0J
两者大约相差0.21% , 主要是四舍五入造成的 , 不过经验公式已经很精确了 , 毕竟这是粗略计算 , 算个大概也就差不多了哈!
这些能量大约相当于多少标准煤呢?1吨标准煤的热值大约为29270MJ , 那计算得约为2.9吨标准煤!大概一拖拉机不到一点(超载) , 所以各位可以想象一下 , 1克铀-235而已 , 如果全面普及它将减少多少污染排放呢?
为什么一克铀无法裂变 , 铀的裂变过程是怎样的?从理论上来看 , 无论是多少铀都能裂变 , 只要持续不断朝它轰击热中子即可 , 但问题是能让铀-235裂变的热中子源成本是很高的 , 用这种方式取得的裂变能源得不偿失!这个难题完全可以用另一种方式来解决:链式反应!
这种方式的原理很简单 , 即一颗铀原子在受到热中子轰击后会裂变成氪-92和钡-141 , 并且释放出2-3个中子 , 这些多余的中子经过减速剂减速后又能让其它铀原子裂变 , 变成自持裂变!而且还可以用中子吸收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 , 做到链式反应速度可调 , 那就是一个完美的核反应堆了!