0.6kg等于多少斤
1945年,人类历史上首颗被运用在战争中的原子弹在日本广岛的空中爆炸,其威力给所有人都留下了深刻的印象。而它的威力之所以如此恐怖,全都仰仗于其中装着的铀235。
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人类首颗被运用在战争中的原子弹在广岛爆炸
那么,“小男孩”当中装着多少铀235?1公斤的铀235裂变后能释放出多少能量?地球上的铀又够人类使用多久呢?
1公斤铀235裂变后能释放多少能量?
咱们先以在广岛释放的“小男孩”为例,切实感受一下铀235到底有多恐怖。
根据资料来看,这颗原子弹的总质量为4.4吨,其中装有64公斤的铀235。
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在广岛释放的原子弹的基本结构
在大家的认知当中,应该所有的铀235都完成了核裂变反应,不然无法释放出这么恐怖的能量。但事实上,根据后来的调查来看,64公斤铀235当中大约有1公斤发生了核裂变,其中的0.6公斤转化成了能量。
这就意味着,正是这1公斤铀235释放出了63TJ的能量,这个能量相当于15000吨TNT炸药。而这恐怖的能量产生的超音速风和冲击波,将几公里内的建筑全部摧毁。不仅如此,后续还有红外线、放射线的影响,不但将人们的皮肤被严重烧伤,还摧毁了其体内的细胞,引发了无数并发症。
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原子弹当中铀235裂变以后释放的能量达到了63TJ
说到这儿,不少人应该还是一头雾水,因为我们如今只能通过图片感受到原子弹爆炸的威力,对于其中装填的铀235并不了解。
铀本身是一种银灰色的金属,化学符号写作U,原子序数为92,这种元素有微放射性。其同位素有很多,不同同位素的能量和半衰期也有所差异。总的来说铀的同位素都不太稳定,尤其是铀238和铀235。
铀235的半衰期为703800000年,从这个年份就能看出,恐怕直到人类毁灭,这种元素都还能够维持原状。
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铀235的半衰期非常长
之所以采用铀235来做原子弹的原材料,是因为这家伙是铀三种天然同位素当中,唯一能发生核分裂,最终引发连锁核裂变反应的。
别看铀235的原子不大,但是转化出来的能量却相当惊人。人们会使用中子去撞击铀的原子核,然后使其发生裂变。当某个铀原子核被撞裂以后,就能成为两个新的原子核时,从而产生能量和中子。
在这种情况下,中子会继续撞击其他的铀原子,形成咱们所说的“链式反应”,最终释放出巨大的能量。根据相关公式来看,1公斤铀235大概能释放出8.2×10^13焦耳的能量,若是觉得只看单位感受还是不够直观,我们可以拿煤炭来进行平替。
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铀235的链式反应会释放出巨大的能量
简单来说,1公斤铀235释放出来的能量,就相当于2700吨煤炭燃烧时释放的能量。这之间巨大的差异,应该能让大家感受到铀235裂变后的威力到底有多恐怖了。
也正是因为这样,人们当初不仅想到了要采用它来制作大规模杀伤性武器,还试图用它来替代煤炭,为我们供给能量。就这样,人们开始建造裂变反应堆,来控制链式反应,用核裂变释放出来的能量来造福人类。
截至目前,世界上已经有多个国家拥有核电站,全球核电运行机组总数已经轻松超过了440台,在美国、日本和一些欧洲国家分布的最为广泛。
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全球核电站的数量日趋增加
很显然,要大力的发展核电,必须要有足够的原材料,而铀资源此时就成为了人们争相追捧的香饽饽。
那么,地球上的铀资源还有多少?还够我们用多久呢?
全球的铀资源有多少?
咱们在上文中介绍铀元素的时候提到了,它本身是一种银灰色的金属。不过它在现实中,不太常以这种形式出现,而是广泛的分布于海水和地壳当中,在地壳当中尤为分散。
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铀235是银灰色的金属
这就意味着它在地壳中的丰度虽然能达到2.3×10^-4%,但是依旧十分的珍贵,毕竟提取实在是太困难了。根据人们的调查来看,全球铀资源主要是以砂岩型、铁氧化物型、侵入岩型等为主。
在这之中,砂岩型铀矿是美国、中亚、东亚等的主要来源,规模很大,开采成本也比较低。其他类型的铀资源,规模虽然也大,但是常常与其他的金属伴生,像铜、金之类的。
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世界铀资源的分布和基本类型
在这种情况下,它常常被当成是“附属品”。这种矿中,铀资源的品位都比较低,每吨里面能提取出几克都了不得了。
资料显示,截止2019年数据,全球成本<260美元/千克铀的合理确定的 (reasonably assured resources,以下简称“RAR”)铀资源量(RAR)为481.5万吨,推断的铀资源量(Inferred)为317.3万吨。
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全球铀资源的总量与分配
在这之中,澳大利亚、加拿大、哈萨克斯坦、纳米比亚、尼日尔的占有量位居世界前五,这些国家的铀资源总和甚至能占到全球铀资源总量的65%。只能说,确实是“分配不均”。
那么,这些铀够人类用多久呢?
从目前核电站数量的不断增加,人们对核能日趋重视的状况来看,剩下的铀资源仅能供人类再使用80年左右。这意味着,到本世纪末,铀资源就已经枯竭了,如果到底时候人类还没有找到替代品的话,可能会陷入核能资源的困境。
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本世纪末期,铀资源就面临枯竭
需要注意的是,极有可能都等不到80年的大限,因为自2016年全球铀产量达到了峰值62379吨以后,从2017年到2019年,其产量就一直呈现出了减少的趋势。
只能说,这家伙提取起来实在是太麻烦了,导致想规模开发和生产异常的困难。
值得一提的是,由于我国的目标是尽早实现碳中和,所以铀资源对我们来说也很重要。
那么,我国的铀资源储量如何呢?是否可以自给自足?
我国铀资源的供需状况
根据全球铀资源的分布状况来说,我国RAR铀资源量左右13.7万吨,排在世界第11位。可是,我国铀资源的需求却在近年来不断上涨,平均每年上涨10.3%左右。
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我国铀资源的分布,总量约为13.7万吨
正因如此,我国的铀资源规模还是太小,品位也显得很低,不足以让咱们实现自给自足。所以,我国的相关机构一直在实行海外并购计划,以此获得一些国家的铀矿权益,确保铀资源不会陷入短缺的境地。
当然,在这种情况下,中国铀资源的对外依存度也在不断升高。
资料显示,中国铀业2014年获得纳米比亚兰格海因里希矿山25%的股权,该矿山于2018年暂停生产;2017年中国铀业收购哈萨克斯坦扎尔帕克铀49%的股权,2019年中国铀业得罗辛铀矿68.6%的股权,该矿山正在生产。
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我国铀业受够了不少国外矿山的股权
由此可见,我国对于铀资源的需求是远超国内供给的。在核电站不断增长的趋势下,这一情况将会变得越来越明显。
所以,我们也不能只想着依靠核裂变,还是得想想怎么才能尽快将核聚变研究透彻,并且投入运用。
那么,大家觉得铀资源被用尽之前,人类是否能找到新的替代能源呢?
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铀资源耗尽之前,我们能找到新能源吗?
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