首先裂变是有临界质量的,低于临界质量的裂变材料,无法发生链式反应,铀-235的临界质量大约是25千克,所以铀-235制成的核弹,存在最小质量。
(1)一摩尔铀-235原子,质量为235克;
(2)1克铀-235原子,就是1/235摩尔,大约是2.56*10^21个铀原子;
于是一克铀-235裂变,释放能量为:
E=3.2*10^-11*2.56*10^21=8.2*10^10焦耳;
可以看到核裂变释放的能量是巨大的,一座普通的核电厂,一年只需几吨铀-235材料,就能满足全年的发电需求。
比如我国秦山核电站,年发电量约500亿千瓦时,每年消耗的铀-235在5吨左右,对应的高浓缩铀体积大约是1/4立方米,但是核电厂采用的是低浓缩铀。
△m=E/c^2≈0.0009克;
亏损率为:
η=△m/m=0.09%;
而氢元素的核聚变反应中,质量亏损率为0.7%,效率比核裂变高了十多倍;铀-235在地壳中的含量非常有限,但是氢的同位素在海水中大量存在,这也是各国着重研究可控核聚变的原因。
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