1克铀裂变产生的能量,相当多少煤燃烧?为啥有这么大能量?( 二 )
1克铀-235原子就亏损了约0.0009克 , 也就是0.9毫克 。
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核裂变和核聚变都无法得到完美的质能转换
爱因斯坦发现了伟大的质能方程 , 也就是质量和能量是等价的 , 可以相互转换的 , 如果质量能够全部转化为能量 , 只要极小质量就可以爆发出巨大能量 。这个理论揭示了更深层次的自然规律 , 原来纷繁复杂的大自然中 , 蕴含的规律会是这么简单 。
这个规律为人类打开能源宝库的大门提供了钥匙 , 如果能够更多地提升质能转化率 , 就能够获得更多的能量 。核裂变过程虽然转化的质量只占不到千分之一 , 但已经非常惊人了 , 1克铀-235如果全部裂变 , 产生的能量就约相当于19.36吨的TNT炸药当量 , 由此人们利用这个原理发明了原子弹和核发电 。
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但是 , 无论是核爆还是民用核反应堆 , 实际上都无法达到100%的核裂变质能转换 。这是因为 , 铀-235的纯度无法达到100% , 一般武器用铀-235纯度要求达到90%以上 , 民用核发电的核燃料铀-235含量纯度只要求达到5% 。
在核裂变过程中 , 也很难实现所有铀原子完全裂变 , 因此以上1克铀-235可以得到的裂变能量只是理论值 。广岛原子弹“小男孩”装药90%纯度的铀-235约45kg , 爆炸的威力约13000吨TNT炸药当量 , 简单计算只相当约0.7kg铀-235全部裂变的质能转化能量 。
即便这样 , 核子裂变的威力已经够大了 。而核聚变的质能转换率可达0.7% , 是核裂变的6~7倍 , 威力更强大 , 是迄今为止人类掌握的最大质能转化方式 。但核聚变和核裂变都只能将质量极小一部分转化为能量 , 未来还有更大效率的质能转换方式吗?
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质能转换能量开发任重道远
理论上 , 只有反物质湮灭才能够得到全部质量转化的能量 , 也就是说1份量的反物质和1份量的正物质碰到一起 , 会瞬间湮灭爆发出2份质量的能量 , 这个能量有多大?我们来简单计算一下1克反物质能够得到多大能量:
0.001*2*300000000^2=1.8*10^14J , 就是180万亿焦耳 , 是核裂变的2200多倍 , 是核聚变的300多倍 , 是煤燃烧产能的60多亿倍 。
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这将是质能转换能够获取的最大终极能量 。但反物质极其稀少 , 且非常难保存 , 因此要获取反物质能量是非常困难的 , 目前的所有尝试都是远远得不偿失 。
那么 , 在目前掌握核聚变0.7%的最大职能转换率到反物质湮灭100%质能转化率之间 , 还有99.3%的巨大空白空间 , 还有什么样的方式能够得到更大的质能转换能量呢?希望你是下一个发现更大质能转换率新能源的人 , 期待 。
你对这个问题怎么看?欢迎讨论 , 感谢阅读 。
【1克铀裂变产生的能量,相当多少煤燃烧?为啥有这么大能量?】来源:时空通讯
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