一公斤高濃縮鈾瞬間核爆和當(dāng)核電站燃料釋放的能量相等嗎?

核武器的巨大威力和破壞力,根本上來源于核裝藥極高的能量密度。也就是單位質(zhì)量內(nèi)的裝藥物質(zhì)核反應(yīng)后釋放的總能量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通能源物質(zhì)進(jìn)行常見的化學(xué)反應(yīng)過程所釋放的能量。最早做為原子彈核裝藥的是鈾235。1千克鈾235全部裂變釋放出的總能量,相當(dāng)于2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒放出的能量。標(biāo)準(zhǔn)煤并非國際能量計(jì)量單位。不過在誰誰日常家用得比較普遍。1公斤標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量,相當(dāng)于29.27兆焦耳,焦耳才是國際標(biāo)準(zhǔn)的能量單位。實(shí)際上的1公斤標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量其實(shí)稍微大于普通的一公斤優(yōu)質(zhì)煤的發(fā)熱量。那么1噸標(biāo)準(zhǔn)煤等于29270兆焦的能量。2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤等于7900萬兆焦的能量。這等于說,1公斤純鈾235全部反應(yīng)后,相當(dāng)于1整火車3000噸煤炭完全燃燒反應(yīng)釋放的熱量。要知道鈾的密度和,
黃金類似。因此一公斤純鈾235的體積也就和一個(gè)李子差不多大。這么小的一塊高能物質(zhì)完全反應(yīng)之下,就能等于一整火車的煤炭徹底燒完,難怪原子彈的爆炸威力那么強(qiáng)。當(dāng)然比鈾235核反應(yīng)后熱值大的物質(zhì)還有,這就是熱核材料氘化鋰6。1公斤氘化鋰6完全反應(yīng)產(chǎn)生的能量值是以上數(shù)值的幾十倍。不過人類到目前仍然不能對熱核材料大規(guī)模的有控反應(yīng)。鈾裂變的基本原理是,當(dāng)一個(gè)中子轟擊鈾235原子核時(shí),這個(gè)原子核能分裂成兩個(gè)較輕的原子核,同時(shí)產(chǎn)生2到3個(gè)新中子和射線,并放出能量。如果新產(chǎn)生的中子又打中另一個(gè)鈾235原子核,就引起新的裂變,能量會(huì)源源不斷地釋放出來。原子彈爆炸的當(dāng)今大部分核電站最大的不同,就是鈾235的反應(yīng)速率差異。原子彈需要豐度91%以上的高濃縮鈾。

而普通的輕水核電站,只需要豐度在3%左右的低濃度鈾燃料就可以了。武器級(jí)濃縮鈾也可以稀釋以后用來放到核電站的反應(yīng)堆中發(fā)電。更高端一些的增值反應(yīng)堆,甚至可以直接“燃燒”豐度只有0.71%的天然鈾礦石。人類制造核彈,隨著技術(shù)的提高,高濃度核裝藥的用量其實(shí)是越來越少。第一顆實(shí)戰(zhàn)原子彈用了60公斤高濃縮鈾235,真正爆炸反應(yīng)的其實(shí)不到1.5公斤,剩下的都炸飛了。而現(xiàn)在一流大國要用武器級(jí)鈾235造一顆最“省料”的原子彈,那么目前全球最高水平只需要6公斤左右。引爆后大約有2公斤可以完全反應(yīng),因此效率大概是30%。當(dāng)然只說完全反應(yīng)了的那部分鈾235,則利用效率在100%。從目前狀況來講,核電站核裂變的熱效率不足30%。瀚海狼山(匈奴狼山)認(rèn)為這點(diǎn)倒是和核彈裝藥的利用效率差不多。

如果只算完全核反應(yīng)的部分,則兩者釋放的總能量也是近似的。因此原則上可以認(rèn)為一公斤純鈾235當(dāng)原子彈裝藥或者稀釋后當(dāng)核電站燃料,只要最終被完全反應(yīng),那么釋放的總能量基本相近。大型核電站本身又只能利用這30%中的70%,因此大部分核電站,只能利用鈾元素釋放能量的20%左右。