1公斤铀-235释放出的能量有多大？地球上的铀，人类还能用多久？

我们日常使用的能量，有很多是都来自化学反应，也就是所谓的化学能，从微观角度来看，化学能只涉及到原子的外层电子，然而在原子内部的原子核中，其实还蕴藏着比化学能强大得多的能量——核能。

从理论上来讲，核聚变和核裂变都可以释放出大量的核能，虽然人类目前还不能对核聚变释放出的核能进行有效地控制，但在核裂变领域，人类也已经可以算是小有成就了。

就目前的情况来看，世界各地已建成数百座以核裂变为基础的核电站，而这些核电站主要使用铀-235来作为核燃料。

那1公斤铀-235释放出的能量有多大呢？我们可以来算一下。

简单来讲，让铀-235原子核发生裂变，通常是用中子轰击它们，使其分裂成两个较轻的“碎片”，在此过程中，参与反应的极少一部分质量会以能量的形式释放出来。

根据已知的测量数据，虽然铀-235有多种不同的裂变分支（如上图所示），但其释放出的能量都相差不大，其平均值约为200MeV，也就是3.2 x 10^(-11)焦耳。

另一方面，1摩尔铀-235的质量为235克，其中包含了6.02 x 10^23个原子，而1公斤就是1000克，据此我们就可以计算出，1公斤铀-235的原子数量大约为2.56 x 10^24个。

将这个原子数量与前面计算出的平均值相乘，就可以得到，在全部完成裂变的情况下，1公斤铀-235能释放出大约8.2 x 10^13焦耳（82万亿焦耳）的能量，作为对比，标准煤的热值大约每公斤29307千焦，也就是说，这大概相当于燃烧2798吨的标准煤所产生的化学能。

据此我们也可以清楚地看到，核能实在是太香了。但问题是，铀资源毕竟是有限的，用一点就少一点，那地球上的铀，人类还能用多久呢？我们接着看。

目前的统计数据显示，全球已探明的可开采铀资源有近800万吨，然而在它们之中，能直接用来作为核燃料的铀-235却只占很少一部分（相对丰度约0.7204%），而其他的绝大多数都是铀-238（相对丰度约99.2742%），除此之外，还有微量的铀-234（相对丰度约0.0054%）。

根据科学家的估算，按照人类目前的消耗量，如果只是使用其中的铀-235，那已探明的可开采铀资源就只能维持百年量级（80至120年）。不过好消息是，科学家现在已经找到了一种可以将铀-238利用起来的技术。

这种技术被称为“快中子增殖”，其原理简单来讲就是，我们可以让一个中子被铀-238原子核捕获，生成铀-239，这个铀-239很不稳定，会在短时间内发生β衰变（半衰期约23.5分钟），从而变成镎-239，而镎-239仍然很不稳定，它会再次通过β衰变（半衰期约2.35天）形成钚-239。

由于钚-239与铀-235一样易于发生核裂变，两者发生核裂变时释放出的能量也大致相当，并且其半衰期还足够长（约2.41万年），因此钚-239本身，其实就是一种优质的核燃料。

科学家乐观地认为，随着“快中子增殖”技术的发展和完善，在不太遥远的未来，我们对铀资源的利用效率将提高60倍以上，而这也就意味着，仅凭全球目前已探明的可开采铀资源，人类就可以使用数千年的时间。

值得一提的是，在地球的海洋中还有大量的铀资源，平均每升海水中就含有大约3.3微克的铀，其总量可以高达40多亿吨。

尽管目前人类还没有能力从海水中大量提取铀资源，但可以想象的是，随着科技的进步，人类迟早会有这种能力，到那个时候，人类就更不用为铀发愁了。