前言

在早期人類懂得利用工具進行狩獵之後，人類先是利用木棍、石塊進行攻擊、慢慢地學會了將石塊打磨鋒利，開始進入了冷兵器時代。

所謂冷兵器就是指靠物理攻擊而不是靠利用化學物質來進行打擊敵方的武器，例如，刀、劍等鐵製鋼製武器。

這些武器適用於當時的時代，在隨著時代的變遷，人們對於世界的認識更深刻，製作的武器也變得威力更大，逐漸產生了熱武器。

冷兵器

這種變化在近代戰爭中，尤為突出。人們漸漸拋棄了冷兵器的使用，更加依賴熱兵器，即炮彈等利用火藥的爆破作用來攻擊敵方的武器，而在這些爆破武器中，以核武器最有殺傷力。那麼核武器的威力是由什麼產生的呢？

核武器中的鈾‍

核武器（nuclear weapon）是利用能自持進行的原子核裂變或聚變反應瞬時釋放的巨大的能量，產生爆炸作用，並具有大規模毀傷破壞效應的武器。主要包括裂變武器（第一代核武器，通常稱為原子彈）和聚變武器（亦稱為氫彈，分為兩級及三級式）。

裂變武器，即原子彈，就是透過核裂變時產生的能量進行攻擊，利用的是核裂變，一般進行核裂變的是鈾元素、鈽元素這種重元素。

核武器爆炸

核裂變有兩種方式，一個是人工的用中子撞擊原子核，原子核在吸收這個中子之後，就會分裂成兩個或兩個以上的原子核，並且在釋放能量的同時，釋放出更多的中子使其他的原子核也開始裂變，產生鏈式反應；另一個就是自發裂變，發生的條件嚴苛、發生機率很小。

聚變武器，例如氫彈，也是與它的名字一樣，是依靠核聚變反應提供的能量。與核裂變不同的是，發生聚變的難度更高，同時與難度相匹配的是，聚變產生的能量更多，威力也更大。

核裂變

在普通人的眼裡，核武器多指原子彈，而原子彈多由鈾的同位素——鈾235來充當能量來源地。

鈾共有七種同位素，但在這其中並不都是天然形成的，只有三種同位素屬於天然形成的同位素，分別是鈾235、鈾238、鈾234。它們的含量也有所不同，這三種同位素在自然界中含量最多的是鈾238，佔了99.275%，其次是鈾235，佔了0.72%，含量最少的是鈾234，只有0.006%，簡直少的可憐。

但就是這含量小小的鈾235在爆發時，卻有著大大的威力。一顆原子彈鈾含量在11 kg或15 kg左右，就以“小男孩”舉例，它的陸地爆炸面積為10 km，空中爆炸面積為50 km，在爆炸中心的事物將化為灰塵，而在核武器更為發達的現在，一顆原子彈的威力相比於這個資料只增不減。

被“小男孩”原子彈轟炸後的廣島

那麼我們難免會想到一個問題，如果是一公斤的鈾235裂變會產生多少能量呢？

鈾235裂變產生多少能量？‍

鈾裂變，是指鈾的同位素——鈾235發生核裂變，因為在鈾的同位素中，只有鈾235能夠發生裂變。

鈾裂變也同我們上文提到的核裂變的過程相似，都是由於中子撞擊使原子核分裂產生能量。

核反應方程有U+n→Nd+Zr+3n+8e+(ν-，反中微子)、U+n→Sr+Xe+2n、U+n→Ba+Kr+3n。

這三個方程式是最主要的三個方程。根據這些方程來看，在核裂變的結束，鈾原子核最終有可能會形成釹和鋯、鍶和氙、鋇和氪等原子核。由於在反應前後，質量減少了，這些減少的質量都變成了釋放出去的能量。

鈾235發生核裂變

那麼假如一公斤的鈾235發生裂變會產生多少能量呢？

當一箇中子撞擊在鈾原子核上，鈾原子核就會分裂成兩個較輕的新原子核，和一些中子及射線，併產生能量，生成的中子繼續撞擊其他的鈾原子核，形成迴圈往復的鏈式反應，源源不斷地產生能量。

據統計一個鈾元素裂變產生的能量在3.2*10 ^-11焦耳的能量，我們根據化學公式計算可得出一公斤的鈾大概有2.56 x 10^24個原子，兩者相乘就得出一公斤鈾裂變產生的能量，即為8.2 x 10^13焦耳的能量。

假如把這些能量換算成其他物質產生的能量，例如我們最常見的化石能源——煤炭，一公斤鈾裂變產生的全部能量大概相當於2700噸標準煤燃燒放出的能量，從這可以看出，鈾是一個高能物質，而鈾裂變產生的核能也是我們當今世界的清潔能源之一，因此我們對於鈾是有著需求的。

鈾裂變產生大量的能量

既然鈾235有著這麼強大的核能儲備，我們現在對它進行大規模開採了嗎？而地球上又有著多少鈾可供我們開採？

我們從上文中知道只有鈾235才可以進行核裂變進而產生我們所需要的核能，但是鈾235的獲取難度大嗎，鈾礦都集中分佈在哪？關於鈾儲量我們有著許許多多的問題。

地球上的鈾可供使用的時間‍

地球上的資源分為兩大類，一類是可再生資源，指在一段時間內取之不盡用之不竭的能源，但也不是可以隨便取用的，要有節制的使用，例如，風能、水能、太陽能、地熱能等；

風能

另一類是不可再生資源，指我們在開發利用之後，在很長一段時間內都不會再生的自然資源，例如，煤炭石油等化石能源、金銀鐵銅等礦石資源，還有土壤也屬於不可再生資源，而我們今天談到的鈾就屬於不可再生資源中的礦石資源。

屬於不可再生資源的鈾，我們要更加謹慎使用，因為它是不可再生的，所以用一點就少一點。

根據目前的資料來看，全世界已探明的鈾大概是700多萬噸，其中鈾235的佔比約為0.7%，如果按照目前人類的平均使用量來計算，那麼這些鈾礦中的鈾235只夠支援人類使用80年左右。

雖然我們有可能在後續的發展中，陸續地找到其他的鈾礦，但很顯然除非我們後續發現的鈾礦是特大型且鈾235含量很高，否則僅僅是地球上發現的鈾礦中的這些鈾235是遠遠不夠用的。

況且，隨著我們科技的發展，對於能源的需求量也逐日遞增，80年僅僅只是一個以最低能源使用強度計算來的最大數值。

但我們上述資料中計算鈾儲量時，忽視另一塊廣袤的地區——海洋。在海洋中存在這多種元素，但都存在在海水之中，鈾也不例外。

雖然海水中鈾的濃度很低，僅有十億分之三至十億分之四，但是由於海水本身的體積大，科學家們估計海水中總共鈾含量約有40億噸，是陸地含量的五百多倍。

檢測海水中鈾的濃度

但也因為海水中鈾濃度很低，導致我們想要從海水中提煉出鈾的難度很大，截止到目前為止，還沒有一個國家成功實現具有成本效益的海水提鈾的方法。

雖然我國早在1970年就透過海水提鈾，提取了30克的鈾，成為了首個透過海水提取到鈾的國家，但是對於將海水提鈾變為一個有商業可行性的措施仍沒有較好的解決辦法。

不過雖然現在還沒有方法去解決這個問題，但就看最近國際上在這方面的取得的種種突破，我們能夠相信在未來也一定有解決這個問題的辦法。

除了這個方法之外，就目前來說還有一個具有可行性的辦法可以提高鈾235在地球上的儲量。

使用PPH-OP凝膠海水提鈾

鈾238 的蛻變——快中子增殖反應堆‍

鈾238在人們所探明的鈾礦中，佔了99.275%，幾乎探明的所有鈾礦都是它。因此，科學家們想到了利用鈾238來產生可發生裂變的鈾235或鈽-239，因此就形成了快中子增殖反應堆技術。

快中子增殖反應堆是一種以快中子引起易裂變核鈾-235或鈽-239等裂變鏈式反應的堆型。

利用的是將一箇中子打入鈾238中，使鈾238變成可發生裂變的鈽239，在鏈式反應中不斷地提供發生裂變的原料。並且值得一提的是，在執行過程中，鈾235和鈽239的消耗速度要小於鈽239的生成速度，實現了產大於耗，在這個反應堆中，原料越變越多，因此這個反應堆就叫做增殖反應堆。

快中子反應堆示意圖

相比於海水提鈾，這個反應堆更容易實現，並且與其他反應堆型相比，它更加符合現實的需求，更廣泛地在世界各處推行。

截止到目前，全世界共有快中子增殖反應堆21座，提供的用來照明、發電的能源更是不計其數。

但它也有著不可忽視的缺點，由於在反應過程中產生的是可製作核武器的鈽239，因此一旦反應堆發生洩露，就會產生非常大的危害，有著較大的安全風險。

鈽239危害性大

而說到核裂變就想起了名字相似的核聚變，核聚變產生的能量要比核裂變更多，為什麼我們至今用的是核裂變功能而非核聚變呢？

與核裂變“一母同胞”的核聚變‍

核聚變，核是指由質量小的原子，主要是指氘，只有在極高的溫度和壓力下才能讓核外電子擺脫原子核的束縛，讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核（如氦），在這個碰撞過程中，大量電子和中子的釋放所表現出來的就是巨大的能量釋放。

從定義上來看，核聚變和核裂變的原理相反，相同的也僅僅是在結果方面類似，都產生大量的能量，且核聚變的能量更強。

核聚變原理

從原料上看，核聚變的原料是取之不盡用之不竭的，它的原料是全宇宙最多的元素——氫。核聚變最頻繁發生的場所就是太陽，太陽內部的高溫高壓的環境非常適合核裂變的發生，太陽內部的核聚變每秒都要消耗幾百萬噸的氫。

但核聚變的脾氣很“暴躁”，以我們現在的技術水平並不能實現可控性核聚變，實現可控核聚變就要實現高溫高壓的其中一種，而無論是高壓還是高溫，以我們目前的能力都不能做到，因此，實現可控核聚變還在我們未來的計劃中。

太陽時刻都在進行核聚變

結語‍

根據本文內容，我們知道了作為原子彈爆炸能量來源的鈾235裂變產生的能量是多麼可怖，僅僅一小塊僅一公斤重的鈾235裂變產生的能量為8.2 x 10^13焦耳，能比擬2700噸標準煤燃燒產生的能量。

地球上探明的鈾儲量總共有700多萬噸，其中所含有的鈾235能夠讓我們使用80年左右。雖然鈾235儲量少，不能夠滿足我們的長期使用，但我們也有著相應的辦法解決這個問題。

同時，我們也瞭解到了比核裂變更恐怖的力量——核聚變，雖然以我們現在的能力還不能實現可控核聚變，但我們知道人類的能力總是在不停地向前進步的，相信未來總有一天能夠實現這一目標。

核聚變實驗裝置