導(dǎo)讀來源：搜狗百科莫慌，這次是真核能！都21世紀(jì)了，就別再談核色變啦；不如，用核能來燉個(gè)牛肉唄。一部核能史，串出一部近代物理學(xué)史核能（NuclearEnergy....

來源：搜狗百科

莫慌，這次是真核能！

都21世紀(jì)了，就別再談核色變啦；

不如，

用核能來燉個(gè)牛肉唄。

一部核能史，串出一部近代物理學(xué)史

核能（Nuclear Energy）又稱原子能，是利用原子核發(fā)生變化釋放的能量。核能是人類歷史上的一項(xiàng)偉大的發(fā)現(xiàn)。縱觀核能的發(fā)展史，我們可以看到整個(gè)近代物理學(xué)史。

1895年，謹(jǐn)慎的德國物理學(xué)家倫琴（Wilhelm R?ntgen，1845-1923）憑著發(fā)現(xiàn)新事物的眼睛和不懈鉆研的精神，發(fā)現(xiàn)了X射線。

一張帶著戒指的X光手片，打開了胸片、牙片、安檢儀、探傷儀等等應(yīng)用的大門，成為一把為我們的健康、安全以及生產(chǎn)生活的方方面面保駕護(hù)航的“光劍”。

來源：百度圖庫

1896年，出生于法國一個(gè)科學(xué)氛圍濃厚家庭的貝克勒爾（Antoine Henri Becquerel，1852－1908）也是由于一場意外而發(fā)現(xiàn)了鈾的天然放射性。

兩年后，居里夫人在研究鈾射線的存在時(shí)，在銅鈾云母中又發(fā)現(xiàn)了一種比鈾的放射性強(qiáng)百倍的元素--釙。幾年之后，居里夫人又發(fā)現(xiàn)了另一種放射性元素--鐳。因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)天然放射性，貝克勒爾與居里夫婦共同獲得了1903年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

隨著越來越多的放射性元素被發(fā)現(xiàn)，人們又開始思索：這些物質(zhì)輻射出多少能量？能否與物質(zhì)的質(zhì)量聯(lián)系起來呢？

這個(gè)問題兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，來到了永遠(yuǎn)不可能避開的天才愛因斯坦（Albert Einstein，1879-1955）面前了。在“愛因斯坦奇跡年（1905年）的《奇跡年論文》”中，他把以輻射形式發(fā)射的能量和物質(zhì)的靜止質(zhì)量聯(lián)系起來，得到了著名的質(zhì)能方程：

時(shí)間輾轉(zhuǎn)，來到了1914年。在英國曼徹斯特大學(xué)工作的物理學(xué)家盧瑟福（Ernest Rutherford，1871－1937）通過α粒子轟擊氮核，首次發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，并測定了它的電荷與質(zhì)量。這一歷史性的事件，揭開了原子核結(jié)構(gòu)神秘面紗的一角。

前方核能預(yù)警

相關(guān)研究在緊鑼密鼓的進(jìn)行著，直到1935年，英國物理學(xué)家查得威克發(fā)現(xiàn)了中子；1938年，德國科學(xué)家奧托·哈恩用中子轟擊鈾原子核，發(fā)現(xiàn)了核裂變現(xiàn)象。似乎，原子能世界的大門，如大爆炸一般的打開了。

來源：3g.xici.net

目前，人類獲取核能的方式主要有兩種：重核裂變和輕核聚變。核反應(yīng)釋放能量的多少則遵循愛因斯坦的質(zhì)能方程式。

簡單來講，核裂變就是利用帶有一定能量的中子轟擊較重的原子核，本身就不怎么“踏實(shí)穩(wěn)重”的重核就會(huì)分裂成兩個(gè)或多個(gè)質(zhì)量較小的原子核，同時(shí)還能放出中子和一定的能量。

顧名思義，核聚變就是讓兩個(gè)比較輕且速度超高的原子核相撞然后發(fā)生聚合，變成一個(gè)較重原子核并放出能量的過程。你問這里為什么要用輕核？因?yàn)檩p核“老實(shí)”啊，重核閑著時(shí)都可能“分裂”（衰變），還指望它們能合成一個(gè)更重的核嗎？

裂變和聚變，來源：知乎

核能就是那么一枝獨(dú)秀，核能是少有的不依賴于太陽的能源來源。就拿最常見的氘氚二核的聚變舉例。在地球上，海水中氘的含量為十萬分之三，即1升海水中含有0.03克氘，所以海水里大約有40萬億噸的氘。雖然與氫、氘相比，氚在自然界中少得可憐，但可以采用中子轟擊鋰制備氚；當(dāng)然，也貴的要死。

這么來看，利用氘聚變產(chǎn)生的能量支撐人類活上幾億年都不成問題。

什么？不信嗎？質(zhì)疑這些小小的原子，能產(chǎn)生多大的能量？

那我們一起開算吧。

核聚變，來源：百度百科

首先，先看核聚變。目前所用的氘核聚變，主要應(yīng)用氘氚二核的聚變反應(yīng)，如以下公式所示：

則一個(gè)氚核和一個(gè)氘核聚變，會(huì)生成一個(gè)氦核和一個(gè)中子，同時(shí)放出約17.58MeV的能量。

一個(gè)氘核的質(zhì)量約為2.014u，一個(gè)氚核的質(zhì)量約為3.018u，1u約為1.66*e^-24g。那么1g氘核：氚核反應(yīng)物中大約各有1.2*e^23個(gè)氘核及氚核。則對(duì)1g氚和氘，則能夠釋放出17.58*1.2*e^23MeV約為2.1*e^24MeV的能量。

關(guān)于能量的單位，"MeV"和"J"之間滿足以下?lián)Q算關(guān)系：

可以得到，1g氘和氚完全聚變大約能釋放出3.36*e^11J能量。

再讓我們看看核裂變，也拿可能你萌大概率聽說過的鈾235舉例。鈾235主要采用中子轟擊誘發(fā)裂變反應(yīng)，如圖所示，隨著入射中子的能量不同，裂變子核也不同；但隨著中子能量增加，裂變子核質(zhì)量數(shù)趨向于對(duì)稱。

U235的熱中子誘發(fā)裂變，來源：知乎

假設(shè)鈾235裂變產(chǎn)物為鍶和氙，反應(yīng)方程如下：

同時(shí)，鈾235裂變還會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)中子，以及差不多200MeV的能量。一個(gè)鈾235的質(zhì)量約為235u，那么1g鈾235中大約有2.56*e^21個(gè)核子。則對(duì)于1g鈾235，則能夠釋放出200*2.56*e^21MeV約為5.12*e^23MeV的能量，大約為8.19*e^10J。

U235的裂變，來源：SME-Talk

我們可以查到，1kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所釋放的熱量為2.93*e^7J，也就是說2.8噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所釋放的熱量量才等于一克鈾235完全裂變所釋放的能量。

如果把對(duì)比物換成木柴就更令人咋舌了，需要將近7噸的木柴完全燃燒才能夠等同于一克鈾235完全裂變所釋放的能量！

如果核能···燉牛肉

筆者有個(gè)不成熟的小想法——如果用氘核聚變產(chǎn)生的能量燉牛肉，能做熟多少牛肉呢？

牛肉火鍋，來源：k.sina.com.cn

首先，我們需要知道一些常數(shù)。我們選取處于凍點(diǎn)以上的25攝氏度室溫、含水量70%以上的新鮮牛肉的比熱容約為：

為了健康和安全著想，無論是吃火鍋涮肉、還是牛排燒烤，我們都要吃全熟的牛肉哦。此時(shí)的牛肉，被加熱到100攝氏度。

則，將1Kg牛肉從25攝氏度室溫加熱到100攝氏度，需要的能量為：

下面，我們要做幾個(gè)理想情況的假設(shè)——

1，假設(shè)原子核100%反應(yīng)；

2，假設(shè)核能轉(zhuǎn)化為熱能時(shí)不產(chǎn)生其他能量散失，轉(zhuǎn)化效率也是100%；

3，假設(shè)采用核能加熱牛肉時(shí)，“火候”能量均勻、時(shí)間把控精準(zhǔn)，牛肉各部位薄厚均勻，且均同時(shí)達(dá)到一定溫度；

4，考慮到如果是燉牛肉，需要先加熱水和鍋；如果是烤牛肉，還要在漆黑的夜晚溫暖周圍的空氣。因此假設(shè)能量損耗能達(dá)到30%；

5，同時(shí)，不考慮比如制備氚的能量消耗、產(chǎn)生裂變中子的能量消耗以及其他各種惱人的核反應(yīng)條件。

下面