1克鈾的威力

A. 如果1克重的原子彈爆炸了，會產生多大威力

很多人對於核彈的威力，印象可能都是來自於二戰期間，美國在日本所投下的兩顆原子彈，而事實上，這兩個原子彈對日本所造成的威力，甚至於現在還有一定影響存在，而現在很多日本核彈倖存者身上的傷疤，都足以讓大家見識到，核彈的威力有多大

而當初美國在日本的兩個城市投放的兩顆原子彈，大多都是2萬噸當量左右，而現如今各國所製造的原子彈，大多都是在200萬噸以上的，那麼一克重的核彈爆炸威力會有多大呢？這顆核彈重量如此之小，是不是造成的威力就很有限了呢？

事實上，現在美國和俄羅斯已經不再拘泥於製造更多數量的核彈，而是在准備將核彈小型化，不需要太多的儀器，並且小型的核武器也能在一些正常的戰役中使用，不會造成太大的傷亡情況

那麼一顆一克重的核彈威力會有多大呢？事實上，並不是一味的將核彈變小，都能爆炸的，一般來講，需要48千克的鈾――235，就算是有其他元素的幫忙，最少也需要十五千克，所以所謂的1克核彈，根本就不存在

而事實上，如果這一克重的核彈真的存在，那麼按照日本的核彈爆炸的威力來看，至少也能使得方圓十里之內受輻射影響

B. 1克鈾-235裂變產生的能量相當於多少煤

一克鈾-235大約需要數百億年才能徹底釋放其能量，因為一克鈾並不能以鏈式反應的方式產生裂變，原因是它的無法達到臨界質量，不過可以只用來計算每一克鈾釋放的能量，那麼它到底有多大呢？

不過中學課本中就有說明，原子內部的空間是非常空曠的，原子核就相當於萬人體育場中間的籃球，在幾公里外的位置向體育場扔一個籃球，要命中這個籃球的概率幾乎等於0，那麼怎麼辦呢？既然一個體育場扔不中，那麼就用無數個體育場，扔出去總有一個會碰到的！

這些無數個原子構成的原子籃球場，每次扔一定會命中一個的總數就是裂變材料的臨界質量，簡單的說就是達到這個質量後，就比較容易產生自持裂變了！比如鈾-235的臨界質量是52千克，但很多資料中稱是15千克！其實也沒錯，那是加上了中子反射層後的臨界質量，那樣就能將飛出核材料外的中子反射回來繼續參與裂變！

核裂變除了釋放出巨大的能量外，還有令人厭惡的放射性污染。

聽上文的介紹，核裂變是一種幾乎完美的能量，它可以裂變，只要足夠的核材料，只要啟動下就能自己裂變，還可以用控制棒改變輸出能量，一克鈾就有2.9噸標准煤，這還不夠完美嗎？從這個角度來說卻是完美無瑕，但它有兩個致命缺點！

C. 鈾對人的傷害多大

最重的天然元素鈾已經成為新能源的主角，那麼鈾又是怎樣提煉出來的呢？

在居里夫婦發現鐳以後，由於鐳具有治療癌症的特殊功效，鐳的需要量不斷增加，因此許多國家開始從瀝青鈾礦中提煉擂，而提煉過鐳的含鈾礦渣就堆在一邊，成了「廢料」。

然而，鈾核裂變現象發現後，鈾變成了最重要的元素之一。這些「廢料」也就成了「寶貝」。從此，鈾的開采工業大大地發展起來，並迅速地建立起了獨立完整的原子能工業體系。

鈾是一種帶有銀白色光澤的金屬，比銅稍軟，具有很好的延展性，很純的鈾能拉成直徑0.35毫米的細絲或展成厚度0.1毫米的薄箔。鈾的比重很大，與黃金差不多，每立方厘米約重19克，象接力棒那樣的一根鈾棒，竟有十來公斤重。

鈾的化學性質很活潑，易與大多數非金屬元素發生反應。塊狀的金屬鈾暴露在空氣中時，表面被氧化層覆蓋而失去光澤。粉末狀鈾於室溫下，在空氣中，甚至在水中就會自燃。美國用貧化鈾製造的一種高效的燃燒穿甲彈—「貧鈾彈」，能燒穿30厘米厚的裝甲錒板，「貧鈾彈」利用的就是鈾極重而又易燃這兩種性質。

鈾元素在自然界的分布相當廣泛，地殼中鈾的平均含量約為百萬分之2.5，即平均每噸地殼物質中約含2.5克鈾，這比鎢、汞、金、銀等元素的含量還高。鈾在各種岩石中的含量很不均勻。例如在花崗岩中的含量就要高些，平均每噸含3.5克鈾。依此推算，一立方公里的花崗岩就會含有約一萬噸鈾。海水中鈾的濃度相當低，每噸海水平均只含3.3毫克鈾，但由於海水總量極大，且從水中提取有其方便之處，所以目前不少國家，特別是那些缺少鈾礦資源的國家，正在探索海水提鈾的方法。

由於鈾的化學性質很活潑，所以自然界不存在游離的金屬鈾，它總是以化合狀態存在著。已知的鈾礦物有一百七十多種，但具有工業開采價值的鈾礦只有二、三十種，其中最重要的有瀝青鈾礦(主要成分為八氧化三鈾)、品質鈾礦(二氧化鈾)、鈾石和鈾黑等。很多的鈾礦物都呈黃色、綠色或黃綠色。有些鈾礦物在紫外線下能發出強烈的熒光，我們還記得，正是鈾礦物(鈾化合物)這種發熒光的特性，才導致了放射性現象的發現。

雖然鈾元素的分布相當廣，但鈾礦床的分布卻很有限。國外鈾資源主要分布在美國、加拿大、南非、西南非、澳大利亞等國家和地區。據估計，國外已探明的工業儲量到1972年已超過一百萬噸。隨著勘探活動的廣泛和深入，鈾儲量今後肯定還會增加。我國鈾礦資源也十分豐富。

鈾礦是怎樣尋找的呢？鈾及其一系列衰變子體的放射性是存在鈾的最好標志。人的肉眼雖然看不見放射性，但是藉助於專門的儀器卻可以方便地把它探測出來。因此，鈾礦資源的普查和勘探幾乎都利用了鈾具有放射性這一特點：若發現某個地區岩石、土壤、水、甚至植物內放射性特別強，就說明那個地區可能有鈾礦存在。

鈾礦的開采與其它金屬礦床的開采並無多大的區別。但由於鈾礦石的品位一般很低(約千分之一)，而用作核燃料的最終產品的純度又要求很高(金屬鈾的純度要求在99．9％以上，雜質增多，會吸收中子而妨礙鏈式反應的進行)，所以鈾的冶煉不象普通金屬那樣簡單，而首先要採用「水冶工藝」，把礦石加工成含鈾60～70％的化學濃縮物（重鈾酸銨)，再作進一步的加工精製。

鈾水冶得到的化學濃縮物(重鈾酸氨)呈黃色，俗稱黃餅子，但它仍含有大量的雜質，不能直接應用，需要作進一步的純化。為此先用硝酸將重鈾酸銨溶解，得到硝酸鈾醯溶液。再用溶劑萃取法純化(一般用磷酸三丁酯作萃取劑)，以達到所要求的純度標准。

純化後的硝酸鈾醯溶液需經加熱脫硝，轉變成三氧化鈾，再還原成二氧化鈾。二氧化鈾是一種棕黑色粉末，很純的二氧化鈾本身就可以用作反應堆的核燃料。

為製取金屬鈾，需要先將二氧化鈾與無水氟化氫反應，得到四氟化鈾；最後用金屬鈣(或鎂)還原四氟化鈾，即得到最終產品金屬鈾。如欲製取六氟化鈾以進行鈾同位素分離，則可用氟氣與四氟化鈾反應。

至此，能作核燃料使用的金屬鈾和二氧化鈾都生產出來了，只要按要求製成一定尺寸和形狀的燃料棒或燃料塊(即燃料元件)，就可以投入反應堆使用了。但是對於鈾處理工藝來說，這還只是一半。

我們知道，核燃料鈾在反應堆中雖然要比化學燃料煤在鍋爐中使用的時間長得多，但是用過一段時間以後，總還是要把用過的核燃料從反應堆中卸出來，再換上一批新的核燃料。從反應維中卸出來的核燃料一般叫輻照燃料或「廢燃料」。燒剩下的煤渣一般都丟棄不要了，可這種不能再使用的廢燃料卻還大有用處呢！

廢燃料之所以要從反應堆中卸出來，並不是因為裡面的裂變物質(鈾235)已全部耗盡，而是因為能大量吸收中子的裂變產物積累得太多，致使鏈式反應不能正常進行了。所以，廢燃料雖「廢」，但裡面仍有相當可觀的裂變物質沒有用掉，這是不能丟棄的，必須加以回收。而且在反應堆中，鈾238吸收中子，生成鈈239。鈈239是原子彈的重要裝葯，它就含在廢燃料中，這就使得用過的廢燃料甚至比沒有用過的燃料還寶貴。除此而外，反應堆運行期間，還生成其它很多種有用的放射性同位素，它們也含在廢燃料中，也需要加以回收。

從原理上講，廢燃料的處理與天然鈾的生產並無多大差別。一般先把廢燃料溶解，再用溶劑萃取法把鈾、鈈和裂變產物相互分開，然後進行適當的純化和轉化。但實際上，廢燃料的處理是十分困難的。世界上很多國家都能生產天然鈾，很多國家都有反應堆，但是能處理廢燃料的國家卻並不多。

廢燃料的處理有三個特點：一是廢燃料具有極強的放射性，它們的處理必須有嚴密的防護設施，並實行遠距離操作；二是廢燃料中鈈含量很低而鈈又極貴重，所以要求處理過程的分離系數和回收率都很高；三是鈈能發生鏈式反應，因此必須採取嚴格的措施，防止臨界事故的發生。目前，廢燃料的處理大都採用自動化程度很高的磷酸三丁酯萃取流程。

我們看到，在鈾處理的工藝鏈中，相對於反應堆而言，鈾水冶工藝在反應堆之前進行，所以通常叫做前處理，廢燃料處理在反應堆之後進行，所以通常叫做後處理。而從鈾礦石加工開始的整個工藝過程，包括鈾同位素分離以及核燃料在反應堆中使用在內，一般總稱為核燃料循環。

從以上極為簡單的介紹就可以看出，鈾和鈈確是得之不易的。原子能工業猶如一條長長的巨龍，要最重的天然元素鈾做出轟轟烈烈的事業，得經過多少次加工和處理、分析和測量、計算和核對啊！原子能工業又猶如一座高高的金字塔，要製造一顆原子彈，就要使用一、二十公斤鈾235或鈈239；要生產一、二十公斤鈾235或鈈239，就要消耗十來噸天然鈾；要生產十來噸天然鈾就要加工近萬噸鈾礦石。我們贊賞核電站的雄姿，驚嘆原子彈的威力，可千萬不能忽視支撐這座金字塔塔尖的無數塊磚石啊！

元素名稱：鈾
元素原子量：238.0
元素類型：金屬
發現人：克拉普羅特（M.H.Klaproth）
發現年代：1789年
發現過程：1789年，由克拉普羅特（M.H.Klaproth）從瀝青鈾礦中分離出。1841年，佩利戈特（E.M.Peligot）指出，克拉普羅特分離出的"鈾"，實際上二氧化鈾。他用鉀還原四氯化鈾，成功地獲得了金屬鈾。1896年有人發現了鈾的放射性衰變。1939年，哈恩（O.Hahn）和斯特拉斯曼（F.Strassmann）發現了鈾的核裂變現象。自此以後，鈾便變得聲價百倍。
元素描述：密度19.05±0.02克/厘米3。熔點1132℃，沸點3818℃。共有三種結晶變體：斜方晶體、四方晶體、體心立方體。鈾是銀白色活潑的金屬，可延展、鍛造，能和所有的非金屬作用（惰性氣體除外）。和許多金屬作用，生成金屬間化合物。空氣中易氧化，生成一層發暗的氧化膜，能與酸作用，與苛性鹼無作用，但加入過氧化物就生成水溶性的過鈾酸鹽。鈾在自然界中常以三種同位素234U、235U、238U混合體存在於鈾礦中。少量存在於獨居石等稀土礦石中。238U的半衰期為45億年。

元素來源：可用電解法、分解法、還原法等從鈾礦中製得。
元素用途：純金屬鈾主要用做原子堆"燃料"，少量用於電子管製造業中的除氧劑和惰性氣體提純（除氧、氫）。
元素輔助資料：200年前發現的一種普通的金屬元素居然會成為今天核動力和核武器的原料。就是在20世紀40年代以前，這種普通的金屬一直被看作是沒有什麼用處的東西，這就是鈾。鈾通常被人們認為是一種稀有金屬，盡管鈾在地殼中的含量很高，比汞、鉍、銀要多得多，但由於提取鈾的難度較大，所以它註定了要比汞這些元素發現的晚得多。盡管鈾在地殼中分布廣泛，但是只有瀝青鈾礦和鉀釩鈾礦兩種常見的礦床。人們認識鈾正是從這兩種礦石開始。

1976年8月德國化學家克拉普羅特發表分析研究瀝青鈾礦的報告。發現一種新金屬，就用1781年新發現的一個行星——天王星命名它為uranium，元素符號定為U。

相對原子質量： 0 常見化合價： +2,+3,+4,+5,+6 電負性： 0
外圍電子排布： 5f3 6d1 7s2 核外電子排布： 2,8,18,32,21,9,2
同位素及放射線： U-230[20.8d] U-231[4.2d] U-232[70y] U-233[159000y] U-234(放 α[247000y]) U-235(放 α[700040000y]) U-236[23400000y] U-237[6.75d] U-238(放 α[4479000000

電子親合和能： 0 KJ·mol-1
第一電離能： 0 KJ·mol-1 第二電離能： 0 KJ·mol-1 第三電離能： 0 KJ·mol-1
單質密度： 18.95 g/cm3 單質熔點： 1132.0 ℃ 單質沸點： 3818.0 ℃
原子半徑： 0 埃 離子半徑： 0.81(+6) 埃 共價半徑： 0 埃

名稱由來：得名於天王星的名字「Uranus」。
元素描述：緻密而有延展性的銀白色放射性金屬。
元素來源：許多種類的岩石都含有鈾，但富礦只有瀝青鈾礦和釩鉀鈾礦等幾種。
元素用途：千百年來鈾一直被用作給玻璃染色的色素，然而現在鈾是核反應堆和原子彈中使用的核燃料。
不過, 鈾又是怎麼應用於原子彈的呢?
使用常規炸葯有規律的安放在鈾的周圍，然後使用電子雷管使這些炸葯精確的同時爆炸，產生的巨大壓力將鈾壓到一起，並被壓縮，達到臨界條件，發生爆炸。

或者將兩塊總質量超過臨界質量的鈾塊合到一起，也會發生猛烈的爆炸。

臨界質量是指維持核子連鎖反應所需的裂變材料質量。不同的可裂變材料，受核子的性質(如裂變橫切面)、物理性質、物料型狀、純度、是否被中子反射物料包圍、是否有中子吸收物料等等因素影響，而會有不同的臨界質量。

剛好可能以產生連鎖反應的組合，稱為已達臨界點。比這樣更多質量的組合，核反應的速率會以指數增長，稱為超臨界。如果組合能夠在沒有延遲放出中子之下進行連鎖反應，這種臨界被稱為即發臨界，是超臨界的一種。即發臨界組合會產生核爆炸。如果組合比臨界點小，裂變會隨時間減少，稱之為次臨界。
核子武器在引爆以前必須維持在次臨界。以鈾核彈為例，可以把鈾分成數大塊，每塊質量維持在臨界以下。引爆時把鈾塊迅速結合。投擲在廣島的「小男孩」原子彈是把一小塊的鈾透過槍管射向另一大塊鈾上，造成足夠的質量。這種設計稱為「槍式」。 鈈核彈不能以這種方法引爆。第一枚鈈原子彈「胖子」的鈈是造成一個在次臨界以下的中空球狀。引爆時使用包圍在四周的炸葯把鈈擠壓，增加密度及減少空間，造成即發臨界。這成設計稱為「內爆式」。

D. 一公斤高鈾威力有多大

1千克U235全部裂變釋放的能量約8×1013焦耳，相當於美國投向日本的「小男孩」YZD的1.28倍。

E. 1克鈾可以產生多少能量

n=m*NA/mA=1000*6.02*10^23/235=2.562*10^24 個

所以E=3*10^(-11)*2.562*10^24 J=7.66*10^13 J

倍數為：7.66*10^13 / 2.9*10^7 =2.6*10^6

含有易裂變核素或可聚變核素(見核素)，在反應堆中可以發生自持的核反應，並連續釋放能量的材料。核燃料釋放的能量稱為核能。產生核能的核反應有兩種形式： 重核分裂成兩個中等質量核的核裂變過程和兩個輕核聚合成一個較重核的核聚變過程。發生核裂變而提供能量的核素(如鈾235、鈽239和鈾 233)稱為裂變核燃料(見鈾、鈽)，因發生核聚變而提供能量的核素(如氘和氚)稱為聚變核燃料。聚變核燃料又稱熱核燃料。
核燃料提供的能量遠比化學燃料提供的能量大，1千克鈾235完全裂變所釋放的能量約為2×10 千卡，相當於2500噸煤完全燃燒所釋放的能量。1 千克氘聚變所釋放的能量比1千克鈾 235約大3倍。核燃料蘊藏有如此巨大的能量，所以自20世紀40年代以來，越來越受到人們的重視

F. 兩個各一克的鈾以每秒10公里的速度對撞會怎樣

能有什麼事，被彈開唄，還能怎麼樣

G. 一公斤鈾和一公斤鈈，哪個用於製造核彈的威力最大

我覺得是不
原子彈裝的核燃料主要為鈾235或鈈239，分別稱為鈾彈和鈈彈。天然鈾礦石中鈾235僅佔0.7％，為獲取高純度鈾235，通常要採用物理方法把天然鈾礦石中的鈾238分離出去，不斷提高鈾235的濃度。當鈾235的濃度達到90％以上，就可以滿足核武器的要求。美國在廣島投擲的原子彈就是鈾彈。我國的第一枚原子彈也是鈾彈。

鈈239是鈾238經過中子照射蛻變形成的。通常鈈239需要對反應堆核廢料進行後處理才能提取。鈈彈中鈈239的濃度必須達到93％以上。用鈈作核燃料可提高核武器的比威力（威力質量比）。由於鈈239的獲取相對容易，一些實力不強的國家通常先研製鈈彈。

H. 一克鈾，一克鈈，分別相當於多少克TNT產生的能量

一克鈾，一克鈈，分別相當於TNT產生的能量一克tnt炸葯爆炸釋放出的能量為4200焦耳一克鈾235完全裂變時產生的能量為82000000000J。

人見人怕的TNT，具有驚人的殺傷力，1kg TNT爆炸理論上可產生420萬焦耳的能量，可以把一個100kg的物體移動4.2 km。

TNT作為一種嚴重負氧平衡的炸葯，與溫壓炸葯、SDF（Shock-Dispered-Fuel）混合型炸葯相似，其爆轟產物具有負氧性，在膨脹的過程中會與周圍空氣中氧氣發生劇烈的燃燒反應，釋放出大量能量，形成爆炸後燃燒效應。

I. 一克鈾可以發多少電

相當於3000噸煤的燃燒熱量,1噸煤大概也就是19000度電,所以一克U235也大概就能產生5700萬度電 大概1W戶人家1年的平均用電量

J. 一公斤鈾235全部裂變的威力

你說的是什麼濃度的鈾235 是貧鈾 低濃縮鈾 高濃縮鈾 還是武器級濃縮鈾啊？
1千克武器級鈾全部裂變釋放的能量約8×1013焦耳,比1千克梯恩梯炸葯爆炸釋放的能量4.19×106焦耳約大2000萬倍。相當於18000噸梯恩梯同時爆炸！相當於美國投向日本的「小男孩」原子彈的1.28倍。