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(来源：3 g.xici.net)

目前，人类获得核能的途径主要有两种：重核裂变和轻核聚变。核反应释放的能量遵循爱因斯坦的质能方程。

简单来说，核裂变就是利用具有一定能量的中子轰击较重的原子核，本身不是很“稳定”的重原子核会分裂成两个或多个质量较小的原子核，同时也能释放出中子和一定的能量。

顾名思义，核聚变是两个相对较轻、超快的原子核碰撞然后融合，形成更重的原子核并释放能量的过程。你会问，为什么我们在这里使用轻核？因为轻核是“诚实的”，重核在空闲时可以“分裂”(衰变)，怎么能指望它们合成一个更重的核呢？

(裂变与聚变，来源：知乎)

核能是少数不依赖太阳的能源之一。以氘和氚最常见的聚变为例。在地球上，海水中氘的含量为10万分之3，即1升海水中含有0.03克氘，因此海水中氘的含量约为40万亿吨。虽然氚在自然界中的含量比氢和氘少，但它可以通过中子轰击锂来制备。当然，也很贵。

从这个角度来看，利用氘聚变产生的能量来维持人类数亿年的生命并不是问题。

怎么啦？不相信我？这些微小的原子能产生多少能量？

那我们一起算算吧。

(核聚变，来源：百度百科)

首先是核聚变。目前利用氘核聚变，主要应用氘核氚核聚变反应，如下公式所示：

氚核和氘核的聚变产生一个氦核和一个中子，同时释放约17.58兆电子伏特的能量。

氘核的质量约为2.014u，氚核的质量约为3.018u，而氚核的质量约为1.66e-24g。所以1g氘核，每个氚反应物中大约有1.2e23个氘核和氚核。1g氚和氘的释放量为1.2e2317.58MeV，约为2.1e24MeV。

对于能量单位，“MeV”与“J”之间满足以下转换关系：

可以得到1g氘氚完全聚变可释放约3.36e11J的能量。

让我们来看看核裂变，以铀235为例，你可能听说过它。铀235主要采用中子轰击诱导裂变反应，如图所示。裂变子核随入射中子的能量而变化。但随着中子能量的增加，裂变核质量数趋于对称。

(U235热中子诱导裂变，来源：知乎)

假设铀-235裂变产物为锶和氙，则反应方程如下：

同时，铀235裂变也会产生几个中子，以及大约200MeV的能量。铀-235的质量大约是235u，所以1g铀-235大约有2.56e21个核子。对于1g铀235,2.56e21200MeV约为5.12e23MeV，约为8.19e10J。

(U235的裂变，来源：SME-Talk)

我们可以发现，1kg标准煤燃烧放出的热量为2.93e7J，也就是说，2.8吨标准煤燃烧放出的热量等于1克铀235完全裂变放出的能量。

燃烧1克铀235所产生的能量需要将近7吨木柴!

如果核…炖牛肉没有想象力

今年不是牛年吗？桑宁有一个不成熟的小想法。——如果用氘核聚变产生的能量炖牛肉能煮多少？

(牛肉火锅，来源：新浪网)

首先，我们需要知道一些常数。温度在冰点以上25摄氏度，含水量在70%以上的新鲜牛肉的比热容约为：

为了健康和安全，无论我们吃火锅还是牛排烧烤，我们都应该吃完全煮熟的牛肉。此时，牛肉被加热到100摄氏度。

然后，将1Kg牛肉从25摄氏度的室温加热到100摄氏度，所需的能量为：

接下来，我们要做一些理想的假设

1、假设原子核是100%反应性的；

2. 假设核能转化为热能时不损失其他能量，转换效率也为100%;

3.假设利用核能加热牛肉时，“加热”能量均匀，时间控制准确，牛肉各部分厚度均匀，同时全部达到一定温度；

4、考虑到如果是炖牛肉，需要先把水和锅加热；如果是烤牛肉，你必须在漆黑的夜晚加热周围的空气。假设能量损失是30%

5. 同时，它没有考虑到制造氚的能量消耗，产生裂变中子的能量消耗，以及各种其他令人讨厌的核反应条件。

在这里，我们找到了————

1g氘和氚能煮多少牛肉？

1g铀能煮多少牛肉？

这么说吧，1g的核反应物可以产生足够的核能来炖几千吨牛肉。

所以，核炖牛肉，一定真的很好吃!

另外，融合后的产品更干净，炖出的牛肉会干净纯正!十里香!

写最后一句话——边学边玩，开心主要。

如果有什么不同的话，那就是巧合。如果有疏忽，请毫不犹豫地提出建议。

祝你在2021年享受火锅、烤肉串和牛排的自由!

引用：

[1]百度百科：核能。[2]百度百科：核裂变。[3]百度百科：核聚变。[4] [5] https://www.zhihu.com/question/314325813/answer/614484289。常用热食。http://www.doc88.com/p - 9793337092035. - html。[6]李慧超。”核能的发展[J]。百科探索(航空航天)，2021(Z1):62-67。[7]张彦峰。核聚变[J]。中文科技术语，2019,22(06):112.[8]王建强，戴志民，徐宏杰。核能综合利用的研究现状与展望[J]。中国科学院院刊，2019,34(04):460-468。[9]于维伟。猪肉、牛肉和鳕鱼热物性的经验计算公式[J]。大连水产学院学报，2000(01):50-54。

END

本文转载自“中国科学院半导体研究所”

作者：颜祥宁

版权归原作者所有，如有侵权，请与我们联系

别慌!这是真正的核!

现在是21世纪了，所以我们不要谈论原子核的颜色变化；

好吧，

用核能做炖牛肉。

一部核能史，一串近代物理学史没有想象

核能，也被称为原子能，是利用原子核变化释放的能量。核能是人类历史上最伟大的发现之一。纵观核能的历史，我们可以看到整个现代物理学的历史。

1895年，谨慎的德国物理学家威廉伦琴(Wilhelm Rontgen, 1845-1923)以发现新事物的眼光和不懈研究的精神，发现了x射线。

一款带环的x射线手膜打开了胸膜、牙膜、安防器械、探伤仪等应用领域的大门，成为我们健康、安全及生产生活方方面面的“光剑”。

(来源：3 g.xici.net)

目前，人类获得核能的途径主要有两种：重核裂变和轻核聚变。核反应释放的能量遵循爱因斯坦的质能方程。

简单来说，核裂变就是利用具有一定能量的中子轰击较重的原子核，本身不是很“稳定”的重原子核会分裂成两个或多个质量较小的原子核，同时也能释放出中子和一定的能量。

顾名思义，核聚变是两个相对较轻、超快的原子核碰撞然后融合，形成更重的原子核并释放能量的过程。你会问，为什么我们在这里使用轻核？因为轻核是“诚实的”，重核在空闲时可以“分裂”(衰变)，怎么能指望它们合成一个更重的核呢？

(裂变与聚变，来源：知乎)

核能是少数不依赖太阳的能源之一。以氘和氚最常见的聚变为例。在地球上，海水中氘的含量为10万分之3，即1升海水中含有0.03克氘，因此海水中氘的含量约为40万亿吨。虽然氚在自然界中的含量比氢和氘少，但它可以通过中子轰击锂来制备。当然，也很贵。

从这个角度来看，利用氘聚变产生的能量来维持人类数亿年的生命并不是问题。

怎么啦？不相信我？这些微小的原子能产生多少能量？

那我们一起算算吧。

(核聚变，来源：百度百科)

首先是核聚变。目前利用氘核聚变，主要应用氘核氚核聚变反应，如下公式所示：

氚核和氘核的聚变产生一个氦核和一个中子，同时释放约17.58兆电子伏特的能量。

氘核的质量约为2.014u，氚核的质量约为3.018u，而氚核的质量约为1.66e-24g。所以1g氘核，每个氚反应物中大约有1.2e23个氘核和氚核。1g氚和氘的释放量为1.2e2317.58MeV，约为2.1e24MeV。

对于能量单位，“MeV”与“J”之间满足以下转换关系：

可以得到1g氘氚完全聚变可释放约3.36e11J的能量。

让我们来看看核裂变，以铀235为例，你可能听说过它。铀235主要采用中子轰击诱导裂变反应，如图所示。裂变子核随入射中子的能量而变化。但随着中子能量的增加，裂变核质量数趋于对称。

(U235热中子诱导裂变，来源：知乎)

假设铀-235裂变产物为锶和氙，则反应方程如下：

同时，铀235裂变也会产生几个中子，以及大约200MeV的能量。铀-235的质量大约是235u，所以1g铀-235大约有2.56e21个核子。对于1g铀235,2.56e21200MeV约为5.12e23MeV，约为8.19e10J。

(U235的裂变，来源：SME-Talk)

我们可以发现，1kg标准煤燃烧放出的热量为2.93e7J，也就是说，2.8吨标准煤燃烧放出的热量等于1克铀235完全裂变放出的能量。

燃烧1克铀235所产生的能量需要将近7吨木柴!

如果核…炖牛肉没有想象力

今年不是牛年吗？桑宁有一个不成熟的小想法。——如果用氘核聚变产生的能量炖牛肉能煮多少？

首先，我们需要知道一些常数。温度在冰点以上25摄氏度，含水量在70%以上的新鲜牛肉的比热容约为：

为了健康和安全，无论我们吃火锅还是牛排烧烤，我们都应该吃完全煮熟的牛肉。此时，牛肉被加热到100摄氏度。

然后，将1Kg牛肉从25摄氏度的室温加热到100摄氏度，所需的能量为：

接下来，我们要做一些理想的假设

1、假设原子核是100%反应性的；

2. 假设核能转化为热能时不损失其他能量，转换效率也为100%;

3.假设利用核能加热牛肉时，“加热”能量均匀，时间控制准确，牛肉各部分厚度均匀，同时全部达到一定温度；

4、考虑到如果是炖牛肉，需要先把水和锅加热；如果是烤牛肉，你必须在漆黑的夜晚加热周围的空气。假设能量损失是30%

5. 同时，它没有考虑到制造氚的能量消耗，产生裂变中子的能量消耗，以及各种其他令人讨厌的核反应条件。

在这里，我们找到了————

1g氘和氚能煮多少牛肉？

1g铀又能炖熟多少牛肉呢？

这样看来，1g核反应物产生的核能能炖上千吨牛肉。

所以，核能炖牛肉，必然真香！

而且，核聚变产物更加清洁，炖出的牛肉也会干净纯香！十里飘香！

写在最后的话——边学边玩，开心为主。

如有雷同，纯属巧合。如有疏忽，不吝赐教。

祝大家2021年实现火锅自由、烤串自由、牛排自由！

参考文献：

[1]百度百科：核能.[2]百度百科：核裂变.[3]百度百科：核聚变.[4]https://www.zhihu.com/question/314325813/answer/614484289.[5]常用食品比热.http://www.doc88.com/p-9793337092035.html.[6]李会超.“核能”的威力[J].百科探秘(航空航天),2021(Z1):62-67.[7]张岩峰.核聚变[J].中国科技术语，2020,22(06):112.[8]王建强，戴志敏，徐洪杰.核能综合利用研究现状与展望[J].中国科学院院刊，2019,34(04):460-468.[9]俞微微.计算猪肉、牛肉和鳕鱼的热物理性质的经验公式[J].大连水产学院学报，2000(01):50-54.

END

本文转自“中科院半导体所”

作者：颜相宁

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