明明自然界铀238最丰富,为什么还要用稀有的铀235做燃料?

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为什么把质量数为235的铀做为核反应堆的燃料,而不是质量数为234或238的~

1. 原子的组成

原子是由质子、中子和电子组成的。世界上一切物质都是由原子构成的,任何原子都是由带正电的原子核和绕原子核旋转的带负电的电子构成的。一个铀-235原子有92个电子,其原子核由92个质子和143个中子组成。50万个原子排列起来相当一根头发的直径。

  2. 原子核的结构

原子核一般是由质子和中子构成的,最简单的氢原子核只有一个质子,原子核中的质子数(即原子序数)决定了这个原子属于何种元素,质子数和中子数之和称该原子的质量数。

  3. 同位素

质子数P相同而中子数N不同的一些原子,或者说原子序数Z相同而原子质量数不同的一些原子,它们在化学元素周期表上占据同一个位置,称为同位素。所以,“同位素”一词用来确指某个元素的各种原子,它们具有相同的化学性质。 同位素按其质量不同通常分为重同位素(如铀-238、铀-235、铀-234和铀-233)和轻同位素(如氢的同位素有氘、氚)。 

  4. 核能





  5. 轻核聚变

两个较轻的原子核聚合成一个较重的原子核,同时放出巨大的能量,这种反应叫轻核聚变反应。它是取得核能的重要途径之一。在太阳等恒星内部,因压力、温度极高,轻核才有足够的动能去克服静电斥力而发生持续的聚变。自持的核聚变反应必须在极高的压力和温度下进行,故称为“热核聚变反应”。



  6.铀的特性及其能量的释放

铀是自然界中原子序数最大的元素,天然铀由几种同位素构成:除了0.71%的铀-235(235是质量数)、微量铀-234外,其余是铀-238,铀-235原子核完全裂变放出的能量是同量煤完全燃烧放出能量的2700000倍。也就是说1克U-235完全裂变释放的能量相当于2吨半优质煤完全燃烧时所释放的能量。

  7. 核能如何释放

核能的获得主要有两种途径,即重核裂变与轻核聚变。U-235,有一个特性,即当一个中子轰击它的原子核时,它能分裂成两个质量较小的原子核,同时产生2—3个中子和β、γ等射线,并释放出约200兆电子伏特的能量。

如果有一个新产生的中子,再去轰击另一个铀-235原子核,便引起新的裂变,以此类推,这样就使裂变反应不断地持续下去,这就是裂变链式反应,在链式反应中,核能就连续不断地释放出来。

铀238是最常见的一种铀,但它却不是实用的核燃料。铀238也能在中子作用下发生裂变,但只有快中子才能做到这一点。那些分裂成两半的铀238会产生一些慢中子,而慢中子不足以引起进一步的裂变。

铀238是最常见的一种铀,但它却不是实用的核燃料。铀238也能在中子作用下发生裂变,但只有快中子才能做到这一点。那些分裂成两半的铀238会产生一些慢中子,而慢中子不足以引起进一步的裂变。铀238可以比作潮湿的木头:你可以把它烧着,但它最后还是要熄灭的。
但是,假定把铀235同铀238分离开来(这是一个相当艰巨的任务),并且用铀235来建造一个原子核反应堆,这时,构成反应堆燃料的那些铀235原子就会发生裂变,并向四面八方发射出无数慢中子。如果这个反应堆包着一个用普通铀(其中绝大部分是铀238)制成的外壳,那么,射入这个外壳的中子就会被铀238所吸收。这些中子不可能迫使铀238发生裂变,但却会使铀238发生另外的变化,最后就会产生钚239。如果把这些钚239从铀里面分离出来(这是个相当容易完成的任务),它们就可以用作实用的核燃料了。
能够用这种方式产生新燃料去代替用掉的燃料的反应堆就是增殖反应堆。一座设计得当的增殖反应堆所生产的钚239,在数量上要多于消耗掉的铀235。利用这种办法,就可以使地球上的全部铀——而不仅仅是稀有的铀235——都变成潜在的燃料来源。

因为铀238可以用来制造原子弹,把它当作核燃料使用太奢侈了。

铀属于放射性元素,一旦发生泄漏,危害极大,而铀235是铀最稳定的表现形式,在开采和使用中都可以较好的控制。

那是因为铀238没有达到化学激活反应的条件,或许要研究这个触媒转化的课题。

因为铀235的放射性强度更高,和中子碰撞之后很容易发生裂变。


听说铀238是上个人类文明合成的物质,它有很大的能量,咱们能不能合成铀...
元素起源理论认为:自然界的元素是恒星演化的产物,恒星的不同演化阶段合成不同的元素,超铀元素是恒星演化至超新星阶段的产物,它是在超新星爆炸时由恒星中较轻的元素通过快速连续俘获中子生成的,此宇宙高能合成过程进行至质量数约为256时,由于合成重元素的自发裂变作用而截止.自发裂变是限制超铀元素数目的最...

自然界中的放射性元素
自然界中的放射性元素介绍如下:自然界中的放射性元素有:钋 Po、氡 Rn、钫Fr、镭Ra、锕Ac、钍Th、镤Pa、铀U、镎Np、钚Pu。天然放射性元素,指最初是从天然产物中发现的放射性元素。是钋、氡、钫、镭、锕、钍、镤和铀。放射性元素由原子核电荷数(原子序数)相同的放射性同位素所组成的元素。

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第二年又发现钚的最重要的同位素钚 239。在自然界中只找到两种钚同位素,一种是从氟碳铈镧矿中找到的微量钚 244,它具有足够长的半衰期,可能是地球上原始存在的。另一种是从含铀矿物中找到的钚239,是铀238吸收自然界里的中子而形成的。其他钚同位素都是通过人工核反应合成的。已发现的有质量数232...

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它是超铀元素中活泼的金属,有多种晶体结构。钚的熔点不同,例如钚ε的熔点为639.5℃。钚能溶于盐酸,不溶于硝酸和浓硫酸。它容易被空气氧化,粉末状钚能在空气中自燃。钚能与卤素和氢反应,生成三卤化合物和氢化物。最重要的同位素239Pu的半衰期为24390年,而238Pu的半衰期为87.8年。自然界中,...

什么是贫铀弹
自然界里的铀是由铀234、铀235及铀238这三种放射性同位素组成。其中只有铀235是裂变元素,能够用于生产核武器及核反应堆燃料。当浓缩铀被提取后,剩下的绝大多数是铀238,以及少量的铀235和铀234,被称为贫铀。贫铀与铅等金属一样是重金属,它具有高密度、易爆性、贫铀金属的高强度及高硬度及贫铀穿透时的表现出的...

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0.5~0.8)×10-6和(3~6)×10。沉积岩石中铀的平均含量变化范围很大,从0.45×10到8×10-6。岩盐、碳酸盐岩和石英砂岩中铀的含量较低,黏土岩、磷块岩和黑色页岩中含量较高。2、氘 含量:存在于自然界中所有氢原子0.02%是氘,含量较少。易裂变核素:铀235、铀238、钚239、钚232等。

放射性元素铀是什么意思
放射性元素铀是一种原子序数为92的放射性元素,其元素符号是U。是自然界中能够找到的最重元素。在自然界中有三种同位素存在,均带有放射性,拥有非常长的半衰期,地球上存量最多的是铀238,再来是可用作核能发电的燃料的铀235,占天然铀最少的是铀234。铀在西元1789年由MartinHeinrichKlaproth发现,刚...

核稳定性特点
原子核的稳定性主要取决于其内部核子数A。当核子数过大时,原子核倾向于不稳定。自然界中最重的核素如铀235、铀238和少量的钚244,由于它们的A值较大,都处于不稳定状态。核的稳定性还与中子数N与质子数Z的比例相关。对于小于40的核,当N和Z接近相等时,核较为稳定;而对于A大于40的核,当N\/Z...

17亿年的核反应堆是真的吗?
17亿年的核反应堆是真的吗。人类对核物理的研究不足百年,1942年费米领导建起第一座核反应堆,但是早在约20亿年前,大自然中就发生过自持的核链式反应。在加蓬奥克罗矿层中发现了大量的铀参与了反应,这是地球上曾经存在的天然核反应堆。而放眼宇宙,每个恒星内部都时刻进行着核聚变反应。天然核反应...

铀元素是什么意思?
铀元素是一种化学元素,原子序数为92,符号为U。它是一种放射性元素,存在自然界中,可分离出铀235和铀238两种同位素。铀是一种重要的矿物资源,广泛用于核能产业、军事领域、医疗领域等。由于其具有较高的热裂变能力和长寿命,铀已成为工业化世界中不可或缺的元素之一。铀元素主要应用于核产业领域。

湟源县13880055195: 铀235和铀237是什么? -
邢邰先泰: 铀是元素周期表中原子序数为92的元素,其符号为U,是自然界中存在最重的元素之一.铀在自然界中存在三种主要同位素,它们都具有放射性,并且具有非常长的半衰期,通常为数亿年至数十亿年.地球上的铀-238储量最为丰富,占总天然铀...

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湟源县13880055195: 为什么铀235可以做核反应原料,而铀238不行 -
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湟源县13880055195: 为什么铀的同位素只有238具有放射性? -
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湟源县13880055195: 自然界中铀的同位素哪个所占比例最高 -
邢邰先泰: 铀的天然同位素组成为:238u:自然丰度99.275%,原子量238.0508,半衰期4.51X109a235U:自然丰度0.720%,原子量235.0439,半衰期7.00X108a234U:自然丰度0.005%,原子量234.0409,半衰期2.47X105a 因此238U的丰度最高.

湟源县13880055195: 铀为什么还在后面加个235?
邢邰先泰: U238和U235都是铀元素,但不是同一种原子,U238比U235多三个中子,质子和电子的数量相同,其化学性质相同,核物理性质U238比U235更稳定,不会发生裂变.

湟源县13880055195: 提炼铀238的原料是什么?然后铀238如何变成铀235的? -
邢邰先泰: 每一千个铀原子当中只有七个是铀235,其余的都是铀238.铀238是最常见的一种铀,但它却不是实用的核燃料.铀238也能在中子作用下发生裂变,但只有快中子才能做到这一点.那些分裂成两半的铀238会产生一些慢中子,而慢中子不足以...

湟源县13880055195: 铀为什么能做核燃料 -
邢邰先泰: 核燃料:可在核反应堆中通过核裂变或核聚变产生实用核能的材料.重铀棒核能 核的裂变和轻核的聚变是获得实用铀棒核能的两种主要方式.铀235、铀233和钚239是能发生核裂变的核燃料,又称裂变核燃料.其中铀235存在于自然界,而铀233、钚239则是钍232和铀238吸收中子后分别形成的人工核素.从广义上说,钍232和铀238也是核燃料.氘和氚是能发生核聚变的核燃料,又称聚变核燃料.氘存在于自然界,氚是锂6吸收中子后形成的人工核素.核燃料在核反应堆中“燃烧”时产生的能量远大于化石燃料,1千克铀235完全裂变时产生的能量约相当于2500吨煤.

湟源县13880055195: 铀矿上提炼出来的铀235和铀238都是作为什么用的? -
邢邰先泰: 铀235是制造核武器的主要材料之一.但在天然矿石中铀的3种同位素共生,其中铀235的含量非常低,只有约0.7%.只有把其他同位素分离出去,不断提高铀235的丰度,它才能用于制造核武器 每一千个铀原子当中只有七个是铀235,其余的都是铀238.铀238是最常见的一种铀,但它却不是实用的核燃料.铀238也能在中子作用下发生裂变,但只有快中子才能做到这一点.那些分裂成两半的铀238会产生一些慢中子,而慢中子不足以引起进一步的裂变.

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