1克铀-235完全裂变所产生的能量，相当于多少吨标准煤？
一克铀-235大约需要数百亿年才能彻底释放其能量，因为一克铀并不能以链式反应的方式产生裂变，原因是它的无法达到临界质量，不过可以只用来计算每一克铀释放的能量，那么它到底有多大呢？
一克铀彻底裂变释放的能量相当于2.9吨标准煤
铀的能量是通过重元素裂变所释放的，有比较简便的计算经验计算方式，或者采用每摩尔铀-235原子的数量，再按单个原子裂变的产生的能量计算，两种都差不多，我们可以简单做个计算！
简便计算
U-235裂变时质量亏损大约为0.0946%，也就是1克铀彻底裂变后质量会减少0.0946%，这些减少的质量会被彻底转换为能量，尽管它产生的质量变化极小，但以质量转变为能量的计算方式是爱因斯坦的质能转换：
E=mc²
c为光速，m为质量，单位为千克，因此一克铀-235彻底裂变所产生的能量大约是：
85,022,239,908.5J
另一个方式是按每一铀原子裂变的能量来计算，铀-235裂变大约能产生207MeV的能量，1克铀235大约为0.004255摩尔，而一摩尔铀大约是6.0221415 × 10^23个铀原子，那么总共有2.562 × 10^21个原子！1Mev大约为：3.312×10^-11J，那么全部裂变产生的能量为：
84,838,950000.0J
两者大约相差0.21%，主要是四舍五入造成的，不过经验公式已经很精确了，毕竟这是粗略计算，算个大概也就差不多了哈！
这些能量大约相当于多少标准煤呢？1吨标准煤的热值大约为29270MJ，那计算得约为2.9吨标准煤！大概一拖拉机不到一点（超载），所以各位可以想象一下，1克铀-235而已，如果全面普及它将减少多少污染排放呢？
为什么一克铀无法裂变，铀的裂变过程是怎样的？
从理论上来看，无论是多少铀都能裂变，只要持续不断朝它轰击热中子即可，但问题是能让铀-235裂变的热中子源成本是很高的，用这种方式取得的裂变能源得不偿失！这个难题完全可以用另一种方式来解决：链式反应！
这种方式的原理很简单，即一颗铀原子在受到热中子轰击后会裂变成氪-92和钡-141，并且释放出2-3个中子，这些多余的中子经过减速剂减速后又能让其它铀原子裂变，变成自持裂变！而且还可以用中子吸收的控制棒来吸收这些多余的中子，控制核反应堆的整体输出能量，做到链式反应速度可调，那就是一个完美的核反应堆了！
不过中学课本中就有说明，原子内部的空间是非常空旷的，原子核就相当于万人体育场中间的篮球，在几公里外的位置向体育场扔一个篮球，要命中这个篮球的概率几乎等于0，那么怎么办呢？既然一个体育场扔不中，那么就用无数个体育场，扔出去总有一个会碰到的！
这些无数个原子构成的原子篮球场，每次扔一定会命中一个的总数就是裂变材料的临界质量，简单的说就是达到这个质量后，就比较容易产生自持裂变了！比如铀-235的临界质量是52千克，但很多资料中称是15千克！其实也没错，那是加上了中子反射层后的临界质量，那样就能将飞出核材料外的中子反射回来继续参与裂变！
核裂变除了释放出巨大的能量外，还有令人厌恶的放射性污染。
听上文的介绍，核裂变是一种几乎完美的能量，它可以裂变，只要足够的核材料，只要启动下就能自己裂变，还可以用控制棒改变输出能量，一克铀就有2.9吨标准煤，这还不够完美吗？从这个角度来说却是完美无瑕，但它有两个致命缺点！
能裂变的铀-235很难取得
铀在自然界的尽管比较少，但它巨大的能量促使人类挖空心思去找铀矿，当然不仅是能源的诱惑，还有制造原子弹的需求，人类最初利用铀能量的原动力就来自于武器！在地球上铀矿还是不少的，铀的分离也不难！
但天然铀中绝大部分都是难以裂变的铀-238，可以裂变的铀-235大约只占0.72%左右，而一般的轻水堆中对核燃料的要求比较高，核武器级的铀-235要求就更高了，怎么也得90%以上吧！但238和235是铀的同位素，化学性质没多少差别，所以分离非常困难！
离心机结构
但因为两种同位素相差3个中子的质量，因此在大规模的235分离中，大都使用六氟化铀的气体离心分离法！这个分离方式原理很简单，利用两种同位素的密度差异，逐级分离浓缩，但因为两者密度相差极小，因此离心分离需要很多级才能达到足够的浓度，能量消耗极大，设备制造也比较困难！
离心机阵列，这里有多少数量？又有多少没在画面中的？
增殖堆的出现让铀利用率大幅增加
在核反应堆中，会有大量的多余中子被控制棒吸收用来控制反应堆输出功率，这些中子就被白白浪费了，而我们知道，元素在吸收中子后会不稳定，产生β-衰变，释放出一个电子和一个反中微子后衰变成质子，也就是变成另一种元素！
铀-238的增值反应过程
这就是增殖堆的原理，如果将铀-238利用起来的话，预计核燃料的消耗将在目前的规模上扩大十倍不止，人类的能源保证将达到千年甚至更久！
铀的裂变以及产物的衰变和增殖过程
放射性污染无法处理
核裂变之后的元素大都具有放射性，它们会继续衰变，一直到稳定元素，而这个周期短则数天，长则万年甚至更久，因此核反应堆中每年都有大量的裂变过（并未100%利用），输出能量下降的核废料需要处理，而我们人类并没有特别好的方法，只能暂时将它们收集起来，然后集中堆放在某个深深的地下岩洞中！
1957年苏联东部乌拉尔山脉的深处，发生过历史上最早，级别排名第三的“克什特姆核事故”，当时对核废料的特性以及处理方式认识不足，一直只是将核废料储存在密封的钢制容器中埋入了地下，浇上了一层薄薄的混凝土。
1957年9月29日晚，由于年久失修，冷却系统出现故障，核废料的放射性衰变的能量产生了大量的蒸汽，整个掩埋区发生了爆炸，几十吨的钢制罐子撕裂抛洒，核废料撒得到处都是，据估计当时的能量大约相当于70-100吨TNT的当量，大量的放射性尘埃被排入大气层！
这些放射性物质随着大风飘散，让车里雅宾斯克州，斯维尔德洛夫斯克州和秋明州的部分地区都暴露于放射性污染下，影响面积达52000平方公里，留下了一条长长的带状地带！史称东乌拉尔放射性痕迹”！
所以核能非常强大，但它的放射性污染也和它的能量一样一样强大，到现在为止人类依然只能掩埋处理，没有更好的办法，也许我们只能寄希望于未来的核聚变！但要是没有实现核聚变呢？人类又该怎么办？各位不妨留言提个建议！
能源直接制约国民经济发展。核能是一种在技术上成熟、安全，并且也是经济、清洁、最具潜力和发展前途的新能源，因此世界各国高度重视新能源———核能的开发与利用。图 1-1 是 20 ～21 世纪各年代世界范围内核电所占总发电量的比例，随着时间的推移，核能所占比例将越来越高。
图1-1 20～21 世纪世界范围内核电所占比例
据不完全统计，全世界至今已探明了700×104t左右的铀资源，生产了200多万吨的天然铀。目前世界保有的已探明确认铀资源(RAR，Reasonably Assured Resources)有317×104t，目前经济可采的铀资源预计只能够满足20多年的需求即使开发所有探明的保有铀资源，也只能满足40年左右的需求。多年来，铀的供求关系一起存在着缺口，开采可提供的铀资源只能满足一半需求(柳正等，2007)。中国的能源供需矛盾十分尖锐，核能被认为是解决中国能源危机的主要出路之一。中国核电发展的最新目标是:2007年国务院正式批准的《国家核电发展专题规划(2005～2020)》计划到2020年，中国争取将核电装机容量从目前的906.8×104kW提高到4000×104kW，预计15年里的投资额达4500亿元(王强，2008)。
在当今技术条件下，100×104kW的核电所需要铀燃料约150t/a，4000×104kW就需要6000～7000t/a，预计每年将消耗一座中型矿山(史永谦等，2007)。随着我国大规模发展核电，铀供给的安全将是我国核电可持续发展的制约因素之一(邹树梁等，2007)。中国现有铀矿储量将很难维持长时间。所以，寻找新的铀资源已成为突破资源瓶颈、确保经济发展和国家安全的重大战略任务，迫在眉睫。
在世界核电复苏以及我国积极发展核电的背景下，铀资源供需平衡已经成为国内外关注的焦点，世界主要产铀国铀资源的产量见表1-1。2005年，全球核电耗铀为49×103t2006年，全球核电耗铀为46.8×103t2007年，全球核电耗铀达到78.5×103t，分别比2005年和2006年增加60%和62%。依据世界各地正在建造或计划建设的核电反应堆规模及水平，世界核协会预测，到2020年，核电运行耗铀将达到122.6×103t。为此，必须加强铀矿勘查，寻找更多的铀矿产地，以满足核电运行铀原料的安全供应。
表1-1 世界各国铀矿产量一览(t，以U计)
注:数据来源于WNA，2005
20世纪80年代以后，世界范围内在寻找新的铀矿床方面一直未有重大突破。自1990年以来，由于铀产量减少，开始出现供小于求的紧张局面。根据对2009年铀资源需求的资料汇总分析，近10年来全世界矿山铀的年生产量只能满足当年需求量的50%～55%，其缺口需要靠再生铀和消耗库存来填补(再生铀系指商业和军用库存剩余铀和武器级高浓缩铀稀释成的低浓缩铀，以及低浓缩铀尾渣的再浓缩和乏燃料的再处理)。而原有铀矿床开采供应能力的增加是十分有限的，且部分铀矿山已采空退役，远不能满足上述需求。居于世界产铀大国前两位的加拿大、澳大利亚，铀的生产量近4年来一直徘徊在1×104t左右。因此，必然大量地消耗铀的库存量，以应对不断增长的铀需求。一直以来，世界铀资源的开采供应处于供需不平衡的状态，持续达20多年之久，库存量正在不断减少，铀资源的需求面临严峻的局面。
应用系统分析国际协会/世界能源委员会(IIA-SA/WEC)预测了2000～2050年满足世界反应堆的铀总需求量的低、中、高3种方案。这3种方案在2000～2050年累计的铀总需求量分别为3390000t、5394100t和7577300t，且在2050年的年铀需求量分别为52000t、177000t和283000t。分析方案表明，到2025年次生铀供给量由目前的45%左右下降至6%，且这种百分比仍将继续下降，2000～2050年，次生铀供给将仅提供了总需求量的11%。目前，尽管世界铀生产只能供给全球反应堆需求的55%左右，但是由于次生铀供给相对充足，铀需求缺口可由次生铀供给来弥补。从长期来看，以库存满足铀需求是不可行的，要满足核电发展的铀需求必将依靠铀生产能力以及铀的循环再利用能力的扩大，以应对铀的需求和次生铀供给的枯竭。而铀生产能力的扩大取决于铀勘探、开采和生产能力的扩大与投资。
该如何测量核废料中排出含铀废液中铀的含量呢？
由于现在对于核能源的使用，让很多之前大家熟都不熟悉的金属物质，开始逐渐现在。在核经过反应之后，会产生很多的核废料。而在一些核废料当中，会排出含铀废液，那么怎么测量核废料中排出含铀废液中铀的含量呢？
首先最简单的一种就是将它送到检测中心，检测中心会有专门的仪器来检测液体中铀浓度的仪器。这种仪器叫作激光测铀仪，是一种专门的检测仪器，操作也相对简单，这种物质的检测在固体方面用的是高纯锗伽马谱仪，通过这种仪器就可以知道废液当中的铀油量。
而还有一些专业仪器就是ICP-AES，ICP-MS，这两种仪器通常是在科研工作当中专门用来检测铀元素，同样也是利用了元素本身的属性。根据这样的属性，可以界定出不同元素。并且这种方式常用于科研工作，它的鉴定的速度相对比较快，而且更为准确。也科研环境做了保证，但这样的检测对普通人来说比较难以完成。
还有一种方法则是通过分同位素测定。这样的测定方式，来源于美国一家公司。通过MAT-253和MAT-252质谱仪测定反应前和反应后溶液中的δD和δ18O值进行判断（δ表示一个理想的瞬时触发脉冲），由于是和其他物质发生的反应，所以就可以根据这种物质在反应之后是否挥发，是否形成气体，以及是否形成沉淀来检测。这种方法也算是市面上比较常见的一种检测方法。
那么大家会有一个疑问，为什么要测定这种元素的含量。在早期的发展当中，这种元素并不被大家所关注。但从居里夫人提取镭之后，这种元素就开始出现了。而核裂变从1938年发现之后，铀就成为了主要的核原料。它开始被作为核武器，氢弹的引爆剂使用，也正是这样的原因让这一元素得到了大家的认可和重视。
据估算世界铀的地质储量229.59×108t(南非原子能委员会，1985)。英国铀研究所调查统计世界铀探明储量340×104t，是目前开采量的100倍。探明储量对铀矿勘查的刺激性不大，人们重点放在寻找低成本开采矿山，即富矿或地浸开采的矿山。铀开采量截至2000年累积达193.86×104t(纯铀)。从1995年以来，全球每年产铀约(3.2～3.6)×104t，上下波动基本没有太大变化。加拿大是世界的产铀大国，2000年产量占世界的34%，主要产自萨斯喀切温省。在美国的产量中75%是地浸矿山生产的，少量来自地下采矿。
目前铀资源的主要用途是核电站发电，法国核电总量占国内能源75%，比利时、立陶宛都是以核电为主的国家。
1992年之后，军用量减少，特别是独联体(俄罗斯)国家将军用品稀释后(使235U)浓度降到5% 卖给美国，缓解了铀的产生。20世纪末国际原子能机构调查后预计：世界核原料发展将保持适当的增长速度进入21世纪，今后20年根据铀资源和环境条件考虑，年增长率约在1.5%～2.0%。
我国至今已建成8个核电机组，有三个正在建设中。2005年发电量约为8.7×105kW·h，占发电量的2.3%。
我国的铀矿找矿重点，也在富矿和可以地浸开采的铀矿床。
