科技改變生活 · 科技引領(lǐng)未來
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如果有人告訴你，殺死了廣島十萬人的原子彈真正轉(zhuǎn)變成能量的物質(zhì)只有一克，你會不會驚訝？因為這是事實，如果你不相信，下文簡單給你敘述一下。1克質(zhì)量虧損：2萬噸TNT當(dāng)量投擲在廣島的那顆原子彈叫做小男孩，是一顆槍機式鈾裝藥的原子彈，簡單地說就是引
如果有人告訴你，殺死了廣島十萬人的原子彈真正轉(zhuǎn)變成能量的物質(zhì)只有一克，你會不會驚訝？因為這是事實，如果你不相信，下文簡單給你敘述一下。
1克質(zhì)量虧損：2萬噸TNT當(dāng)量
投擲在廣島的那顆原子彈叫做小男孩，是一顆槍機式鈾裝藥的原子彈，簡單地說就是引爆時候?qū)蓧K鈾裝藥合在一起，然后中子發(fā)生器一頓亂射，鈾裝藥中高濃度的鈾-235開始發(fā)生鏈式反應(yīng)，釋放出了人類有史以來掌握過的最大能量。
瞬間一個比太陽亮數(shù)千倍的火球在廣島市500米上方崩裂開來，首先抵達的光輻射、伽馬射線與X射線，直接將數(shù)公里范圍內(nèi)的物體表面“剝?nèi)ァ币粚樱?0千米內(nèi)直視將會致盲，然后到達的是中子輻射，這個初期無感，但會破壞人體DNA，大劑量照射的人們將不會再更新細胞，會以最痛苦的方式死去。
最后到達的是沖擊波，中心氣壓達到了數(shù)十萬個大氣壓，引發(fā)了極為強烈的沖擊波，以摧枯拉朽之勢將周圍一切夷為平地，1千米的水泥前足悉數(shù)被毀，2千米范圍內(nèi)的木結(jié)構(gòu)全部倒塌，直接死亡與引發(fā)火災(zāi)等死傷人數(shù)超過十萬。
這顆原子彈鈾裝藥為50千克，只有2%的鈾-235產(chǎn)生了裂變，大約失去了約1克左右的質(zhì)量，質(zhì)能轉(zhuǎn)換后的能量相當(dāng)于1.5~2萬噸TNT當(dāng)量。
當(dāng)然這只是原子彈，氫彈威力更大，不過由于只計算了質(zhì)量虧損，所以從計算角度來說并沒有本質(zhì)的區(qū)別，質(zhì)量虧損到能量的計算公式是質(zhì)能方程：
愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了它，但他卻沒有發(fā)明原子彈，至于裂變與原子彈的故事，那是另一個有趣的故事開端了。
原子彈能量那么大，一個原子完全轉(zhuǎn)換成能量，究竟有多大？
我們先來定義一下一個原子的質(zhì)量，其實一個原子這種說法非常不“專業(yè)”，因為原子有很多種類，比如1個質(zhì)子的是氕，92個質(zhì)子的是鈾，不過真正92個質(zhì)子的元素卻不存在，它還需要中子來調(diào)劑下，比如鈾-235或者鈾-238，這就是這里還有143或者146個中子。
質(zhì)子數(shù)一樣的就是同一種元素，中子數(shù)不同就是不同的同位素，所以一個質(zhì)子的氕大約只有鈾-235的1/235，當(dāng)然不能這樣算，因為結(jié)合的時候會釋放結(jié)合能，導(dǎo)致質(zhì)量有所降低，而且中子與質(zhì)子質(zhì)量也有差異，但也就八九不離十，差不多理解這個意思就成，電子質(zhì)量太小，在本例中就被忽略啦。
假如以一顆質(zhì)子的氕聚變?yōu)槔?，?dāng)然一顆質(zhì)子是無法聚變的，甚至無法正反物質(zhì)反應(yīng)，畢竟只有一顆么，那么純粹計算下質(zhì)能方程而已。
一顆質(zhì)子的質(zhì)量為：1.6726219 × 10^-27 千克
真空中的光速為：299792458m/s
那么能量相當(dāng)于：1.50e-10焦耳
這個能量讓電動車動不了1納米，所以盡管原子彈的能量很高，但一顆原子實在太少了，但要是使用核能的電池，一定很爽！
裝了核電池的電動車：到底能跑多遠？
各位最向往的就是這種"無限"能源，不過核電池其實也不是無限能源，但它能在幾十年內(nèi)大致以比較恒定的功率發(fā)出能量，以人類短短百年的壽命來看，基本上能管小半輩子，也差不多夠用了。
核電池原理有很多種，有熱離子轉(zhuǎn)換、熱電轉(zhuǎn)換、熱光伏轉(zhuǎn)換與斯特林發(fā)電機，還有靜電轉(zhuǎn)換，伏特轉(zhuǎn)換.........斯特林發(fā)電機效率是比較高的，但結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，熱電或者熱離子轉(zhuǎn)換比較省事。
比如旅行者一號用的放射性同位素?zé)犭姍C（RTG），也就是熱電轉(zhuǎn)換，使用一組熱電偶通過塞貝克效應(yīng)將合適放射性材料衰變所釋放的熱能轉(zhuǎn)換成電能，效率比較低，不過沒有活動部件，不會磨損。
旅行者一號的核電池使用半衰期為87.7年的钚-238為燃料，每年輸出的功率下降0.787%，它是1977年出發(fā)的，到現(xiàn)在已經(jīng)快45年了，因此現(xiàn)在的功率已經(jīng)不足出發(fā)時的10%，差不多沒用啦。
毅力號火星探測車用的是多任務(wù)放射性同位素?zé)崮馨l(fā)電機（MMRTG），使用的同樣是钚-238，由八臺二氧化钚-238通用熱源（GPHS）模塊，這八臺通用熱源模塊能產(chǎn)生約2千瓦的熱能，整個電池轉(zhuǎn)換模塊質(zhì)量為45千克，功率為125瓦，14年后功率為100瓦，功率密度為2.8瓦/千克。
假如裝到電動車上，能開多遠？
這樣算吧，我們常用的電瓶車大約50~100千克之間，裝備的電機功率大都在500W-800W左右，這個整備功率只有100瓦卻占用了差不多大部分重量的核電池，大約只能以5~10千米/小時的速度緩行了。
不過它卻很持久可以不充電的情況下持續(xù)開幾十年，估計能騎幾百萬千米，不趕時間的朋友也是極好的，只是這個價格實在是太高了，這個電池模塊估計是上千萬美元級別，有這個錢不如去買臺帕加尼跑車吧。
何夕林