明明自然界中鈾-238最豐富，為什麼還要用稀有的鈾-235做核燃料？

從理論上來看所有的放射性元素都可以拿來作核裂變燃料，但因為各种放射性元素的在自然界中的含量，取得的難易程度，以及加工成本的高低，使得我們可以選擇的餘地非常小！原子彈中常用的核材料是鈾和鈽，但在核能利用的核電站中，用的卻都是鈾，為什麼選鈾呢？

為什麼核反應堆的核燃料都是鈾，而且還是鈾-235，不能是大量存在的鈾-238嗎？

元素周期表中的很多元素都有放射性同位素，這些具有放射性的同位素是因為原子核的質子和中子的組合導致了不穩定，會發生衰變！同位素是質子數相同但中子數不一樣的元素，比如氚，和碳-14、鈷-60和碘-131等，這些都是放射性同位素，衰變時會有伽馬射線和α射線（氦原子核）β射線（電子或者正電子），如果一種元素的所有同位素都具有放射性，那麼這種元素就是放射性元素，比如如鈾、鐳和氡等。

雲室觀察放射性元素衰變

• 為什麼是鈾？

其實很簡單，因為鈾是自然界唯一大量存在的放射性元素，而且鈾也是最容易達到可控裂變的元素。鈾的化學元素符號為U，鈾的質子數是92，所以它有92個核外電子，其中自然界大量存在的同位素有兩種，一種是U-235，原子核中有143個中子，在鈾元素中的含量約0.7198~0.7202%，半衰期7.04億年，另一種是U-238，原子核中有146個中子，鈾元素中含量約99.2739～99.2752%，半衰期44.7億年，還有極其微量的U-234！

鈾在衰變是會釋放出α射線，所以它很容易防護，因此純鈾元素並不危險，幾層薄薄的紙片即可防護，當然這並不建議將它帶在身上，畢竟是放射性元素，二十世紀初的放射性增強身體的笑話就不要重演了，大家都知道放射性的危害哈！

• 為什麼是鈾-235？

核電站的中的核燃料利用的都是U-235，在鈾元素中含量超過99%的U-238除了吸收中子增值成鈽元素外，其他的用處就只能拿來知奧貧鈾裝甲或者貧鈾彈了！那麼為什麼不用U-238呢，非得用一丟丟含量的U-235？

這是因為U-238的放射性強度低於U-235，而且U-238被快中子碰撞後會吸收其能量，無法產生裂變，但它可以捕獲到慢中子後會經過兩次β衰變轉變成可裂變的鈽-239，所以U-238是增值堆中的原料，比如重水反應堆中多餘的慢中子可以通讓U-238變成鈽-239，成為製造原子彈的原料，所以重水反應堆投資建設可是國際原子能機構重點監控的對象哦！

• 鈽-239也可以裂變，為什麼不用來做核燃料？

上文我們了解了，鈽並沒有在自然界中大量存在，如果有需要必須通過重水反應堆來製造，所以這個成本直接就是天文數字，一般只用鈽的氧化物來製造核電池（比如旅行者一號和二號用的就是氧化鈽（鈽-238）），而另一個用途就是製造原子彈，兩個高端大氣上檔次的去處都不夠用，還用它來發電？實在是太奢侈了吧。

鈽元素

鈽-239也是易裂變的三種同位素之一（另兩種是U-233和U235），但鈽的成產成本高，所以大多數國家都將其作為原子彈的材料儲備，基本沒有機會將其拿來作為核燃料，當然大多快中子增值反應堆中是以鈽-239裂變燃料，而U-238作為增值材料，因為每個中子誘發分裂釋放出來的中子數目為：

鈾-235：2.10個

鈽-239：2.45個

鈾-233：2.31個

因為鈽的效率最高，而且可以用鈽生產出更多的鈽，所以叫做快中子增值堆，如果普及，當鈽-239的數量難以消化時，必定會用來作為普通核電站核燃料，但暫時可能很少有國家那麼奢侈，將鈽-239作為核燃料。另外核燃料的選擇也和原子核的裂變勢壘有關係，比如U-235比較低，U-236稍高，U-238則比較高，其他放射性材料，也可以參考自然界是否存在於裂變的勢壘，其實前面這個條件就只剩下鈾元素啦！

快中子增值堆

除了核裂變，還有核聚變哦

其實核能除了裂變還有聚變，與裂變相反，聚變是以輕元素聚變成重元素，和選擇裂變有些類似，也是選擇容易聚變的和自然界含量巨大的，但好死不死，我們找到的兩種最容易聚變的氘和氚聚變，氘在海水中含量大約是0.02%，儘管比較貴，大概數千人民幣一千克（跟聚變的高能相比，簡直就是白菜）。

元素的比結合能

但氚就比較貴了，據說要數千萬美元一千克，不過可以在裂變堆中用多餘的中子轟擊鋰-6來生產，或者在聚變堆中同樣的機制生產氚，也就是理論上可以自持，這使得大家鬆了一口氣，這麼貴的氚就這樣燒掉了是不是太可惜了？

核聚變堆

不過和裂變堆不一樣，大家已經用了快半個世紀的核電了，但聚變的電能，鬼才知道啥時候能用到了，一直都忽悠是50年，從八十年代起到現在，都40年過去了，2030年可以嗎？但願吧，希望能在石油和天然氣耗盡前用上聚變堆的電，要不然人類文明何去何從？