铀的能量密度比化石能源高多少?

铀是核能的主要燃料，为全球400多个核电反应堆提供动力，占世界年发电量的10%。随着各国重新将核能作为一种清洁能源，铀已成为未来具有重要战略意义的金属。

核能来源于铀原子的放射性，铀原子在裂变过程中分裂时会产生大量能量，其能量密度比其他能源燃料高出很多。下表比较了铀与其他燃料的能量密度，单位为每公斤燃料所含的兆焦耳能量：

燃料类型-能量密度(MJ/kg)

木柴：16

煤炭：24

原油：44

柴油：45

汽油：46

液化天然气：55

铀-235(浓缩至3.5%)核燃料 3900000

商业核反应堆使用的燃料浓缩铀-235每公斤重量含有390万兆焦耳的能量，比传统化石燃料的能量密度大很多。因此，相对少量的核燃料可以通过裂变产生大量能量，转化为核能的各种优势：

——高能源投入回报率(EROI)

核能是所有能源中EROI最高的，在建设和运营中每消耗一个单位的能源，就会产出75个单位的能量。

——低土地足迹

核电站的单位电力占地面积最小，为每兆瓦时0.3平方米。

——最小浪费

核反应堆几乎不产生废物或乏燃料，其中只有一小部分具有高放射性。乏燃料也可以回收利用。

铀的能量从哪里来?

在地球形成之前大约1亿年，太阳系还只是个雏形，那时候，整个太阳系的温度非常高，而且所有的元素都是混在一起的，就像一锅杂烩汤一样。当时在太阳系的附近，距离仅有1000光年的地方，有两颗中子星，它们之间因为引力的吸引，发生了一次重量级的碰撞，产生了巨大规模的爆炸，随后这两颗中子星合二为一。由于这场爆炸发生的地点距离太阳系很近，所以爆炸过程中合成的一些物质，带着爆炸产生的动能，飞入了太阳系。这场爆炸合成的元素中含有大量的金、铂和铀等重金属元素，因此，在太阳系形成早期，这些在现在看来十分稀有和珍贵的元素其实是很丰富的。

后来随着太阳系的温度逐渐降低，各种元素相互抱团、聚集，又经历了体积收缩，就形成了地球以及其它行星的雏形。在这个过程中，地球很幸运地分到了相当大的一部分重金属元素。然而，从地球形成到现在，又经历了大约45亿年的时间，随着时间的推移，许多重金属元素在天然的裂变过程中逐渐转化成其它比较轻的元素，因此天然存在的金、铂和铀这些元素就变得越来越稀有。

所以说，现在我们在地球上看到的重金属元素，很大一部分来自那两颗中子星的联谊活动。在它们合并后，产生了一个带有吸积盘的黑洞。在吸积盘的潮汐力和宇宙风的作用下，黑洞喷射出大量的富中子物质。这些喷射出来的物质与快中子结合，发生核聚变反应，产生了各种重金属元素，包括金、铂、铀，以及锕系元素等。一部分喷射物进入太阳系的雏形，并且留在了这里。

这个过程并不是凭空幻想出来的，科学家有一定的依据来支持这一猜想。科学家主要的研究方法是，将中子星合并时产生的太空陨石中发现的放射性同位素的含量，与银河系相应的数值模拟的结果进行了比较。