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能否制造出一种铀或钚“热块”，用来保温一杯咖啡？基本上就是一块裂变材料，屏蔽并覆盖着一种无毒材料，可以扔进一杯咖啡里。它能做得足够小，可以扔进咖啡杯里，又足够大，不会造成窒息危险吗？

我看到了很多关于铀中储存的总能量的信息，但我还不够了解铀块可以小到什么程度还能产生热量，以及需要多少屏蔽等。如能提供一些关于如何进行这些计算的提示，我将不胜感激。

具体来说，想象一个 12 盎司（355 毫升）的杯子，保持 170 华氏度（77 摄氏度）的温度平衡。

免责声明：

  • 不用说，这只是一个思想实验，并且没有人应该在饮料中放入任何危险物质。
  • 77 摄氏度是“咖啡应该多热？”的第一个匹配项；我对这个话题没有意见。
  • 各 GPT 拒绝回答，仅指出这既危险又可能是非法的，并建议使用保温瓶来保持饮料温度。

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    上有一些关于 RTG 和钚-238 的有趣信息“一些起搏器曾经使用钚电池”。
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    YouTube 的类型似乎是“炽热的金属球对决”；参见例如
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最佳答案
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是的，这是可能的，但正如其他人提到的，这样的“热冰块”相当危险。也许可以发明一种自热咖啡杯，但这仍然不是一个好主意。

具体来说，假设我们使用的的半衰期约为 87.7 年。

钚-238氧化物颗粒因衰变热而发光

它主要通过阿尔法辐射衰变，但也有概率~1.9 ×10− 71.9×10−71.9×10^{-7}% 衰变反而会导致自发裂变，释放中子和危险的子同位素。Pu-238 还会发射一些低于 20 keV 的 X 射线，以及一些 0.0436、0.0996 和 0.152 MeV 的伽马射线。

钚-238 在室温下的密度约为 19.8 g/cm³。它每克产生约 0.57 瓦特，或每 cm³ 产生 11.3 瓦特，因此你需要几立方厘米的空间来保持咖啡的热度，这还不包括屏蔽层。

屏蔽阿尔法粒子很容易。一张纸可以阻挡阿尔法粒子。烟雾粒子可以阻挡阿尔法粒子——这就是烟雾探测器的工作原理（尽管它们使用镅-241 作为阿尔法源）。

X 射线和伽马射线则是另一回事。你可以用金属屏蔽上述能量，但需要几厘米的距离，而且有些伽马射线总是能穿过屏蔽材料。屏蔽会成倍地衰减辐射：其作用类似于半衰期。因此，如果一定厚度的屏蔽允许一半的伽马射线通过，则厚度加倍允许 1/4 的伽马射线通过，而厚度加倍允许 1/8 的伽马射线通过。

另一个问题是 RTG 颗粒不能完全密封，它需要“呼吸”。α 粒子只是高速氦核，氦需要逸出。因此屏蔽需要有点多孔。幸运的是，氦原子非常擅长穿过物质，氦可以通过太小而无法通过水或空气分子的孔隙泄漏。尽管如此，在其半衰期中，238 克 Pu-238 会释放 2 克氦，在标准温度和压力下约为 11 升。

最后，Pu-238 并不便宜。:) 不过，如果产量增加，我想价格可能会下降。它是由从反应堆废料中提取的镎制成的，而这些废料含有一些非常有害的裂变子同位素，只能远程处理。而且废料还可能含有一些会发射中子的裂变材料，这往往会使其他物质具有放射性。

目前，世界上的 Pu-238 储量相当低。NASA 和 ESA 都希望生产更多用于深空任务的 Pu-238，几年前就宣布将增加 Pu-238 的产量，但我们仍在等待。太空堆栈上有一些关于此主题的讨论（以及相关链接文章）。

尽管存在所有这些问题，半个世纪前，Pu-238 仍被用于心脏起搏器。来自橡树岭联合大学 (ORAU) 辐射和放射性博物馆：

当人体自然电起搏系统不规律或无法正常传输时，起搏器用于刺激规律的心跳

目前（2003 年），美国有 50 到 100 人拥有核动力心脏起搏器 […] 含有 2 到 4 居里的钚-238。

该装置的电子元件嵌入环氧树脂中。坚硬的钛外壳可承受任何真实事件，包括枪击和火化。

起搏器表面的辐射剂量率约为每小时 5 至 15 毫雷姆，这些辐射来自发射的伽马射线和中子。据估计，患者全身暴露量约为每年 0.1 毫雷姆，患者配偶全身暴露量约为每年 7.5 毫雷姆。

尺寸：直径约2.75英寸。

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    “屏蔽层根据幂律衰减辐射。因此，如果一定厚度的屏蔽层允许一半的伽马射线通过，则厚度加倍将允许 1/4 的伽马射线通过。 ”幂律意味着恒定功率。在这里，功率随着层数的增加而增加。
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    @PaulKolk 我会重新表述这一点。
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这些是存在的。它们不是铀；它们只是小块（约 1 厘米）的金属块。它们储存大量热量，因此当在温水中加热一段时间然后放入咖啡中时，它们可以让咖啡保持很长时间的温热。它们也可以放在冰箱里，制成可重复使用的冰块。我有好几个。它们比笨重的保温瓶有趣得多，也紧凑得多。

不要将铀放在任何你打算吃或吃掉的东西附近，即使它有屏蔽。铀不仅具有放射性，而且毒性极强，任何外部的杂质或屏蔽中的缺陷都意味着你摄入了原始铀，，这可能是致命的。

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    138 天半衰期引起的急性放射中毒与更细微的铀暴露效应有很大不同。
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    不过，我不认为这会对健康有益。我当然不想冒着失去医疗保险的风险，半故意地用铀毒害自己。如果它散发热量，它的放射性就足以造成伤害……
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    当然，铀和钚是重金属，因此它们具有一定的化学毒性。但它们的大部分毒性是由于它们的放射性，而不是化学毒性本身。请参阅
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    水的比热容比大多数金属都高，所以我预计即使是 100 °C、1 cm³ 的金属立方体也能将 1 毫升水加热到 100 °C 以下，或将 100 毫升水加热到 1 °C 以下。你确定你的立方体中没有铀吗？
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    补充一下@Vaelus 所说的，虽然许多金属的密度是水的 10 倍，但它们每克的热容量通常只有十分之一或更少。有趣的是，这似乎是成比例的，因此较轻的金属每克的热容量比较重的金属高。维基百科有一个，其中列出了水的最高体积热容量。
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…一块可裂变材料…

不会。一小块用于为核电站提供燃料的同种“裂变材料”会在那里静置数千年，而不会释放出任何明显的热量。如果你想让它产生热量，那么你必须创造的条件，而这需要的热量（以及其他因素）比咖啡杯中装的还要多。

此外，如果你站在核链式反应附近的任何地方超过几秒钟，你就会受到

另一方面，您可能有兴趣阅读有关的文章。它们利用高放射性源的衰变热运行，据我所知，理论上没有最小尺寸。有些源可以产生大量热量，但同时，它们产生的电离辐射能量相对较低，因此它们所需的屏蔽比裂变反应堆少得多。

令人揪心的是，@controlgroup 曾说过：摄入任何数量的放射性物质都会对您的健康造成极大危害。千万不要冒险！

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    “摄入任何数量…”显然不是事实。我们吃的几乎任何东西都会摄入放射性原子；我们每次呼吸都会吸入放射性 C14，等等。此外，某些类型的辐射（例如慢粒子或长波光子）是完全无害的。
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更有效，就是使用一种胶囊，其熔化温度已被校准为与你喜欢的咖啡相同的温度。

例如：、。

想象一下，有些外星人认为 0C 是饮用水银的适宜温度。他们可以用射线枪轻松地将水银加热到 32C，但这太热了，不能饮用！因此，他们放入一个密封的水胶囊（水是固体，因为他们的房间温度为 -50C）。沸腾的水银加热水，整个容器很快达到平衡；很容易校准胶囊的大小，使平衡温度为 0C，因为将水从 -1C 加热到 1C 所需的热能比将水从室温加热到 -1C 所需的热能多得多。但好处更接近你想要的：水银容器将保持在 0C，直到它失去足够的能量来冻结所有熔融的水，我们已经提到过，这是很多！

当然，这种方法的实际效果有相当严格的限制（不加热），听起来只有容器是隔热的且有盖子时，效果才会明显。

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