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三分钟了解一下原子弹制造原理!

2023-05-22 02:42| 来源: 网络整理| 查看: 265

而核聚变呢,只是把几个质子数少的氢原子核,融合到一起,形成一个重原子核,也就是把几个小的融合成一个大的,这个就是核裂变与核聚变的区别。

那么单单只是原子核的分裂与融合,为什么就可以释放出如此惊人的能量?看到这个公式,大家可能就会知道答案。

E等于mc²,这个就是爱因斯坦提出的质能关系式,这个关系式告诉我们,质量和能量是可以相互转化的。只要物质具有质量,它就可以转化为巨大的能量。

那么根据质能关系式,我们就可以知道,1克重的物质可以转化为90万亿焦耳的能量,这个是什么概念?

1公斤TNT炸药可释放大约420万焦耳能量,那么这个一克物质所释放的能量就相当于两万多吨TNT炸药的当量。

而这只是1克物质完全释放的能量,所以可想物质本身的能量是多么的巨大,若是我们可以找到释放这个能量的机制,那我们就可以利用这个机制来使用如此巨大的能量。

而核裂变和核聚变正是释放这个能耐的机制,在核裂变和核聚变时,由于原子核会重新分裂和融合形成新的原子,而在这个过程中就会发生质能转换。

质能转换就是把原子内的一部分质量,转化为能量释放出去,那么转化的质量越多,释放的能量就越大。

就像前面说的,若是把一克物质全部转化为能量,那么它就可释放90万亿焦耳的能量,当然,现在我们的科技还无法完成如此比率的转换。

目前核裂变的质能转化率大概为0.13%,也就是它可把物质0.13%的质量转化为能量,显然,即便核裂变已经释放了如此惊人的能量,但它也只是释放了物质0.13%的能量。

现在我们人类可实现的最高质能转化,则是核聚变,它的质能转化率已经达到了0.7%。这也是为什么氢弹比原子弹威力大的原因。

因为核聚变的质能转化高于核裂变,那这个核裂变和核聚变要怎样才能实现呢?

在1932年,当科学家查德威克发现中子后,潘多拉的魔盒就在打开,因为中子不带电,所以它不会受到原子核正电,以及电子负电的影响,所以科学家立即意识到这是轰击原子核的理想武器。

1938年,德国的科学家哈恩和斯拉特斯曼,利用中子轰击U235原子时发现,利用中子轰击U235会让U235的原子核发生分裂,从而形成多个较轻的新原子。

这个就是人类第一次意识到用中子轰击原子核,会让原子核发生裂变反应。

那么在核裂变发现之后,有的科学家则意识到,如果在中子轰击U235发生裂变反应时,它产生的次级中子进而继续轰击其他的U235,那么这就可产生连锁反应,这就可以把原子核那惊人的能量释放出来。

于是,制造原子弹的想法便被提了出来,可是若想制造原子弹,那必须要将链式反映的最低条件找到,因为原子的内部非常的空旷,想让中子准确的撞击原子核是非常困难的。

所以增加原子的数量就可增大中子的撞击几率,那么这就存在一个临界质量。

当U235的质量达到临界质量时,链式反应则会发生,当U235的质量小于临界质量时,那么链式反应则会失败,那么原子弹也就无法爆炸。

而据听说,希特勒当时之所以没有制造出原子弹,就是因为海森堡把链式反应的临界质量给计算错了,他当时计算的临界质量是认为,只有质量达到了几吨重,才能让U235发生链式反应。

但实际有多少呢?实际的临界质量只有几十公斤重,所以当知晓了临界质量,那么就可以根据这个临界值来制造原子弹。

美国向日本投入的小男孩儿原子弹,是利用枪式结构来达到铀的临界质量,枪式结构是将首先分开放置的U235,利用炸药把他们挤压到一起,从而达到临界质量,启动链式反应。

而胖子原子弹则是利用内爆法,内爆法则是将炸药把核燃料层层包裹,利用爆炸挤压核燃料,使它的密度增大,利用增大密度来增加中子的装击几率,从而达到启动链式反应的条件。

好了,那这个就是关于核弹的一些理论基础,大家没事也可以自己试试。返回搜狐,查看更多



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