廣島原子彈與現在的原子彈有何不同?

軍統60

廣島的原子彈是一枚“槍式彈”,而現在的原子彈則多數使用長崎那枚的“內爆彈”結構。這兩者的原理其實是類似的,都是讓高能炸藥推動裂變金屬成了超臨界質量,然後用一個快中子源啟動鏈式反應,同時在外面包裹著一箇中子反射層,讓大量的中子反射回去繼續更多的鏈式反應。


要點就在於,鏈式反應產生的大量熱能吹散這個反應體之前,儘可能多的裂變金屬參與到鏈式反應中,這樣子才能有足夠的能量被釋放。否則爆炸當量就會很小,變成一個“髒彈”。


槍式彈,是使用一小塊遠遠不夠臨界質量的鈾235射入一大塊但是還不夠臨界質量的鈾2235正好達到超臨界質量。內爆彈則是通過四面八方的炸藥爆炸把一塊因為疏鬆達不到臨界質量的鈾或者鈈壓縮成超臨界質量的小團。


槍式彈的問題在於,如果這個入射距離太小加速時間不夠,那麼達到超臨界質量的時間過長(別看萬分之幾秒,這可是足夠被反應熱吹散了),入射速度越快反應率越高。好多回答說了,廣島彈裡60公斤其實只有一公斤裂變了,其餘的都被吹散了……可是如果提高入射速度,那麼這個距離要加大,彈體就太長了……別指望當做導彈彈頭,只能用飛機,而且還得是大型機去扔。


對了,鈈彈不能做成槍式的因為不管怎麼樣都沒法讓鈈240含量太低。這東西可以出現“早燃”,高高興興在鈈239還沒有到臨界時候就反應了,把原子彈吹碎了。槍式彈不可能做成對等兩塊,那樣子達到臨界質量時候的相對速度就悲劇了,反應效率還是會完蛋。


內爆彈沒有這個問題,體積可以做的足夠小。不過難題在於如何確保幾百萬分之一秒內同時起爆周圍一大堆炸藥,否則炸藥起爆不均勻就會把這個小球吹散了,反應率也會非常悲劇……


所以今天的原子彈基本都是內爆彈,沒人用槍式彈了,太大太浪費啊!


至於說增強型原子彈和當量可調型,其實都是根據往這個球體內部塞進去的聚變物質來實現的。


千里巖

最大的區別就是技術!


在1945年8月6日在廣島爆炸的“小男孩”是一枚“槍式鈾彈”,其內部裝藥是是60公斤的鈾235,是用一塊低臨界質量的鈾塊射向其他低臨界質量的鈾塊,來組成一塊超臨界質量的鈾塊從而產生鏈式反應的。

圖注:槍式原子彈的原理,在內部其實就可以看作是一把用鈾235做子彈的搶,射擊另一塊鈾235。

但這種方法核裝藥損耗極大,“小男孩”在爆炸過程後經過估算,只有一公斤左右的鈾235進行了核裂變,其他都被浪費掉了。

而且鈾235的臨界質量相對來說也偏高,(在上世紀早期的計算中鈾235的臨界質量為15公斤,但在工程技術上很難實現),所以世界各國後期的原子彈多采用鈈裝藥的內爆式原子彈,比如長崎的“胖子”就是鈈裝藥的內爆式原子彈。
圖注:內爆式原子彈的原理與槍式不同,可以看作是用炸藥來壓縮核裝藥。

鈈裝藥相比鈾裝藥除更加節省外,其臨界質量也更低,在上世界早期的測算中239的臨界質量僅有10公斤,但無論是鈈239還是鈾235其臨界質量都是隨著物料形狀、純度、是否被中子反射物料包圍、是否有中子吸收物料等多重因素所影響的。

而根據國際原子能機構的規定,鈈純度在達到92%-93%就可以稱作“武器級鈈”,而根據美國的說法核裝藥的鈈239中,鈈240的含量要低於6%,而且隨著各國核技術的進步,在實際工程應用上,鈈239的臨界質量也在逐步提高,根據80年代的國外論文來看,2公斤的鈈239(也就一個檯球那麼大)就可以在工程上實現臨界反應了。


圖注:鈈239

所以目前來說,類似廣島“小男孩”那種鈾235裝藥的槍式原子彈,已經被各各核大國所淘汰了,更確切的說;是原子彈這種低技術含量的核武器被各核大國所淘汰了,當然了其他沒有核技術的土鱉,還是對其趨之若鶩的!


天真小科普

暴躁的“小男孩”

1945年8月為了瓦解日本的抵抗,美國向日本廣島投擲了一枚震驚世界的武器——原子彈。巨大的爆炸威力瞬間摧毀了整個廣島,這是人類第一次將核武器投入實戰。

廣島原子彈代號“小男孩”,是一種使用槍式引爆技術的初級原子彈,爆炸威力相當於兩萬噸TNT當量,以鈾235為代表的核材料在超過臨界質量後就會發生鏈式反應,釋放出巨大的能量。槍式原子彈就是在一塊較小的鈾235後邊放置炸藥,當引爆炸藥後讓這塊鈾235以極大速度衝擊主裝藥,從而達到超臨界狀態,這種類似於槍支發射的引爆方式,就被稱為槍式原子彈。

為了使核武器威力更大,科學家開發出了新的核技術,這就是在長崎爆炸的原子彈“胖子”,胖子是一種內爆式原子彈,通過在核裝藥外部包裹反射層,在反射層外部放置炸藥,通過向心衝擊波衝擊核裝藥從而達到超臨界狀態,引發核爆炸。

試爆的“沙皇炸彈”,這是人類製造的最大威力爆炸

現代原子彈在內爆式的基礎上更進一步,給內爆式原子彈穿上一層氚和氘的馬甲,然後再來一層鈾238的馬甲,這種多相彈(也稱三相彈,看馬甲數量),在整個爆炸過程中,會連續產生裂變--聚變--裂變的反應過程,爆炸威力會得到倍增,而且核爆後的殘留輻射也會更加強烈。

現代核彈頭的威力都相當大,戰略級核武器的威力基本都是十萬噸當量起,前蘇聯更是試爆過五千萬噸TNT當量的巨型核武“沙皇炸彈”。而且大多現代核武器具備多彈頭打擊能力,可以輕鬆摧毀多個目標。全世界現在擁有幾萬枚核武器,這些核武器可以把地球摧毀幾十遍,但願這個魔鬼不要重現人間!

前蘇聯投放的“大伊萬”

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兵器次元

現在的“原子彈”,與廣島、長崎的原子彈相比,有以下的根本區別:

首先,我們要知道,現在其實已經沒有什麼“純裂變彈”了。隨著對於“等離子體物理”瞭解的深入,為了提高“核裝料”(就是裂變材料)的“利用率”,目前的“原子彈”(指不是氫彈“被扳機”的部分)作了這些“改進”:

一、全部採用裂變截面大的鈈材料,這樣所使用的“核材料”就少;

二、採用“強點火中子源”,以提高點火時,被壓縮的核材料中的“初始中子密度”,可以大大提高中子倍增的“代數”;

三、內部採用“聚變材料”,使聚變材料與裂變材料一起“被壓縮”,可以大大的增強威力。例如,幾百噸TNT當量的“裂變放能”,可以點燃適當的“聚變材料”發生“熱核聚變”,將總當量提高至萬噸TNT當量。這種“增強型扳機”,在點燃氫彈的“被扳機”方面。有著極大的優勢,所以“第二代核武器”可以做的很小。

其它的我就不知道了。


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