原子彈的製作原理是什麼?

幾米光陰_


本文主要介紹

核物理的發展史、原子彈的核物理基礎、造原子彈的主要技術方法三個方面。

1905年,是我國革命先烈積極探索中國新道路的歲月,這一年愛因斯坦發表了著名的質能方程,這一理論為原子彈提供了理論基礎

1938年,德國科學家哈恩和助手斯特拉斯曼在法國科學家約里奧-居里夫人的實驗基礎上,發現了核裂變現象。並且發現在在這個過程中會有質量虧損,依據愛因斯坦質能方程,這個過程會放出巨大能量,這個新的發現還未經發表,傾向德國軍方的一位大學教授已經將這個消息告訴了德國軍方的核物理學家。

原則彈爆炸的基本條件

在引爆瞬間達到超臨界,讓原子彈中的核裂變材料瞬間完成自持式鏈式裂變反應,以鈾235為例,一次裂變大約放出200兆電子伏特的能量同時放出2到3箇中子,這些中子又繼續引發新的裂變。這些中子在核物理學上有個專業的名次叫瞬發中子,大約在裂變反應後的10^-14內放出。1公斤鈾裂變相當於20000公斤tnt炸藥。



這個過程進展的如此之快,所以巨大的能量爆發是瞬時完成的。

以上是原子彈製造的核物理基礎。

製造原子彈的關鍵技術不僅僅是核物理基礎,更尖端的技術在於核工程技術

目前成熟的原子彈模型主要有槍式和內爆式。

槍式

如圖原子彈裝藥必須分成兩部分,當引爆底部的雷管時,衝擊力將尾部的鈾推向另一塊鈾,兩塊合併,達到超臨界的同時,中間的點火源放出中子,這樣原子彈就完成了爆炸。如投到廣島的小孩男原子彈。


內爆式

內爆式的威力更大,對於鈾的利用率更高,但是實現程度也更難,如下圖,就像足球一樣,核材料彼此分開,在核材料外圍佈置高爆炸藥,引爆炸藥時,各塊核材料同時向中間聚集達到超臨界後被瞬間點火,釋放出巨大能量。如投到長崎的胖子原子彈,這是一顆鈈彈。


五月21號


原子彈是一種普通的核武器,也是大規模殺傷性武器,它利用的是核裂變反應釋放能量,產生爆炸。

原子彈的原理比較複雜,我們在中學物理課上學習過。核反應和傳統的化學反應不一樣,在核反應過程中,原子核發生了變化,轉變為其他原子核,根據愛因斯坦質能方程,這就會釋放巨大能量。原子彈用到鈾235、鈈239和鈾233這三種裂變物質,其中鈾235最常用。

原子彈爆炸就是臨界狀態的核裂變,意思是鈾核或鈈核分裂成兩個或多個質量較小的原子的一種核反應形式,對於鈾和鐳這類超重的元素來說,這些原子的原子核在吸收一箇中子以後會分裂成兩個或更多個質量較小的原子核,同時放出二個到三個中子和很大的能量,又能使別的原子核接著發生核裂變,這會一直持續下去,直至耗盡核原料,這種過程稱作鏈式反應。

根據質能方程,能量與質量成正比且係數是光速的平方,所以即便核原料質量非常小,但釋放的能量也是巨大的。



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