是否能通過把原子彈包在很厚的鐵皮裡來防止原子彈爆炸?需要多厚?

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  把原子彈包在很厚的鐵皮裡來防止原子彈爆炸,在理論上是完全可行的。我們來進行簡單的計算就知道了嘛。

  

  先計算一千克YNT能夠炸燬的鐵板厚度。一公斤TNT爆炸可產生420萬焦耳的能量,爆炸的話估計可以炸燬一棟三層樓高的房子,也就是衝破2層混凝土板(二層地板和三層地板),混凝土強度大約是1.2N/mm2,鋼板的強度按200N/mm2計算,165倍於混凝土。我們按混凝土板的厚度是330毫米計算,2層板就是660毫米,相當於4毫米厚的鋼板。這樣,我們就可以繼續計算一枚原子彈的TNT當量了。

  

  廣島原子彈當量是1500萬千克,乘以4毫米,就是6000萬毫米,也就是6萬米厚的鋼板做的大罐子可能讓廣島原子彈在裡面爆炸沒有任何傷害。但是,60公里厚的鋼板要是做出來,難度太大,換了我我寧可挨原子彈的炸,也不去做這麼厚的鋼板,我沒錢做呀。

  

  因此,把原子彈包在很厚的鐵皮裡來防止原子彈爆炸,只存在於理論上。這就像是阿基米德曾說過:“給我一個支點,我就能撬起整個地球”那樣的空想浪漫主義的人,在家裡玩科學那樣,沒有實際的意義。如果給我一個支點,我不去撬起整個地球,我只需要撬起我的生活就可以了。

  

  但是,這個推理也不是完全沒有意義,至少讓我知道了原子彈的威力實在是太可怕了,最好不要惹擁有原子彈那8個國家,包括印度,如果把印度惹急毛了,他給我一顆原子彈,我可是受不了呀!


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阻止原子彈爆炸是肯定不行的,因為只要核裝藥達到了臨界質量就肯定會發生裂變反應,也就是說原子彈肯定是會爆炸,這跟鐵皮的厚度無關,題目想要問的應該是多厚的鐵就能不被原子彈給炸壞吧,這個真不好說,原子彈的當量有大有小,但是不會大到哪裡去,我們就以廣島的“小男孩”原子彈為例吧,其實只要厚度足夠,連空氣都能阻擋原子彈爆炸好吧,比如上百公里厚的空氣,又或者你現在往Tokyo來一發原子彈,我站在神州大地上絕對是毫髮無損!還有個例子就是防爆桶,這玩意硬抗普通的炸藥爆炸是完全沒問題的,你要是把這個防爆桶按比例放大個百萬倍,也許硬抗一發原子彈也不是問題!


回到正題,我們先做個假設:如果能造一顆很厚的鐵球(具體厚度待會再算,反正肯定不會小,其實憑我們現在的技術,連這樣的勻質鐵球都造不出來,能造出來已經是天頂星科技了),再把原子彈包在裡面,那麼這個鐵球需要多厚才能不被原子彈炸爛呢?首先,原子彈被包在裡面,我是默認沒有空氣的,也就是說,核爆的時候,高溫會把內部的一小部分鐵直接昇華成氣態(這裡我其實不太清楚,在極高溫的時候,鐵理論上能直接昇華吧,還是會先熔化,然後再汽化?),這些“氣態的金屬”理論上能產生衝擊波,但是不會有多大影響,裡面的情況應該大概是這樣的:


爆心附近的部分鋼鐵會直接被昇華成氣態,距離較遠的部分鋼鐵會融化成液態,但是隨著時間的推移,熱量會向整個鐵球傳導,鐵球的熱量又會慢慢向空氣傳導,也就是會慢慢冷卻,最終氣態的鋼鐵會液化成液態,液態的最終仍然會凝固成固態,最終還是呈現鐵球狀態,整體外形上的變化可能不大,有變化的應該是鐵球內部,那麼需要多厚的鐵球才會出現上面描述的情況呢?現在我們來大概計算一下,首先:

鐵的比熱容:460J/(kg·℃);

鐵的熔點:1538℃;

鐵的沸點:2750℃;

鐵的密度:7.86g/cm³;

“小男孩”原子彈釋放的能量(取1.5萬噸TNT):6.258x10^13;

因此,通過計算,“小男孩”原子彈在常溫下(取25℃)理論上能讓約5萬噸的鋼鐵成氣態,換成鐵球的體積6361立方米,即半徑為11.5米,如果僅僅是讓9萬噸的鐵融化,那麼換成鐵球的體積為11450立方米,即半徑為14米,當然了,這個數值是理論上的,實際上不可能升化也不可能汽化那麼多的鐵,總之,為了保險起見,你弄個半徑一公里的鐵球是絕對穩的了!


哨兵ZH


答:題目表述有問題!首先,無論多厚的鐵板,都是無法防止(阻止)原子彈爆炸的;只是看原子彈爆炸後產生的能量,需要用多厚的鐵板才能阻止能量對外擴散而已。


原子彈爆炸不同於普通的炮仗,炮仗引爆需要助燃物比如氧氣,而且炮仗釋放的能量有限,不足以把包裹它的鐵融化掉,所以我們會覺得一定厚的鐵板可以阻止炮仗爆炸,使之變成“啞炮”。


但是原子彈不一樣,原子彈內部進行的是核裂變,最初由一顆普通炸彈進行引爆(內爆式),普通炸彈都是自帶助燃物的。

如果原子彈被厚厚的鐵板包圍,那麼普通炸彈爆炸後產生的壓力和溫度,將會比在空氣中引爆更高,這時候核裂變反應的速度更快。

體現為原子彈爆炸的時間,比在空氣中爆炸的時間更短,產生的威力更大。


然後釋放巨大的能量併產生極高的溫度,融化甚至氣化掉周圍的鐵板,如果鐵板厚度足夠,最終會在中間形成一團熔融的鐵水,而整塊鐵板都會伴隨著劇烈的震動。

對於其中鐵水量,我們可以粗略估計一下:



(1)廣島原子彈釋放的總能量大約是8.4*10^13J;

(2)鐵的比熱容為0.46*10^3J/(kg·℃);

(3)鐵的融化潛熱約450 kJ/kg;

(4)鐵的密度7.85g/cm^3;

於是,廣島原子彈釋放的總能量,足以融化掉7.3萬噸的鐵,7.3萬噸鐵球的直徑大約是26米。


這當然不是說26米厚的鐵板能擋住原子彈,因為原子彈爆炸時,會有約50%的能量以衝擊波的形式散開,衝擊波會造成數百米乃至數千米範圍內的鐵板擠壓變形,再轉化為熱能。

然後還有45%的能量轉化為熱輻射,剩下5%的能量轉化為粒子輻射,最終能量都會被厚厚的鐵板吸收。


其實,類似的爆炸,在實際中也有進行,比如有核國家進行的地下核試驗,不就相當於用大地來代替鐵板,核彈的大部分能量會以衝擊波的形式釋放,並引發一定程度的小型“地震”。


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艾伯史密斯


能否通過鐵包裹原子彈使它爆炸不了,這當然是可以的,畢竟大力出奇跡,別說原子彈了,只要鐵夠多,就是連太陽都能給滅掉,就像太陽還去看氫元素和氦元素進行聚變和氦聚變的,在核聚變中,原子會不斷的變重,不斷產生新元素。

等它生成鐵元素的時候,那麼因為鐵元素無法繼續增加其原子序數,所以說只要鐵夠多的話,連太陽的核反應的終止,何況一個小小的原子彈了,並且如果鐵元素積累到了一定的情況的話,那麼太陽將膨脹變為紅巨星,



同時推離大量的鐵元素。所以說他能再生存一回,人,但是他依舊會生產大量的鐵元素。所以到最後太陽毀滅了。

至於厚度嘛也沒多厚,無非就是三四十輛卡車連到一塊的長度而已,那絕對夠了。


嘯鷹評


把原子彈包在很厚的鐵皮裡來防止原子彈爆炸,在理論上是完全可行的。我們來進行簡單的計算就知道了嘛。

先計算一千克YNT能夠炸燬的鐵板厚度。一公斤TNT爆炸可產生420萬焦耳的能量,爆炸的話估計可以炸燬一棟三層樓高的房子,也就是衝破2層混凝土板(二層地板和三層地板),混凝土強度大約是1.2N/mm2,鋼板的強度按200N/mm2計算,165倍於混凝土。我們按混凝土板的厚度是330毫米計算,2層板就是660毫米,相當於4毫米厚的鋼板。這樣,我們就可以繼續計算一枚原子彈的TNT當量了。

廣島原子彈當量是1500萬千克,乘以4毫米,就是6000萬毫米,也就是6萬米厚的鋼板做的大罐子可能讓廣島原子彈在裡面爆炸沒有任何傷害。但是,60公里厚的鋼板要是做出來,難度太大,換了我我寧可挨原子彈的炸,也不去做這麼厚的鋼板,我沒錢做呀。

因此,把原子彈包在很厚的鐵皮裡來防止原子彈爆炸,只存在於理論上。這就像是阿基米德曾說過:“給我一個支點,我就能撬起整個地球”那樣的空想浪漫主義的人,在家裡玩科學那樣,沒有實際的意義。如果給我一個支點,我不去撬起整個地球,我只需要撬起我的生活就可以了。

但是,這個推理也不是完全沒有意義,至少讓我知道了原子彈的威力實在是太可怕了,最好不要惹擁有原子彈那8個國家,包括印度,如果把印度惹急毛了,他給我一顆原子彈,我可是受不了呀!


吾評武願


看了一下,很多評論把核武器當量與化學炸藥直接對等了😂😂😂這是等效不是等於。核武器殺傷原理是核反應釋放大量光子和微量原子,在大氣層引爆時會使大氣快速吸收光子升高內能產生衝擊波。而如果核武器在太空那種近真空環境是不會產生氣體衝擊波的,就是個大號燈泡💡

明白原理之後就好辦了,想用鐵殼阻止核爆炸就滿足兩個條件即可:第一要隔絕氣體。第二鐵殼的熔化前的比熱容要大於核武器釋放能量。


呀搏啦汗窮絲


是不是閒得沒事幹呢?也不是。主要計算吧這些數據是為了設計核彈掩體。

對於重要的軍事設施,是要能抵抗一定數量級的核彈直接打擊的!

例如——彈道導彈發射井或者是地下掩體。

簡單的說下現在彈道導彈發射井,導彈發射井美國和蘇聯其實有不同的設計思路。蘇聯設計彈道導彈發射井的時候著重於結構性的抗打擊能力。一個彈道導彈發射井可以扛住一枚100萬噸級別的核彈在100米以內距離爆炸的傷害,並且可以在一小時內射出導彈進行還擊。

而美國的彈道導彈發射井則注重整體的面防護,整體上發射井表面都經過加固,可以扛住15-20兆帕的壓力打擊。這就相當於一枚300萬噸當量的核彈必須有50米以上的精度在100米左右的高度爆炸才可以摧毀一個發射井。

對於蘇聯冷戰期間的導彈技術來說,挺難的。難點倒不是在爆炸當量上,而是在起爆時機上。距離地面100米起爆,要求定高起爆裝置的時間精度需要在0.01秒級別的範疇上。當年蘇聯還真的做不到。

在研究這些發射井以及地下基地大門的過程中就要論證材料在核彈爆轟燒蝕過程中的承受能力。

這裡就需要知道核彈爆炸後各種材料的反應狀態。在爆心的位置上雖然可以產生高溫高壓,但爆心位置的高溫高壓僅僅是一個點的溫度和壓力,擴散開來的壓力和溫度都會急劇下降。在一枚核彈爆炸的火球邊緣其實溫度就已經降低到3000度以內了。前面提到了300萬噸核彈,火球的邊緣在爆點的2公里之外。


然而對於超壓來說,巨大的3000psi超壓來說僅僅存在於爆點的490米距離上。如果要確切的計算就需要建立一個特別複雜的數學模型,但從工程上來說有一個速算公式,可以幫忙

T=2.72*M/C

T是厚度單位釐米,M是噸當量,C是材料系數

在100米範圍內開放核爆炸中鐵的材料系數是5160,這就可以計算出,大約5.27米厚度的勻質量鐵材料可以阻擋住100米距離上的100萬噸核彈爆炸。

所以簡單的說,如果做一個厚度是5.27米直徑100米的空心鐵球,在裡面放一枚100萬噸級的核彈爆炸,理論上是炸不出來的。


當然了這是開放環境,沒有束縛核彈爆炸的能量發散。


然而更有意思的是,如果這些東西緊貼著核彈(完全封閉環境),講核彈完整的包裹起來,這裡就會出現內部的鐵等離子化的問題了。


核彈在爆炸過程中會釋放巨量的熱量,但是由於爆炸過程中只有熱了沒有充分的介質傳遞熱量,就會在爆心將周圍的加熱到等離子體狀態。

段子就來了——如果讓摩爾的鐵水汽化,那麼需要的能量是349.6千焦,但是如果讓一摩爾的鐵形成等離子體,那麼一共需要 101841.4千焦。而且鐵的電離是逐步的遞增的,由I1一直到I10分別為(單位千焦):

762.5,1561.9,2957,5290,7240,9560,12,060,14,580,22,540,25,290


這麼大的吸熱量在這裡,也就是如果外界物質量超過了核彈爆炸的總功率,的一個閾值,那麼最後是爆都不會爆的。


100萬噸TNT當量一共是:4.184E15焦耳。在封閉狀態下可以讓大約23萬噸鐵充分離子化。那麼我們唯一要計算的就是鐵球的半徑了,23萬噸鐵,體積大約是29224立方米,如果換算半徑 29224立方米的球體應該是19米多一點

貌似是中學幾何公式吧?


所以理論上用超過19米多一點厚度的純鐵包裹著一枚100萬噸級的核彈,在核彈爆炸後,我們可以看到一個熾熱的等離子球。

然後這個球體會慢慢的降溫化成鐵水,但周圍不會產生超速的衝擊波,這枚核彈宏觀上會很安靜。


軍武數據庫


1、原子彈的爆炸基礎是核反應,核反應啟動後是無法通過厚鐵皮包裹束縛而停止的,因此無法用鐵皮包裹束縛來使得原子彈“啞火”。

原子彈原理是這樣的:

原子彈自發明以來有兩種模型:槍型和內爆型。

不管是槍型還是內爆型,內部的核原料均為鈾235或者鈈239,在備用狀態時,燃料均處於次臨界狀態。

鈾235或者鈈239在次臨界狀態時中子可以裂變增殖,即次臨界增殖,但無法發生鏈式裂變反應的,也就是裂變反應無法劇烈的增殖下去。

原子彈爆炸時,信管先被點燃後,普通炸藥被點燃,推動次臨界的核燃料聚在一起,達到臨界狀態,中子源此時點火即發生爆炸。

圖釋:槍式原子彈原理圖

圖釋:內爆式原子彈原理圖

2、原子彈的威力是可以通過鐵皮來減弱甚至是完全消除的。

原子彈的危害主要有衝擊波、早期輻射、放射性汙染、電磁輻射等,一旦發生爆炸,這些將隨之而來。

1945年在日本廣島投放的小男孩爆炸當量約是1.5萬噸TNT當量,殺傷半徑約2公里,當時採用空爆的方式,爆炸高度距離地面約550米,事後距離地面爆炸中心300米處有一個女子活了下來,原因是她躲在了一個鋼筋混凝土牆體後面,也就是說空氣和混凝土牆減弱了原子彈的威力,如果採用鐵皮防護將更能減弱原子彈的威力。

綜上,採用鐵皮包裹來防止原子彈爆炸是不現實的,但原子彈爆炸時可以通過鐵皮來防護。

今天的科普就到這裡了,更多科普歡迎關注本號!


核先生科普


這起碼要上千米、幾千米厚的鐵球才行,具體計算看原子彈爆炸壓強,除以鋼鐵的屈服強度。


一葉楓流O靈似舞妖


鐵臂厚到可以形成一顆穩定的矮星時,把核彈放置在星球的中心的話他就失去本身爆炸的可能性了,如果這個星球發生進一步自身塌縮而發生強烈爆炸時就是一類超新星爆炸,釋放的能量比核彈本身大的多,但不是核彈本身引發的。



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