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核弹机械原理,核弹机械原理图

大家好,今天小编关注到一个比较有意思的话题,就是关于核弹机械原理问题,于是小编就整理了3个相关介绍核弹机械原理的解答,让我们一起看看吧。

  1. 请问如果要制造一枚核弹,我需要怎样的理论知识储备,还有关于这方面的学科是,化学专业中的?
  2. 原子弹的原理是什么?能通俗地解释一下么?
  3. 核弹为什么要用铀,而不是其他元素?

请问如果制造一枚核弹,我需要怎样的理论知识储备,还有关于这方面的学科是,化学专业中的?

制造一枚核弹并不需要太多的理论知识,只要学好高中物理,然后在网上找一找原子弹的相关资料就可以了。制造核弹的困难在于你无法获得铀-235或钚239。因为这些裂变材料自发也会进行缓慢的裂变并释放射线,如果你得到这些材料就会马上被有关部门抓走。

裂变核弹的原理是十分简单的:只要两块达到临界质量的裂变燃料撞在一起就会发生剧烈核裂变。燃料的多少决定了是直接产生核爆炸还是只是反应一会就因为物质飞散和燃料不足导致反应停止。

核弹机械原理,核弹机械原理图
(图片来源网络,侵删)

***的原理是什么?能通俗地解释一下么?

这个问题以时间序列梳理如下:

1803年,英国化学家物理学家约翰道尔顿观察分子时发现了分子上有重影,开始不以为然以为自己是老眼昏花了,后来眯眼仔细观察发现了是一种更小的物质——原子

1911年,新西兰原子核物理学学家卢瑟福用阿尔法粒子轰击金箔提出了原子核模型,随后通过同样的实验发现了原子核中更小的单位——质子。

核弹机械原理,核弹机械原理图
(图片来源网络,侵删)

1934约里奥居里夫妇用阿尔法粒子轰击元素,第一次发现人工放射性

1938年哈恩和斯特拉斯曼用中子轰击铀235时,发现了奇怪的现象,轰击后铀就像发生了连锁反应,又会出现新的中子使更多的铀原子被轰击,并且放出了能量。随后就将这个现象叫做核裂变——这是认为这个现象很像生物中的细胞分裂,毕竟1841年就发现了细胞分裂,这个概念是成熟的。著名核物理学家费米发现中子辐射产生新放射性元素以及用慢中子引起核裂变获得同年1938年诺贝尔物理学奖,领完就跑到美国了。

1939年4月,柏林大学和柏林工业大学教授舒曼和汉堡大学物流化学系主任、陆军顾问保罗 哈特克来到***位于帝国战争部的办公室,向***汇报了可以利用铀原料来制作一种新式***的构想,随后***正式批准德国原子能***。

核弹机械原理,核弹机械原理图
(图片来源网络,侵删)

1940年海森堡称为德国研究***的负责人,德国原子能***紧密推进,同年4月9日,德国占领了挪威重水生产厂,并且掠夺了全部重水。

1944年2月,德国的所有重水又被英国突击队摧毁,虽然德国建设了用于核物理实验的重水反应堆,但是知道战争失败,反应堆并没有临界。不过事后证明德国的原子能***完成度已经达90%,只比美国至多慢了两年。

1939年德国核裂变成功的消息发表后许多科学家已经发现了其中奥秘,其中美国籍匈牙利物理学家魏格纳就力劝美国***抓紧开始原子能***,要赶在纳粹德国前研究出核武器。

1941年10月9日,美国罗斯福总统批准了原子能***

氢弹是利用了氢的同位素氘和氚发生核聚变反应释放出巨大的能量来实现爆炸的。

图:氘氚核聚变,生成物为氦4和自由中子

怎么制造氢弹是安理会五大常任理事国的核心机密。但氢弹的基本原理却是非常简单的。氢弹爆炸和太阳的核心中发生的核聚变反应一样,都是利用高温、高压使较轻的原子核克服原子间的库仑力,使两个原子核靠近到强相互作用力能够起作用的范围。强力会使两个原子核合并成一个原子核。在这个过程中会损失质量,这个质量就变成了能量释放出来了。它满足质能公式:E=mc²。

氘和氚(均为氢的同位素)是所有元素中发生核聚变反应需要条件最低的,所有氢弹就是用这两种元素作为聚变材料。虽然这两种材料需要的聚变条件较低,但也需要几十、上百万个大气压力,上千万度的高温才能够实现聚变反应。这样的条件非常难以达到,物理学家就利用了***爆炸来提供这样的反应条件。


图:氢弹结构

目前的氢弹起爆过程为:***点火压缩核裂变材料引发初级核爆(核裂变),初级核爆点燃次级核爆(核聚变),这个过程称辐射内爆。辐射內爆会产生大量的高速中子,中子轰击铀-238产生核爆(核裂变)。

所以,目前这一代的氢弹主要威力还是来源于核裂变,是一种比较“脏”的氢弹,它会产生大量的放射性尘埃。它的准确名称也应该称为“氢铀弹”。

还有一种小威力的氢弹是“中***”,中***的核聚变成分较大,核裂变成分非常小。它主要利用核聚变反应产生的中子流来杀伤生命。它对建造物产生的破坏较小,核污染也较小。

1、质能方程 即 e = mc^2

在特定的情况下(包括特殊的环境以及特殊的材料),物质的质量能够转换成能力,其变换的公式即质能方程.方程中e为产生的能量,m为转换的物质的质量,c为光速即3*10^8 m/s.

2、重核裂变(特殊的材料与环境)

某些特殊的材料(如铀等放射性物质)在受到中子轰击后,能够分裂成中子以及比其更轻的原子,于此同时损失质量,这些损失的质量即转换成能量的质量,即质能方程中的m;而进行重核裂变需要一定的温度,以及需要将一定质量的反应元素(铀)压缩在一定的体积中,这样裂变才能发生,这个体积叫做临界体积.

3、链式反应()

即使裂变不停发生,直至反应材料耗尽.用中子轰击处于临界体积中的反应材料(一般为铀),然后使其分裂成其他元素的原子核以及3个中子,这3个中子继续去轰击下3个铀原子,使其继续分裂,从而往复不停直至材料耗尽.

4、***

***里面是由2块铀(一块大,一块小)以及一个普通***组成.开始时,两个铀块是分离的,在***内部有中子不停轰击,由于2块铀分离的,故没有达到临界体积,无论中子怎么轰击都是不会发生反应的.当需要引爆的时候,只需引爆其内部的普通***,通过***的冲击力使小块铀块与大块铀块粘在一起,从而达到临界体积;***爆炸产生的能量迅速提升***内部温度,于是链式反应发生,重核裂变不停止直至铀完全耗尽.由于质能方程中,能量与质量成正比且该系数为光速的平方,故即使质量非常小,但是产生的能量还是非常可观的。

核弹利用原子核聚集,以两种基本形式释放出来。核裂变和核聚变,这两种基本形式的任意一种,所释放出的能量都是巨大的。广島爆炸的核弹就是裂变式核弹,拥有一点四五万吨当量。核弹有着令人难以置伩的长期毁灭性力量。

***的原理是什么?能通俗地解释一下么?

***的另一个名称是裂变弹,和聚变弹(氢弹)一起统称为核武器!尽管核武器将两者统一在了一起,但裂变弹的原理和聚变弹是完全不一样的,甚至完全相反,但事实上两者却还得携手合作完成终极能量爆发过程!

一、裂变弹的原理

顾名思义,裂变弹就是利用重元素的裂变释放能量的一种武器,一般利用的裂变材料有铀235或者钚239!其原理是热中子在撞击铀235原子核以后分裂成钡144和氪89,并释放出0.86 MeV的能量,另外还将释放出2-3个中子!

而释放出的2-3个中子又将撞击其他铀原子核,这些有原子核将继续分裂并释放出更多的中子,如此循环形成链式反应!那为什么会裂变呢?是不是其他元素在遭受热中子撞击后也会裂变?要了解这个过程我们必须来了解下原子核,原子核是由质子和中子组成的,如下图:

1.为什么会裂变

质子数的区别决定了元素的种类,而中子数则决定元素的同位素!从1号氢元素开始到118号人造元素og为止,每一个质子数都代表一种元素,比较容易实现聚变的氢元素开始到铁元素为止,原子核之间的结合能是增加的,元素逐渐稳定,当过了铁元素之后的重元素,原子核的不稳定性逐渐增加,因为组成原子的质子和中子之间是有四种作用力中最强的强作用力聚合在一起的,但它的作用距离有限,在更多的质子聚合在一起的时候将会受到质子之间电磁斥力(质子带正电),质子越多则越不稳定,一直到能够衰变的放射性元素!比如118号元素,存在时间只有0.9毫秒即衰变成116号元素,随后则衰变成114号元素,再是112号元素,最后是56号元素钡!

2.临界质量

核弹为什么要用铀,而不是其他元素?

核弹当然可以用其它元素,而且已经用了。当然,也不能瞎用,需要“裂变同位素”才行。

比如二战时期的“胖子”***,它是枚钚239核弹,一炮就把长崎给糊了。

后来氢弹被开发出来,它使用了氘化锂6。

氘化锂6是锂6和氘反应生成的物质,人们通过***当做裂变“扳机”,锂6会在剧烈的反应中产生氚,氚与氘产生热核反应,核聚变就形成了。

氘即“重氢”,氚即“超重氢”。

所以,本质上核弹的原理并不是难以阐述——中子射向原子核并被吸收,导致不稳定和裂变,继而爆发连锁反应。人们只是借助中子对原子核进行轰击,使之发生反应并释放出巨大的能量罢了。

中子与靶核碰撞时,产生了两个原子核,每个原子核的质量约为初始目标原子核的一半;也会产生两到三个中子,但产物质量之和小于初始质量;根据方程式E=mc2,将0.1%的初始质量转换为能量,然后新产生的中子继续轰击其它靶核,产生连锁反应并产生能量。

如今各国使用的核电站,与核弹技术某种程度上是一致的,区别仅在于规模的大小和对核反应的控制上。

到此,以上就是小编对于核弹机械原理的问题就介绍到这了,希望介绍关于核弹机械原理的3点解答对大家有用。

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