原来,把铀-235压缩到临界体积后并不会核爆炸

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/23 14:42:32
有了核部件、经过精心计算试验验证的常规化学炸药部件,能可靠地把铀-235压缩到临界体积,还是不够引爆原子弹。

还必须有专门设计的点火中子源装置。

不然的话,铀部件临界后开始链式反应。为了使核爆炸能量释放达到最大值,应该使链式反应的代数达到要求。如果在达到的要求的代数之前,核材料由于热膨胀而变为亚临界状态,那么这颗“原子弹”就成了臭弹。万吨级爆炸能量的99.9%以上是在链式反应的最后7代释放出来的,其时间约为0.07微秒。点火装置的作用很关键,它在开始时给裂变材料注入足够多的中子,这样就能使随后产生的中子数足够多,不致造成“臭弹”。有了核部件、经过精心计算试验验证的常规化学炸药部件,能可靠地把铀-235压缩到临界体积,还是不够引爆原子弹。

还必须有专门设计的点火中子源装置。

不然的话,铀部件临界后开始链式反应。为了使核爆炸能量释放达到最大值,应该使链式反应的代数达到要求。如果在达到的要求的代数之前,核材料由于热膨胀而变为亚临界状态,那么这颗“原子弹”就成了臭弹。万吨级爆炸能量的99.9%以上是在链式反应的最后7代释放出来的,其时间约为0.07微秒。点火装置的作用很关键,它在开始时给裂变材料注入足够多的中子,这样就能使随后产生的中子数足够多,不致造成“臭弹”。
原理是一回事,工程实现又是另外一回事。
就是因为有那么多的麻烦,所以原子弹才成为几个大国的垄断利器。
密度和引信 二踢脚的基础需求
复杂的原理
这些现在都不是秘密了,连原子弹的设计图纸也可以在网上找到,现在的问题是浓缩铀
超过临界质量(注意是质量,不是体积)一定会发生核爆炸,但是核燃料利用效率如何,能不能称之为原子弹,就要看中子源以及压缩技术了

这就好像把氘化锂包着原子弹,爆炸后一定会有热核反应,但五大流氓爆的就叫氢弹,阿三爆的只能算增强原子弹
H7N9 发表于 2013-5-14 17:53
超过临界质量(注意是质量,不是体积)一定会发生核爆炸,但是核燃料利用效率如何,能不能称之为原子弹,就 ...
例如,日本东海村事件
ligand 发表于 2013-5-14 18:08
例如,日本东海村事件
东海村那个是含铀百分之十几的溶液,这个浓度下总含量十几公斤铀其实是没有达到临界质量的

其实讨论这个“达到临界质量是否一定会爆炸”的问题其实还要搞清楚“核爆炸”的定义,我觉得我前面说的也有问题,比如工作中的核电站装的铀必定大于临界质量,但是不会爆炸,哪怕控制失灵发生熔堆
达到临界质量(相应分布状态和环境下的),自然会发生链式反应。不过发生链式反应并不一定是爆炸,比如反应堆以及上面提到的东海村事件,足够量的铀盐在水环境中达到临界并开始链式反应,直到水蒸发完。(印象中是这样,不知记错了没有)

而致密的武器级铀235堆积到临界质量,那结果显然非常的壮烈。链式反应的发生除了需要达到临界状态,还要有一个起始中子源,核弹里一般有这么一个。但是这并不意味着在没有中子源的情况下,乱堆铀235是安全的,自然环境中有本底中子,而重核元素又有着一定的自发裂变率(最臭名昭著的就是钚240,其实好多都不同程度的有点),这些都可能会诱发链式反应的进行。所以楼主最好把‘不会’这两个字去掉,你要是动手把武器级核材料堆积到临界质量,基本是个悲剧。(不过这种堆积效率不会很高,一开始就炸散了)。

达到临界质量不一定非要堆积,用挤压或者扣反射层都可能使材料达到临界质量。比如一个号称耍龙尾巴的科学家就是用的扣帽子法,只是后来有一次没耍好。如果是楼主的有(专用的)中子源才能启动链式反应,那么悲剧恐怕不会发生。


不用点火中子源装置,到了零界质量自己就爆了。
引爆方式很重要,运用最简单方式引爆的小男孩儿的效率只有1.6%,而胖子是17%,这就是为什么需要郭永怀。不过现在裂变都会加点锂什么的来增强得。
我要理解得不错,就是利用爆炸将裂变物质压缩到超过临界点,裂变就可以自发进行,但裂变的放热会将合在一起的物质反弹开,这就需要通过控制开始的化学爆炸维持临界体积一段时间,使其完成一段时间的稳定链式反应,根据平均反应截面和平均自由程以及中子的产出可以大概计算链式反应的总量,维持时间越长,反应越充分,但维持的难度越大。
我要理解得不错,就是利用爆炸将裂变物质压缩到超过临界点,裂变就可以自发进行,但裂变的放热会将合在一起 ...
现在一般都用聚变材料增强,产生更多,更快,更强的中子,不仅能够裂变鼬235,连238都能轰开,没有核废料。
LesAdieux 发表于 2013-5-14 22:25
现在一般都用聚变材料增强,产生更多,更快,更强的中子,不仅能够裂变鼬235,连238都能轰开,没有核废料 ...
但问题是,5个流氓,谁也不会不在氢弹外面再涂一层裂变燃料
aruaawai 发表于 2013-5-15 00:28
但问题是,5个流氓,谁也不会不在氢弹外面再涂一层裂变燃料
三相核弹是很老的概念了,污染太大
厉害的是中子弹,在北大爆一颗,还能给隔壁的清华留个全尸
打个比方,链式反应和核爆炸的关系,就跟火药燃烧和爆炸的关系一样,火药是既可以慢慢的烧掉,也可以迅猛的爆轰掉,释放能量的速度不一样而已


小男孩有个中子源,是G点,钋铍引爆器。(来源维基百科)




小男孩有个中子源,是G点,钋铍引爆器。(来源维基百科)

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2013-5-15 10:07 上传


nolinear 发表于 2013-5-14 22:07
我要理解得不错,就是利用爆炸将裂变物质压缩到超过临界点,裂变就可以自发进行,但裂变的放热会将合在一起 ...
你理解错了——靠化学炸药还是来不及把临界后的核材料压缩到一起不被崩开。这个靠的是注入大剂量的中子,缩短链式反应的“代(genearation)数”。
ligand 发表于 2013-5-15 10:29
你理解错了——靠化学炸药还是来不及把临界后的核材料压缩到一起不被崩开。这个靠的是注入大剂量的中子, ...
具体工程问题我不是特别清楚,但大剂量的中子源不太好实现,做点火的中子源比较容易做,化学爆炸并不需要一直维持到完成链式反应,只需要维持初期的链式反应即可,后期靠惯性约束就应该可以维系了。
弄好了就是原子弹,弄不好就是反应堆!