咨询一个关于核弹原理的问题

liwei960067495 发表于 2011-3-3 00:04

纯裂变弹爆炸当量的上限是由系统解体前（保持超临界状态）发生的链式反应代数决定的，代数越多，核装料的利用率越高，爆炸当量越大。一旦解体，链式反应就结束了，就没有能量释放了。

感谢解惑

澄清几个地方。“在临界之前核材料自身衰变发射的中子能被材料吸收”，“临界之后材料无法完全吸收中子”。正好说反了。
微观上某个原子核发生核反应的条件是中子正好打到这个原子核。如果中子正好能打中原子核的特别多，能反应的原子核就多，也能释放出更多的次级中子，就有可能发生链式反应从而临界。所以临界的时候吸收的中子比起没临界来更多。
原子弹就那么十几几十厘米的直径，原子弹中心的中子源放的中子向各个方向直线飞出来。在这短短的十几厘米上没有碰到原子核就飞走了，这个中子对于核反应来说就浪费了。临界之前好比是扫射1000米外的靶，根本打不着；内爆式临界相当于把靶给你拉近到10米以外，你不可能再打不着了。所以前面一个说法，那些中子就是直线飞走了，而不是被吸收了。
临界和表面积缩小没有直接关系，而是和原子核平均距离缩小有直接关系，然后原子核排得更密导致表面积缩小。
本来的问题，原子弹是否当量有上限。就是考虑往上堆裂变材料会不会导致哪怕不用内爆压缩，正常状态下中心中子源放出的中子都有相当高的几率碰上原子核，从而引发反应。如果裂变材料的密度一定的话，确实是有上限。
不过如果能用某种手段降低正常状态下裂变材料的原子核数密度，相当于让中子要打的靶更远更分散，则可以回避这个上限。可能的手段是核材料的装药形状不是球形而是某种稀奇古怪的形状，从而让很多核装药相对远离中子源，或者更合理的核材料做成混合物之类的。但是这样的原子弹要引爆达到临界的时候技术上会非常非常困难，实际的利用率肯定不会很高，而且由于还有威力更大的氢弹从而实际上没有必要

‘临界’是跟中子在飞出核材料之前，同其他原子核发生反应的几率有关。如果核材料体积小，中子在核材料中飞行路程也会很短，大量中子还没有反应就飞出核材料了。撞击原子核的中子比例不多，新生中子的数目无法超过逃逸中子的。链式反应无法扩大，这样就可以认为它未达到临界。

核材料质量逐步增大，那么意味着中子在材料中的飞行距离加长，逃逸前掠过的原子核更多，撞击反应的可能性更大。随着反应几率的提高，在某个点，新生中子的数量将高于逃逸中子的，这将导致反应总量指数性增加，迅速爆棚，这就是达到临界了。

利用爆轰波压缩核材料，中子逃逸路径上的原子核数目是不会少的，但是由于压缩，密度却比原来密的多。路径左右原子核间距减少，中子的飞行中撞车的可能性大大增加。反应几率因此提高，密到一定程度，也就达到临界了。

如果在核材料外加一层中子反射层，将逃出中子反射回去，也能减少临界质量。甚至有一款反应堆就是利用这个方式操控的。

另外，衰变不好产生中子。不过有的核材料有一定自发裂变几率（钚〉铀），自然界里也有本底中子通量，不过还是人工中子源要可靠一些吧。

原子弹有威力上限是一件很容易理解的事情，钚芯太大，不用炸药就自己开花了。即便是多个分离核材料向心会聚。量太多的话也会导致提前发火，浪费材料。

好好想想办法，超大威力原子弹也未必肯定做不了。但付出的技术代价、成本代价、体积代价很大，只怕没有实用意义和价值。其实何必呢，如果控制系统过关的话，可以使用一捆原子弹嘛，没必要作成一个大的。这个难度也不低，因为某个先爆一点，它释放的中子就会对其他的弹弹有影响。到底系统精度要达到多少，要看中子释放曲线和速度了。当然实际上我们有更好的东西，氢弹。

‘临界’是跟中子在飞出核材料之前，同其他原子核发生反应的几率有关。如果核材料体积小，中子在核材料中飞行路程也会很短，大量中子还没有反应就飞出核材料了。撞击原子核的中子比例不多，新生中子的数目无法超过逃逸中子的。链式反应无法扩大，这样就可以认为它未达到临界。

核材料质量逐步增大，那么意味着中子在材料中的飞行距离加长，逃逸前掠过的原子核更多，撞击反应的可能性更大。随着反应几率的提高，在某个点，新生中子的数量将高于逃逸中子的，这将导致反应总量指数性增加，迅速爆棚，这就是达到临界了。

利用爆轰波压缩核材料，中子逃逸路径上的原子核数目是不会少的，但是由于压缩，密度却比原来密的多。路径左右原子核间距减少，中子的飞行中撞车的可能性大大增加。反应几率因此提高，密到一定程度，也就达到临界了。

如果在核材料外加一层中子反射层，将逃出中子反射回去，也能减少临界质量。甚至有一款反应堆就是利用这个方式操控的。

另外，衰变不好产生中子。不过有的核材料有一定自发裂变几率（钚〉铀），自然界里也有本底中子通量，不过还是人工中子源要可靠一些吧。

原子弹有威力上限是一件很容易理解的事情，钚芯太大，不用炸药就自己开花了。即便是多个分离核材料向心会聚。量太多的话也会导致提前发火，浪费材料。

好好想想办法，超大威力原子弹也未必肯定做不了。但付出的技术代价、成本代价、体积代价很大，只怕没有实用意义和价值。其实何必呢，如果控制系统过关的话，可以使用一捆原子弹嘛，没必要作成一个大的。这个难度也不低，因为某个先爆一点，它释放的中子就会对其他的弹弹有影响。到底系统精度要达到多少，要看中子释放曲线和速度了。当然实际上我们有更好的东西，氢弹。

那么中子源的位置呢，球形的中心or侧面？中子源是爆炸前进入那个位置呢还是装配时就在那里呢？

回复 6# wxx160
一直固定在球形中心

huor 发表于 2011-3-7 15:47

回复 8# acoustics
有什么不可以的吗

回复 9# huor
LZ大概是陷入一个误区了，没理解原子弹的起爆与否其实就是控制中子撞击原子核的重复概率，而不是中子的数量。

中子源，平时是不启动的，在起爆前启动，一般也不放在核材料中间。
在网上搜搜M82的结构图，就可以看出来。

回复 7# huor


    我记得当年有张卡迪尔汗的照片，中子源分布在球面上？

现在都用中子弹

最基本的原子弹构型还是

中子源在球面上我觉得是没有道理的
W82是中子弹，这里说的中子源是原子弹起爆时所必需的，不是W82的作为主要杀伤手段的快中子