原子弹的原理?
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/11/25 07:24:17
原子弹的原理?
原子弹的原理?
原子弹的原理?
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、原子弹
原子弹里面是由2块铀(一块大,一块小)以及一个普通炸弹组成.开始时,两个铀块是分离的,在原子弹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炸弹,通过炸弹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;炸弹爆炸产生的能量迅速提升原子弹内部温度,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.
链式反应
链式反应
http://baike.baidu.com/view/3107.htm。百度百科里有,主要是链式反应,具体自己看吧。希望能帮到你。
个人觉得是破坏了核力,产生强大的库伦力产生爆炸,然后辐射什么的是因为那些元素自身的辐射强
是利用核反应的光热辐射、冲击波和感生放射性造成杀伤和破坏作用,以及造成大面积放射性污染,阻止对方军事行动以达到战略目的的大杀伤力武器。主要包括裂变武器(第一代核武,通常称为原子弹)和聚变武器(亦称为氢弹,分为两级及三级式)。亦有些还在武器内部放入具有感生放射的轻元素,以增大辐射强度扩大污染,或加强中子放射以杀伤人员(如中子弹)。...
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是利用核反应的光热辐射、冲击波和感生放射性造成杀伤和破坏作用,以及造成大面积放射性污染,阻止对方军事行动以达到战略目的的大杀伤力武器。主要包括裂变武器(第一代核武,通常称为原子弹)和聚变武器(亦称为氢弹,分为两级及三级式)。亦有些还在武器内部放入具有感生放射的轻元素,以增大辐射强度扩大污染,或加强中子放射以杀伤人员(如中子弹)。
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冲击波
就是子弹吃太多弹药了
你要毁灭世界?
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近来,美国一直扬言要对伊拉克进行军事打击,并指责伊拉克正在秘密研制核武器。其实,随着科学技术的发展,原子弹的技术原理早已公开化。据报道,国外曾有多名大学生利用公开资料独自完成了原子弹的理论设计方案。20世纪70年代,美国哈佛大学经济系学生迪米特瓦·林特在图书馆潜心琢磨,写出了400余页的《制造核弹的方法》,其质量和水平之高,连美国核武器专家泰勒读完后也惊叹道:“这是我迄今所看到的最详细、最全面的报...
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近来,美国一直扬言要对伊拉克进行军事打击,并指责伊拉克正在秘密研制核武器。其实,随着科学技术的发展,原子弹的技术原理早已公开化。据报道,国外曾有多名大学生利用公开资料独自完成了原子弹的理论设计方案。20世纪70年代,美国哈佛大学经济系学生迪米特瓦·林特在图书馆潜心琢磨,写出了400余页的《制造核弹的方法》,其质量和水平之高,连美国核武器专家泰勒读完后也惊叹道:“这是我迄今所看到的最详细、最全面的报告。”但是,要制造一颗真正的原子弹,还必须在攻克核燃料加工、核装置设计、原子弹小型化等难关后才能成功。
核燃料的加工
制造原子弹,首先要拥有核燃料,主要是铀235和钚239。天然铀矿石是一种稀有矿物,其中的铀235仅占0.7%,其余都是不能发生链式反应的铀238。从天然铀矿石中提取铀235,先要把铀238分离出去,以不断提高铀235浓度,这一加工过程称为“浓缩”。铀浓缩需要很高的科技水平,因为铀235和铀238犹如一对双胞胎,其化学性质几乎完全相同,无法进行化学分离,只能采用物理学方法浓缩,通常采用离心法、气体扩散法和激光法。离心分离法的工作原理与洗衣机利用离心力使衣物脱水的过程相似,通过每秒达2万转以上的超高速离心机,可将铀235浓度提高到90%以上,以满足核武器要求(而核电站燃料铀235浓度只需达到3%)。美国扔在广岛的第一颗原子弹“小男孩”就是铀弹。
钚239由铀238经中子照射后转换而成,需要靠人工方法对核反应堆废料进行后处理才能提取。一般采用添加化学催化剂的方法,先把核废料放在浓硝酸中溶解后,再加入催化剂即可分离出钚239。钚弹中钚239的浓度必须达到93%以上,美国扔在长崎的原子弹“胖子”就是钚弹。
核装置的设计
拥有核燃料只是第一步,下一步是制造可进行核爆炸的裂变装置。一个核装置通常由核部件(核燃料成形加工并适当组装而成)、爆轰序列(主装炸药、雷管和传爆组件)、核点火部件(中子源)等组成。核装置先进与否,主要用比威力(即原子弹威力与其质量的比值)来衡量,提高其先进性要靠创新设计原理、精确计算,并需要通过多次核试验不断改进。
要完成核装置的物理设计,首先必须弄明白核反应的过程,掌握其各种必备的条件和物理参数等。为此,要在众多领域和众多学科进行大量的科研工作。其中的关键环节,一是利用高性能计算机进行理论研究仿真计算;二是反复进行多方面模拟试验,用化学爆炸、实验室、计算机对核爆炸物理过程和核爆炸效应进行模拟;三是进行必要的核爆炸试验,这是对原子弹技术的最后检验。目前公开进行过核试验的国家,还只有美、俄、英、法、中5个核国家以及印度和巴基斯坦。
原子弹的起爆方法分“枪法”(压拢型)和“内爆法”(压紧型)两种。所谓枪法,就是把核燃料分为两三块半球体,放入金属容器中并填入高爆炸药。起爆时,首先引爆炸药,产生强大压力,推动核燃料迅速合拢,进入临界状态并发生链式裂变反应,产生核爆炸。内爆法则是把海绵状的核燃料放在一个球形金属容器中,把高爆炸药包裹在其周围。这种原子弹起爆时,首先引爆炸药,产生强大的内聚冲击波和高压力,压缩核燃料使其达到超临界状态,产生核爆炸。相比之下,内爆法所需裂变装料的质量更小,因而被广泛采用。
这里,最大的技术难题是高爆炸药的合理配置。它要求把快速燃烧和慢速燃烧的两种常规炸药巧妙地组合在一起,起爆时,在百万分之一秒的时间内同时引爆所有炸药,才能实现真正的核爆炸。如果定时误差超过上述要求,或者两种炸药配比不对,就会大幅度降低常规爆炸所产生的压缩效果,致使核爆炸威力减半,甚至形不成核爆炸。有些暗地里研制原子弹的国家,都曾在碰到这个技术障碍后踏步不前,一筹莫展。
“双重核按钮制度”
造出了原子弹,怎样把它扔到敌人头上去呢?这就需要运载工具。一般来说,战略原子弹主要装在导弹、航空炸弹上,发射平台包括各种射程的弹道导弹、巡航导弹、核潜艇、战略轰炸机等。战术原子弹,则可做成核导弹、核炮弹、核地雷、核水雷、核炸弹等,由导弹、火炮、飞机、舰艇等抛掷,也可以人工布设。
拥有了原子弹,还必须解决核武器安全控制问题。目前,各个核大国都有一整套复杂的核武器安全控制体系,任何个人或少数人都很难操纵整个发射过程。下面,我们就以运载原子弹的核导弹为例来看看其发射过程。
战略核导弹的发射程序采取“双重核按钮制度”,即每一级都有两组密码,只有当两组密码准确无误地拼在一起,逐级向下级下达命令,核导弹才能最终发射出去。如俄罗斯,两个核按钮分别由总统(由与总统形影不离的军官专门携带这个“黑色手提箱”)和国防部长掌管。当最高当局做出核打击的决定时,特别专家小组将协助总统译出平时存放在“黑色手提箱”内的密码,国防部长也必须同时译出自己保管的密码;然后分别将这两组密码同时发送到总参作战部,特种通讯中心接到密码后,立即用计算机将这两组密码混合编成一组12位数字的新密码,再通过特别通讯频率传递给导弹基地、巡航的战略核潜艇及轰炸机。
当导弹基地、战略轰炸机和潜艇收到核导弹发射密码指令后,指挥官立即将接收到的密码与自己保管的密码作出核对后才能最后发射。拿核潜艇来说,艇长和副艇长各持密码的一半,经组合后再与最高统帅部发来的密码对照,证实吻合无误后才能用分别存放在两个人身上的钥匙启动发射按钮。特别值得一提的是,这两个核导弹发射钥匙孔的位置也是经过特别设计的,距离至少有3米远,以确保同一个人无法同时启动两个发射按钮。相比之下,战术核导弹的发射程序就要简单些。 (阎世俊)
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除铀235、钚239等核材料的生产外,核战斗部本身的研制,必须与整个核武器系统的研制程序协调一致。研制过程大致如下:从设想阶段开始;经过关键技术课题和部件的预先研究或可行性研究,形成包括重量、尺寸、形式、威力、核材料、核试验要求、研制工期、经费等内容的几种设计方案;再经过论证比较和评价,选定设计方案,确定战术技术指标;然后进行型号研究设计、各种模拟试验;工艺试验与试制,通过核试验检验设计的合理性,...
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除铀235、钚239等核材料的生产外,核战斗部本身的研制,必须与整个核武器系统的研制程序协调一致。研制过程大致如下:从设想阶段开始;经过关键技术课题和部件的预先研究或可行性研究,形成包括重量、尺寸、形式、威力、核材料、核试验要求、研制工期、经费等内容的几种设计方案;再经过论证比较和评价,选定设计方案,确定战术技术指标;然后进行型号研究设计、各种模拟试验;工艺试验与试制,通过核试验检验设计的合理性,最后达到设计定型、工艺定型与批准生产。进行这些工作,要有专门的科技队伍,并配备必要的试验场所,包括核试验场。武器交付部队后,研制和生产部门还要提供维护、修理、更换部件等服务工作,按反馈的信息进行必要的改进,并负责其退役处理或更新。 要做好核战斗部的设计,必须深入了解其反应过程,弄清其必须具备的条件与各种物理参数,掌握其中多种因素的内在联系与变化规律。为此,要进行原子核物理、中子物理、高温高压凝聚态物理、超音速流体力学、爆轰学、计算数学和材料科学等多学科的一系列科学技术问题的研究,而核战斗部的研制实践又会反过来带动和促进这些学科的发展。在研制过程中,以下环节起着重要作用:①要用快速的、大容量电子计算机进行反应过程的理论研究计算,这种计算应尽可能接近实际情况,以便从多种设想或设计方案中找出最优方案,从而节省费用与减少核试验次数。20世纪40年代以来,推动电子计算机技术迅速发展的重要因素之一,正是由于核武器研制的需要。②要按照方案或指标要求,反复进行多方面的模拟试验,包括化学炸药爆轰试验,材料与强度试验,环境条件试验,控制、 点火与安全试验等。 这些都是为达到核武器高度可靠和安全所必不可少的。③要进行必要的核试验。无论是电子计算机上的大量计算,还是相应的模拟试验,总不能达到百分之百地符合核武器方案的真实情况。特别是氢弹聚变反应所必需的高温条件,还只能由裂变反应来提供(利用激光或粒子束的惯性约束技术来创造这种模拟试验条件,直到80年代初仍处于研究阶段)。因此,能否达到设计要求,还必须通过核装置本身的爆炸试验进行检验。当然,核试验所起的作用并不限于此。正是由于核试验在核武器研制中起着关键作用,美、苏两国为限制其他国家研制核武器,于1963年签订了一个并不禁止进行地下核试验的《禁止在大气层、外层空间和水下进行核武器试验条约》,1974年又签订了一个仍然适合它们需要的限制地下核试验当量的条约。
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原子弹是利用重核裂变瞬间释放出巨大能量,引起杀伤破坏的武器。原子弹里用于裂变的材料是铀或钚两种元素的同位素——铀-235或钚-239,它们的原子核在接受到一个中子后,就会分裂成大小、重量差不多的两个原子核,同时释放出约200MeV的能量。举例来说,铀裂变有时产生氪(36号元素)和钡(56号元素),反应方程式为:235U+n—→236U—→140Ba+93Kr+3n。这个能量差不多能使你肉眼能看到的...
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原子弹是利用重核裂变瞬间释放出巨大能量,引起杀伤破坏的武器。原子弹里用于裂变的材料是铀或钚两种元素的同位素——铀-235或钚-239,它们的原子核在接受到一个中子后,就会分裂成大小、重量差不多的两个原子核,同时释放出约200MeV的能量。举例来说,铀裂变有时产生氪(36号元素)和钡(56号元素),反应方程式为:235U+n—→236U—→140Ba+93Kr+3n。这个能量差不多能使你肉眼能看到的最小的沙粒跳一下了。相比之下一个碳原子燃烧产生的能量只有4.1eV(200MeV=200000000eV),仅是裂变能量的5千万分之一。
这只是一个原子裂变放出的能量,学过化学的人都知道,1摩尔铀-235里面有6.02×10^23个原子,也就是超过6千万亿亿个铀原子,总重235克。铀的比重和黄金差不多,所以1摩尔的铀也就和250克的金条差不多大,可以放在手心里。这些原子如果全部裂变的话,能量相当惊人,差不多相当于600吨煤完全燃烧所释放的能量。1kg的铀-235或钚-239完全裂变,释放出的能量大约等于2万吨烈性的TNT炸药爆炸的威力。
铀-235的原子核裂变时,还会放出中子,有时一个也没有,有时能达到6个,平均有2.5个。这就是说,一个中子引起的核裂变,会放出2.5个中子。而这些中子又会引起周围原子核的裂变,于是就会象雪崩一样引起一连串的原子核裂变,这个过程就叫链式反应。但是这些中子未必都会引起新的裂变,譬如由于原子核十分微小,所以中子不一定能接触到铀核,如果铀块不够大的话,有些中子就会飞出铀块,不能引起新的裂变。当然,铀块中的杂质也会吸收中子,使新的裂变不能进行。
能使裂变材料的链式反应能持续进行的最小的体积称之为临界体积,这时它的质量成为临界质量。临界质量和裂变材料的种类、纯度、密度以及几何形状密切相关,如果材料包裹以中子反射材料的话,还可以降低临界质量。据网上说一般球形纯铀-235的临界质量约为50kg,δ相钚-239则为15~16kg;而加装中子反射材料后,铀-235的临界质量只有15kg了,而δ相钚-239则只有10~11kg了。之所以材料加工成球形,是因为体积一定时,球形表面积最小,中子泄漏也就减少了。
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原理很简单,就是利用重原子核的裂变反应。利用这个原理产生核爆炸的核武器。如果要说结构的话,就有两种,一种叫枪式原子弹,一种叫收聚式原子弹