渴望得到原子弹制造方法
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/24 22:08:42
渴望得到原子弹制造方法
渴望得到原子弹制造方法
渴望得到原子弹制造方法
为了获得高加浓度的铀235,早期,科学家们曾用多种方法来攻此难关.
原子弹爆炸
最后“气体扩散法”终于获得了成功.铀235原子约比铀238原子轻1.3%,如果让这两种原子处于气体状态,铀235原子就会比铀238原子运动得稍快一点,这两种原子就可稍稍得到分离.气体扩散法所依据的,就是铀235原子和铀238原子之间这一微小的质量差异.这种方法首先要求将铀转变为气体化合物.六氟化铀是唯一合适的一种气体化合物.这种化合物在常温常压下是固体,但很容易挥发,在56.4℃即升华成气体.铀235的六氟化铀分子与铀238的六氟化铀分子相比,两者质量相差不到百分之一,但事实证明,这个差异已足以使它们分离了.
六氟化铀气体在加压下被迫通过一个多孔隔膜.含有铀235的分子通过多孔隔膜稍快一点,所以每通过一个多孔隔膜,油235的含量就会稍增加一点,但是增加的程度是十分微小的.要获得几乎纯的铀235,就需要让六氟化铀气体数千次地通过多孔隔膜.
气体扩散法投资很高,耗电量很大,但这种方法仍是实现工业应用的唯一方法.为了寻找更好的铀同位素分离方法,许多国家做了大量的研究工作,已取得了一定的成绩.例如离心法已向工业生产过渡,喷嘴法等已处于中间工厂试验阶段,而新兴的冠醚化学分离法和激光分离法等则更有吸引力.可以相信,今后一定会有更多更好的分离铀同位素的方法付诸实用,气体扩散法的垄断地位必将结束.
原子弹的另一种重要装药是钚239.钚239是通过反应堆生产的.
核试验爆炸
在反应堆内,铀238吸收一个中子,不发生裂变而变成铀239,铀239衰变成镎239,镎239衰变成钚239.由于钚与铀是不同的元素,因此虽然只有很少一部分铀转变成了钚,但钚与铀之间的分离,比起铀同位素间的分离来却要容易得多,因而可以比较方便地用化学方法提取纯钚.
铀233也是原子弹的一种装药,它是通过钍232在反应堆内经中子轰击,生成钍233,再相继经两次β衰变而制得.
从上面可以看到,后两种装药是通过反应堆生产的.它们是依靠铀235裂变时放出的中子生成的,也就是说,它们的生成是以消耗铀235为代价的,丝毫也离不开铀235.从这个意义上来说,完全可以把铀235称作“核火种”,因为没有铀235就没有反应堆,就没有原子弹,就没有大规模的原子能利用.
有了核装药,只要使它们的体积或质量超过一定的临界值,就可以实现原子弹爆炸了.只是这里还有一个原子弹的引发问题,也就是如何做到：不需要它爆炸时,它就不爆炸；需要它爆炸时,它就能立即爆炸.这可以通过临界质量或临界尺寸的控制来实现.从原理上讲,最简单的原子弹采用的是所谓枪式结构.两块均小于临界质量的铀块,相隔一定的距离,不会引起爆炸,当它们合在一起时,就大于临界质量,立刻发生爆炸.但是若将它们慢慢地合在一起,那么链式反应刚开始不久,所产生的能量就足以将它们本身吹散,而使链式反应停息,原子弹的爆炸威力和核装药的利用率就很小,这与反应堆超临界事故爆炸时的情况有些相似.因此关键问题是要使它们能够极迅速地合在一起.
这可以象旁图所示的那样,将一部分铀放在一端,而将另一部分铀放在“炮筒”内,借助于烈性炸药,极迅速地将它们完全合在一起,造成超临界,产生高效率的爆炸.为了减少中子损失,核装药的外面有一层中子反射层；为了延迟核装药的飞散,原子弹具有坚固的外壳.