原子弹原理入门

查看了网上讲解原子弹原理的文章，复杂而烦琐，里面的专业名词更是让很多人摸不着头脑，现在我就自己掌握的一些基本理论，对第一代原子弹做一个简单的介绍

一、需要知道的名词：

  1、铀235----核裂变材料，原子弹的根本。天然铀的浓度非常低，要经过浓缩铀气体扩散厂将其浓度提高到93.5%才能作为武器级的铀材料使用，60年代未，0.45千克(约一磅重)的93.5%浓度的铀市场价格为5500美元，而天然铀才需12美元一磅。当然，不是什么人都可以买到的。

  2、钚239----用中子轰击铀238而得到的物质，(铀238和铀235是同样物质，但铀235密度要大一些)。铀238多用于核电站，现在知道为什么有核电站的国家实际上就已经有制造原子弹的潜力了吧!!

  3、临界质量-----这就是核裂变可以产生的根本，理论上，当一块铀235的质量达到52千克(52公斤)时，这块铀就会发生核裂变反应。而钚239发生核裂变的最低质量是10千克。那么，比如一块51千克的铀235，或一块9千克的钚239就是处于临界质量的核物质了。

  4、核裂变链式反应-----核物质在被中子轰击过后会发生核裂变反应，而核物质质量在超过临界状态起反应后本身就会放出中子，中子在击中其它的核原子时又会促使其发生反应，反应后又会放出中子，依此下去直到最后一颗核原子被击中为完，这个过程叫做链式反应。核爆就是超过临界状态的核物质发生链式反应的过程。一般在爆炸后的0.7秒内，所有的核质量就会消耗完。

  5、核当量-----当量指的是该枚核弹头引爆后的威力相当于多少TNT炸药引爆所造成的破坏。当年在日本投下的核弹头当量约为2万吨的TNT炸药，而现在最大威力的核弹头当量约在1000万吨TNT!!!



        知道了上面五点，特别是第三点，我们就不难想像，当两块51千克的核物质被压到一起而形成一块时，其质量就达到了102千克，已经远远超过了临界状态，那么，核裂变产生，原子弹就被引爆了!!
        
　　这就是核物质发生裂变的基本原理。但是有一点儿要注意的是，单靠机械硬是把两块临界质量的核物质挤压在一起，是无法形成核裂变的，因为原子作用问题，两块物质会被互相的作用力推开，就像两块磁铁的同极相斥一样。所以我们必须找到一种外力稳而有力的把它们合在一起并维持约0.7秒，裂变反应才会才生，这也是技术应用到核弹头实战的关键，下面我们就看看原子弹里这种反应是如何产生的。

我们来看看这张图

图中黄圈里的黑色块状物代表的就是时临界质量的铀235，而每块铀235后面都装有TNT炸药，起爆时，每块铀235后面的TNT炸药都会同时起爆，把几块临界状态的铀235同时推向中间，让中间变成一个几倍于临界状态的铀235球，为了防止中子因为跑散而减少击中轴235的机率，原子弹中间还设有中子发生器，核物质球的外层是用中子反射物质包起来的，以使逃出的中子再一次被反射回中心轰击铀235，减少核物质的浪费。

                            核武器当量
    世界上第一个核爆炸装置，代号“大男孩”的钚装药约重61千克。由重约2 268千克高能炸药内向爆炸将其压缩到一起，于1945年7月16日上午5时24分，在新墨西哥州阿拉莫戈夫的“三一”试验场内的一个30米高的铁塔上进行试验，当量为2.2±0.2万吨TNT。钚装药实际大小同柚子差不多，而铀反射层和高能化学炸药使爆炸装置尺寸重量大大增加。核装药、反射层和高能炸药固定在一个由12块五边形构成的金属球内，各五边形用螺栓互相连接组成一个球体。

　　1945年8月6日上午8点15分投在日本广岛上空、估计爆高580米的原子弹“小男孩”，它装有60千克高浓缩铀235，采用枪法结构（管状安放临界状态的铀235）。枪管直径约15厘米，长1.8米，重约半吨。核弹本身连同外壳长3米，直径71厘米，重约4吨，当量1.2～1.5万吨（有报道1.25万吨）。

　　1945年8月9日上午11点零2分，投在日本长崎上空估计爆高503米的原子弹“胖子”，它所采用的设计和“大男孩”一样，只是名称不同。“胖子”装有稳定翼和一个保护性的直径为1.5米的蛋形外壳（弹壳），核弹全重约4.9吨，长3.6米，当量2.2±0.2万吨，钚装药约6.1千克。两枚内爆式原子弹核装药的利用率约17%，而“小男孩”只有约13%。在美国首批核武器设计中，化学炸药和反射层重量占了绝大部分：“胖子”的当量重量比是4.5吨/千克，“小男孩”为3吨/千克，与现代核武器相比，都非常低。当量在10万吨以上的现代化热核武器，其当量重量比一般为1 000～3 000吨/千克，（这一数值远比氘氚材料完全聚变所能达到的8万吨/千克的理论极限低得多），例如美国库存核武库中当量最大的弹头B53核弹（以及在“大力神”Ⅱ导弹上使用的弹头W53），当量900万吨，重约4吨，当量重量比约2 200吨/千克，相当于“胖子”的500倍。美国现役洲际导弹“民兵”Ⅲ弹头为3个33.55万吨当量分导式弹头MK-12A，总当量100.65万吨，弹头重955千克，当量重量比为1 054吨/千克。当量大于10万吨的战略导弹弹头和核炸弹，当量重量比为300～2 500吨/千克。低当量的战术核武器的当量重量比约为4～100吨/千克。

[ Last edited by Asurahyde on 22-10-2004 at 12:03 PM ]

Anggugu

很用心的分享，谢谢chtan82君，
如果不介意的话，希望你也能分享一下有关核子弹（氢弹）及核聚变的原理。
另外，你说目前最大当量的核弹头为一千万吨TNT，但据我所知，
前苏联的SS-18洲际弹道飞弹可携带的单一弹头当量都超过一千万吨TNT，
其中（一型）为2500万吨，（三型）为2000万吨，是专门用来对付美国的陆基洲际弹道飞弹掩体及其他强化工事目标。

xeoc

我想看铀的照片。。
我想知道它是硬硬的。。还是软粘的。

雨天之魂

外表上跟一般金属一样.
你可以到以下的网站看看更详细的相关资料.

http://www.webelements.com/webelements/elements/text/U/key.html

xeoc

楼主的意思是说当铀到达一定的质量他就会爆炸吗？

Anggugu 于 11-10-2004 04:19 PM  说 :
很用心的分享，谢谢chtan82君，
如果不介意的话，希望你也能分享一下有关核子弹（氢弹）及核聚变的原理。
另外，你说目前最大当量的核弹头为一千万吨TNT，但据我所知，
前苏联的SS-18洲际弹道飞弹可携带的单一 ...

代我找到才回复你!!!!

SS-18导弹（北约称为“撒旦”）是两级液体燃料惯性制导的重型洲际弹道导弹，从1979年开始装备部队执行作战任务，共发展了6种型号。早期型号（I II III型）的SS-18导弹携带当量为1800-2500万吨的单弹头，在1983-1984年间被携带10个分导式多弹头的SS-18 IV型导弹取代。SS-18 IV型导弹从1980年开始部署，到1984年俄罗斯共有308枚SS-18 IV型导弹。1988年之后，SS-18 IV型导弹部分被SS-18 V型导弹代替。

　　SS-18 V型导弹也携带10个分导式多弹头，当量和精度比SS-18 IV型导弹有大幅度提高，而且它保持了俄战略火箭军打击硬目标的能力。目前俄罗斯境内共有三个SS-18导弹师，其中位于栋巴罗夫斯基的导弹师拥有52枚SS-18导弹，卡尔塔雷的导弹师有46枚，乌茹尔的导弹师有46枚，共144枚，其中部分是1984年部署的SS-18 IV型，另一部分是1988年部署的SS-18 V型，如果不进行翻修和升级，几年之后将全部退役。SS-24导弹带10个分导式多弹头（每枚弹头当量550千吨），SS-24导弹既有铁路机动发射的，又有地下井发射的，俄罗斯原有的10枚地下井发射的SS-24已经退役并让位给SS-19，目前俄罗斯还有36枚1987年部署的SS-24铁路机动导弹。

　　SS-18由于其大当量、高精度和分导式多弹头的特点，具有很强的打击硬目标的能力，被认为是第一次打击武器。到1984年，苏联共部署有308枚SS-18洲际弹道导弹。据美国防务专家估计，如果苏联对美国发动解除武装的第一次打击，用这部分核力量足以摧毁美国65%-80%陆基洲际导弹发射井（两个核弹头打击一个地下井），而且苏联还保留有1000枚SS-18导弹弹头来打击美国的其他目标 。这对美国的陆基洲际弹道导弹构成了极大的威胁。美国曾试图发展新型的洲际弹道导弹对付俄罗斯的SS-18导弹，但是时间紧迫，里根政府和布什政府决定通过军控条约消除SS-18导弹的威胁。

　　1991年美苏签署的《第一阶段削减战略武器条约》（START I）要求将苏联的SS-18导弹削减一半，允许保留154枚SS-18导弹。而1993年美俄签署的《第二阶段削减战略武器条约》（START II）要求俄罗斯拆除所有的陆基分导式多弹头导弹（包括SS-18和SS-24等导弹），只能保留90个SS-18导弹发射井并改为部署其他类型的单弹头导弹。不过至今START II条约并未生效。




不好意思，我收集的数据有一点错误!!!!

Anggugu

谢谢chtan82君，蛮详细的解说。
其实很多资料都是来自八九十年代的，到了今天，又不晓得核子武器发展到什麽境界了。。

Asurahyde

不錯的帖子﹐我會加分以示鼓勵﹗

flyingfish

一个旧帖,有谈到原子弹:
http://chinese.cari.com.my/myforum/viewthread.php?tid=52198

再贴一次那时找到的资讯:
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找到一些不错的网站:

Atomic bomb研究的进程(click chronology)
http://www.hcc.mnscu.edu/programs/dept/chem/abomb/index.html
有很多珍贵的图片..

http://www.atomicarchive.com/librarymenu.shtml

有关atomic bomb:
http://people.howstuffworks.com/nuclear-bomb.htm/printable