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爆炸的波及范围有多大

发布时间:2019-07-01 01:59 来源:未知 编辑:admin

  核武器 华东师大化学系 范杰 1945年8月6日在日本广岛上空爆炸的首枚震惊了整个世界,它标志着核武器开始进入军事领域.随着1952年氢弹的试验成功,核武器家族增加了一个新成员.1999年回击美国“考克斯报告”,我国已公开宣布“中国早在七八十年代就已掌握了中子弹设计技术”.制造技术复杂的中子弹也就成了该家族的老三. 下面就核武器的三兄弟——、氢弹和中子弹的原理、威力、发展等情况作简单介绍. 它是利用核裂变释放出的巨大能量以达到杀伤破坏作用的一种爆炸性核武器. 伟大的物理学家爱因斯坦在给美国总统的一封信中曾谈到原子核变化将伴随放出大量的能量,这种能量如能利用将是十分可观的内容.根据这一启示,出于战争和政治的需要,美国政府从1942年秋天开始成立陆军曼哈顿工程区,执行核武器研制计划.在之父、美籍犹太人青年学者奥本海默的领导下,一个由上百名科学家和几十万工作人员组成的群体,团结协作,各尽其能,运转自如,经过三年的努力,到1945年为美国陆军制造出三颗.1945年7月16日首次成功地进行了爆炸试验,紧接着同年8月6日在日本广岛上空爆炸了首枚,其威力相当于2万吨,造成了有30万人口城市中的9万至于人丧生和5万人受伤,引起了世界的震动. 紧接着苏联在1949年爆炸了第一颗.英国和法国也分别于1952年和1960年各自爆炸了一颗.我国科研工作者坚持自力更生的原则,克服难以想象的种种困难于1964年10月M6日向全世界宣告爆炸成功,成为世界上第五个拥有的国家. 爆炸的原理是在爆炸前,将核原料(U235或Pu239)装在弹体内分成几小块,每块质量都小于临界质量.这里的所谓临界质量是指裂变物质能实行自持链式反应所需的裂变物质的最少质量.爆炸时,控制机构首先引爆普通烈性炸药,产生高温高压,使二块或几小块铀(或钚)燃料迅速聚合而超过临界质量,形成不可控制的裂变链式反应,产生巨大的能量,从而引起猛烈爆炸,以其强大的光辐射和冲击波,杀伤人员,破坏房屋结构和各种军事设施. 其核反应如下: U235+n’.→Ba114+Kr90+2n’.+Q 放出的中子,继续使U235裂变,使反应呈链式进行,越来越快,无法控制并放出巨大能量.裂变的产物不止一种. 用作的核材料,既可以是铀235,也可以是钚239.根据计算生产一颗大约要用92%的铀12-16 kg或用93%的钚6-9kg.一般情况下.一吨钚可以制造120枚核弹头,根据一个国家贮存的浓缩铀和钚的数量,可以大致推测其生产的最大能力. 根据起爆装置的不同,可以分成三大类型: 1.枪型 用雷管引发普通烈性炸药爆炸,然后弹内的圆柱形铀块(或钚块)经导向槽射向另一铀(钚)块的中间,使铀(钚)块的总质量超过临界质量而发生强烈爆炸.当然这种过程是瞬间完成的. 2.内聚型 用普通烈性炸药制成球形装置,将小于临界质量的核原料(铀或钚)置于炸药球中,通过雷管引发炸药球起爆,形成向球心聚焦的压缩波,使核原料质量迅速增大超过临界质量而引起猛烈爆炸. 3.枪型——内聚型混合式 现在的都是这种形式,其优点是核原料(核燃料)的利用率比较高. 氢弹 氢弹是利用氢元素在高温下的核聚变反应放出巨大能量而产生杀伤破坏作用的一种爆炸性核武器. 核聚变反应必须在高温(几千万至1亿度)才能使带有正电荷的二个原子核克服静电斥力而被此靠近,发生反应.在1942年美国科学家特勒提出,可以利用爆炸产生的高温引起核聚变.1950年美国政府决定制造氢弹.经历很短一段时间后,特勒发现了制造氢弹的关键公式,并于1951年5月制成以为点装置,以液态氘和氚为热核燃料的氢弹.1952年11月1日在美国马绍尔群岛的一个珊瑚岛上爆炸了世界上第一颗氢弹,爆炸威力相于1000万吨TNT当量,是在日本广岛上空爆炸的2万吨级的500倍. 氢弹的结构原理:氢弹的中心部分是“枪”型,周围是氘、氚和锂等热核原料,最外层是坚固的外壳.引爆时,先使“枪”型爆炸产生高温高压,同时放出大量中子,中子与氘化锂中的锂反应产生氚,氘和氚在高温高压下发生核聚变反应释放出更大的能量引起爆炸. 其核反应如下: 氚氘 其中14.1兆电子伏特表现为中子的动能;3.5兆电子伏特表现为核产物的动能.由于它不受临界质量的限制,所以可以根据需要制造大小不等的氢弹. 氢弹对核燃料和运输条件要求严格.氘和氚在常温常压下是气态,体积大而且不易存放,因此要用低温或超高压使其液化或固化.美国爆炸的第一颗氢弹的核材料是液态的氘和氚的混和物,所以叫做“湿法”氢弹,其重量达65吨,因此无法用飞机运载.1953年苏联爆炸的氢弹,用的是锂和氘的固化物氘化锂,称为“干法”氢弹,它的体积和重量均可大大缩小.第三种氢弹叫“氢铀弹”,它是在氢弹的外面包上一层厚厚的铀238,因为这种铀238没有临界质量的问题,所以可做得很厚,这种氢铀弹爆炸时,裂变能和聚变能可以各占一半左右,也可以使裂变能达到80%左右.这种氢铀弹爆炸后的放射性产物污染严重,人们称之为“肮脏”氢弹.如1954年3月1日美国在马绍尔群岛中进行的第一次氢铀弹爆炸,当时远离爆炸中心200公里处的一艘日本渔船上有23人全部由于放射性尘埃的污染而得了放射病,其中一个人半年后死亡. 上述二种核武器都称为战略核武器. 中子弹 它是一种以原子核释放高能中子和Y射线为主要杀伤手段的战术核武器.它是利用氢弹的原理,在上亿度的高温下,让中子和锂发生反应产生氚,然后由氘化锂中的氘和氚发生聚变反应,放出高能量的中子和γ射线,其中子数量比多十倍以上,因此能穿透厚厚的铁甲和防御材料,杀伤内部人员. 中子弹的研究开始于1958年,经过多年研究,美国在印年代末首次试验成功,将中子弹弹头装在一种名叫斯普林特的反弹道导弹上.中子弹爆炸释放的能量,一般相当于上千吨的烈性炸药(TNT),不及氢弹的千分之一,所以又称为“小氢弹”.它的波及范围比和氢弹小,它的冲击波受到很大削弱,因此对房屋建筑、设施和树木等不会构成严重的威胁,它的攻击范围集中在地球表面半径1000米之内,因为它的穿透力特别强,所以特别适宜杀伤和破坏战场上成批的坦克,装甲车辆等.中子弹可以倾刻之间把它们变成一堆不能动弹的废铁,而且在坦克、装甲车、舰艇中的人员受到γ射线的照射,必死无疑,因此威摄力相当大. 目前已有美国、印度等国家能制造中子弹.小型的中子弹可以制成核导弹弹头、核炮弹弹头,通过飞机或大炮进行发射,是一种灵巧的战术核武器,是航空母舰这种庞然大物的克星. 由于我国先后成功地掌握了这三种核武器的设计和制造技术,所以对打破核讹诈、反对军事霸权,维护世界和平发挥着积极作用,可以相信,随着我国经济和科技的进一步发展,这种作用会日益扩大. 原载《化学世界》(沪),2001.1

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