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核弹到底是咋爆炸的？

中子,临界,结合能核弹到底是咋爆炸的？

发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：

问题补充： 是通过炸药将核料炸在一起超过临界体积，材料自己释放中子爆炸？还是爆炸的同时，通过中子源释放中子引发裂变爆炸？第一个中子到底是谁提供的？自身还是中子源？如果是后者，那么核弹里的中子源是什么材料，装在什么位置？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

只要核材料的丰度足够，那么达到临界质量后是可以自发发生核裂变和链式反应的，不一定需要中子源，不管是铀-235还是钚-239，都拥有一定的自发裂变概率，为什么？首先，原子核稳不稳定，主要看它的平均结合能（或者叫比结合能），比结合能越高，核子就越稳定，而对于像铀-235和钚239这样的重核来说，它们的比结合能相对来讲要小于中等质量的原子核，也就是稳定性也相对更差，所以可以自发成分裂成数个质量较小的原子核。其实中等质量的原子核它们的比结合能就是最高的，比如最高的是相对原子质量数为56的铁，如下图所示：


▲核子的比结合能

从图中我们可以看到，比结合能最高的原子，它们的原子质量数基本上都集中在五六十这个范围。说到这里，顺带再说个题外话，不管是重核裂变还是轻核聚变，它们最终产物的相对原子质量数都会向这个范围内靠拢，即铁元素其实就是裂变和聚变的终极产物了，即使对于恒星来说也一样，聚变到铁就是一个临界点，因为想要让铁聚变的话，此时就是吸收能量而不是释放能量了，所以，只有在恒星演化的末期，即超新星阶段，才会聚变产生比铁更重的产物，而这个时候同时也是恒星即将陨落的时期。

▲几种重核的自发裂变概率

回到正题，对于核材料铀-235和钚-239来说，虽然都可以自发裂变，不过铀-235的自发裂变概率要比钚-239高16倍，如上图所示，所以传统的“枪式”结构只能选择使用U-235作为裂变材料，而不能使用钚-239，为什么？因为在“枪式”结构中，两块临界质量的核材料在化学炸药的爆轰冲击波下的紧密接触时间只有大概1毫秒，这个时间太短了，钚-239的自发裂变概率又相对较低，所以为了保证“枪式”结构的可行性，就必须选择自发裂变概率更高的铀-235。下图为枪式结构原子弹，主要结构就是两块处于次临界质量的铀-235，当化学炸药爆炸时，两块处于次临界质量的铀-235就会在瞬间仅仅贴合在一起，发生链式反应，从而引发核爆炸。
▲“枪式”结构原子弹

而对于钚-239来说，则是采用“内爆式”结构，而“内爆式”也是目前核武器的最主要结构，基本上所有的核武器都是使用内爆式的，因为“内爆式”结构的核武器对核材料的利用率更高，同时对核材料的种类也没有限制，不管是钚-239还是铀-235，是都可以够使用内爆式的，不过因为钚-239的自发裂变概率比铀-235更低，所以可以再加上一个中子发生装置，也就是题目最后弄过说到的“中子源”，这个中子源在最核心的位置，被钚核包裹着，如下图所示，就是一个典型的“内爆式”结构原子弹，当钚核在化学炸药的爆轰冲击波作用下被挤压成超临界状态时，核心的中子发生剂同时被激活，此时核材料在高能中子的作用下就会发生核裂变和链式反应，从而进一步引发核爆炸。
▲带有“中子源”的内爆式钚弹

因此，想要引爆核武器，并不一定就需要“中子源”，而需要根据核武器的具体设计来判断需不需要增加中子源发生装置，比如内部的设计结构、核材料的丰度等，浓缩铀或者浓缩钚的丰度越高，临界质量就越小，如果丰度相对较低的话，那么临界质量可能就越大，此时为了保证反应发生的可行性和反应效率，就需要加上中子源和中子反射层，有了中子源和中子反射层，就可以在一定程度上减小核材料发生链式反应的临界质量，所以，中子源不是必须的，核爆炸能否发生跟有没有中子源关系不大。

回答于 2019-09-11 08:43:50

在原子弹中，有两块或更多的同位素微块。每一块的重量小于临界质量，但是，如果把它们加起来则大于临界质量。它们又相处在一个安全的距离。

在它们的背面放着微小的普通炸药块，在规定的时刻，炸药块爆炸。这使同位素微块彼此间互相射击。于是，形成了临界质量，原子弹就爆炸了!

实际上，这里发生着剧烈的裂变，速度是相当快的。

首先，出现1个裂变。

其次，两个中子引起了2个裂变。

继而，每个引起2个裂变，因此，出现4个、8个、16个、32个、64个……

看起来这个速度不是很快。但是，如果连续地以2来乘的话，那增长的速度是十分惊人!

例如，在第10“代”裂变时就有512个。到了第20“代”则为524288个裂变。第80“代”，超过了1，208910^24。所有这一切都是发生在不到1秒钟的极短时间内。

回答于 2019-09-11 08:43:50

这个只有美国人知道，如果中国人知道的话，早就把小日本炸得魂飞胆破了。

回答于 2019-09-11 08:43:50

问这么详细，你是要造核蛋啊！其实道理很简单。就像是一个普通人看到许多老百姓的在政治管理下受到太多痛苦刺激的时候。就会产生热切的希望，这时候就出现了革命事业。然后这个人把这些希望传输给更多普通人就出现了很多追随者这叫链式反应。但有这种热切希望的人同时出现了很多个影响了更多的普通人，汇聚了这么多能量，就形成了革命事业大爆发。这叫裂变。中子不是放进去的，铀原子发生反应产生中子，中子再去撞击其它原子，从而形成链式反应而自发裂变。

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