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广岛原子弹与现在的原子弹有何不同？

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发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

广岛原子弹与现在的原子弹有何不同？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

有一些区别的，在广岛爆炸的原子弹是一枚枪式结构的原子弹。

我们来看看结构：

枪式原子弹会利用高能炸药推动一块小质量的铀235块快速的打入一块接近于临界质量的铀块上。这样在打入瞬间整块的核材料会大于临界质量引发链式反应。

链式反应发生后原子弹开始释放能量。

但问题是这样的结构实际上对核材料的利用率很低，在大部分的枪式样爆炸中核材料的利用率是不足千分之三的。也就是说每千克的核材料才有3克参与反应。原因呢很简单，其他的核材料都在反应的瞬间炸的四分五裂，被炸成小块的核材料就又小于了临界值不会发生核爆炸。当然了反应-炸裂的过程都发生于百万分之一秒内。




简单的说就是——枪式起爆简单但是效率极低。广岛原子弹利用了枪式原理实际上是原子弹发展初期的一个最简单的实验装置。那么它的缺点主要来自于大块的核材料本身在起爆的时间点是几乎静止的。没有足够的动量克服核弹爆炸时所产生的巨大压力，于是就在一瞬间四分五裂了。




现代的核弹很少采用枪式原理进行引爆，大部分核装置的引爆方式都是使用内爆式起爆原理，看动图：

内爆式原子弹的最中心部分充满了分散状态的核材料粉末，大部分核材料粉末是用泡沫塑料颗粒进行分隔。外部包裹的则是高能炸药，在高能炸药起爆的时候，塑料部分烧熔大量的核材料粉末就会被炸药的爆炸打到中心点，这时这些粉末就会重铸成一块紧密而超过临界质量的核材料，随即核材料发生爆炸。

这样的引爆装置好处是在爆炸瞬间整体的核材料都有一个向内聚集的惯性，在链式反应发生的初期，这种惯性维持了整个核材料不至于被巨大的核反应压力产生的斥力分裂成碎块。链式反应的时间延长了2-3倍，核材料的利用率也达到了千分之七的高度，整体的核弹爆炸威力提高了一倍以上。

我们再来对比一下小男孩核弹和早期的内爆式核弹大小：

我们可以看出内爆式核弹的体积比枪式核弹的体积小了很多。那么第二个好处则是由于取消了枪式核弹的“炮管”，那么整体核弹的体积可以尽量的做小，使核弹的载体不再仅仅局限于巨大的航空炸弹，而是可以缩小成导弹弹头和炮弹弹头。这样以来核弹的使用方式就有了最大的灵活性。

以至于最小的内爆式核弹可以做到利用无后坐力炮进行发射

这点是枪式核弹基本上无论如何也不能达到的。




而着重说现代，现代核武器大部分是氢弹，这点恐怕要引起大家的异议了，不是说只有中国有氢弹么？事实上包括中国在内所有有核武器的国家都在不停的生产和储备氢弹。U-235这类的核材料整体丰度很低，而类似于氘这样的聚变材料多到可以用茶杯到海里去盛，那么将有限的核材料应用于氢弹比起单独的制作原子弹要划算的多。因此这也算是题主所问的问题的答案之一。




另一方面还有一种潜在的核材料还没有能用在核弹上，那就是He3，这种材料聚变产生的能量要远大于氘和氚。只要今后能够解决He3的固化问题，那么一定会出现氦弹。到时候威力恐怕可以做到几亿吨TNT当量。

回答于 2019-09-11 08:43:50

广岛小男孩原子弹与现在的原子弹主要存在两个区别：

小男孩原子弹是一颗使用铀235作为主装药的原子弹，而现在的原子弹则多为钚弹，使用钚-239为装药。

为什么现在原子弹多为钚弹，主要原因是因为铀235存在于自然界中铀矿石之中，而铀矿石中的铀235含量极低，但是制造铀弹又必须达到90%以上的丰度，所以就必须进行提炼，而目前主流的气体离心法需要成千上万的离心机和海量的电能支持，并且耗费长久时间，因此提炼90%以上丰度的铀235难度极大。

（气体离心法）

相比与铀弹，钚弹对钚-239的的丰度要求在93%以上，看似难度更高，实则暗藏玄机。钚-239的半衰期为2.4万年，在自然界基本不存在，但是这玩意儿却大量存在于核电站反应堆的废料，也就是核燃料棒燃烧后的灰烬之中。通过分解沉淀、萃取、纯化可以很方便的提取出大量的高浓度钚-239。所以我们经常说日本囤积了多少吨核电站钚废料，能够制造多少颗原子弹，就是这么个意思。



钚239和铀235的优劣势


钚239的优势在于临界质量（可以简单理解为发生核爆的最小质量）小，铀235的临界质量是52千克左右，钚239则只需要10千克，理论上用钚239可以制造出体积和质量更小的原子弹，但实际上这只是裸临界质量（主要取决于核弹结构和爆炸方式），而且在实际制造中这点质量几乎可以忽略不计。钚239的最大缺点在于毒性大，维护性差，像五常这样核工业完备的国家一般使用更安全可靠的铀弹（原子弹基本被淘汰了），但是因为可以从核电站的废料中提取，因此钚弹也经常被一些实力弱但是又企图走捷径发展核武的国家所青睐（这些国家才玩原子弹），你懂的。
（我国第一颗原子弹就是铀弹）

小男孩原子弹是一颗枪式原子弹，现代一般为内爆式原子弹

从威力上来讲，铀235和钚239在裂变时产生的能量相差不大，但是由于钚239裂变时能够释放更多中子，因此其链式反应更快速，所以临界质量也更小，因此钚弹通常采用内爆式结构，在钚弹内部放置一团次临界状态的钚239，然后再围上一圈炸药，当炸药引爆就能瞬间挤压内部的钚239，极速增加核装药的密度，最终达到超临界状态，产生链式反应释放能量。

而铀235相对来说比钚239的活性更低，因此通过挤压次临界状态的铀235产生链式反应的难度就更大，所以通常使用的是枪式撞击法。把两团（甲乙）处于次临界状态的铀235分置于于一根钢管的两端，然后炸药爆炸挤压甲团向乙团运动，最终两团挤压结合在一起就会达到超临界状态，最后链式反应释放能量。



小男孩枪式原子弹为什么会被淘汰？

类似小男孩的枪式原子弹之所以会被淘汰，主要是因为核装药利用率太低，铀235在加速过程中会徒然消耗掉许多，而且两团铀235结合在一起之后，由于各区域密度不同，也只有一小部分会发生链式反应，小男孩内部装有64千克铀235，实际裂变的只有不到1千克，利用率只有1%。真正裂变的只有700克，利用率只有1%左右。

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