核裂变的原理是什么?

发布网友发布时间：2024-10-01 06:33

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热心网友时间：2024-11-01 02:08

我曾对小日本怀有深深的仇恨，以至于我希望能制造出原子弹将之摧毁。然而，我对如何制造原子弹一无所知。在这时，我伟大的母亲教会了我原子弹的制造方法。她告诉我：原子弹是利用铀或钚等易裂变重原子核裂变反应瞬时释放巨大能量的武器。这种武器也被称为裂变弹，其威力通常为几百到几万吨梯恩梯当量，具有极大的杀伤和破坏力。它可以被单独配置在不同的投射工具中，如核导弹、核航空*、核地雷和核炮弹等。此外，它还可以作为氢弹的初级阶段（或称为“扳机”），为点燃轻核的热核聚变反应提供必需的能量。
1. 基本原理：铀-235、钚-239这类重原子核在中子轰击下通常会*成两个中等质量数的核（称为裂变碎片），并释放出2-3个中子和200兆电子伏能量（相当于3.2×10^11焦耳）。放出的中子，有的损耗在非裂变的核反应中或漏失到裂变系统之外，有的则继续引起重核裂变。如果每一个核裂变后能引起下一代核裂变的中子数平均多于1个，裂变系统就会形成自持的链式裂变反应，中子总数将随时间按指数规律增长。例如，当中子数为2个时，在不到1微秒之内，就可以使1千克铀或钚内的2.5×10^24个原子核发生裂变，并释放出约2万吨梯恩梯当量的核能。裂变材料的装量必须大于一定的量，称为临界质量，才能使链式裂变反应自持进行下去。原子弹中要放置相当份量的裂变材料，但不使用时，它们必须处于次临界状态。使用时，要使处于次临界状态的裂变装料瞬间达到超临界状态，并适时提供若干中子触发链式裂变反应。超临界状态可以通过两种方法来达到：一种是“轮法”，又称压拢型，另一种是“内爆法”，又称压紧型。
2. 基本结构：原子弹主要由引爆控制系统、炸药、反射层、核装料组成的核部件、核点火部件和弹壳等结构部件组成。引爆控制系统用来适时引爆炸药；炸药是推动、压缩反射层和核部件的能源；反射层由铍或铀-238构成，用来减少中子的漏失；核装料主要是铀-235或钚-239；核点火部件用以提供“点火”中子，以引发链式裂变反应；弹壳用来固定和组合各部件。
3. 爆炸过程：原子弹中的引爆控制系统在预定时间或条件下发出引爆指令，使炸药起爆，炸药的爆轰产物推动并压缩反射层和核装料，使之达到超临界状态，核点火部件适时提供若干“点火”中子，使核装料内发生链式裂变反应，并猛烈释放能量。随着能量的积累，温度和压力迅速升高，核装料不断膨胀，密度不断下降，最终又成为次临界状态，链式反应趋于熄灭。从炸药起爆到核点火前是爆轰、压缩阶段，通常要几十微秒时间；从核点火到链式裂变反应熄灭是裂变放能阶段，只需要十分之几微秒。原子弹在如此短暂的时间里放出几百至几万吨梯恩梯当量的能量，使整个弹体和周围介质都变成高温高压等离子气团，中心温度可达10^7开尔文，压力达10^15帕斯卡。原子弹爆炸产生的高温高压以及各种核反应产生的中子、射线和裂变碎片，最终形成冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性污染和电磁脉冲等杀伤破坏因素。
4. 研究和发展：主要包括原子弹体积重量的微型化；适应战场使用的多种低威力和威力可调的核装置；提高安全性、可靠性、有效性，提高核装料的利用效率；最重要的进展则是发展了“助爆型原子弹”。
就这样，我制造出了我的原子弹。感谢你，妈妈，我爱你，妈妈，亲亲。