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  • 核炸药

    含有易裂变核素或可聚变核素,在瞬间集中释放大量能量而发生爆炸的物质。制造核炸药的主要核素有铀235、钚239、氘、氚等(见铀、钚)。它们用作能源工业所需的核燃料时,必须可控制地在反应堆中稳定、均匀地释放能量;而用作核炸药时,则必须在极短瞬间(微秒量级以下)集中释放能量,才能实现核爆炸。

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    概述/核炸药 编辑

    核炸药发生裂变爆炸的过程

    ①在化学爆炸作用下, 迅速使处于次临界质量状态的易裂变核素(即铀235或钚239)转入超临界质量状态。这一过程可以通过两种不同方法完成,即枪法──将分开时次于临界质量,合拢后超过临界质量的两块铀235或钚239分开置于核炸药体系中,利用化学爆炸使两块核炸药迅速合拢,呈超临界状态;内爆法──一块次于临界质量的铀235或钚239球体,在化学炸药的向心定向爆炸压缩下,密度提高,单位质量的表面积减小,中子泄漏率随之减小,也可导致核炸药呈超临界状态。

    ②核炸药呈超临界状态时,系统中的中子源适时放出中子,点火后便可引起裂变链式反应,产生核爆炸。

    ③核爆炸发生后,核炸药系统迅速膨胀,单位质量的表面积迅速增大,中子泄漏率随之增加,核炸药转入次临界状态,核爆炸终止。

    用于裂变爆炸的核炸药是浓缩度大于 93%的铀235或同位素丰度大于95%的钚239。

    核炸药发生聚变爆炸的过程

    ①铀235或钚 239核炸药发生裂变爆炸,产生约10K的高温。

    ②所产生的高温引起氘、氚核炸药发生聚变反应,聚变反应产生的热量使温度继续升高,加速反应持续进行;由于这一过程是在高温下进行的,又称热核爆炸。

    ③发生热核爆炸后,核炸药系统膨胀、飞散,温度不断下降,不能再继续维持聚变反应,热核爆炸终止。

    氘化锂6用作热核爆炸核炸药的作用

    锂6能与核爆炸产生的中子发生核反应:Li+n─→T+He而生成核炸药氚,氚与氘再发生热核爆炸。

    每个原子核裂变所释放的总能量平均为 200兆电子伏。1000吨TNT(三硝基甲苯)化学炸药可以释放出10卡热能,相当于56克易裂变核素全部裂变所放出的能量。也就是 1千克铀235或钚239全部裂变所放出的裂变能相当于2万吨TNT炸药所释放的能量。类似的估算可得出:氘核聚合时,所产生的聚变能约为相同重量铀或钚裂变所产生的裂变能的三倍;1千克氘氚混合物全部聚变,将释放出约5.8万吨TNT当量的能量。

    核炸药爆炸的爆炸力比化学炸药大得多。它有相当大一部分能量(在大气中爆炸时约占总能量的1/3)以光和热的形式放出(称为热辐射);还放出高度穿透性的中子和γ辐射;爆炸后的残留物具有放射性,可产生延迟的远期效果。

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