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为什么原子弹这么厉害?

2021-07-22 14:37:34 452 字数:1097字 原子弹

  1945年8月6日早上,日本广岛市的防空雷达发现一架美国B-29轰炸机。5分钟之后,原子弹在广岛上空600米处爆炸。

  这颗代号“小男孩”的原子弹只有3米长,4吨重,其中核燃料铀—235的质量只有60千克,可是它爆炸的威力相当于13000吨TNT炸药,是整个东京大轰炸中所有炸弹总能量的8倍。爆炸产生的冲击波摧毁了半径2000米内所有木质结构的建筑物,中心温度超过3000℃,把房屋砖瓦都汽化了。据日本方面统计,7万广岛人立即死于这次核爆,如果算上后来因为核辐射而死的人数,因这颗原子弹爆炸而死亡的总人数达到了20多万。

为什么原子弹这么厉害

  为什么原子弹有这么厉害?因为它所释放的能量来自核裂变。核能是原子核的结合能,而我们日常所用的各种能量,包括来自食物、燃油和普通炸弹的能量,都是化学能。而原子弹的能量释放效率要高得多。

  在铀-235的裂变反应中,一个中子击打在它的原子核上,把这个大原子核分裂成两个较小的原子核和两个新的中子,反应后粒子的总质量减少了一点。根据爱因斯坦质能方程E=mc2.这些减少了的质量来自原子核结合能的改变。仅仅一个铀-235原子核的裂变就能产生2亿电子伏的能量——相比之下,单位分子的TNT炸药爆炸的化学能只有几个电子伏。

  一次裂变产生的两个多出来的中子又可以让其他铀-235原子核裂变,这样一级一级传下去就形成了链式反应。广岛原子弹的爆炸时间只有100万分之一秒,在核弹炸开之后链式反应只能进行81级,只有2%的核燃料来得及完成裂变。如果让这些燃料都充分裂变的话,原子弹的威力将至少是同等质量TNT炸药的1000万倍。

为什么原子弹这么厉害

  原子弹的杀伤力还不是最厉害的,现在大国核武库的主力是氢弹,它的威力可达原子弹的1000倍。与原子弹的核裂变不同,氢弹依赖的核反应是核聚变:氢原子的两种同位素(氘和氚)在高温高压下聚合在一起形成一个氦原子和一个中子,并释放更高效率的能量。中国曾经在1976年试爆过一颗千万吨级TNT当量的氢弹。史上最大的氢弹实验是苏联在1961年完成的,它的当量达到了5000万吨,相当于广岛原子弹的4000倍和整个第二次世界大战所用炸弹总量的10倍。这次爆炸毁坏了数百千米内的房屋,其产生的暴风一直吹到了1000千米之外,甚至造成整个苏联境内无线电中断1小时。

  像这样巨大的核能用于武器已经没有多少实战意义,人们更关心的是怎么把它用在能源上。我们已经掌握非常成熟的核电站技术,把裂变能量用来和平发电。然而基于裂变的核电站存在着放射性核废料和铀矿资源有限的问题。要想用核能为人类彻底解决能源问题,前途在于能量效率更高,燃料取之不尽,而且几乎没有放射性污染的核聚变发电。

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