原子彈爆炸是怎麼樣的一個過程?
03-26
原子彈是一種殺傷力非常強的核武器,從原理上講,最簡單的原子彈採用的是所謂槍式結構。兩塊均小於臨界質量的鈾塊,相隔一定的距離,不會引起爆炸,當它們合在一起時,就大於臨界質量,立刻發生爆炸。但是若將它們慢慢地合在一起,那麼鏈式反應剛開始不久,所產生的能量就足以將它們本身吹散,而使鏈式反應停息,原子彈的爆炸威力和核裝葯的利用率就很小,這與反應堆超臨界事故爆炸時的情況有些相似。因此關鍵問題是要使它們能夠極迅速地合在一起。
這可以象旁圖所示的那樣,將一部分鈾放在一端,而將另一部分鈾放在「炮筒」內,藉助於烈性炸藥,極迅速地將它們完全合在一起,造成超臨界,產生高效率的爆炸。為了減少中子損失,核裝葯的外面有一層中子反射層;為了延遲核裝葯的飛散,原子彈具有堅固的外殼。另外在槍式結構中,兩塊核裝葯雖然高速合攏,但在合攏過程中所經歷的時間仍然顯得過長,以致於在兩塊核裝葯尚未充分合併以前,就由自發裂變所釋放的中子引起爆炸。這種「過早點火」造成低效率爆炸,使核裝葯的利用率很低。在內爆式結構中,將高爆速的烈性炸藥製成球形裝置,將小於臨界質量的核裝料製成小球,置於炸藥中。通過電雷管同步點火,使炸藥各點同時起爆,產生強大的向心聚焦壓縮波(又稱內爆波),使外圍的核裝葯同時向中心合攏,使其密度大大增加,也就是使其大大超臨界。再利用一個可控的中子源,等到壓縮波效應最大時,才把它「點燃」。這樣就實現了自持鏈式反應,導致極猛烈的爆炸。
內爆式結構優於槍式結構的地方,在於壓縮波效應所需的時間遠較槍式結構合攏的時間短促,因而「過早點火」的幾率大為減小。這樣,內爆式結構就可以使用自發裂變幾率較大的裂變物質,如鈈239作核裝葯;同時使利用效率大為增。推薦閱讀:
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