原子弹 氢弹的工作原理

【专家解说】：原子弹: 基本原理:铀-235、钚-239这类重原子核在中子轰击下通常会分裂成两个中等质量数的核(称裂变碎器)，并放出2-3个中子和200兆电子伏能量(相当于3.2×1011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，中子总数将时间按指数规律增长。例如，当引起下一代裂变的中子数其均为2个时，则在不到1微秒之内，就可以使1千克铀或钚内的2.5×1024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; 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; 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107开[尔文]，压力达1015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、r射线和裂变碎器，最终形成冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性沾染和电磁脉冲等杀伤破坏因素。 氢弹: 爆炸原理:氢弹(hydrogen bomb)的爆炸原理是轻原子核聚变反应(light nuclear fusion reaction)。 一些轻核素(如21H、31H等)的原子核，在几千万度的高温下发生聚变反应，并放出中子和巨大能量。如:由于聚变反应须在极高温度下才能进行，故聚变反应又称热核反应(thermonuclear reaction)，氢弹也叫做核武器(thermonuclear weapon)。 基本构造:氢弹主要由热核装料(通常用氘化锂)、引爆装置(为一枚小当量原了弹)和弹壳(常掺有238U)等组成。 起爆过程:首先引爆原子弹，氘化锂在高温、高压和中子作用下，锂即产生氚，随之氘氚迅速聚合，放出高能中子和巨大能量，引起比原子弹更为猛烈的爆炸。1kg氘氚混合物完全聚变，所释放的能量为1kg235U或239Pu完全裂变所释放能量的3~4倍。氢弹是裂变--聚变双相弹。若弹壳中含有235U，则氘氚聚变产生的高能中子能使235U发生裂变，增加裂变碎片的产额，提高爆炸威力。这种氢弹称裂变-聚变-裂变三相弹。