裂變彈

裂變彈

裂變彈是利用鈾或鈽等易裂變重原子核裂變反應瞬時釋放巨大能量的核武器。又稱裂變彈。威力通常為幾百到幾萬噸梯恩梯當量,有很大的殺傷破壞力。可單獨配置在不同的投射工具中而成為核飛彈。核航空炸彈、核地雷和核炮彈等,或用作氫彈中的初級(或稱“扳機”),為點燃輕核引起熱核聚變反應提供必需的能量。

裂變彈裂變彈

概述

利用鈾或鈽等易裂變重原子核裂變反應瞬時釋放巨大能量的核武器。又稱裂變彈。威力通常為幾百到幾萬噸梯恩梯當量,有很大的殺傷破壞力。可單獨配置在不同的投射工具中而成為核飛彈。核航空炸彈核地雷和核炮彈等,或用作氫彈中的初級(或稱“扳機”),為點燃輕核引起熱核聚變反應提供必需的能量。

詳述

(1)基本原理。鈾-235、鈽-239這類重原子核在中子轟擊下通常會分裂成兩個中等質
量數的核(稱裂變碎器),並放出2-3箇中子和200兆電子伏能量(相當於3.2×1011焦耳)。放出的中子,有的損耗在非裂變的核反應中或漏失到裂變系統之外,有的則繼續引起重核裂變。如果每一個核裂變後能引起下一代核裂變的中子數平均多於1個,裂變系統就會形成自持的鏈式裂變反應,中子總數將時間按指數規律增長。例如,當引起下一代裂變的中子數其均為2個時,則在不到1微秒之內,就可以使1千克鈾或鈽內的2.5×1024個原子核發生裂變,並釋放出約2萬噸梯恩梯當量的核能。裂變材料的裝量必須大於一定的量,稱為臨界質量,才能使鏈式裂變反應自持進行下去。核子彈中要放置相當份量的裂變材料,但不使用時,它們必須處於次臨界狀態。使用時,要使處於次臨界狀態的裂變裝料瞬間達到超臨界狀態,並適時提供若干中子觸發鏈式裂變反應。超臨界狀態可以通過兩種方法來達到:一種是“輪法”,又稱壓攏型,另一種是“內爆法”,又稱壓緊型;
(2)基本結構。核子彈主要由引爆控制系統、炸藥、反射層、核裝料組成的核部件、核點火部件和彈殼等結構部件組成。引爆控制系統用來適時引爆炸藥;炸藥是推動、壓縮反射層和核部件的能源;反射層由或鈾-238構成,用來減少中子的漏失;核裝料主要是鈾-235或鈽-239;核點火部件用以提供“點火”中子,以引發鏈式裂變反應;彈殼用來固定和組合各部件;
(3)爆炸過程。核子彈中的引爆控制系統在預定時間或條件下發出引爆指令,使炸藥起爆,炸藥的爆轟產物推動並壓縮反射層和核裝料,使之達到超臨界狀態,核點火部件適時提供若干“點火”中子,使核裝料內發生鏈式裂變反應,並猛烈釋放能量。隨著能量的積累,溫度和壓力迅速升高,核裝料不斷膨脹,密度不斷下降,最終又成為次臨界狀態,鏈式反應趨於熄滅。從炸藥起爆到核點火前是爆轟、壓縮階段,通常要幾十微秒時間;從核點火到鏈式裂變反應熄滅是裂變放能階段,只需要十分之幾微秒。核子彈在如此短暫的時間裡放出幾百至幾萬噸梯恩梯當量的能量,使整個彈體和周圍介質都變成高溫高壓等離子氣團,中心溫度可達107開[爾文],壓力達1015帕[斯卡]。核子彈爆炸產生的高溫高壓以及各種核反應產生的中子、r射線和裂變碎器,最終形成衝擊波、光輻射、早期核輻射、放射性沾染和電磁脈衝等殺傷破壞因素。
(4)研究和發展。主要包括:核子彈體積重量的小型化;適應戰場使用的多種低威力和威力可調的核裝置;提高安全性、可靠性、有效性、提高核裝料的利用效率;最重要的進展則是發展了“助爆型核子彈”。

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