原子弹- 爆炸原理

原子弹 - 爆炸原理 原子弹爆炸

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。 原子弹 - 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。

原子弹 - 主要装药 原子弹结构图

原子弹是由引爆控制系统，高能炸药，反射层，含有核装料的核部件，中子源及弹壳所组成。

高能炸药

高能炸药是推动和压缩反射层以及核装料的能量来源。

反射层

反射层一般由铍或铀-238组成，其作用为反射链式反应中射出反应系统的中子，使其回到反应过程中继续参与链式反应。

铀-238不止可以反射中子，因为其密度较大，可以减缓核装料在释放能量过程中的膨胀，使得链式反应可以维持较长时间。

核装料

现在，能够大量得到且可以使用于原子弹的装药有铀-233，铀-235和钚-239。

核装药为原子弹引爆的主体，只要其的体积或质量超过一定的临界值，原子弹就会发生爆炸。

[2]

原子弹 - 威力危害 原子弹的破坏力和杀伤破坏方式主要有光辐射、冲击波、早期核辐射、电磁脉冲及放射性沾染等。

光辐射

在原子弹引爆后，核爆过程会释放出强烈的辐射光。1枚当量在2万吨左右的原子弹在当空爆炸后，距离爆炸核心7000米的地方人会受到比阳光强13倍的光辐射的照射。而在2800米范围内，光辐射会使人迅速致盲，且皮肤会因为光辐射照射而大面积灼伤溃烂，一些物体也会燃烧。

冲击波

原子弹爆炸后，核爆会产生出一种巨大的气流超压。一枚三万吨当量的原子弹爆炸后，在离爆炸核心800米处，冲击波会以200米每秒的速度席卷一切。

早期核辐射

在原子弹最初起爆的几十秒中内，核爆会释放出中子流和γ射线。一枚两万吨当量的原子弹爆炸时，离它1100米以内的人员单位会受到射线和中子流的极度杀伤。

电磁脉冲

原子弹爆炸所造成的核爆会制造出电磁脉冲，而电磁脉冲的电场强度可达1万至10万伏，完全可以摧毁起爆点周围的一切电子设备。

放射性沾染

在原子弹爆炸后，随着蘑菇云的飘散会有大量的放射性粉尘飘落到地面，会对人体可成照射或皮肤灼伤，严重者最终导致死亡。[2]

战例

在日本投放的两枚原子弹(上图),原子弹爆

炸后的广岛(下图)

1945年8月6日美国向日本广岛投下原子弹，弹重4082公斤，弹长3.05米，弹径0.711米，装料为10公斤铀235，当量1.25万吨，因为该弹细长，被称为 “小男孩”。原子弹造成死亡7.1万人，伤6.8万人，遭到破坏的总面积达12平方公里，破坏建筑物5万余所，紧接着，美国又在长崎扔下名为 “胖子”的第二颗原子弹。这颗原子弹是用60公斤钚239制作的，弹长3.25米、弹径1.52米，当量2.2万吨。该原子弹造成的死亡人数约3.5万，伤约6万，毁坏房屋19587所，破坏面积4.7平方公里。 原子弹 - 发展趋势 1、原子弹体积重量的小型化；

2、适应战场使用的多种低威力和威力可调的核装置； 3、提高安全性、可靠性、有效性、提高核装料的利用效率； 4、最重要的进展则是发展了“助爆型原子弹”。