广岛原子弹与现在的原子弹有何不同?

军统60

暴躁的“小男孩”

1945年8月为了瓦解日本的抵抗,美国向日本广岛投掷了一枚震惊世界的武器——原子弹。巨大的爆炸威力瞬间摧毁了整个广岛,这是人类第一次将核武器投入实战。

广岛原子弹代号“小男孩”,是一种使用枪式引爆技术的初级原子弹,爆炸威力相当于两万吨TNT当量,以铀235为代表的核材料在超过临界质量后就会发生链式反应,释放出巨大的能量。枪式原子弹就是在一块较小的铀235后边放置炸药,当引爆炸药后让这块铀235以极大速度冲击主装药,从而达到超临界状态,这种类似于枪支发射的引爆方式,就被称为枪式原子弹。

为了使核武器威力更大,科学家开发出了新的核技术,这就是在长崎爆炸的原子弹“胖子”,胖子是一种内爆式原子弹,通过在核装药外部包裹反射层,在反射层外部放置炸药,通过向心冲击波冲击核装药从而达到超临界状态,引发核爆炸。

试爆的“沙皇炸弹”,这是人类制造的最大威力爆炸

现代原子弹在内爆式的基础上更进一步,给内爆式原子弹穿上一层氚和氘的马甲,然后再来一层铀238的马甲,这种多相弹(也称三相弹,看马甲数量),在整个爆炸过程中,会连续产生裂变--聚变--裂变的反应过程,爆炸威力会得到倍增,而且核爆后的残留辐射也会更加强烈。

现代核弹头的威力都相当大,战略级核武器的威力基本都是十万吨当量起,前苏联更是试爆过五千万吨TNT当量的巨型核武“沙皇炸弹”。而且大多现代核武器具备多弹头打击能力,可以轻松摧毁多个目标。全世界现在拥有几万枚核武器,这些核武器可以把地球摧毁几十遍,但愿这个魔鬼不要重现人间!

前苏联投放的“大伊万”

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最大的区别就是技术!


在1945年8月6日在广岛爆炸的“小男孩”是一枚“枪式铀弹”,其内部装药是是60公斤的铀235,是用一块低临界质量的铀块射向其他低临界质量的铀块,来组成一块超临界质量的铀块从而产生链式反应的。



图注:枪式原子弹的原理,在内部其实就可以看作是一把用铀235做子弹的抢,射击另一块铀235。

但这种方法核装药损耗极大,“小男孩”在爆炸过程后经过估算,只有一公斤左右的铀235进行了核裂变,其他都被浪费掉了。

而且铀235的临界质量相对来说也偏高,(在上世纪早期的计算中铀235的临界质量为15公斤,但在工程技术上很难实现),所以世界各国后期的原子弹多采用钚装药的内爆式原子弹,比如长崎的“胖子”就是钚装药的内爆式原子弹。


图注:内爆式原子弹的原理与枪式不同,可以看作是用炸药来压缩核装药。

钚装药相比铀装药除更加节省外,其临界质量也更低,在上世界早期的测算中239的临界质量仅有10公斤,但无论是钚239还是铀235其临界质量都是随着物料形状、纯度、是否被中子反射物料包围、是否有中子吸收物料等多重因素所影响的。

而根据国际原子能机构的规定,钚纯度在达到92%-93%就可以称作“武器级钚”,而根据美国的说法核装药的钚239中,钚240的含量要低于6%,而且随着各国核技术的进步,在实际工程应用上,钚239的临界质量也在逐步提高,根据80年代的国外论文来看,2公斤的钚239(也就一个台球那么大)就可以在工程上实现临界反应了。



图注:钚239

所以目前来说,类似广岛“小男孩”那种铀235装药的枪式原子弹,已经被各各核大国所淘汰了,更确切的说;是原子弹这种低技术含量的核武器被各核大国所淘汰了,当然了其他没有核技术的土鳖,还是对其趋之若鹜的!


天真小科普

现在的“原子弹”,与广岛、长崎的原子弹相比,有以下的根本区别:

首先,我们要知道,现在其实已经没有什么“纯裂变弹”了。随着对于“等离子体物理”了解的深入,为了提高“核装料”(就是裂变材料)的“利用率”,目前的“原子弹”(指不是氢弹“被扳机”的部分)作了这些“改进”:

一、全部采用裂变截面大的钚材料,这样所使用的“核材料”就少;

二、采用“强点火中子源”,以提高点火时,被压缩的核材料中的“初始中子密度”,可以大大提高中子倍增的“代数”;

三、内部采用“聚变材料”,使聚变材料与裂变材料一起“被压缩”,可以大大的增强威力。例如,几百吨TNT当量的“裂变放能”,可以点燃适当的“聚变材料”发生“热核聚变”,将总当量提高至万吨TNT当量。这种“增强型扳机”,在点燃氢弹的“被扳机”方面。有着极大的优势,所以“第二代核武器”可以做的很小。

其它的我就不知道了。


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