一顆一克重的核彈(氫彈)完全爆炸,爆炸面積是多少,會有什麼影響?

楊若楓


這個問題問的有點暴力。現今氫彈不是嚴格以上的聚變彈,算是一種聚變裂變混合彈。那麼一顆一克重的氫彈爆炸,爆炸面積是多少呢?


首先這個問題,在現有技術條件下無法回答,因為現在沒法讓一顆一克重的氫彈爆炸。放射性元素不是說想爆炸就爆炸的,如果是隨意就能爆炸,地球上這麼多放射物質早就把地球炸穿無數次。


氫彈爆炸通常是需要原子彈來引爆的,而原子彈存在臨界質量才能起爆,所以一克的氫彈爆炸通常是不可能爆炸的。


假設這枚一克的氫彈能爆炸:

核聚變的轉化率是0.7%,一克的氫彈只有0.007克能轉化為能量,通過愛因斯坦的質量方程進行計算:E=mc^2=0.001*(3*10^8)^2=9*10^13J(焦耳),9*10^13J相當於是2.14萬噸TNT的效果。

題目問的是一克氫彈完全爆炸,完全兩個字相當於理論數值。2.14萬噸TNT的效果,是什麼樣的大家沒有什麼概念。舉個例子,一個手榴彈是50克TNT,殺傷半徑是10米範圍。1噸(t)=1000000克(g),150噸TNT是相當於300萬手榴彈。

簡單說,一枚這種氫彈,能輕鬆炸燬一個小區。

按照上面的計算我們進一步說明。東京的土地面積是2155平方公里,如果能製造出這種一克的氫彈,摧毀東京只需要1萬枚這種氫彈。日本的面積是略小於雲南省的面積,如果用這種氫彈摧毀日本,我們一共需要200萬枚這種氫彈。如果真的有這種一克的氫彈,是非常可怕的事情,一克代表著它比子彈輕很多。世界上最輕的子彈也有1.5克,正常子彈都是幾十克。想想都很恐怖。

爆炸的同時它能摧毀周圍的電子設施,高強度的光輻射能讓物體燃燒,同時會產生放射線傷害人體。


品讀武器裝備


提問者的真實意圖是一克氫彈材料完全聚變能放出多少能量?

這個問題有以下三種計算方法:結論是相當於10000發155mm高爆榴彈

第一種

氫彈其實是氘氚彈,並不是真正的氫原子製成的彈,氫彈爆炸時內部方程式如下:

2D+3T—→4He+1n,每次聚變可以放出約為17.6MeV的能量,平均每個核子放出3.5兆。質子質量是1.672621637(83)×10-24克,1g大約有5.979×10 23個核子,可以放出3.5×5.979×10 23=2.093×10^(24)兆電子伏特能量。

1兆電子伏特=1.6×10^(-13)焦耳。

0.4克氘和0.6克氚的混合物聚變放出3.348×10^(11)焦耳能量。

1噸TNT相等於4.184×10^(9)焦耳。

所以0.4克氘和0.6克氚的混合物聚變最多可以放出81.293噸TNT

可能大家對於這個概念瞭解還不是很直觀,這麼說155mm高爆榴彈裝藥大於為8千克的TNT,可以使得一幢五層約20個單元的住宅樓炸燬。這就好比相當於10000發155mm高爆榴彈。

當然現實中是不會有這麼大威力的,因為氫彈的裝料不是純的氘和氚,而是採用更穩定的氘化鋰,這樣1g中含有的有效成分就會降低,況且此聚變反應點火溫度4×10^7K,1g的氫彈是無法爆炸的。

第二種:

2D+3T—→4He+1n,通過此方程查詢如下圖中結合能曲線計算。原理就是原子核分裂開時需要吸收能量,重新聚合成原子核時需要放出能量。查詢比結合能後繼續利用第一種方法計算。

第三種:

利用質量虧損來計算,利用下圖質能方程來準確計算。



五月21號


問問題的是小學生吧?老師給你好好講一講哈。

核彈粗略得分為兩種,核裂變炸彈和核聚變炸彈,核裂變炸彈就是一般說的核彈,裡面的爆炸物質是鈾、鈈等放射性元素,核聚變炸彈目前主要是指氫彈,裡面的爆炸物質是氫的同位素氘氚。(氫彈也不是嚴格意義上的聚變彈,其實是聚變裂變混合彈)

那麼一顆一克重的核彈完全爆炸,爆炸面積是多少呢?

目前技術條件來說,根本無法爆炸!對現實世界的爆炸面積是0,但是對你想象力的破壞面積可能是無窮大,結尾老師告訴你個外星高科技,讓你心理陰影小一些哈。

臨界質量

什麼事臨界質量呢?簡單說,放射性物質並不是隨時爆炸的,要不然自然界裡的放射性物質早把宇宙炸掉了,平時小塊分散的放射性元素都是在慢慢的發射能量,具體有多慢呢?每種元素不一樣,可以通過搜索“半衰期”來獲得準確的值。

只有在放射性元素聚集起來的時候,達到了一定的重量(質量)時候,由於發射性元素的原子之間距離太近,就會想大雜院裡的領居們一樣,如果一個人放搖滾樂不讓別人睡覺,就會讓周圍幾家也放京戲評戲相聲予以還擊,最後整個大雜院蛤蟆吵坑,誰也別睡!

這就是放射性元素的“核子連鎖反應”,一個原子衰變放射出的能量散發不掉,會引起另外數個周圍原子的衰變,這幾個有讓各自周圍的別的更多的原子衰變,於是在極端時間內,衰變的原子數目以幾何級增加,發射出巨大的能量,導致核爆炸,這就是原子彈的原理。

而氫彈,更費勁,氫彈裡面其實是有一個小的裂變彈的,這個裂變彈爆炸,造成高溫高壓的極端環境,就像個小太陽,這時候就會引發氫彈裡面聚變材料的核反應,導致更大規模的爆炸!

那麼這個臨界質量是多少呢?自然狀態下U-235的臨界質量是48千克。但原子彈起爆時會有烈性炸藥對U進行超壓縮(可以減小臨界質量),能夠以最少的物料到達臨界質量的形狀是球形。如果在四周加以中子反射物料,臨界質量可以更少。有中子反射的球形鈾-235臨界點為15公斤左右。鈈則為10公斤左右。

普通鈾作為反射層鈾235的臨界質量是15公斤(33磅)。如果用鈈並加以類似的反射層,臨界質量可能是5公斤(11磅)。這樣,原子彈的心臟可能只有甜瓜大小的鈾235,或者柑桔大小的鈈,周圍用西瓜大小的普通鈾做反射層,兩個緊套在一起的球的直徑大約為18英寸。這樣形狀的重金屬反射層重約一噸。

但是這些都遠遠超過題主設想的1克!

如果題主想問的是1剋核物質完全變為能量形式會放出多少能量,那可以簡單地用一下傳說中的質能方程E=MC^2,能量等於質量乘以光速的平方。

E=mc^2=0.001*(3*10^8)^2=9*10^13J(焦耳)

而1KgTNT扎所釋放的能量約為420萬焦耳,即4200KJ,1克質量轉化能量相當於2.14萬噸TNT炸藥爆炸釋放出的化學能。

但是要注意,題主所說的一克核彈,即便能爆炸,爆炸後也不能將所有質量轉換為能量,而只是將很少的一部分質量轉為了能量,因此,目前來說,1千克鈾裂變釋放的能量相當於2萬噸TNT炸藥爆炸時放出的能量。一克就是20噸TNT。

一個手榴彈的裝藥是50克TNT左右,殺傷半徑10米範圍內沒有生存,所以你所謂的爆炸面積不知道是什麼,如果是殺傷面積,可參照天津大爆炸,那次爆炸相當於20噸TNT。

一公斤TNT放出的能量可以把一個一公斤的物體移動420公里,或者一個100公斤的物體移動4.2公里。一公斤TNT足以把一間100平方米的房子完全摧毀。國內3000公斤級的航空炸彈,裝填係數是47%,大約是1400公斤的TNT。能炸出一個一千立方米的坑。

20萬噸TNT當量的核彈空爆(距地面200-500米的範圍)能完全摧毀一個鋼筋水泥構建的中型城市(直徑10-15公里)的市區,不設防的情況下人員殺傷概率為60-80%,200萬噸的核彈摧毀效力相當於2-3枚20萬噸當量核彈的威力,核彈當量並非與摧毀效力才成正比關係。所以現在用於戰略威懾的核彈基本都是20-40萬噸當量級的。再打個比方,用於徹底摧毀東京這樣的特大城市,需要平均散佈8-10枚左右的20萬噸TNT當量核彈。10枚單彈頭或1-2枚分導式戰略核導彈就足夠了。

所以,簡單估算一下,1克鈾彈相當於20噸TNT,能炸出7千立方米的大坑直徑20多米吧(實際數據需實驗,爆炸體積可能和炸藥質量不是線性關係)炸燬建築的面積幾百米不到一公里吧。

最後透露個外星科技!

想要實現1克的“核彈”其實技術上還是有可能的,那個就是“反物質”武器,用0.5克正物質和0.5克反物質相混合,就能將所有質量轉化為能量,產生2萬噸TNT單量的巨大爆炸,可以摧毀一個小鎮子應該是沒什麼問題的,估計摧毀面積為直徑數公里的區域。


科幻直通車馮志剛


在高中化學實驗裡曾經學過——爆炸極限,這個概念。也就是說放射性物質也會有一個臨界點,超過這個臨界點才能爆炸,這個臨界點就叫做臨界質量。所以放射性物質必須達到一定質量才能發生爆炸,如果在宇宙中隨便就可以爆炸的話,整個宇宙早就被炸沒了,雖然放射性物質在宇宙中存在很多,但是隻有當放射性物質聚集起來,並且達到一定質量的時候才能發生爆炸。放射性物質在裂變的時候,就好像是一個人抬頭看天空,就會引來一個一個的人來看,最後就引來一群人看,這就是“鏈式反應”。通過放射性物質的這一反應特點,就會產生極大的能量導致核彈爆炸,產生巨大的破壞力。

現在要是通過核反應來產生爆炸最少需要10公斤以上的核原料,才能達到臨界質量。這比問題當中的一克核原料和這些根本不值一提。

那要是一克就能爆炸,會有多大威力?一克鈾裂變產生的能量相當於大概15噸到20噸TNT炸藥的威力,也就是講差不多可以炸一個直徑20米的大坑。所以講一顆一顆重的核彈的威力還是比較大的,如果未來的軍事科技可以的話,可以通過一定條件能讓一克量的核彈爆炸,也將會是一個非常有殺傷力的武器。


思遠軍事


答:核彈分為氫彈和原子彈,其中原子彈有一個臨界質量,氫彈本身沒有臨界質量,但是氫彈需要用原子彈來進行引爆。


臨界質量:是指能維持鏈式反應的最小材料質量,不同裂變材料,臨界質量也不同。

比如:

鈾-235的臨界質量,大約是50公斤;

鈾-233的臨界質量,大約是15公斤;

鈈-239的臨界質量,大約是10公斤;

由於核彈的詳細信息,都是有核國家的高級機密,故以上數據只是大概值。



核聚變比核裂變的電火條件高,目前人類研製的氫彈,都需要用原子彈來進行引爆,具體做法是,把氫彈材料放置到原子彈正中間,當原子彈爆炸時,在中心產生強大的壓力和高溫,從而達到氫彈爆炸的條件。



以此來看,對氫彈來說,質量是不可能低於一克的!


釋放能量

不過我們可以計算出,1克氫彈材料(氘與氚),發生聚變所釋放的能量,氫彈發生的核聚變,質量虧損為0.7%,根據愛因斯坦質能方程,轉化得到的能量為:


E=Δmc^2=6*10^8KJ;

相當於140多噸TNT當量,或者20噸標準煤釋放的熱量!


殺傷範圍

根據核彈殺傷力半徑的估算公式:

D= 1.5 × 等效TNT爆炸當量^(1/3);

可以估算1克氫彈材料,核聚變時瞬間釋放的能量,殺傷範圍的直徑為700米,面積約40萬平方米,相當於60個標準足球場場地的佔地面積。





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艾伯史密斯


哈哈一克,好玩的問題。

首先說題主提到的是氫彈,那麼就好辦了。

核聚變是沒有臨界質量的,因此只要能引發聚變即可。

以氘來計算吧,1克的氘聚變成氦會損失大約0.029158的質量,也就是0.029158克完全轉換為能量。

帶入E=MC²的公式裡面

E=(0.029158/1000)*299792458²=2620590350.16千焦的能量。這個能量如果按照TNT(一公斤TNT爆炸產生4200千焦能量)當量計算則是 2620590350.16/4200/1000=623.95噸TNT爆炸的能量。

當然了這是純計算的結果。


目前有沒有方法使僅僅1克的氘進行聚變呢?還是有的,通過高能激光轟擊氘或者氚使氘氚原子獲得極大的能量通過原子的動能完成聚變。


這裡就要說到美國的國家點火裝置了(NIF),NIF就是利用高能激光轟擊氘氚材料進行點火的人工激光核聚變裝置。

不過被轟擊的燃料小球遠遠小於1克,大約就僅僅是0.02克的樣子。

這枚金色的燃料小球被放置於激光點火室內。

通過點火室的密密麻麻的激光孔中注入激光來擊中這枚燃料球。大家可以對比照片上的人來看下點火室的大小。

而整個裝置的佔地面積則超過了三個標準足球場的大小。


說回能量:

623.95噸TNT的爆炸,帶入計算系統後可以知道:

如果在曼哈頓的話,火球直接夷平兩個街區,衝擊波可以延伸到20個街區的範圍。


這只是一克的理論計算數值,在工程上基本上是達不到的。目前各種核武器的爆炸過程會將絕大部分的核燃料浪費掉。


軍武數據庫


氫彈是以原子彈來引爆的,怎麼可能有1克重的氫彈?常識性問題啊


倫理君


核彈有幾種.原子彈.中子彈.氫彈等,原子彈的威力是有限的頂多20萬噸當量威力而氫彈的威力是無限的最少都20萬噸當量如果有足夠的經費和技術做一個炸燬太陽系的氫彈都沒問題,中子彈的衝擊波威力小大概只有氫彈的十分之一但輻射卻是氫彈的十倍不止,所以中子彈是專門用來殺人的,(戰略意義如A國與B國打仗時A國想要略奪B國的資源都資源這東西肯定是重兵守著這時A國射顆中子彈過去讓中子彈強大的輻射殺死.人之後就可以略奪沒有被衝擊波毀掉的資源)。



氫彈是人類目前擁有的殺傷力最強的武器,氫彈也被稱作熱核彈,是利用原子彈爆炸的能量點燃氫的同位素氘等輕原子核的聚變反應瞬時釋放出巨大能量的核武器,其爆炸達到的溫度約為100億度,亦即太陽中心溫度的1000倍。(太陽中心溫度1500萬度)



1克重的氫彈就代表裡面沒有1克重氫的元素,也就是說不知道有多少氫怎麼知道威力,不過1克的氫完全聚變產生的能量相當於15噸汽油完全燃燒產生的能量,所以1克重的氫彈威力應要比這個威力小一些小多少不知道,殺力面積嗯沒見過不知道,如果你過見載有十幾噸汽油的油灌車側翻發生爆炸的話應該差不多就是那個威力了,影響肯定是有的,爆炸時先是強電磁脈衝(破壞一切運轉的電子設備)和強光輻射(燒燬能燒的一切),中子流(殺死地表建築和載具裡的生物)以及放射性射線,然後再是股衝擊波(摧毀周圍的物體)。



挫醜窮


雖然現實中造不出這麼小的氫彈,但為了直觀的感受氫彈的恐怖,可以理論上假設一下。

爆炸面積比較籠統,我們算有效殺傷面積:426418平方米,也就是640畝地,在這範圍內的人員傷亡、建築物損壞都會超過90%


我們熟知的核彈一般是指原子彈和氫彈,作用原理是核裂變和聚變。不過氫彈需要原子彈來引爆,而原子彈存在臨界質量才能起爆,所以1克的核彈是不存在的

除此之外,核聚變的能量轉化率只有0.7%,所以即便能爆炸,對1克來講,只有0.007克能完成轉化為能量,通過愛因斯坦的質能方程,算出能量是6.3*10^11焦耳,相當於150噸TNT威力


通過核彈的有效殺傷半徑公式(採用地爆)計算:

有效殺傷半徑= 1.49 × 爆炸當量^(1/3)

殺傷半徑是368.42米,於是面積為426418平方米,相當於640畝地的大小。

所以說即便只有0.007克的質量轉化為能量,殺傷面積依舊驚人!

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賽先生科普


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