既然很多元素能進行核聚變,爲何人類只造了氫彈,而不造別的彈,如氮彈?

香菸飄渺35


答:主要原因是,氫元素的聚變條件最低,包括溫度和壓力。


理論上,氦元素、碳元素、氧元素以及硅元素等等,都是可以發生核聚變反應的,不過所需的反應條件非常高。


在物理學中,每種元素都有一個“比結合能”,表示把原子完全分開成獨立核子(中子和質子的統稱)時,需要輸入的能量與核子數之比,也叫平均結合能。



原子的比結合能越高,我們就越難把原子中的核子分離出來,同時表明該原子越穩定;在所有元素中,鐵-56是最穩定的。

於是,比鐵輕的原子和比鐵重的原子,其核子平均質量都比鐵-56低,於是在向鐵方向聚變或者裂變的核反應,總體上會釋放能量,並和虧損的質量滿足質能方程。


每種元素聚變或者裂變的反應條件不同,重元素裂變是最容易的,所以原子彈最先被研製出來;而輕元素聚變,需要非常高的溫度,比如:

(1)H原子聚變,需要1500萬度的溫度;

(2)He原子聚變,需要2億度的溫度;

(3)C原子聚變,需要近10億度的溫度;

(4)O原子聚變,需要20億度的溫度;

(5)Si原子聚變,需要30億度的溫度;



氫元素的同位素中,屬氘原子和氚原子的聚變條件最低,所以氫彈都是使用氘、氚為聚變材料。


氫元素聚變還有一個優勢,就是氫元素的比結合能遠低於其他元素,所以氫原子發生聚變時,釋放的能量是最可觀的,這能維持聚變反應的繼續進行,大大降低了氫元素聚變的反應條件。




所以,理論上氦、碳、氧、硅等等元素,都是可以製造成核彈的,但是爆炸所需條件太高,而製造氫彈相對容易得多。


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艾伯史密斯


直接答案就是理論和實踐的區別。

在核物理理論中有一個專業名詞叫比結合能,比結合能是表徵原子核穩定性的一個物理量。原子核位於原子核的中部,由中子和質子兩種核子構成。比結合能越大,原子核就越難“拆開”成單個核子,就越難參與到核反應中。


如圖中所示,自然界目前發現的元素中,鐵的比結合能是最大的,氘和氚的比結合能是最小的,也就是理論上來看,除了鐵我們都有辦法來使他參與核反應的,只不過選擇氫元素的同位素氘和氚最容易發生核聚變反應。就像我們生火時會選擇容易燃燒軟柴是一個道理。

核聚變反應本身需要極高的溫度和壓力,氘和氚之間的聚變即便是最容易,初始的反應條件溫度大概也需要至少1400萬攝氏度,還需要極高的壓力,反應條件如此苛刻,以至於目前我們無法持續提供這麼一個反應環境,只有在原子彈爆炸瞬間產生高溫能夠達到這個反應條件,但即便是這個高溫也不能夠大多數元素參與聚變,

因此氘氚是最優的選擇,理論上除了鐵都可以,但是隻有氘氚可以實際應用。

最後一點敲黑板,氫彈不是使用的普通的氫原子,而是氫的同位素氘和氚。


核先生科普


我有個打火機,點燃一攤汽油方便,還是點燃一堆木炭方便呢?肯定點燃汽油方便吧。

聚變也是類似,氫聚變相對於其他元素聚變,啟動需要較少能量,而釋放更多的能量。氮也可以聚變,但是需要更多更多的能量才能啟動,啟動了釋放能量比氫聚變還小。所以沒有什麼理由要去造氮聚變彈。

我們的太陽目前是在不斷的把氫聚變成氦,之後繼續聚變出更重的元素,比如碳。再往後聚變越來越難進行。等到聚變到鐵元素,這時繼續聚變的話,吸收的能量比釋放的能量還大。所以很多天體內核都是鐵。有更劇烈更多的能量才能形成更重的元素。


蛋科夫斯基


為什麼人類目前只造了氫彈,沒有造其它的蛋,比如氦彈、氮彈,很簡單,那是因為人類目前還沒有能力造出來。

可能大家都知道氫彈要靠原子彈引爆,為什麼不能直接引爆,那是因為核聚變需要在高溫高壓的條件下才能發生,我們要用原子彈爆炸時產生的高溫高壓才能引爆氫彈。雖然發明了氫彈,但目前人類只能利用核裂變發電,目前還沒有能力造出穩定可控的的核聚變反應堆。


核反應分為聚變反應與裂變反應,一般輕核聚變與重核裂變都可以釋放能量。輕核與重核以鐵元素為分界嶺,重核也可以聚變,只不過重核聚變時要吸收能量而不是釋放能量,因此恆星內部的核聚變反應最多聚變到鐵就停止了,恆星的生命也步入了終點。

氫聚變反應依靠的是氫的同位素氘和氚聚變為氦。我們的太陽目前就是依靠氫聚變反應發光發熱的,由於太陽的質量較小,最多隻能聚變到碳就結束了。太陽內部由於有引力產生的高壓條件,只需要大約2000萬攝氏度的溫度就可以實現氫聚變反應。而在地球上,要實現可控的氫聚變反應,則至少需要上億度的高溫。

氮元素排在碳元素之後,氮聚變反應在太陽內部都不能實現,更別提在地球上實現氮聚變反應了。構成我們身體的各種元素,大多都來自恆星內部的核反應熔爐。至於鐵元素之後的,諸如黃金、白銀等各種重元素,則誕生於恆星生命最後瘋狂——超新星爆發,只有在那種極端環境下才能合成元素週期表之後的重元素。


科學探索菌


太陽核心溫度高達1500萬攝氏度,太陽的所有核聚變幾乎都在核心發生的,如此高的溫度都沒能發生所謂的“氮彈”,就知道想要製造“氮彈”有多難了!

所以說,簡單說,就是人類技術還遠遠達不到製造所謂的“氮彈”!目前人類只能製造氫彈,而且遠沒有達到完全控制氫彈的能量!

太陽大部分成分是氫和氦,還有極其少量的其他重元素。事實上太陽的一生也很難製造所謂的“氮彈”,因為在太陽耗盡氫燃料之後,開始膨脹成為紅巨星,之後成為白矮星,黑矮星,終結自己的一生!

而想要聚合成更重的元素,需要質量更大的恆星才行,說白了,需要溫度壓力都更高才行!但普通的恆星只能聚合但鐵就停止了,要想產生比鐵更重的元素,需要更劇烈的條件讓鐵元素繼續聚合,這就是超新星爆發,它產生了如今我們見到的幾乎所有重元素,比如我們經常使用的金銀首飾!

即使同樣是核聚變,太陽內部的核聚變是氫元素,而人類製造的氫彈是氫的同位素氘和氚,因為氘和氚比氫更容易發生核聚變!

所以,“氮彈”(甚至“鐵彈”)理論上確實是可行的,但實際上不可能做到,既然連我們的太陽都做不到,我們人類就不要想了,起碼目前的科技水平絕對達不到!


宇宙探索


因為氫核聚變需要的溫度和壓力都是人類目前可以達到的,而且釋放的能量也十分可觀,起碼不會入不敷出


人類之所以只能製造氫彈,是因為氫彈的觸發所需要的溫度和壓力是人類可以用原子彈實現的,氫彈是一個三級熱核反應,常規炸藥引爆原子彈,原子彈的高溫高壓使得核材料發生聚變反應。

理論上除了鐵元素其他任何元素都能進行核聚變,只不過需要超高溫和超高壓,氫彈所使用的氘和氚之間的聚變就算是最容易的了,但是也需要1400萬度的超高溫和超高壓,所以人類只能用原子彈的超高溫和超高壓去引爆氫彈,要想掌握可控核聚變技術就必須製造一個穩定的超高溫超高壓環境,比如說太陽核心的那種環境才行。



題主所說的氮彈,氮要想發生聚變反應需要的溫度是7.8億度,這種變態的高溫人類現在達到也絕非易事,更“虧”的是氮彈爆炸後的能量釋放只有氫彈的1/860,也就是說同樣質量的氫彈爆炸後的威力要比氮彈大860倍,而且只需要1400萬度的高溫就能觸發。


這樣看來人類不製造氮彈的理由就很充足了,就是製造難度大而且威力小


宇宙探索未解之迷


人類目前成功製造出了氫彈。

氫彈的原理是:利用氕和氚兩種氫的同位素,在熾熱高溫下,可以發生熱核反應。熱核反應需要的高溫,由氫彈內含的相當於原子彈的那部分先引爆,由裂變產生高溫,引發了熱核反應。熱核反應過程中,一個氕核和一個氚核,生成了一個氦核。由於反應過程中有質量虧損,相應有巨大的能量釋放。

那麼為什麼不造《氮彈》呢?

如果要造《氮彈》,就必須使用N2。二個N2合成,根據反應的生成物是N4。而N4是N2的同素異性體,呈原子狀態。所以沒有質量虧損。放不出能量來。也就是說造不出氮彈來。


匯燕1


我們並不是不能利用其他的元素製造聚變武器,諸如題主所說的“氮彈”其實也是可以造出來的。然而有一很重要的問題擺在那裡了——你付出了一個單位的能量,是願意放出兩個單位的能量呢還是願意放出一萬個單位的能量呢?


這裡就引入了一個核聚變能量上的投資回報率問題——結合能:

我們可以從圖表中看到,不同的原子進行結合的時候所需要的能量是不一樣的。由較低的結合能原子聚變成較高的原子的時候就會放出能量。


這裡面我們可以看到鐵的結合能是最高的(鐵原子最穩定),因此我們如果用鐵作為核聚變燃料的話,那麼恐怕就要付出一萬單位的能量僅僅能獲得一個單位的能量。這樣是得不償失的聚變反應很快就會停止。相反結合能很低的氘作為聚變材料,其本身所釋放的能量就可以維持聚變反應的持續進行。

因此在選擇聚變材料的時候都是在選用更輕的原子作為核聚變的主要原料。

理由兩個:第一相對容易點燃、第二反應能在一定時間內自持。

這樣的能量反應就可以作為一種武器來使用,而且使威力最大化。其反應條件為利用原子彈爆炸的5000萬度高溫。將氘氚原子加熱使之獲得極大的動能,在兩個原子相撞的時候達到核聚變的目的。

如題主所說利用氮來進行核聚變,也是可以的。W君查了下資料,如果用氮原子進行聚變,那麼所需要的溫度要達到7.8億度。而氮聚變後形成鈉並釋放出大量a粒子,而能量釋放僅僅為同等質量的氘氚的1/860。所以用氮作一個“氮彈”就有受累不討好的感覺了。



軍武數據庫


樓上已經說的很明白了,這裡也就不多說了。但是!!要注意啦,中國和美國都已經研究出了新的炸藥:全氮陰離子鹽,據稱,爆炸威力是TNT的10-100倍,有望製作成為第四代核武器。。。。。。如果研發成功,這應該算得上是氮彈了


凜凜不冽


核聚變,是有許多元素能夠進行,這是一個常識性問題,但是如果要運用到實際,就不是這麼說了,就像我們知道銀河系直徑,宇宙直徑,知道歸知道,根本就沒法旅行不是。可以直白一點說,人類還沒有到氮聚變那種地步。這種聚變,連太陽中心的溫度和壓力都做不到。

人類所掌握的核聚變反應只能在輕元素的原子核之間發生,如氫的同位素氘和氚。重元素目前只掌握核裂變而無法核聚變。我們可以通過化學元素週期表看到,由於氫原子所含的質子數目為1,也就是最小原子,所以排在第一位,越往後的元素,原子質子數目越多,也就是原子核越重,屬於重原子核。



單單這種最輕的原子,要讓他核聚變,所要的條件都是非常苛刻的,以至於人類為了達到這種聚變條件,氫彈的爆破都需要原子彈先爆炸產生極端高溫,再在這一基礎上進行聚變。同時,越是重的原子,聚變條件也是越來越苛刻。

就連我們的太陽中心如此高的溫度和壓力,由氫聚變氦,氦再聚變碳原子核,由此生成的碳原子核後,也再沒有能力聚變,而氮原子核還排在碳原子核後面。要生成這種元素,還必須大質量恆星,但是也直至鐵元素生成就再也無法聚變了。



所以人類目前連只能搞搞氫彈,連第二位的氦彈都搞不出來,就別提後面那些更重的核聚變了。


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