2020-02-06 16:11:21 佚名

愛你的魚123

大自然中可用於裂變反應的元素很多，“鈾235”和“鈈239”就是其中最常見的兩種，人類最早想到的原子彈核裝藥確實是鈾235，但在二戰期間有關鈾235的提純工藝並不是很先進，沒有足夠的鈾235用於生產原子彈。美國組織起“曼哈頓計劃”專門研發、製造原子彈，前後動用接近20億美元和13萬人，但有90%以上都花在了鈾礦開採、礦石提煉、鈾濃縮和後期加工上，真正製造原子彈的花費少得可憐。即便是這樣，濃縮出來的武器級鈾還是不夠用。因此，工作人員不得不尋找其亞的裂變材料。

（曼哈頓計劃）

這時候，“鈈239”被選定為最理想的替代材料，因為武器級的高濃縮鈈遠比鈾容易獲得。大家都知道原子彈最常用的是“鈾235”，但是大自然中的鈾礦石中99%以上都是“鈾238”，懂化學的都知道，將兩種同位素分離是相當困難的。但是，鈾238這種廢料，在中子的轟擊下經過複雜的物理反應，就能變成鈈239（鈾238+中子變成鈾239，鈾239衰變成鎿239，後者再衰變就是鈈239）。由於鈈和鈾是兩種物理性質不一樣的元素，將兩者分離相比分離鈾238和鈾235要容易得多。

（濃縮分離裝置）

而且，美國花費近20億美元建造了大量的分離工廠和核反應堆，再加上用1億美元從比利時購買的3萬噸鈾礦石，即便不能提純出足夠的鈾235，也能生產足夠的鈈239，兩種裝藥的原子彈就是這樣誕生的。直到今天，原子彈仍然是鈾彈和鈈彈兩種。

但凡事都有兩面性，“鈈239”比“鈾235”更容易獲得，但想把它做成原子彈可比鈾235困難多了。鈾彈的優點就是製造容易，缺點是鈾濃縮太困難！簡單的槍式結構就能造出原子彈，以廣島上空爆炸的“小男孩”為例（如上圖所示），這個原子彈的鈾235被製成2個半球，共有64千克的鈾，還包括起爆裝置、反射層、高能炸藥、中子源這幾個核心部件；

當起爆裝置引爆炸藥後，高壓推動一個半球撞向另一個半球並將兩者擠壓在一起，這樣就會達到觸發鏈式反應的“臨界值”，此時在中子源的幫助下鏈式反應正式開始。反射層的作用是將鏈式反應釋放出來的中子反射回去，持續參與反應，並延緩爆炸膨脹的速度，以求儘可能多的鈾235參與到鏈式反應中來，釋放出儘可能多的能量。

槍式“鈾彈”的起爆過程聽起來複雜，但真做起來遠比“鈈彈”要容易得多。儘管鈈239的提純很容易，但想要隨心所欲的引爆它卻很困難，這是因為濃縮鈈239中有一種雜質，叫做“鈈240”，別看它只是多了一箇中子，卻有一個十分要命的問題，鈈240會“自動裂變”釋放出高能中子，這個中子就會提前引爆核彈，因此大塊高純度的濃縮鈈是很危險的，它隨時可能自爆（其實也沒那麼容易）。

為了克服這個問題，美國人將鈈做成一箇中空的球，球的外面是高能炸藥，再外邊還是反射層。起爆裝置引爆炸藥後產生的高壓，將中空的鈈球壓碎向中心壓縮，這樣鈈239也能達到臨界值，而且指向中心的高壓還能阻止鏈式反應引起的膨脹，延長鏈式反應時間，讓儘可能多的鈈239參與進來，產生更多能量。

在長崎爆炸的“胖子”就是這種“內爆式”原子彈（如下圖所示），它以4.5噸的體重就產生了2萬噸TNT炸藥爆炸的當量，而小男孩重4噸僅僅產生了1.5萬噸不到的爆炸當量，這就是內爆式相比槍式的優勢。

但是，內爆式原子彈製造起來相當困難，難點在於如何精準、均勻地控制爆炸。一種名為“透鏡”的裝置應運而生了，這種透鏡就是將不均勻地爆炸聚焦起來，均勻地作用在鈈239空心球上。但說起來簡單做起來難！這種內爆式的原子彈沒有幾個國家能掌握，製作困難是鈈彈的最大短板。

但是鈈239的臨界值很小，在加裝中子“反射層”的前提下約為10公斤，體型和一般的飲料瓶差不多，這就意味著可以用更少的鈈239，製造威力更大、體積更小的原子彈，有助於核武器的小型化；但濃縮困難、製成原子彈較容易的鈾235臨界值很大，即便是安裝中子反射層也要15公斤才行，做出來的彈頭較大，而且爆炸能量還未必能趕得上鈈彈。

兵器世界

其實，大於鐵的金屬都能裂變，只是條件很苛刻而已。人類發現鈾235與鈈239都能夠進行製作與裂變，所以至今為止，核武器多以這兩樣作為裝料。

當然有所區別：

1、鈾235的製作

單從工業化處理來說，鈾235在自然鈾礦中的分佈只有0.71%，這就需要將鈾235自鈾238中分離出來。

不管是離心法，還是擴散法，激光法，都需極其龐大的電能，才能在200噸鈾礦中最終篩出90%濃度的1公斤武器級鈾235。

氣體離心機：

2、鈈239的製作

利用外來中子源照射鈾238，表層就產生一層鈈239。然後刮取還原為90%以上濃度的武器級鈈，用以核裝料。

鈈的環塊：

看起來鈈239的製作流程相對簡單。但實際後處理更麻煩，鈈239是極其危險的劇毒物質，一克粉塵混入空氣就足夠殺死數百萬的人口，所以這阻攔了大多數國家。

3、鈾鈈的優劣對比

鈾彈裝藥需求多，多以簡單的槍式原子彈做發火方式。

就是一塊鈾235固定住，用炸藥的化學能推動其他鈾235藥片靠攏達到臨界質量。

缺點：鈾235本身臨界需求大，通常需要50公斤的裝藥，就是說處理1萬噸鈾礦才能獲得一顆原子彈的裝藥材料。

其次就是鈾的利用率低。小男孩原子彈的鈾材料實際利用率不足2%，其餘98%的裝藥則被炸碎形成了輻射源。

鈈彈的優勢是裝藥需求少，一般15公斤就足夠。多以內爆式方法引爆：

缺點：製造工藝難度

工業水平要求高，多次測試才能成功。

四川達州

鈾彈和鈈彈是區別在於鈾彈核裝藥是鈾235

而鈈彈核裝藥是鈈239~

因為目前實用的可以發生鏈式反應的核材料只有鈾235和鈈239

鈾彈和鈈彈各有優缺點，狗子先來說說鈾彈。

鈾彈最大優點就是容易起爆~幾種原子彈結構中最簡單的莫過於槍式原子彈了

將濃度超過90%鈾235加工成為兩個超過臨界質量一半而未到臨界質量的半球，在管內固定好，起爆時常規炸藥將兩塊鈾235半球壓在一起，兩個半球加起來質量超過鈾235臨界質量。於是鈾235就迅速發生鏈式反應，BOOM~

鈾彈缺點首先是鈾235提煉太難，雖然鈾235在自然界中就存在，但是鈾礦石丰度一般也才0.7%

且鈾礦石中提煉出來的的鈾235只佔極小一部分（千分之七），剩下千分之九百九十三是不能發生鏈式反應的鈾238。而將鈾235提純到90%（武器級別）以上，

需要十幾萬臺離心機工作幾年才能得到可憐的幾十千克~

再者，鈾235臨界質量（最小起爆質量）比較大，使用沒有中子反射層的槍式起爆原子彈的鈾235臨界質量為52千克，而鈾235只是核心部件，其他零零碎碎的常規炸藥啊，線纜啊，加起來，鈾彈體積能做小才怪，不方便運輸和使用

鈾彈槍式起爆時，只有兩塊鈾235接觸面有比較強的鏈式反應發生，其他部位就被炸散了，因此鈾彈的裂變率很低。

美國人在廣島丟的“小男孩”核裝藥為60千克的鈾235，然而真正發生鏈式反應的鈾235不到一千克~

再來說說鈈彈~

鈈239雖然是人工核素，自然界中不存在。但是可以通過核電站重水堆用中子轟擊沒用的鈾238，產生不穩定的鈾239，鈾239經過兩次β衰敗就得到了鈈239

然後提取乏燃料分離出鈈239即可~

鈈原子核被快中子撞擊時更容易發生裂變反應，因此鈈239的臨界質量遠遠小於鈾235，因此小型核武器比如洲際彈道導彈核彈頭一般都是用鈈彈~

再來說鈈彈的缺點~由於鈈239原子實在是容易發生裂變，因此如果使用槍式結構，兩塊鈈還沒拼在一起就產生了大量鈈240，提前爆炸，威力當然大打折扣，因此只能採用更復雜的“內爆結構”

將鈈做成空心球，外圍擺滿了楔形的用來壓縮鈈239的常規炸藥和反射中子的鈾238，當炸藥引爆時，中間的受到的鈈壓力超過臨界狀態後就BOOM~

但是一看這個結構複雜的和西瓜拼盤一樣，很考驗裝配師傅的手藝啊~而且鈈239有劇毒，致死量僅僅為幾毫克.

萬一裝配師傅工作時餓的頭暈眼花，哈喇子流到了鈈239上，或者舔了一口鈈239，那麼就可以安安心心得到國家死亡賠償了,並體驗天地支付APP了~

瘋狗的輕武

為什麼原子彈分為鈾彈和鈈彈？其實原因很簡單

原子彈是人類有史以來發明的最恐怖的武器，沒有之一，原子彈的威力不用多說，歷史已經充分的證明了這一點，好傢伙，一顆不到房間大小的原子彈就可以毀滅一整個城市，像美國俄羅斯這種擁核幾千枚的大國，全力進攻之下一次性就可以滅亡一個龐大的國家，畢竟中國的城市有沒有數千個還不好說，這東西真的是一個亡國滅種的玩意

原子彈的威力已經很強大了，但是人類顯然還很貪心，

原子彈裝的核燃料主要為鈾235或鈈239，分別稱為鈾彈和鈈彈。天然鈾礦石中鈾235僅佔0.7％，為獲取高純度鈾235，一般要採用物理辦法把天然鈾礦石中的鈾238分離出去，不斷進步鈾235的濃度。當鈾235的濃度達到90％以上，就可以滿足核武器的要求。美國在廣島投擲的原子彈便是鈾彈。鈈239是鈾238經過中子照耀蛻變形成的。一般鈈239需要對反應堆核廢料進行後處理才幹提取。鈈彈中鈈239的濃度有必要達到93％以上。用鈈作核燃料可進步核武器的比威力（威力質量比）。由於鈈239的獲取相對容易，一些實力不強的國家一般先研製鈈彈。這就是二者的區別

以上就是小編的看法，如有出入還請斧正

電視劇裡看歷史

原子彈也就是傳說中最低級的裂變核武器，它的原理非常簡單，都是將次臨界狀態的核裝藥通過擠壓或者撞擊達到超臨界狀態，從而發生鏈式裂變反應，根據撞擊和壓縮方式的不同，分為槍式和內爆式兩種原子彈。槍式原子彈主要是利用TNT炸藥將一坨小的核裝藥高速撞擊至另一個大的核裝藥，二者結合從而使質量密度增加，從而達到超臨界狀態。而內爆式原子彈則是採用在核裝藥四周佈置炸藥，利用炸藥衝擊波壓縮中心核裝藥的方式來提高材料密度，從而達到超臨界狀態。

（槍式原子彈）

（內爆式原子彈）

雖然構型有兩種，但是原子彈對核裝藥的屬性是有一定要求的，為了讓裂變產生倍增效應，首先要求材料受到中子撞擊後能夠較容易發生裂變，並且在裂變後能夠釋放多箇中子，繼續撞擊其他原子核，從而使裂變速度越來越快，而符合這一條件的目前只有鈾235和鈈239兩種材料，所以根據核裝藥的不同，也就有了鈾彈和鈈彈的區別。

鈾彈和鈈彈最大的區別就在於鈾235可以兼容槍式和內爆式兩種原子彈構型，而鈈彈卻只能使用內爆式結構。槍式原子彈最大的缺點就是核裝藥在加速過程中先接觸部分會發生劇烈核裂變並將後續核材料炸飛，核裝藥的利用率極低，廣島原子彈是典型的槍式結構，裝有60千克鈾235，最後發生裂變反應的只有1千克左右，利用率不到2%。由於鈈239本身反應截面就更大，物理活性比鈾235要強，而且通常情況下鈈239裡面肯定會夾帶微量的脾氣更暴躁的鈾240，如果使用鈈239製造槍式原子彈很容易發生過早點火的現象，從而讓原子彈威力大幅度減少！

除了無法兼容槍式結構外，鈈239本身具有超強毒性，如果要使用它來製造原子彈，必須建立完整的後續處理廠和安全程序，對參與人員的身體傷害也更大。其次鈈239的衰變期相比鈾235而言也更短，理論上原子彈的保質期也就更短。

但是事物的性質總是具有兩面性，有弊必有利，鈈239相對鈾235還有兩個明顯的優勢！

第一、鈈239的提純相比鈾235要簡單的多，鈾235需要從丰度只有0.711%的鈾礦石中不斷使用離心機將與自己只有三個中子差別的佔據鈾238分離出去，幾萬臺離心機同時工作幾年才能得到幾十個公斤丰度在95%以上的武器級鈾235。而鈈239可以從核反應堆燃燒過後的乏燃料中提取，難度要大大降低，正因為鈈彈的難度較低，許多企圖快速跨入核俱樂部的國家制造的第一顆原子彈都是鈈彈（美國、半島某國）。
（美國的胖子原子彈是典型的內爆式鈈彈）

第二、鈈239由於自身物理活性更強，反射截面積更大，更容易產生裂變，因此其臨界質量比鈾235更小。理論上鈾235臨界質量在20千克左右，而鈈239可以達到10千克，更小的臨界質量意味著鈈235可以將原子彈做的更小！而原子彈的小型化是核武器實戰應用的必備技能！（小型化的分導式核彈頭）

軍武吐槽君

要說原子彈，首先肯定先要了解下原子核物理

原子彈的基礎理論源於重原子核裂變為多個輕原子核時會釋放出巨大的能量，其能量值由愛因斯坦質能方程E=MC^2詮釋。

愛因斯坦斯坦的質能方程是一個普適方程，所以原則上來說所有的重元素都可做為原子彈的材料，但苦於我們現在技術有限只發現了鈾與鈈的裂變方法。

1934年，費米在居里夫婦的實驗基礎上，嘗試用中子來轟擊元素，連續轟擊了鋁、鉛、鈾、鉑等二十多種元素，基本都沒有發生裂變反應，只有鈾釋放出了新的粒子。後來發現只有鈾235和鈈239被中子擊中後，才會裂變併發出大量中子，其他元素要麼吸收中子後同位素+1，要麼裂變但不再發出中子。

用中子撞擊原子核是我們目前掌握的觸發核裂變的方法，而元素週期表上92號元素鈾成為了最先鎖定的裂變原料，但天然的鈾大部分都是鈾238（92個質子+146箇中子），而它的另一種同位素鈾235（92個質子+143箇中子）才是原子彈的主角，但鈾235在天然鈾礦中的含量只佔0.7%，相當的稀有。而要用來做原子彈，鈾235的濃度至少需要提升到93%。要達到這一濃度，鈾物理提純是目前的唯一辦法，而同位素分離十分困難，費時、費力、費money！

原子彈能成功爆炸必須有兩個因素：一、必須由快中子撞擊原子核。二、裂變材料必須滿足臨界質量。

在鈾235裂變時，會釋放不同動能的中子，這些中子的速度有快有慢，而只要速度到達光速的5%以上的中子（動能超過10^6eV），才稱為快中子。只有快中子才能成為觸發鈾235裂變連鎖反應的子彈。因為速度太慢的中子，還沒撞上下一個原子核，裂變材料就因為溫度太高（3000℃）氣化體積膨脹了，材料密度降低，鏈式反應就會中斷，成不了一顆合格的核能炸彈。

平均一個鈾235原子裂變一般會產生2.5個快中子，然後每個快中子又可觸發另一個原子核裂變。

而原子彈的重點就在於，如何讓大多數快中子都能撞上另一個原子核，引發鏈式反應。