09.14 核武器中的“弹药”铀到底是什么样子?

小故事:60年代,一个美国文科大学生在上核扩散理论课时与教授发生争执,说他可以单凭公开的科普资料来造出核弹。教授不信,就把这个当作对学生的考试,说给你一个月时间写出设计方案,不能爆就不及格。结果学生赢了,他根据公开资料设计了一个“枪式核弹”,其可行性得到当时军方核专家的认可。

咱们先看一下什么是枪式核弹?

核武器中的“弹药”铀到底是什么样子?

投到广岛的原子弹“小男孩”的内部构造

这是典型的枪式原子弹, A、B为两块铀。两块铀合为一体时就会出现核爆炸,B后面为引爆用的普通炸药,用于把B铀块推过去。

类似于下面这个样子

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核武器中的“弹药”铀到底是什么样子?

A、B铀到底是什么样子?下面是一块武器级铀金属,从退役的枪式原子弹中拆出。

核武器中的“弹药”铀到底是什么样子?

再看一下铀的制造

铀是具有致密而有延展性的银白色放射性金属。铀通常被人们认为是一种稀有金属。

核武器中的“弹药”铀到底是什么样子?

核燃料进入核反应堆前要经历铀矿开采、提取、精制、转化、浓缩、燃料元(组)件制造等过程的加工。

铀矿石

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铀矿开采

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铀提炼

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分离

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下一步是浓缩。分离浓缩想必大家都清楚,就是通过气体离心机完成。

核武器中的“弹药”铀到底是什么样子?

下图为布满离心机的浓缩铀工厂

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核武器中的“弹药”铀到底是什么样子?

下面这个是装黄饼的桶,可以看看工作人员有什么特别防护没有。

核武器中的“弹药”铀到底是什么样子?

下图为核电站中使用的核燃料,它是由上面的黄饼继续提纯后得来的,戴着一副手套后,你依然可以用手捧着它们。

核武器中的“弹药”铀到底是什么样子?

最后看一看铀的爆炸威力

1千克铀235全部裂变后放出的能量,接近2万吨TNT炸药!如果用火车拉,足足需要340多节车厢,火车长达5.2千米!

核武器中的“弹药”铀到底是什么样子?

如果这些中子撞击到另外的原子核,引发一次,甚至更多次新的裂变,像链条一样传递下去,就是链式反应。

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可如果大多数中子还没撞上原子核,就飞到外面了,裂变反应的规模就没法变大,也就没法形成核爆炸。

核武器中的“弹药”铀到底是什么样子?

如果把这块铀材料加厚加大,裂变产生的新中子,就能在飞出去前,有足够机会撞上原子核,结果一次裂变变成两次,然后变成四次、八次……这就形成了核爆炸。一微秒内,这个数量就能超过2亿亿亿次!基本上一千克铀里面的原子核都能被撞裂。

核武器中的“弹药”铀到底是什么样子?

因此把核材料积累到一定数量,就能产生核爆炸,这个质量就叫做临界质量。最简单的原子弹,就是把两块都不够临界质量的核材料,猛地合到一起。也就是我们文章开始讲到的“枪式原子弹”,最简单的原子弹。


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