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颠覆你的理解,原子弹的威力远比你想象的低!

作者:天涯补刀

本文经授权转载自微信公众号:天涯时事(ID:a045166383)。

在很多人的印象中,原子弹的威力非常大,好像几颗就能灭掉一个国家。

是不是这样?

当然不是!

事实上,原子弹的威力很大,但是远比普通人想象的要低。

今天,我们就给大家讲讲原子弹的威力。

01 原子弹的爆炸原理

首先,我们要给大家普及一些高中的物理知识。

世界上所有物质,都是由原子组成的。

比如,铁是由铁原子组成的;氧气是由氧原子组成的;水是由氧原子和氢原子组成的……

原子是什么样子的呢?

原子是由原子核和电子组成的。

其中,原子核是由质子和中子组成,质子带正电荷、中子不带电;电子带负电荷。

比如,碳原子是由6个带正电荷的质子、6个不带电荷中子和6个带负电荷的电子组成的。

这里我们需要用到一个后面必须要用到的知识:原子体积和原子核的体积。

原子核直径约为原子的1万~10万分之一(不同原子不一样),我们取一个中间值,5万分之一。原子核是由质子和中子组成的,所以中子的体积比原子核还要小。

如果把地球比喻成原子,那么原子核就相当于一个直径约300米的球,中子就相当于一个直径10米的球。

大家要记住这个比例,因为 核反应需要用中子去撞击原子核。

原子相当于地球那么大,然后要用一个直径10米的球(中子)随机的去撞击地球上的一个直径只有300米的球(原子核),难度之大可想而知。

了解以上内容,那么后面的就容易理解了。

原子弹一般采用的是铀235和钚239。

我们以大家比较熟悉的U235为例。

U235有92个质子,143个中子,加起来等于253,所以叫做U235。

当一个原子的质子数相同、中子数不同,那么就属于同一个物质,互为“同位素”。

原子弹为什么要选择用U235(也可以用钚239)?

因为U235容易发生裂变。

当你用一个中子去轰击U235的时候,U235增加一个中子,就会变成U235的同位素U236。

U236是无法稳定存在的,所以几乎在同时,U236就会分裂成为另外的两个元素:氪92和钡141,并释放出2-3个中子和大量的能量。

然后,释放出来的中子又去轰击其它的U235,这样就形成了链式反应,释放出大量的能量。

绝大多数的其它元素都没有U235和钚239的这两个重要特点:

1、不容易发生裂变;

2、不会释放中子。

比如,你用一个中子去轰击碳12,那么就可能变成碳13,不会发生裂变,也不会释放中子和能量。

这就是为什么原子弹要选择U235和钚239的主要原因。

下面就到了我们今天的核心部分了。

如何产生爆炸?

前面我们说过:如果把原子比喻成地球,那么原子核只相当于1个直径300米的球,中子相当于一个直径10米的球,所以想要让中子击中原子核是非常困难的。很可能会出现一个中子轰中一个U235后释放出来的中子轰击不到其它的U235,那样释放出来的能量就非常的少。

比如下图:中子击中几个U235以后,就再也碰不到其它的U235了,反应就终止了。这个时候,铀块就只能发热而不会爆炸。

如何解决这个问题?

最简单的办法就是增加U235的数量:当U235的数量越多,那么中子碰到的几率就越大,就越容易发生爆炸。

比如,下面图中增加了U235的数量,中子轰击到的U235就增加了很多。

所以,想要发生链式反应需要一个最低量的铀块,也叫做“临界质量”。

当铀块的质量小于临界质量,铀块只会发热而不会爆炸;当铀块质量大于临界质量,铀块就会发生爆炸。

临界质量的多少?

铀235和钚239自然状态的临界质量分别为48公斤和16公斤。

也就是说:如果你把48公斤的U235,或16公斤的环239,放到一起,然后引爆,就会发生比较充分的链式反应。低于这个量,则无法发生爆炸。

那么,有没有办法不用那么多的U235也能让充分反应呢?

有!

把它们高度压缩到一起。

大家看下面的图:原本U235非常的分散,我们用一种方法把它们聚集到一起,非常的紧密,这样中子就更加容易的轰击到它们。

02 原子弹的结构

第一种原子弹的结构:内爆式原子弹

由于网络上的结构图相当不清晰,同时为了以后别人使用,我们简单的描绘了个清晰的: 在原子弹的中间有一个球型的空间,启动起爆装置后就会引爆炸药,然后炸药就会把铀块推向中间的球型空间,高度压缩,然后再发射中子,原子弹就爆炸了。

这种方式的优点是:可以分散的放很多的铀块,威力可以非常的大。

但是,这种模式也有缺点。

最大的缺点就是:如何在同一时间把所有的铀块“推到”相应的位置?

由于U235反应的速度非常的快,你只有同时把铀块推到相应的位置才能最大限度的发生链式反应。否则,一些铀块已经爆炸了,你才把其它的铀块推到相应的位置,没来得及发生反应就被直接被炸飞出去了。

想要把铀块同时推到相应位置的技术难度非常的高: 炸药的爆炸速度7000米/秒,相差百万分之一秒就是7毫米,这种误差就足以让原子弹的威力大减。

美国在日本扔了两颗原子弹,其中扔在长崎扔的那颗原子弹叫做“胖子”,采用的就是这种结构。

“胖子”一共塞进去塞了6.2千克钚239,最终只有20%的钚发生了裂变,而剩下的近5千克钚没有爆炸,威力很低。

这种模式需要极高的技术,不是谁都能玩的。

那么,有没有更简单的方法呢?

有!

原子弹第二种模式:枪法原子弹

其原理:引爆炸药,然后在炸药的推动下就会把圆柱中铀块推到球型中间,形成一个充满了铀块的球型空间,然后发射中子,引爆原子弹。

这种模式非常的简单。

大家看完后是不是觉得自己也能去造原子弹了?

但是,这种模式也有缺点。

前面我们和大家说了第一种类型的原子弹,也就是内爆式原子弹,它可以通过炸药把U235紧紧的压缩到一起,所以非常容易引爆。但是,第二种类型的原子弹,也就是枪式原子弹的技术含量比较低,是直接把U235放进球型空间内的,没有办法把U235更加紧密的压缩到一起,所以威力比较小。

如果100米外分散着100个酒瓶,你想打中是不是很困难?但是,如果你把100个酒瓶聚集到一起,是不是就容易打中了?

所以, 枪式原子弹虽然简单,但是威力很低,非常的浪费核燃料。

美国轰炸日本的第二颗原子弹叫做“小男孩”,采取的就是这种结构。

“小男孩”共塞进51公斤铀235,最终大约只有1.5%发生了裂变,余下部分到处飘散。

有人可能知道, U235在地球上的含量比较低,而且提纯难度比较大,所以这种模式太浪费了。

冷战结束后,美国和俄罗斯削减核武器,首先削掉的就是这些效率太差的枪式原子弹:由最多时候的3万多枚削减到现在的6000多枚。

我不知道大家注意没有:印度、巴基斯坦、以色列和朝鲜都已经有原子弹了,但是大家是不是都不怎么担心?

因为它们的原子弹非常的低级:压缩式原子弹技术含量非常高,它们搞不来;枪式原子弹威胁小不说,还需要大量的核原料,根本制造不了几颗。

在1998年的时候,印度在一周内连续进行了5次核试验,最大的一颗原子弹当量仅有4.5万吨。然后,巴基斯坦连续进行了6次核试验,比印度多一次,但是威力也和印度差不多。

03 10万吨的原子弹杀伤规模有多大?

下面的图就是不同当量的核弹杀伤半径和杀伤面积:10万吨当量的原子弹杀伤半径仅有3.22公里,杀伤面积为33平方公里;100万吨当量的原子弹,杀伤半径为6.93公里……

上面这个数据还是针对没有任何遮挡的数据,如果有建筑物、高山等阻挡,杀伤半径要更小。

根据网络上的公开的资料,以100万吨级核弹为例,它对躲在不同隐蔽物后面的人员的杀伤半径如下(单位公里): 一颗100万吨的核弹爆炸,在坚固建筑后的人员在4公里外不会送命,在坦克内的人员在3公里外就不会受到伤害,而地铁内人员只要在8-900米外就能躲过一劫……

现在的城市基本都是钢筋混凝土结构,非常的坚固,一颗100万吨当量的原子弹杀伤半径也就是3-4公里。

印度、巴基斯坦等国家的原子弹,当量只有不到10万吨,真要扔在由钢筋混凝土组成的城市里面,恐怕连1公里外的人都伤不了!

另外,因为铀235带有放射性,不用中子轰击也能自己产生裂变,所以你不能无限的放铀块——如果你塞进太多的铀块,那么不等你引爆,它就自己炸了。

也就是说:如果原子弹中U235数量太少了(低于临界质量),不会有多大的杀伤力。但是U235也不能太多了,因为U235自己能发生裂变,太多了,等不及你引爆就自动爆炸了。

所以,原子弹的威力被限制了的,是有限的!

历史上威力最大的原子弹当量也到不了50万吨,普通的也就在10万吨左右。

正是因为这个原因,美国、俄罗斯和中国等掌管全球秩序的五大常任理事国才会对一些小国发展原子弹“睁一只眼闭一只眼”,否则容易引起太多国家不满:凭什么你们“五常”在拥有原子弹后就不让我们发展了?

因为在1968年7月1日的时候,美国和苏联为了阻止其它国家发展核武器,签订了一个《不扩散核武器条约》,1970年生效。

里面有一条: 无核国保证不研制、不接受和不谋求获取核武器……

04 核弹当中威力真正大的是氢弹!

五大流氓可以对原子弹“睁一只眼闭一只眼”,但是要是有谁想发展氢弹,那么可能就不会对其无动于衷了,因为那才是真正要命的武器。

比如,俄罗斯曾经制造了一颗当量达到1亿吨的氢弹,但是由于找不到地方试验,改成了5000万吨了。

5000万吨当量的氢弹杀伤威力就太大了,相当于美国炸日本原子的4000倍。

氢弹的结构是绝密的,据说全世界不超过50个人知道,我当然也不知道,更没有地方查询资料,所以我们也没有办法在文中说。

中国的氢弹技术比较厉害,因为我们的结构和其它国家不一样。

可能有人在网络上看到过的,中国氢弹的结构叫做“于敏结构”。

“于敏”结构的氢弹比美国、俄罗斯等国家更先进,因为同样的当量,我们的氢弹的体积比它们要小。

在1988年之前,于敏一直被雪藏,没人知道他的存在,就连连名字都是机密,1988年才解禁。

2015年,中国最高领导人亲手给89岁高龄的于老颁奖——这也是于敏解密后的第二次公开露面。

总之,氢弹很难搞掂。

1953年8月12日,前苏联在今哈萨克斯坦东北部城市塞米巴拉金斯克的一处靶场上进行了世界上首次真正意义上的氢弹试验;

1954年3月1日,美国第一颗可投掷氢弹在埃尼威托克岛附近的比基尼试验场试爆 ;

1957年5月15日,在美国的帮助下,英国在太平洋圣诞节岛成功地进行了氢弹试验;

1967年6月17日,中国在罗布泊试验场进行一次氢弹爆炸空爆试验,拥有了真正意义上的原子弹。

法国在1968年也拥有了氢弹,至于来源——不清楚。

有人说是美国给的,也有人说是英国给的,还有人说是中国给的,反正不是它自己研究的。

为什么要给法国?

因为法国是五大常任理事国之一,其它几个都加入了《不扩散核武器条约》,如果法国不加入,那么就可能让这个条约没有那么大的威力了(法国拥有一票否决权)。

所以,在其它国家的帮助下,法国终于在1970年《不扩散核武器条约》生效之前拥有了氢弹。

至此,五大流氓都加入了该条约。

现在,五大流氓对一些国家发展原子弹睁一只眼闭一只眼,就是因为原子弹对中美俄这样的大国来说,威胁其实没有大家想象的那么大。

对于俄罗斯、美国这样面积的国家来说,就算你扔1万枚原子弹,也灭不了它全国——这就是为什么美国最多的时候制造了3万多枚原子弹的主要原因。

05 原子弹的核污染严不严重?

有人会说:就算原子弹杀伤力没有想象的那么大,核污染也是很严重的啊?

其实,这点,很多人又错了!

如果核燃料充分反应的话,U235反应后就变成了氪92和钡141,好像放射性很弱;如果不充分反应的话,那么也会被巨大的爆炸威力带到上百公里的广大范围内给稀释了——在钢筋混凝土的城市里就算不被稀释掉,范围也极为有限,完全可以通过穿上防辐射的衣服,把它们清理掉(或深埋,或转移到海洋中稀释)。

比如,被原子弹轰炸过的广岛和长崎,市民从来没有大规模搬迁过。

爆炸过后不久,城市的生活就开始逐渐恢复了。据说得癌症的比例较高,但是显然没有高到足以让人背井离乡的地步。

或许有人又会问:核电站泄漏污染为什么那么严重?

核电站泄露污染非常严重是因为核反应堆内部的放射性物质的数量是一颗原子弹的上千倍,所以对环境的影响要比原子弹大得多。

所以,原子弹没有大家想象的那么恐怖!

氢弹威力太大了,使用了就等于毁灭,没人敢用的。

原子弹威力虽大,但是远没有大家想象的那么大,所以无法排除有人铤而走险的使用原子弹。

也正是因为如此,我们才需要扩大原子弹的数量。

我们增加核武器数量并不是为了威胁别人,而是为了保护自己,保护世界和平。

敢战、能战,方能止战!



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原文地址《 颠覆你的理解,原子弹的威力远比你想象的低!》发布于2020-5-17

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