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含有易裂變核素或可聚變核素,在瞬間集中釋放大量能量而發生爆炸的物質。製造核炸藥的主要核素有鈾235、鈈239、氘、氚等(見鈾、鈈)。它們用作能源工業所需的核燃料時,必須可控制地在反應堆中穩定、均勻地釋放能量;而用作核炸藥時,則必須在極短瞬間(微秒量級以下)集中釋放能量,才能實現核爆炸。

目錄

1 核炸藥 -正文

核炸藥發生裂變爆炸的過程是:①在化學爆炸作用下, 迅速使處於次臨界質量狀態的易裂變核素(即鈾235或鈈239)轉入超臨界質量狀態。這一過程可以通過兩種不同方法完成,即槍法──將分開時次於臨界質量,合攏后超過臨界質量的兩塊鈾235或鈈239分開置於核炸藥體系中,利用化學爆炸使兩塊核炸藥迅速合攏,呈超臨界狀態;內爆法──一塊次於臨界質量的鈾235或鈈239球體,在化學炸藥的向心定向爆炸壓縮下,密度提高,單位質量的表面積減小,中子泄漏率隨之減小,也可導致核炸藥呈超臨界狀態。②核炸藥呈超臨界狀態時,系統中的中子源適時放出中子,點火后便可引起裂變鏈式反應,產生核爆炸。③核爆炸發生后,核炸藥系統迅速膨脹,單位質量的表面積迅速增大,中子泄漏率隨之增加,核炸藥轉入次臨界狀態,核爆炸終止。
  

用於裂變爆炸的核炸藥是濃縮度大於 93%的鈾235或同位素丰度大於95%的鈈239。
  

核炸藥發生聚變爆炸的過程是:①鈾235或鈈 239核炸藥發生裂變爆炸,產生約108K的高溫。②所產生的高溫引起氘、氚核炸藥發生聚變反應,聚變反應產生的熱量使溫度繼續升高,加速反應持續進行;由於這一過程是在高溫下進行的,又稱熱核爆炸。③發生熱核爆炸后,核炸藥系統膨脹、飛散,溫度不斷下降,不能再繼續維持聚變反應,熱核爆炸終止。
  

氘化鋰6用作熱核爆炸核炸藥的作用是:鋰6能與核爆炸產生的中子發生核反應:6Li+n─→T+4He而生成核炸藥氚,氚與氘再發生熱核爆炸。
  

每個原子核裂變所釋放的總能量平均為 200兆電子伏。1000噸TNT(三硝基甲苯)化學炸藥可以釋放出1012卡熱能,相當於56克易裂變核素全部裂變所放出的能量。也就是 1千克鈾235或鈈239全部裂變所放出的裂變能相當於2萬噸TNT炸藥所釋放的能量。類似的估算可得出:氘核聚合時,所產生的聚變能約為相同重量鈾或鈈裂變所產生的裂變能的三倍;1千克氘氚混合物全部聚變,將釋放出約5.8萬噸TNT當量的能量。
  

核炸藥爆炸的爆炸力比化學炸藥大得多。它有相當大一部分能量(在大氣中爆炸時約佔總能量的1/3)以光和熱的形式放出(稱為熱輻射);還放出高度穿透性的中子和γ輻射;爆炸后的殘留物具有放射性,可產生延遲的遠期效果。
  

參考書目
 孟先雍著:《原子能工業》,原子能出版社,北京,1978。
 S.格拉斯頓主編,姚琮等譯:《核武器效應》,國防工業出版社,北京,1965。(S.Glasstone,ed.,The Effects of Nuclear Weapons,3rd ed.,USAEC,1962.)

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