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文档简介

核能开发与利用之核能武器—(不可控核反应)

Nuclearweapons核武器的定义及发端核武器:指利用爆炸性核反应释放出的巨大能量对目标实施杀伤性破坏作用的武器。发端:1939年,正值二战,德国科学家发现原子核裂变现象,这一新的科学成就立即被用于军事领域并很快研制成功了威力巨大的原子弹。目前,已达到实用化的核武器有三代:1.原子弹

2.氢弹

3.特定功能的核武器(代表:中子弹)核武器的断代聚变热核武器第一代—原子弹利用铀—235或钚—239等重原子核的裂变瞬时释放巨大能量利用氢的同位素氘、氚等氢原子核的聚变反应瞬间释放巨大能量。其最小当量仅为100tTNT,最大可为5000万吨TNT以上。前苏联曾于1961年10月30日试爆了一颗5800万吨的迄今为止当量最大热核装置。第二代—氢弹突出利用核武器爆炸的核效应中的某一种加以增强或“剪裁”制造的用以达成特定目标第三代----特定功能核武器中子弹运用核融合反应产生大量高速中子,以杀伤人员、生物为主,达到保全物质完好的目的。特点:强核辐射而附带杀伤小;当量小,地面上爆炸约为1000-2000tTNT当量。邓稼先“中国原子弹之父”中国第一颗原子弹爆炸成功(1)1955年,中国地质部门就开始了铀矿的勘探,并找到了丰富的铀矿(2)1956年,钱学森为主任的第五研究院成立-导弹研究机构(3)1958年邓稼先等28名专家,组成了中国核武器研究的基本科技力量,进行理论计算。(4)1959年,中国科学家们对第一颗原子弹的理论计算获得了成功。(5)1964年10月,中国完成了第一颗原子弹的组装。(6)1964年10月16日15时,在人迹罕见的罗布泊,巨大的蘑菇状烟云腾空而起,中国第一颗原子弹爆炸成功。核武器的数量分布公布出来数字全世界大约1.7万枚核弹头,总重量约100亿吨。美国:6600枚;俄罗斯:6300枚;法国:500枚;中国:450枚;英国:380枚;印度:70枚;巴基斯坦:30枚。

除上述7国外,还有几个国家可能也具备一定的核打击能力。据估计,以色列可能拥有80~100枚核弹头,伊朗约有25~30枚,朝鲜有15~20枚。核武器的开端裂变图示1940年夏,德军占领法国。法国物理学家J.-F.约里奥-居里领导的一部分科学家被迫移居国外。英国曾制订计划进行这一领域的研究,但由于战争影响,人力物力短缺,后来也只能采取与美国合作的办法,派出以物理学家J.查德威克为首的科学家小组,赴美国参加由理论物理学家J.R.奥本海默领导的原子弹研制工作。在美国,从欧洲迁来的匈牙利物理学家齐拉德•莱奥首先考虑到,一旦法西斯德国掌握原子弹技术可能带来严重后果。经他和另几位从欧洲移居美国的科学家奔走推动,于1939年8月由物理学家A.爱因斯坦写信给美国第32届总统F.D.罗斯福,建议研制原子弹,才引起美国政府的注意。1942年8月发展成代号为“曼哈顿工程区”的庞大计划,直接动用的人力约60万人,投资20多亿美元。1945年5月德国投降后,美国有不少知道“曼哈顿工程”内幕的人士,包括以物理学家J.弗兰克为首的一大批从事这一工作的科学家,反对用原子弹轰炸日本城市。当时,日本侵略军受到中国人民长期抗战的有力打击,实力大大削弱。美、英在太平洋地区的进攻,又几乎全部摧毁日本海军,海上封锁使日本国内的物资供应极为匮泛。二战通过硫磺岛一战,美国估计要彻底打垮日本,在日本本土登陆,至少还要付出100万美军的牺牲。这样沉重的包袱美国背不起。也不想背,用原子弹是最好的方式。美国于8月6日、9日先后在日本的广岛和长崎投下了仅有的两颗原子弹,代号分别为“小男孩”和“胖子”。(史料记载,美国在日本投下的原子弹有3颗,实际爆炸的是小男孩和胖子,第3颗因为技术原因没能爆炸,被日军回收,原本日本也要发展原子弹,但研究设施在美军轰炸中毁坏,于是把原子弹以一定条件转让给苏联,苏联根据这颗原子弹的设计在短时间内设计出了苏联的第一颗原子弹)广岛的惨剧1945年8月6日早晨8时整,3架B-29美机又从高空进入广岛上空。这时很多广岛市民并未进入防空洞,而是在仰望美机。在此以前,B-29已连续数天飞临日本领空进行训练,但这一次的3架飞机中,有一架已经装上了一颗5吨重的原子弹。此时正奉命来轰炸广岛。9点14分17秒,那架装载着原子弹的美机上的视准仪对准了广岛一座桥的正中时,自动投弹装置被启动了。60秒种后,原子弹从打开的舱门落入空中。这时飞机作了一个155°的转弯,俯冲下来;一瞬间,飞行高度下降了300多米。这样做是为了尽量远离爆炸地点。45秒种后,原子弹在离地600米空中爆炸,立即发出令人眼花目眩的强烈的白色闪光,广岛市中心上空随即发生震耳欲聋的大爆炸。顷刻之间,城市突然卷起巨大的蘑菇状烟云,接着便竖起几百根火柱,广岛市马上沦为焦热的火海。原子弹爆炸的强烈光波,使成千上万人双目失明;10亿度的高温,把一切都化为灰烬;放射雨使一些人在以后20年中缓慢地走向死亡;冲击波形成的狂风,又把所有的建筑物摧毁殆尽。处在爆心极点影响下的人和物,像原子分离那样分崩离析。离中心远一点的地方,可以看到在一霎那间被烧毁的男人和女人及儿童的残骸。更远一些的地方,有些人虽侥幸还活着,但不是被严重烧伤,就是双目被烧成两个窟窿。在16公里以外的地方,人们仍然可以感到闷热的气流。当时广岛人口为34万多人,靠近爆炸中心的人大部分死亡,当日死者计8.8万余人,负伤和失踪的为5.1万余人,以上数字不含军人(据估计军人伤亡在4万人左右);全市7.6万幢建筑物全被毁坏的有4.8万幢,严重毁坏的有2.2万幢。原子弹爆炸原理原子弹主要是利用铀—235或钚—239等易裂变物质为燃料进行裂变链式反应制成的核武器。最初把易裂变物质制成处于次临界状态的核燃料块,然后用化学炸药使核燃料块瞬间达到超临界状态,并适时用中子源提供若干中子,触发裂变链式反应而产生核爆炸。由此临界达到超临界状态的方法主要有以下两种—1.“枪式”2.内爆式枪式原子弹把两块处于次临界状态的裂变装料,分开的放在原子弹的不同部位,当化学炸药爆炸时,使两块装料压拢在一起达到超临界状态,加上中子源少量中子的触发,引起按等比级数发展的越来越激烈的重核裂变链式反应,从而产生剧烈的核爆炸。“内爆式”原子弹把一块处于次临界状态的裂变装料放于原子弹的中间,用化学炸药爆炸产生的内聚冲击波和高压力,压缩这块装料,使其密度急剧升高,达到临界或次临界状态,并加上少量中子的触发,立即发生迅猛式的链式裂变反应,产生核爆。而现在大多数原子弹采用的形式为这两者的结合—“枪型—内聚型混合式”原子弹其优点是:核燃料的利用率较高氢弹的爆炸原理要发生聚变热核反应,需要高温、高压。这个条件目前只有依靠原子弹爆炸才能够达到。因此氢弹爆炸必然包含两个部分:初级与次级。初级:为创造热核反应所需的条件而设计的起爆装置,即核裂变的链式反应装置。次级:热核聚变材料,能在高温、高密度的条件下发生热核反应,释放出大量能量和中子。这是氢弹的主体部分。中子弹爆炸原理利用小型原子弹的点火,引发氘氚混合物的聚变,产生大量高能中子,进一步促进钚—239的裂变,从而产生更多的中子(这一过程称为“中子反馈”),聚变反应放出的高能大部分被中子所携带成为核辐射杀伤的因素。放射性非核武器—贫铀弹其它类型核武器钴弹和锌弹:原子弹外壳为58Co或64Zn,可产生放射性60Co或65Zn,增将放射性污染。核电磁脉冲弹:中子弹包上一层材料。作用后能释放高能γ射线,后引起核电脉冲。冲击波弹:比一枚裂变弹的剩余核辐射减少约90%左右。穿地弹:钻入地下一定深度后爆炸的核弹。主要利用爆炸产生的地震波和成坑作用,毁坏敌方导弹发射井、地下指挥中心等硬点目标。核武发展史1942年12月2日,费米在芝加哥大学建成了世界上第一座铀—石墨核反应堆。1945年7月16日,世界上第一颗原子弹在美国新墨西哥州莫斯阿拉莫斯大沙漠被准时引爆。1945年8月6日8时15分美军在日本广岛市区投掷了一颗代号为“小男孩”的原子弹。1945年8月9日上午11时02分,美军对日本实施第二次原子弹袭击,目标是长崎,这次袭击将原子弹“胖子”投到长崎市中心。1949年8月29日,前苏联在阿拉尔海附近的哈萨克试验场爆炸了第一颗试验性原子弹,从而打破了美国的核垄断地位。1952年5月15日,英国在澳大利亚蒙特贝洛岛进行了首

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