原子弹(核裂变弹)的原理
I.原理:原子核裂变链锁反应
以下的原子核裂变理论皆以核的液滴模型(Liquid Drop Model)为基础:
Z:原子序数或质子数(Atomic number or proton number)
A:质量数(Mass number)
所有Z2/A大於约等於45的极限值的核素(Nuclide),由於库仑排斥力(Coulomb repulsion)
的作用超过表面张力的作用,都有可能自发地产生裂变.Z2/A叫做"裂变参量".
对於Z2/A1 时,系统处於超临界状态,ke1),则由於徙动长度M
和N成反比,所以从(11)式知道,临界质量由rVc变成了rVc/b2,便可使系统通过压紧从次临界
变成超临界状态.
开始引发裂变链锁反应的中子,可以由铀的自发裂变提供.
注:由於可进行裂变链锁反应的同位素235U的含量只占天然铀的0.7%,其余都是不能参
与链锁反应的238U,因此我们需要用人工方法把235U的浓度增加,使之变为"浓缩铀",
才能使用.
经过计算后,如235U的浓度是100%,而235U又被制成球形,则临界质量约等於20kg.
即是说,如果用压拢型的方法,只要把235U的质量瞬间增加至超过20kg,便能引起核爆.
在实际引爆时,先把两个铀半球块(每个重超过10kg)放在一个空心圆筒内的两端,然后
在每个铀半球块后安装一些炸药 e.g.TNT,这样只要同时引爆这些炸药,两个铀半球块
便会以高速冲向圆筒的中心,并结合成一个超过临界质量的铀球,引发核爆!
投在广岛的Mk1型原子弹,就是压拢型的.
投在广岛的Mk1型原子弹,代号为"小男孩(Little boy)"
至於压紧型的引爆方法,是先把炸药制成数块炸药片,然后均匀贴在重量仅少於
临界质量的铀球上,只要同时引爆这些炸药片,使铀球向球的中心挤压,铀球便能
瞬速转变到超临界状态,引发核爆.
投在长崎的Mk3型原子弹,就是压紧型的,不过它不是使用235U,而是用239Pu作为
裂变原料.239Pu的好处是临界质量比235U小,只有8kg.
投在长崎的Mk3型原子弹,代号为"肥仔(Fat man)"
长崎原子弹的构造:
