引爆核武器的技術要求,非常高。
為了澄清引爆的細節問題,必須要引入鏈式反應和臨界體積的概念。
我們通常講的炸彈爆炸,指的一般都是化學反應,也就是分子間的化學變化,通過分子鍵的斷裂與結合,所進行的化學能轉變成為熱能和機械能的過程。這個過程可以很緩慢:比如自熱方便麵,利用內置的加熱帶可以把泡麵加熱;也可以很劇烈:比如常見的打火機點燃,就是一種劇烈的氧化還原反應;當然,也可以更加劇烈:比如在密閉環境下發生,反應速度更快,這就是我們通常說的爆炸。
從最古老的黑火藥,到上世紀的t*n*t,再到現在所謂的各種高爆炸藥,以及最新式的各種特殊炸彈……雖然爆炸強度,殺傷力,控製能力有了天翻地覆的變化,但都是化學反應,都是分子鍵的斷裂與結合所導致的能量釋放過程。
他們沒有本質上的不同,不會從原子結構上改變物質。
就好像氫氣和氧氣燃燒之後會生成水;水在電解之後也會生成氫氣和氧氣。化學反應的特點是可逆,隻是需要能量的有多有少。
化學反應就是如此。
但是核反應則不同。
核反應是一種物理變化。
在核反應這種變化當中,原子的種類將發生改變。
比如核裂變反應,微觀上講,“鈾+中子=鋇+氪+中子*2+巨大能量”。而鈾元素也就變成了鋇元素和氪元素(鋇元素,就是你做胃腸道檢查的時候醫生讓你喝的那個滿嘴渣子的東西,那玩意叫硫酸鋇,通過硫酸鋇可以看清你的腸子發生了什麽病變;而氪這個東西,是惰性氣體,不與任何元素發生反應,但是廣泛用在霓虹燈當中,你在馬路上看到的各種五顏六色的燈管裏,就有這個東西,是發光二極管中陰極射線擊打在惰性氣體元素上產生的特有反應,當然了,還有一個“超人”來自氪星球,這個你們肯定知道)
接著說核裂變產生的能量,這個巨大能量到底有多大呢?我們可以用愛因斯坦發現的著名的質能公式e=mc^2來算一下。
好吧,雖然霍金曾經說,每在書中寫一個公式,書的訂閱都要減半,而我現在已經寫了一個核裂變反應方程式和一個質能轉換方程式,所以似乎訂閱量要減到四分之一?
希望霍金的這個“公式+1,訂閱減半”的公式能被我推翻,但心情還是很忐忑嗚嗚嗚。額……說到哪了?繼續算公式算能量。而且這個東西真的不好算啊,你們要相信我一定不是水字數,沒有作家會用算這個東西水字數的!真的很難算的!很麻煩的!
嗯,還是算出來了,經過一些列特別麻煩的單位變換,算出這個巨大能量是4.3*10^6電子伏特。
那麽如何直觀的理解電子伏特這個概念呢?電子伏特指的就是一個電子經過1伏特的電位差加速之後所獲得的動能……好了我不解釋了。我知道你們都不會看這個的。我還是說人話。
總之這個能量是十分巨大的。
這是一句人話,也是一句廢話。
咳咳,那麽這個能量巨大到什麽程度呢?
比如想提供一個城市的發電量,比如每天需要燒2000噸煤,那麽如果換成燒核燃料,隻需要一千克就足夠了。
也就是說,核燃料和普通化石燃料的能量釋放比率,達到了驚人的2000000:1!
ok。
發現了這個震驚事實的科學家們,沒錯,主要說的就是發現上麵那兩個公式的科學家們,比如愛因斯坦呀、費米呀、奧本海默呀你們經常聽的這些科學家,決定用這種超高的能量釋放比率來製造炸彈。
如果是溫和的反應,那就是核電站。
如果是劇烈的反應,那就是核爆炸了。
中間的差別,是什麽呢?
換句話說,怎樣確定一個核反應是溫和的,還是劇烈的呢?
這下,就要說到我們本章的題目:鏈式反應和臨界體積。
迴到我們上麵的那個公式,我們可以看到,這個公式當中左邊是有一個中子的。而等式的右邊呢,有兩個中子!(迴到上麵看公式!)
給一個,蹦出倆!
這很恐怖的!
想象一下,這大概類似於你在一個與世隔絕的孤島上放了一對兔子(一隻雌的一隻雄的),然後過了十年,再來到島上去看。你會發現島上全是兔子了!他們通過近親結婚和***,產生了無數的兔子,一個生倆倆生四個四個生八個……
於是,鏈式反應發生了。
原子核級別的鏈式反應,和兔子不同的地方在於,速度更快。1變2,2變4,4變8的速度達到了飛秒級別(10^-15秒),很多鈾原子堆放在一起,隻要環境中隨隨便便過來一個中子,或者給出一個固定的中子源比如鐦、鐳等元素,就可以引起極為快速的鏈式反應,於是所有的鈾原子就同時爆炸了!於是,核彈也爆炸了!
所以,關鍵問題也就出來了。
關鍵詞:“很多鈾原子堆放在一起”
不能堆的太緊密,如果堆的太多,很有可能還沒發射就炸掉。
直到這裏,我們才終於基本說清楚了核彈的引爆方式。
堆的體積越大,越有可能爆炸。
體積越小,那麽怎麽弄,都不會炸。
所以最終的關鍵詞就是:
臨界體積。
如果核反應的元素“鈾原子”堆的太緊密太多,超過了臨界體積,那麽就極易被引爆,隻要隨便什麽中子源照射,就可以引爆,而不需要常規炸藥,也不能被常規炸藥引爆。
反之,如果“鈾原子”過於鬆散,並且總體積小於臨界體積,那麽無論給什麽樣的條件,都無法發生鏈式反應。
所以核裂變彈引爆的最關鍵要素,就是將很多小於臨界體積的鈾棒放在一起,使之超過臨界體積,並給予中子源。這樣,鏈式反應就可以自發的發生了。
------我是劃重點的分割線,下麵的內容是重點,敲黑板!------
而這個“體積聚合”的過程,是在已經封裝好的核彈之內完成的!
是一個自動的控製係統!
而核密碼箱控製的也是這個核彈內部的臨界體積的控製係統!
核彈是否發射,是由負責導彈發射的那個指揮官決定的。比如空基就是當前飛行員,路基就是當前發射井指揮官,海基自然就是潛艇中的人。他們可以選擇在彈道導彈上裝載常規彈頭,也可以選擇裝載核彈頭。
這個核彈頭他們能管的了發射,但是能不能炸,就不是他們能決定的了。
唯一的決定權,就在這個密碼箱上麵。
而密碼箱是唯一的。
在不能把核彈拆開的情況下,還要把鈾棒匯聚到超過臨界體積的情況下,密碼箱就是唯一能自動控製臨界體積的設備。
所以才有了剛才彈道導彈發射後直接入水,連炸都沒炸,好像一枚啞彈一般的尷尬場麵。
所以才有了再之前的,聶星同學的猶豫和複雜的情緒。他的這個摔密碼箱的決定,就好像是人死了錢沒花完,並且把錢全扔了一樣,特別可惜,可又合乎理性,所以說,當時的他真的是做了一個影響力極為深遠的決定的。
(第七十四章鏈式反應和臨界體積……完)
(故事未完待續!!)
……
……
(自嗨一章。哼!別人都能用打醬油灌水、環境描寫灌水、對話灌水、心理活動灌水,我就不能用科普灌水?就嗨一章……就一章……真的就這一章,我錯了我真的錯了我再也不寫公式再也不寫這些玩意了……下一章我字數寫多點還不行麽……別讓我訂閱減到四分之一,真的別……)
(另:我覺得應該還是有人會認真看完用科普灌水的這一章的吧?其實還是很希望大家看的,寫的滿認真的,要把一個挺複雜的變化用人話說出來,不能有太多的科技名詞,還必須解釋清楚,而且還必須猜一下密碼箱的工作原理……他瞄的我又不是做密碼箱的我怎麽知道我猜的對不對別噴我了行不行嚶嚶嚶……哦對了我還做了好多科學計算,真的挺累的……當然了,其實整本書估計還是有很多我沒發現的邏輯錯誤和常識錯誤的……我也知道這個事,畢竟是往真實路線上走,那麽肯定有好多東西怎麽解釋也解釋不通,我盡量努力做到別錯的太離譜就好了……滿難的,哎,都是淚,我還是寫小說寫情節寫故事不寫這些玩意了,真挺累的……)
(那啥,求個支持……)
(這是最後一個括號,我保證真的是最後一個括號:今晚下班碼字的時候把水還撒進電腦主板裏了,主板直接燒了,所以本來今天就沒辦法更新了。但是為了不斷更【邀功表情】我騎著小黃車把重達一噸的電腦主機的機箱抗在後麵,在大街上找了4家維修小店,有三家表示隻修筆記本不修台式機,終於在找到第四家的時候找到了電腦硬盤和usb口的對接裝置……就是一個叫做硬盤插座的神奇東東,於是終於又能更新了……哎今天的碼字之路真曲折……)
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感謝書友200*********57的三次打賞
為了澄清引爆的細節問題,必須要引入鏈式反應和臨界體積的概念。
我們通常講的炸彈爆炸,指的一般都是化學反應,也就是分子間的化學變化,通過分子鍵的斷裂與結合,所進行的化學能轉變成為熱能和機械能的過程。這個過程可以很緩慢:比如自熱方便麵,利用內置的加熱帶可以把泡麵加熱;也可以很劇烈:比如常見的打火機點燃,就是一種劇烈的氧化還原反應;當然,也可以更加劇烈:比如在密閉環境下發生,反應速度更快,這就是我們通常說的爆炸。
從最古老的黑火藥,到上世紀的t*n*t,再到現在所謂的各種高爆炸藥,以及最新式的各種特殊炸彈……雖然爆炸強度,殺傷力,控製能力有了天翻地覆的變化,但都是化學反應,都是分子鍵的斷裂與結合所導致的能量釋放過程。
他們沒有本質上的不同,不會從原子結構上改變物質。
就好像氫氣和氧氣燃燒之後會生成水;水在電解之後也會生成氫氣和氧氣。化學反應的特點是可逆,隻是需要能量的有多有少。
化學反應就是如此。
但是核反應則不同。
核反應是一種物理變化。
在核反應這種變化當中,原子的種類將發生改變。
比如核裂變反應,微觀上講,“鈾+中子=鋇+氪+中子*2+巨大能量”。而鈾元素也就變成了鋇元素和氪元素(鋇元素,就是你做胃腸道檢查的時候醫生讓你喝的那個滿嘴渣子的東西,那玩意叫硫酸鋇,通過硫酸鋇可以看清你的腸子發生了什麽病變;而氪這個東西,是惰性氣體,不與任何元素發生反應,但是廣泛用在霓虹燈當中,你在馬路上看到的各種五顏六色的燈管裏,就有這個東西,是發光二極管中陰極射線擊打在惰性氣體元素上產生的特有反應,當然了,還有一個“超人”來自氪星球,這個你們肯定知道)
接著說核裂變產生的能量,這個巨大能量到底有多大呢?我們可以用愛因斯坦發現的著名的質能公式e=mc^2來算一下。
好吧,雖然霍金曾經說,每在書中寫一個公式,書的訂閱都要減半,而我現在已經寫了一個核裂變反應方程式和一個質能轉換方程式,所以似乎訂閱量要減到四分之一?
希望霍金的這個“公式+1,訂閱減半”的公式能被我推翻,但心情還是很忐忑嗚嗚嗚。額……說到哪了?繼續算公式算能量。而且這個東西真的不好算啊,你們要相信我一定不是水字數,沒有作家會用算這個東西水字數的!真的很難算的!很麻煩的!
嗯,還是算出來了,經過一些列特別麻煩的單位變換,算出這個巨大能量是4.3*10^6電子伏特。
那麽如何直觀的理解電子伏特這個概念呢?電子伏特指的就是一個電子經過1伏特的電位差加速之後所獲得的動能……好了我不解釋了。我知道你們都不會看這個的。我還是說人話。
總之這個能量是十分巨大的。
這是一句人話,也是一句廢話。
咳咳,那麽這個能量巨大到什麽程度呢?
比如想提供一個城市的發電量,比如每天需要燒2000噸煤,那麽如果換成燒核燃料,隻需要一千克就足夠了。
也就是說,核燃料和普通化石燃料的能量釋放比率,達到了驚人的2000000:1!
ok。
發現了這個震驚事實的科學家們,沒錯,主要說的就是發現上麵那兩個公式的科學家們,比如愛因斯坦呀、費米呀、奧本海默呀你們經常聽的這些科學家,決定用這種超高的能量釋放比率來製造炸彈。
如果是溫和的反應,那就是核電站。
如果是劇烈的反應,那就是核爆炸了。
中間的差別,是什麽呢?
換句話說,怎樣確定一個核反應是溫和的,還是劇烈的呢?
這下,就要說到我們本章的題目:鏈式反應和臨界體積。
迴到我們上麵的那個公式,我們可以看到,這個公式當中左邊是有一個中子的。而等式的右邊呢,有兩個中子!(迴到上麵看公式!)
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想象一下,這大概類似於你在一個與世隔絕的孤島上放了一對兔子(一隻雌的一隻雄的),然後過了十年,再來到島上去看。你會發現島上全是兔子了!他們通過近親結婚和***,產生了無數的兔子,一個生倆倆生四個四個生八個……
於是,鏈式反應發生了。
原子核級別的鏈式反應,和兔子不同的地方在於,速度更快。1變2,2變4,4變8的速度達到了飛秒級別(10^-15秒),很多鈾原子堆放在一起,隻要環境中隨隨便便過來一個中子,或者給出一個固定的中子源比如鐦、鐳等元素,就可以引起極為快速的鏈式反應,於是所有的鈾原子就同時爆炸了!於是,核彈也爆炸了!
所以,關鍵問題也就出來了。
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不能堆的太緊密,如果堆的太多,很有可能還沒發射就炸掉。
直到這裏,我們才終於基本說清楚了核彈的引爆方式。
堆的體積越大,越有可能爆炸。
體積越小,那麽怎麽弄,都不會炸。
所以最終的關鍵詞就是:
臨界體積。
如果核反應的元素“鈾原子”堆的太緊密太多,超過了臨界體積,那麽就極易被引爆,隻要隨便什麽中子源照射,就可以引爆,而不需要常規炸藥,也不能被常規炸藥引爆。
反之,如果“鈾原子”過於鬆散,並且總體積小於臨界體積,那麽無論給什麽樣的條件,都無法發生鏈式反應。
所以核裂變彈引爆的最關鍵要素,就是將很多小於臨界體積的鈾棒放在一起,使之超過臨界體積,並給予中子源。這樣,鏈式反應就可以自發的發生了。
------我是劃重點的分割線,下麵的內容是重點,敲黑板!------
而這個“體積聚合”的過程,是在已經封裝好的核彈之內完成的!
是一個自動的控製係統!
而核密碼箱控製的也是這個核彈內部的臨界體積的控製係統!
核彈是否發射,是由負責導彈發射的那個指揮官決定的。比如空基就是當前飛行員,路基就是當前發射井指揮官,海基自然就是潛艇中的人。他們可以選擇在彈道導彈上裝載常規彈頭,也可以選擇裝載核彈頭。
這個核彈頭他們能管的了發射,但是能不能炸,就不是他們能決定的了。
唯一的決定權,就在這個密碼箱上麵。
而密碼箱是唯一的。
在不能把核彈拆開的情況下,還要把鈾棒匯聚到超過臨界體積的情況下,密碼箱就是唯一能自動控製臨界體積的設備。
所以才有了剛才彈道導彈發射後直接入水,連炸都沒炸,好像一枚啞彈一般的尷尬場麵。
所以才有了再之前的,聶星同學的猶豫和複雜的情緒。他的這個摔密碼箱的決定,就好像是人死了錢沒花完,並且把錢全扔了一樣,特別可惜,可又合乎理性,所以說,當時的他真的是做了一個影響力極為深遠的決定的。
(第七十四章鏈式反應和臨界體積……完)
(故事未完待續!!)
……
……
(自嗨一章。哼!別人都能用打醬油灌水、環境描寫灌水、對話灌水、心理活動灌水,我就不能用科普灌水?就嗨一章……就一章……真的就這一章,我錯了我真的錯了我再也不寫公式再也不寫這些玩意了……下一章我字數寫多點還不行麽……別讓我訂閱減到四分之一,真的別……)
(另:我覺得應該還是有人會認真看完用科普灌水的這一章的吧?其實還是很希望大家看的,寫的滿認真的,要把一個挺複雜的變化用人話說出來,不能有太多的科技名詞,還必須解釋清楚,而且還必須猜一下密碼箱的工作原理……他瞄的我又不是做密碼箱的我怎麽知道我猜的對不對別噴我了行不行嚶嚶嚶……哦對了我還做了好多科學計算,真的挺累的……當然了,其實整本書估計還是有很多我沒發現的邏輯錯誤和常識錯誤的……我也知道這個事,畢竟是往真實路線上走,那麽肯定有好多東西怎麽解釋也解釋不通,我盡量努力做到別錯的太離譜就好了……滿難的,哎,都是淚,我還是寫小說寫情節寫故事不寫這些玩意了,真挺累的……)
(那啥,求個支持……)
(這是最後一個括號,我保證真的是最後一個括號:今晚下班碼字的時候把水還撒進電腦主板裏了,主板直接燒了,所以本來今天就沒辦法更新了。但是為了不斷更【邀功表情】我騎著小黃車把重達一噸的電腦主機的機箱抗在後麵,在大街上找了4家維修小店,有三家表示隻修筆記本不修台式機,終於在找到第四家的時候找到了電腦硬盤和usb口的對接裝置……就是一個叫做硬盤插座的神奇東東,於是終於又能更新了……哎今天的碼字之路真曲折……)
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