核能開發(fā)與利用之核武器

核能開發(fā)與利用之核能武器—（不可控核反應(yīng)）

Nuclearweapons核武器的定義及發(fā)端核武器：指利用爆炸性核反應(yīng)釋放出的巨大能量對目標實施殺傷性破壞作用的武器。發(fā)端：1939年，正值二戰(zhàn)，德國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)原子核裂變現(xiàn)象，這一新的科學(xué)成就立即被用于軍事領(lǐng)域并很快研制成功了威力巨大的原子彈。目前，已達到實用化的核武器有三代：1.原子彈

2.氫彈

3.特定功能的核武器（代表：中子彈）核武器的斷代聚變熱核武器第一代—原子彈利用鈾—235或钚—239等重原子核的裂變瞬時釋放巨大能量利用氫的同位素氘、氚等氫原子核的聚變反應(yīng)瞬間釋放巨大能量。其最小當量僅為100tTNT,最大可為5000萬噸TNT以上。前蘇聯(lián)曾于1961年10月30日試爆了一顆5800萬噸的迄今為止當量最大熱核裝置。第二代—氫彈突出利用核武器爆炸的核效應(yīng)中的某一種加以增強或“剪裁”制造的用以達成特定目標第三代----特定功能核武器中子彈運用核融合反應(yīng)產(chǎn)生大量高速中子,以殺傷人員、生物為主,達到保全物質(zhì)完好的目的。特點：強核輻射而附帶殺傷?。划斄啃?，地面上爆炸約為1000-2000tTNT當量。鄧稼先“中國原子彈之父”中國第一顆原子彈爆炸成功(1)1955年，中國地質(zhì)部門就開始了鈾礦的勘探，并找到了豐富的鈾礦(2)1956年，錢學(xué)森為主任的第五研究院成立-導(dǎo)彈研究機構(gòu)(3)1958年鄧稼先等28名專家，組成了中國核武器研究的基本科技力量，進行理論計算。(4)1959年，中國科學(xué)家們對第一顆原子彈的理論計算獲得了成功。(5)1964年10月，中國完成了第一顆原子彈的組裝。(6)1964年10月16日15時，在人跡罕見的羅布泊，巨大的蘑菇狀煙云騰空而起，中國第一顆原子彈爆炸成功。核武器的數(shù)量分布公布出來數(shù)字全世界大約1.7萬枚核彈頭，總重量約100億噸。美國：6600枚；俄羅斯：6300枚；法國：500枚；中國：450枚；英國：380枚；印度：70枚；巴基斯坦：30枚。

除上述7國外，還有幾個國家可能也具備一定的核打擊能力。據(jù)估計，以色列可能擁有80～100枚核彈頭，伊朗約有25～30枚，朝鮮有15～20枚。核武器的開端裂變圖示1940年夏，德軍占領(lǐng)法國。法國物理學(xué)家J.-F.約里奧-居里領(lǐng)導(dǎo)的一部分科學(xué)家被迫移居國外。英國曾制訂計劃進行這一領(lǐng)域的研究，但由于戰(zhàn)爭影響，人力物力短缺，后來也只能采取與美國合作的辦法，派出以物理學(xué)家J.查德威克為首的科學(xué)家小組，赴美國參加由理論物理學(xué)家J.R.奧本海默領(lǐng)導(dǎo)的原子彈研制工作。在美國，從歐洲遷來的匈牙利物理學(xué)家齊拉德?萊奧首先考慮到，一旦法西斯德國掌握原子彈技術(shù)可能帶來嚴重后果。經(jīng)他和另幾位從歐洲移居美國的科學(xué)家奔走推動，于1939年8月由物理學(xué)家A.愛因斯坦寫信給美國第32屆總統(tǒng)F.D.羅斯福，建議研制原子彈，才引起美國政府的注意。1942年8月發(fā)展成代號為“曼哈頓工程區(qū)”的龐大計劃，直接動用的人力約60萬人，投資20多億美元。1945年5月德國投降后，美國有不少知道“曼哈頓工程”內(nèi)幕的人士，包括以物理學(xué)家J.弗蘭克為首的一大批從事這一工作的科學(xué)家，反對用原子彈轟炸日本城市。當時，日本侵略軍受到中國人民長期抗戰(zhàn)的有力打擊，實力大大削弱。美、英在太平洋地區(qū)的進攻，又幾乎全部摧毀日本海軍，海上封鎖使日本國內(nèi)的物資供應(yīng)極為匱泛。二戰(zhàn)通過硫磺島一戰(zhàn)，美國估計要徹底打垮日本，在日本本土登陸，至少還要付出100萬美軍的犧牲。這樣沉重的包袱美國背不起。也不想背，用原子彈是最好的方式。美國于8月6日、9日先后在日本的廣島和長崎投下了僅有的兩顆原子彈，代號分別為“小男孩”和“胖子”。（史料記載，美國在日本投下的原子彈有3顆，實際爆炸的是小男孩和胖子，第3顆因為技術(shù)原因沒能爆炸，被日軍回收，原本日本也要發(fā)展原子彈，但研究設(shè)施在美軍轟炸中毀壞，于是把原子彈以一定條件轉(zhuǎn)讓給蘇聯(lián)，蘇聯(lián)根據(jù)這顆原子彈的設(shè)計在短時間內(nèi)設(shè)計出了蘇聯(lián)的第一顆原子彈）廣島的慘劇1945年8月6日早晨8時整，3架B-29美機又從高空進入廣島上空。這時很多廣島市民并未進入防空洞，而是在仰望美機。在此以前，B-29已連續(xù)數(shù)天飛臨日本領(lǐng)空進行訓(xùn)練，但這一次的3架飛機中，有一架已經(jīng)裝上了一顆5噸重的原子彈。此時正奉命來轟炸廣島。9點14分17秒，那架裝載著原子彈的美機上的視準儀對準了廣島一座橋的正中時，自動投彈裝置被啟動了。60秒種后，原子彈從打開的艙門落入空中。這時飛機作了一個155°的轉(zhuǎn)彎，俯沖下來；一瞬間，飛行高度下降了300多米。這樣做是為了盡量遠離爆炸地點。45秒種后，原子彈在離地600米空中爆炸，立即發(fā)出令人眼花目眩的強烈的白色閃光，廣島市中心上空隨即發(fā)生震耳欲聾的大爆炸。頃刻之間，城市突然卷起巨大的蘑菇狀煙云，接著便豎起幾百根火柱，廣島市馬上淪為焦熱的火海。原子彈爆炸的強烈光波，使成千上萬人雙目失明；10億度的高溫，把一切都化為灰燼；放射雨使一些人在以后20年中緩慢地走向死亡；沖擊波形成的狂風，又把所有的建筑物摧毀殆盡。處在爆心極點影響下的人和物，像原子分離那樣分崩離析。離中心遠一點的地方，可以看到在一霎那間被燒毀的男人和女人及兒童的殘骸。更遠一些的地方，有些人雖僥幸還活著，但不是被嚴重燒傷，就是雙目被燒成兩個窟窿。在16公里以外的地方，人們?nèi)匀豢梢愿械綈灍岬臍饬鳌．敃r廣島人口為34萬多人，靠近爆炸中心的人大部分死亡，當日死者計8.8萬余人，負傷和失蹤的為5.1萬余人，以上數(shù)字不含軍人（據(jù)估計軍人傷亡在4萬人左右）；全市7.6萬幢建筑物全被毀壞的有4.8萬幢，嚴重毀壞的有2.2萬幢。原子彈爆炸原理原子彈主要是利用鈾—235或钚—239等易裂變物質(zhì)為燃料進行裂變鏈式反應(yīng)制成的核武器。最初把易裂變物質(zhì)制成處于次臨界狀態(tài)的核燃料塊，然后用化學(xué)炸藥使核燃料塊瞬間達到超臨界狀態(tài)，并適時用中子源提供若干中子，觸發(fā)裂變鏈式反應(yīng)而產(chǎn)生核爆炸。由此臨界達到超臨界狀態(tài)的方法主要有以下兩種—1.“槍式”2.內(nèi)爆式槍式原子彈把兩塊處于次臨界狀態(tài)的裂變裝料，分開的放在原子彈的不同部位，當化學(xué)炸藥爆炸時，使兩塊裝料壓攏在一起達到超臨界狀態(tài)，加上中子源少量中子的觸發(fā)，引起按等比級數(shù)發(fā)展的越來越激烈的重核裂變鏈式反應(yīng)，從而產(chǎn)生劇烈的核爆炸?！皟?nèi)爆式”原子彈把一塊處于次臨界狀態(tài)的裂變裝料放于原子彈的中間，用化學(xué)炸藥爆炸產(chǎn)生的內(nèi)聚沖擊波和高壓力，壓縮這塊裝料，使其密度急劇升高，達到臨界或次臨界狀態(tài)，并加上少量中子的觸發(fā)，立即發(fā)生迅猛式的鏈式裂變反應(yīng)，產(chǎn)生核爆。而現(xiàn)在大多數(shù)原子彈采用的形式為這兩者的結(jié)合—“槍型—內(nèi)聚型混合式”原子彈其優(yōu)點是：核燃料的利用率較高氫彈的爆炸原理要發(fā)生聚變熱核反應(yīng)，需要高溫、高壓。這個條件目前只有依靠原子彈爆炸才能夠達到。因此氫彈爆炸必然包含兩個部分：初級與次級。初級：為創(chuàng)造熱核反應(yīng)所需的條件而設(shè)計的起爆裝置，即核裂變的鏈式反應(yīng)裝置。次級:熱核聚變材料，能在高溫、高密度的條件下發(fā)生熱核反應(yīng)，釋放出大量能量和中子。這是氫彈的主體部分。中子彈爆炸原理利用小型原子彈的點火，引發(fā)氘氚混合物的聚變，產(chǎn)生大量高能中子，進一步促進钚—239的裂變，從而產(chǎn)生更多的中子（這一過程稱為“中子反饋”），聚變反應(yīng)放出的高能大部分被中子所攜帶成為核輻射殺傷的因素。放射性非核武器—貧鈾彈其它類型核武器鈷彈和鋅彈：原子彈外殼為58Co或64Zn，可產(chǎn)生放射性60Co或65Zn，增將放射性污染。核電磁脈沖彈：中子彈包上一層材料。作用后能釋放高能γ射線，后引起核電脈沖。沖擊波彈：比一枚裂變彈的剩余核輻射減少約90%左右。穿地彈：鉆入地下一定深度后爆炸的核彈。主要利用爆炸產(chǎn)生的地震波和成坑作用，毀壞敵方導(dǎo)彈發(fā)射井、地下指揮中心等硬點目標。核武發(fā)展史1942年12月2日，費米在芝加哥大學(xué)建成了世界上第一座鈾—石墨核反應(yīng)堆。1945年7月16日，世界上第一顆原子彈在美國新墨西哥州莫斯阿拉莫斯大沙漠被準時引爆。1945年8月6日8時15分美軍在日本廣島市區(qū)投擲了一顆代號為“小男孩”的原子彈。1945年8月9日上午11時02分，美軍對日本實施第二次原子彈襲擊，目標是長崎，這次襲擊將原子彈“胖子”投到長崎市中心。1949年8月29日，前蘇聯(lián)在阿拉爾海附近的哈薩克試驗場爆炸了第一顆試驗性原子彈，從而打破了美國的核壟斷地位。1952年5月15日，英國在澳大利亞蒙特貝洛島進行了首