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其中钚239是人工元素,铀235则是常见的铀238元素的同位素。
铀元素有92个质子,但是中子数可以变化。
自然界中大量存在的铀元素是铀238,铀235丰度较低,需要用离心机人工分离,所以极其难以获得。
第二个关键点叫链式反应。
铀235在裂变反应后会产生中子,这个中子在轰击到另一个铀235原子后,会触发这个铀235原子也发生裂变,裂变又会产生新的中子,这个中子则继续轰击其他铀235原子。
这是一个多米诺骨牌式的反应过程,也像一根链条一样,一环扣一环,一旦开启就停不下来,这样的能量释放才是剧烈的,这就是链式反应。
第三个关键点叫临界质量,也就是铀235的量一定要足够,否则裂变开始,新的中子产生,周围没有足够多的铀原子让它去轰击,新的裂变未必能顺利开启,因为反应的开启也有一定概率。
只有当铀235的含量足够的时候,从反应概率上才能保证链式反应的进行。
原子弹的结构其实相对简单,只要准备两块质量低于临界质量的铀235,把它们分开,爆炸的时候先行引爆原子弹里的普通炸弹,普通炸弹产生的压力把两块低于临界质量的铀235压缩在一起,当它们结合之后的总质量超过临界质量,原子弹就爆炸了。
这里还有一个关键因素,叫减速剂。
因为裂变产生的中子速度一般比较快,快速的中子反而不容易与其他铀原子反应。
这很好理解,一个慢速飞行的目标一定比一个快速飞行的目标更容易击中。
这就需要减速剂来给中子减速,从而提高反应概率。
重水和石墨通常被用来做减速剂。
减速剂也被用在核电站中,都是为了提高反应概率,从而提高能量释放的效率。
除了铀235以外,钚239也可以用来做原子弹的爆炸材料,当年美国轰炸日本广岛和长崎的原子弹,“小男孩”
是铀235原子弹,“胖子”
则是钚239原子弹。
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