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科普:氢弹与原子弹的区别

2017-09-10 王之 奥富兹秘境

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朝鲜氢弹试验成功,朝鲜资深播音员李春姬情绪激动地播发试爆氢弹头取得“完全成功”的消息。


朝鲜中央电视台当天下午播出“重大报道”称,劳动党政治局常委会上午开会决定进行核试验。朝鲜在丰溪里地震爆发3个小时后宣布进行第六次核试验的消息。


这是朝鲜在文在寅政府成立后首次进行核试验,距离去年9月9日的第五次核试验约有一年。据韩国气象厅监测,当天12时29分许,咸镜北道吉州郡丰溪里发生5.7级人工地震,震中位置北纬41.30度,东经129.08度。

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氢弹和原子弹都属于核武器。那么,氢弹和原子弹有何区别?核武器中还有什么“弹”?


【原子弹】

核武器是指利用原子核裂变或聚变反应瞬时释放的巨大能量,产生爆炸作用,并具有大规模杀伤破坏效应的武器,也叫原子武器。


核武器按其装料和主要杀伤因素,可分为原子弹、氢弹和中子弹等。


这是1945年8月9日,美国向日本长崎投下的原子弹爆炸后,蘑菇云直冲万米高空。(新华社发)


原子弹又称为裂变武器或裂变弹,其核装料选择易裂变原子核的铀-235或钚-239等,利用铀、钚等原子核分裂所产生的巨大能量进行杀伤和破坏。


原子弹的威力通常在几百到几万吨级TNT当量之间。爆炸时产生冲击波、光辐射、贯穿辐射和放射性污染。


1945年,美国在日本广岛和长崎投放原子弹,加速了日本的投降。这是人类历史上唯一一次将核武器用于实战。


2015年8月6日,在美国俄亥俄州的美国国家空军博物馆,游客观看同型号但已拆除核心部件的原子弹“小男孩”。美军1945年8月6日向日本广岛投放代号为“小男孩”的原子弹。(新华社记者殷博古摄)


【氢弹】

氢弹又称聚变弹或热核弹,是用氢的同位素氘和氚为原料,用特制的原子弹作为引起爆炸的装置,当原子弹爆炸时,所产生的高温使氘和氚发生聚合反应形成氦核子而产生巨大能量并引起猛烈爆炸。


氢弹的威力比原子弹大得多,其威力小则几十万吨TNT当量,大至几千万吨。


它可通过设计增强或减弱某些杀伤破坏因素,其战术技术性能比原子弹更好,用途也更广泛。


【氢弹爆炸的具体程序】

一枚氢弹包含有一个“初级”原子弹装置,这个装置被用来压缩能够提供聚变原子的“二级”燃料(通常是“氘化锂”)。

  1. “初级”裂变弹首先发生内向爆炸,这会为聚变燃料起到加热和压缩作用,并且以大量的中子轰击聚变燃料;

  2.  中子将和聚变燃料中的锂结合,产生氚;

  3.  氚和氘都是发生核聚变的原材料,这两种材料在初级爆炸(也许包括部分二级爆炸)的压缩作用下结合,生成氦,并释放出巨大的能量。


【中子弹】

中子弹爆炸时释放大量的高能中子,靠中子辐射起杀伤作用,穿透力较强,冲击波、热辐射和放射性沾染较其他核武器为小。


中子弹在有效范围内能杀伤一般坦克内或建筑物内的人员。可作战术核武器使用。


【氢弹历史】

1952年:美国首先在太平洋马绍尔群岛的埃内韦塔克环礁试爆了第一枚氢弹;

1953年:苏联在中西伯利亚试爆了自己的首枚氢弹;

1957年:英国在太平洋圣诞岛成功试爆氢弹;

1967年:中国在新疆试爆自己的第一枚氢弹;

1968年:法国在南太平洋方加陶法环礁试爆自己的第一个热核装置;

1998年:印度在拉贾斯坦邦进行核试验,并宣布引爆了一个热核装置。


【拥核国家】

美俄中英法被认为是属于“核俱乐部”的五大国,这些国家都承认自己试爆过热核装置,并声称拥有核武器库。

属于前苏联的白俄罗斯、乌克兰和哈萨克斯坦三国都在独立后主动放弃核武器,把自己拥有的核武器交给了俄罗斯。

南非在种族隔离时期拥有6枚原子弹,但随后决定放弃核武。

印度已被确认曾试爆原子弹,并且声称自己曾试爆过氢弹。

巴基斯坦都曾以自己的核试验对印度的核试验做出回应。

以色列被认为拥有非常机密的核武器发展项目,但是这个国家从来没有承认也没有否认过自己是否拥有原子弹或氢弹。


核武器是迄今人类制造的杀伤破坏威力最大的武器,它的出现使人类自身处于随时可能被毁灭的境地。因此从核武器问世起,世界范围的核军控和核裁军问题就被提了出来。


分裂vs融合

氢弹与普通原子弹不同,像是美国在第二次世界大战结束前投掷在日本的是原子弹。美国在广岛和长崎引爆的这两枚原子弹(A-bomb),总共杀死超过20万人。

但是氢弹(H-bomb)是一个完全不同的野兽。根据核专家的说法,它的威力可以比原子弹强高达1千倍。这里告诉你是为什幺。

北韩的原子弹试爆要回溯到2006年、2009年和2013年。他们是使用核分裂来进行试爆,原子分裂变成更小的原子。

像钸(plutonium)和铀(uranium)这样重的放射性元素特别容易分裂。

每一个原子的分裂(fission)或撕裂(split)会释放出大量的能量,这是同样的东西核电厂用来为您的家庭产生能量。

然而,如果原子被快速地压扁在一起,就会发生失控效应(runaway effect),几乎在一瞬间分裂很多很多的原子,并释放出灾难性的能量。

下面是路透社(Reuters)的插图,显示两个不同的原子弹模型。每一个原子弹的目标是引爆传统爆炸物(棕褐色)来挤压可分裂的原料,如钸-239(蓝绿色)或铀-235(黄色);挤压到’超临界(supercritical)’质量,然后疯狂般地分裂原子:

左边的装置是一个内爆式核分裂炸弹,就像在长崎引爆的胖子(Fat Man)原子弹,它向内压缩一切。

右边是一个枪型核分裂炸弹,就像在广岛引爆的小男孩(Little Boy)原子弹,它射出原子核核心缺失的一块直接进入到中心,造成超临界。

氢弹做的甚至更极端。

氢弹依赖在称为融合(fusion)的反应中,将两个或更多个原子结合在一起。为了让你知道核融合炸弹的潜在威力,核融合是提供动力给恆星,像是太阳,使得恆星非常的热且亮。

下面是第二张图,显示增强的原子弹和氢弹。一种特殊形式的’重’氢或氘(deuterium,绿色)是这两种武器的关键。

氘造成更多可分裂的原子分裂,从而在一瞬间释放更多的能量:

然而,为了要触发核融合,你需要一吨的能量,这就是为什幺一定要先引爆核分裂炸弹。所以,氢弹真的是由两个炸弹做成的:核分裂炸弹和核融合炸弹:

在氢弹内,’增强的’核分裂炸弹释放出一阵强大的X射线辐射,精準地对準核融合炸弹。

这种现象发生在冲击波能够吹离氢弹之前。顺道一提,这是因为X射线以光速行进,但爆炸的冲击波不是。

然后,X射线冲击波引爆核融合炸弹,产生的爆炸威力大到足以合并一大堆原子,把一些原料转变成纯能量,并且触发一个比原子弹威力更吓人的爆炸。

这里是路透社的完整图形,比较所有的炸弹类型:


看哭了:美国人民街头祝贺朝鲜氢弹试爆成功

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当记者以“足够欢快的语气”告知路人:朝鲜的氢弹试爆成功啦!淳朴、热情的美国人民纷纷毫无保留地献上了他们的祝贺:


“如果你相信,终有一天梦想将会成真!”


“相信你自己,你会成功的!”


“坚持梦想,一切皆有可能,不要轻言放弃!”

“祝贺朝鲜!棒棒哒!~”


“恭喜正恩!~你干得真棒!继续努力,注意安全!加油!”


正恩一定看哭了……


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