核能開(kāi)發(fā)與利用之核武器

核能開(kāi)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(duì)目標(biāo)實(shí)施殺傷性破壞作用的武器。發(fā)端：1939年，正值二戰(zhàn)，德國(guó)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(dá)到實(shí)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(shí)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(dāng)量?jī)H為100tTNT,最大可為5000萬(wàn)噸TNT以上。前蘇聯(lián)曾于1961年10月30日試爆了一顆5800萬(wàn)噸的迄今為止當(dāng)量最大熱核裝置。第二代—?dú)鋸椡怀隼煤宋淦鞅ǖ暮诵?yīng)中的某一種加以增強(qiáng)或“剪裁”制造的用以達(dá)成特定目標(biāo)第三代----特定功能核武器中子彈運(yùn)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(dá)到保全物質(zhì)完好的目的。特點(diǎn)：強(qiáng)核輻射而附帶殺傷小；當(dāng)量小，地面上爆炸約為1000-2000tTNT當(dāng)量。鄧稼先“中國(guó)原子彈之父”中國(guó)第一顆原子彈爆炸成功(1)1955年，中國(guó)地質(zhì)部門(mén)就開(kāi)始了鈾礦的勘探，并找到了豐富的鈾礦(2)1956年，錢(qián)學(xué)森為主任的第五研究院成立-導(dǎo)彈研究機(jī)構(gòu)(3)1958年鄧稼先等28名專(zhuān)家，組成了中國(guó)核武器研究的基本科技力量，進(jìn)行理論計(jì)算。(4)1959年，中國(guó)科學(xué)家們對(duì)第一顆原子彈的理論計(jì)算獲得了成功。(5)1964年10月，中國(guó)完成了第一顆原子彈的組裝。(6)1964年10月16日15時(shí)，在人跡罕見(jiàn)的羅布泊，巨大的蘑菇狀煙云騰空而起，中國(guó)第一顆原子彈爆炸成功。核武器的數(shù)量分布公布出來(lái)數(shù)字全世界大約1.7萬(wàn)枚核彈頭，總重量約100億噸。美國(guó)：6600枚；俄羅斯：6300枚；法國(guó)：500枚；中國(guó)：450枚；英國(guó)：380枚；印度：70枚；巴基斯坦：30枚。

除上述7國(guó)外，還有幾個(gè)國(guó)家可能也具備一定的核打擊能力。據(jù)估計(jì)，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(kāi)端裂變圖示1940年夏，德軍占領(lǐng)法國(guó)。法國(guó)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(guó)外。英國(guó)曾制訂計(jì)劃進(jìn)行這一領(lǐng)域的研究，但由于戰(zhàn)爭(zhēng)影響，人力物力短缺，后來(lái)也只能采取與美國(guó)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(guó)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(guó)，從歐洲遷來(lái)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(guó)掌握原子彈技術(shù)可能帶來(lái)嚴(yán)重后果。經(jīng)他和另幾位從歐洲移居美國(guó)的科學(xué)家奔走推動(dòng)，于1939年8月由物理學(xué)家A.愛(ài)因斯坦寫(xiě)信給美國(guó)第32屆總統(tǒng)F.D.羅斯福，建議研制原子彈，才引起美國(guó)政府的注意。1942年8月發(fā)展成代號(hào)為“曼哈頓工程區(qū)”的龐大計(jì)劃，直接動(dòng)用的人力約60萬(wàn)人，投資20多億美元。1945年5月德國(guó)投降后，美國(guó)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(duì)用原子彈轟炸日本城市。當(dāng)時(shí)，日本侵略軍受到中國(guó)人民長(zhǎng)期抗戰(zhàn)的有力打擊，實(shí)力大大削弱。美、英在太平洋地區(qū)的進(jìn)攻，又幾乎全部摧毀日本海軍，海上封鎖使日本國(guó)內(nèi)的物資供應(yīng)極為匱泛。二戰(zhàn)通過(guò)硫磺島一戰(zhàn)，美國(guó)估計(jì)要徹底打垮日本，在日本本土登陸，至少還要付出100萬(wàn)美軍的犧牲。這樣沉重的包袱美國(guó)背不起。也不想背，用原子彈是最好的方式。美國(guó)于8月6日、9日先后在日本的廣島和長(zhǎng)崎投下了僅有的兩顆原子彈，代號(hào)分別為“小男孩”和“胖子”。（史料記載，美國(guó)在日本投下的原子彈有3顆，實(shí)際爆炸的是小男孩和胖子，第3顆因?yàn)榧夹g(shù)原因沒(méi)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(jì)在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)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(shí)整，3架B-29美機(jī)又從高空進(jìn)入廣島上空。這時(shí)很多廣島市民并未進(jìn)入防空洞，而是在仰望美機(jī)。在此以前，B-29已連續(xù)數(shù)天飛臨日本領(lǐng)空進(jìn)行訓(xùn)練，但這一次的3架飛機(jī)中，有一架已經(jīng)裝上了一顆5噸重的原子彈。此時(shí)正奉命來(lái)轟炸廣島。9點(diǎn)14分17秒，那架裝載著原子彈的美機(jī)上的視準(zhǔn)儀對(duì)準(zhǔn)了廣島一座橋的正中時(shí)，自動(dòng)投彈裝置被啟動(dòng)了。60秒種后，原子彈從打開(kāi)的艙門(mén)落入空中。這時(shí)飛機(jī)作了一個(gè)155°的轉(zhuǎn)彎，俯沖下來(lái)；一瞬間，飛行高度下降了300多米。這樣做是為了盡量遠(yuǎn)離爆炸地點(diǎn)。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(qiáng)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(qiáng)烈光波，使成千上萬(wàn)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(fēng)，又把所有的建筑物摧毀殆盡。處在爆心極點(diǎn)影響下的人和物，像原子分離那樣分崩離析。離中心遠(yuǎn)一點(diǎn)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(yuǎn)一些的地方，有些人雖僥幸還活著，但不是被嚴(yán)重?zé)齻?，就是雙目被燒成兩個(gè)窟窿。在16公里以外的地方，人們?nèi)匀豢梢愿械綈灍岬臍饬?。?dāng)時(shí)廣島人口為34萬(wàn)多人，靠近爆炸中心的人大部分死亡，當(dāng)日死者計(jì)8.8萬(wàn)余人，負(fù)傷和失蹤的為5.1萬(wàn)余人，以上數(shù)字不含軍人（據(jù)估計(jì)軍人傷亡在4萬(wàn)人左右）；全市7.6萬(wàn)幢建筑物全被毀壞的有4.8萬(wàn)幢，嚴(yán)重毀壞的有2.2萬(wàn)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(jìn)行裂變鏈?zhǔn)椒磻?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(dá)到超臨界狀態(tài)，并適時(shí)用中子源提供若干中子，觸發(fā)裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)而產(chǎn)生核爆炸。由此臨界達(dá)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(kāi)的放在原子彈的不同部位，當(dāng)化學(xué)炸藥爆炸時(shí)，使兩塊裝料壓攏在一起達(dá)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(jí)數(shù)發(fā)展的越來(lái)越激烈的重核裂變鏈?zhǔn)椒磻?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(dá)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?zhǔn)搅炎兎磻?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(diǎn)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(gè)條件目前只有依靠原子彈爆炸才能夠達(dá)到。因此氫彈爆炸必然包含兩個(gè)部分：初級(jí)與次級(jí)。初級(jí)：為創(chuàng)造熱核反應(yīng)所需的條件而設(shè)計(jì)的起爆裝置，即核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裝置。次級(jí):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(diǎn)火，引發(fā)氘氚混合物的聚變，產(chǎn)生大量高能中子，進(jìn)一步促進(jìn)钚—239的裂變，從而產(chǎn)生更多的中子（這一過(guò)程稱(chēng)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(lèi)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(diǎn)目標(biāo)。核武發(fā)展史1942年12月2日，費(fèi)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(guó)新墨西哥州莫斯阿拉莫斯大沙漠被準(zhǔn)時(shí)引爆。1945年8月6日8時(shí)15分美軍在日本廣島市區(qū)投擲了一顆代號(hào)為“小男孩”的原子彈。1945年8月9日上午11時(shí)02分，美軍對(duì)日本實(shí)施第二次原子彈襲擊，目標(biāo)是長(zhǎng)崎，這次襲擊將原子彈“胖子”投到長(zhǎng)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(yàn)場(chǎng)爆炸了第一顆試驗(yàn)性原子彈，從而打破了美國(guó)的核壟斷地位。1952年5月15日，英國(guó)在澳大利亞蒙特貝洛島進(jìn)行了首