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關於核彈:微觀世界物質湮滅的力量我們人類只能仰視!

核彈,可以粗略得分為兩種,核裂變炸彈和核聚變炸彈,核裂變炸彈就是一般說的核彈,裡面的爆炸物質是鈾、鈈等放射性元素,核聚變炸彈目前主要是指氫彈,裡面的爆炸物質是氫的同位素氘氚(氫彈也不是嚴格意義上的聚變彈,其實是聚變裂變混合彈)。

說到核彈,這裡就不得不提一個概念:臨界質量。什麼事臨界質量呢?簡單說,放射性物質並不是隨時爆炸的,要不然自然界里的放射性物質早把宇宙炸掉了,平時小塊分散的放射性元素都是在慢慢的發射能量,具體有多慢呢?每種元素不一樣,可以通過搜索「半衰期」來獲得準確的值。

只有在放射性元素聚集起來的時候,達到了一定的重量(質量)時候,由於發射性元素的原子之間距離太近,就會想大雜院里的領居們一樣,如果一個人放搖滾樂不讓別人睡覺,就會讓周圍幾家也放京戲評戲相聲予以還擊,最後整個大雜院蛤蟆吵坑,誰也別睡!這就是放射性元素的「核子連鎖反應」,一個原子衰變放射出的能量散發不掉,會引起另外數個周圍原子的衰變,這幾個有讓各自周圍的別的更多的原子衰變,於是在極端時間內,衰變的原子數目以幾何級增加,發射出巨大的能量,導致核爆炸,這就是原子彈的原理。

而氫彈,更費勁,氫彈裡面其實是有一個小的裂變彈的,這個裂變彈爆炸,造成高溫高壓的極端環境,就像個小太陽,這時候就會引發氫彈裡面聚變材料的核反應,導致更大規模的爆炸!

那麼這個臨界質量是多少呢?自然狀態下U-235的臨界質量是48千克。但原子彈起爆時會有烈性炸藥對U進行超壓縮(可以減小臨界質量),能夠以最少的物料到達臨界質量的形狀是球形。如果在四周加以中子反射物料,臨界質量可以更少。有中子反射的球形鈾-235臨界點為15公斤左右。鈈則為10公斤左右。普通鈾作為反射層鈾235的臨界質量是15公斤(33磅)。如果用鈈並加以類似的反射層,臨界質量可能是5公斤(11磅)。這樣,原子彈的心臟可能只有甜瓜大小的鈾235,或者柑桔大小的鈈,周圍用西瓜大小的普通鈾做反射層,兩個緊套在一起的球的直徑大約為18英寸。這樣形狀的重金屬反射層重約一噸。

假設1克核物質完全變為能量形式會放出多少能量?那可以簡單地用一下傳說中的質能方程E=MC^2,能量等於質量乘以光速的平方。E=mc^2=0.001*(3*10^8)^2=9*10^13J(焦耳)。而1KgTNT所釋放的能量約為420萬焦耳,即4200KJ,1克質量轉化能量相當於2.14萬噸TNT炸藥爆炸釋放出的化學能。但即便核彈爆炸,爆炸後也不能將所有質量轉換為能量,而只是將很少的一部分質量轉為了能量,因此,目前來說,1千克鈾裂變釋放的能量相當於2萬噸TNT炸藥爆炸時放出的能量。這麼算來一克就是20噸TNT。

一個手榴彈的裝葯是50克TNT左右,殺傷半徑可達10米,天津的那次大爆炸事故,相當於20噸TNT。一公斤TNT放出的能量可以把一個一公斤的物體移動420公里,或者一個100公斤的物體移動4.2公里。一公斤TNT足以把一間100平方米的房子完全摧毀。國內3000公斤級的航空炸彈,裝填係數是47%,大約是1400公斤的TNT。能炸出一個一千立方米的坑。

20萬噸TNT當量的核彈空爆(距地面200-500米的範圍)能完全摧毀一個鋼筋水泥構建的中型城市(直徑10-15公里)的市區,不設防的情況下人員殺傷概率為60-80%,200萬噸的核彈摧毀效力相當於2-3枚20萬噸當量核彈的威力,核彈當量並非與摧毀效力才成正比關係。所以現在用於戰略威懾的核彈基本都是20-40萬噸當量級的。再打個比方,用於徹底摧毀東京這樣的特大城市,需要平均散布8-10枚左右的20萬噸TNT當量核彈。10枚單彈頭或1-2枚分導式戰略核導彈就足夠了。

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