為什麼原子彈的威力有上限,而氫彈沒有?

2020-12-15 次武菌

說的專業一點就是,核裂變有一個臨界值概念,這個問題限制了裂變原子彈的裝藥量,裝藥太少不足以引爆核彈,裝藥太多它有可能自爆,可以理解為「走火」,而氫彈就沒有這個問題,氫彈的核裝藥可以無限堆積,堆得越多威力就越大。

要明白臨界值,先要搞清楚核裂變,簡單來講就是一個極不穩定(帶有放射性)的原子受到高速粒子撞擊後,粉碎成小型原子,這個過程會釋放出巨大能量和更多的高速粒子。

(圖示:核裂變過程)

一個鈾-235原子被中子撞擊後,一般會碎裂成2到3個小原子,釋放出2到5個中子,-239的裂變差不多。如果這些高速中子再繼續撞擊其它的不穩定原子,就會繼續釋放出能量和高速粒子,以此類推持續下去就是鏈式反應,可以理解為核裂變連續進行。

但是,核裂變的前提是高速中子擁有足夠的速度,並且撞到了不穩定的原子核,而原子核又是體積非常小的存在,它只佔據原子的很小一部分體積,就好比太陽的質量和體積很大,但在太陽系中是個很小的存在,彗星都很難裝到它。同樣的道理,高速中子也很難撞到不穩定的原子核,想讓核裂變連續進行並不容易。

(電子很難撞到原子核,因為它的體積非常小)

這就需要增大不穩定質子的數量,來提高中子撞到原子核的概率,就好比你開槍射擊800m外的一個人會非常困難,可如果800m外站滿了人,隨意開槍就能命中其中的一個人。質子的增加就是核裝藥質量和體積的增加,只有達到一定的質量和體積才能引發鏈式反應,這個標準就是臨界值

(原子太少的情況下,只有很少數原子核能被撞到)

臨界值與很多因素有關,核裝藥(鈽、鈾)的純度、外形等等,但不管什麼樣的外形,它都是有一個極限的,這個極限往往就是核裝藥數量的最大值,一旦超過這個值,高速中子很容易就能撞到一個原子核,核裝藥在沒有外力作用的情況下,都有可能引發鏈式反應造成危險後果。

(如果原子非常多的情況下,只要啟動核裂變,大部分的原子核都會被撞到)

以槍式原子彈為例,這種結構內部包括塊高純度的金屬鈾,一塊固定安置(被稱為子彈),另一塊可在外力作用下移動(被稱為目標),這兩塊金屬鈾都不能達到臨界值,如果將金屬鈾加工成圓球狀,那麼它的臨界值大概就是52千克,很明顯這種槍式原子彈的核裝藥上限也就是100千克了,因為裝太多的話會讓兩個金屬塊裝藥的質量逼近臨界值,進而導致原子彈很不穩定。

(槍式結構原子彈)

當然了,現實中的原子彈裝藥不一定都是半球裝,而具體的形狀又會導致臨界值變化,工程師可以通過優化裝藥形狀來提高臨界值,進而給原子彈裝進去更多的鈾-235金屬,但不管怎麼說,這都是有極限的(爆炸威力不僅和裝藥數量有關,還與撞擊速度、密度、純度等其它許多因素有關,在工程上都是可以優化的)。一般認為,美國在1955年製造的MK-18助爆式原子彈,裝藥已經被優化到極限,威力也已經到達最上限,大約50萬噸TNT炸藥的爆炸當量,這個當量也被認為是原子彈的威力極限。

但是氫彈就不一樣了,氫彈利用的是核聚變原理,輕質量的原子在高溫高壓作用下融合成一個原子,期間會有少量質子和中子伴隨著大量能量釋放出來,這個聚變過程不需要高速中子撞擊原子核,也就是不依賴鏈式反應,只要周圍的溫度和壓強滿足需要,哪怕只有兩個原子也能進行核聚變。

(上圖是氫彈的結構簡圖,次級部分的核聚變材料不受臨界值影響)

同理,這個核聚變也是沒有上限的,因為不管你堆積了多少核聚變材料,只要外界的溫度和壓強沒有達到引發核聚變的標準,核彈都是安全、穩定的,因此在抗得動的前提下,氫彈的威力可以無限提高,把地球上所有的核聚變材料裝進一顆氫彈內也是沒問題的。目前,飛彈運載能力最大的國家,往往能製造出威力最大的氫彈,比如蘇聯的「大伊萬」,爆炸當量5000萬噸TNT裝藥,是目前已知最大威力的氫彈,之所以有這個上限,是因為太重的話飛彈不動,而非氫彈的設計上限。

相關焦點

  • 原子彈比氫彈厲害多少?如果世界上只有原子彈,沒有氫彈會怎樣?
    原子彈比氫彈厲害多少?你能想像世界上沒有原子彈嗎?現在地球上最尖端的打擊武器恐怕就要數核彈了。提到這個武器,很多人都會想起來在二戰的時候美國向日本兩座城市投放的原子彈。但是如果我告訴你,原子彈的威力其實沒你想的那麼大,你相信嗎?其實翻一翻當時日本原子彈爆炸之後城市的圖片我們就能看出來,3.7秒的時間,在1.8公裡的範圍之內生靈塗炭。但是一些鋼筋混凝土的建築依舊堅挺地站在並沒有倒下。實際上之所以對廣島的打擊如此之大,一方面是核彈爆炸的威懾,一方面是那裡的建築很多都是木質結構,爆炸引發的連天大火影響的範圍遠比原子彈要大。
  • 如果只有原子彈,沒有氫彈,會打起來嗎?
    如果只有原子彈,沒有氫彈,那恐怕早在冷戰時期美蘇就已經爆發了熱核戰爭了。 為什麼呢? 我們知道,原子彈和氫彈雖然都是熱核武器,但是二者的當量是完全不同的。原子彈更多的是戰術核武器,而氫彈則是戰略武器。
  • 現在威力強大的氫彈比廣島原子彈帶來的危機大多少?
    如果不劃定條件,沒有啥可比性。廣島原子彈的當量也就1.5萬噸,而氫彈則是多大都有。按理說呢,氫彈的威力是沒有上限的,威力上不封頂,只要有錢有資源,多大威力都行。
  • 氫彈的威力到底有多大?大到整個地球都沒有地方試爆!
    說起目前世界上威力最大的武器,很多人第一反應想到的就是核武器,而在所有的核武器中,威力最大的莫過於氫彈了,因為從理論上講,氫彈和原子彈是有區別的,它的殺傷能力幾乎沒有上限,也就是趨近於無窮。其實到達一定程度之後,再增加當量,對有生力量的打擊已經沒有什麼差別了。
  • 氫彈比原子彈還兇悍,那只有1克的氫彈,爆炸的威力會有多大?
    在1967年6月17日,中國終於成功的試炸了一顆氫彈,這是屬於我國的第一顆氫彈。它對國家來說意義重大。它意味著中國將成為擁有氫彈的國家,增強了我們的整體實力,這是我們的科學家用無數個日夜辛苦研究換來的成果。氫彈的威力也十分巨大,跟原子彈相比,其威力比原子彈還要大。
  • 原子彈、氫彈、鈷彈的威力有多恐怖?誰才是最強武器王者?
    原子彈的威力原子彈爆炸1945年美國向日本的廣島和長崎分別投下了原子彈,一顆叫做「小男孩」,一顆叫做「小胖子」。原子彈的威力通常為幾百至幾萬噸TNT的當量,有巨大的殺傷力和破壞力。氫彈爆炸的原理是先利用常規的炸藥引爆原子彈,再利用原子彈爆炸產生的高溫高壓來引發熱核聚變,從而引爆氫彈,因此,原子彈和氫彈的關係就好比是導火索和炸藥的關係。因此,氫彈比原子彈更加恐怖。其中氫彈中的一種,三相彈,俗稱「髒彈」,威力更為巨大。
  • 原子彈和氫彈哪一個威力更大?為何全球只有中國,還有氫彈呢!
    文/貓行圖/網絡原子彈和氫彈哪一個威力更大?為何全球只有中國,還有氫彈呢!中國自改革開放以來,就不斷的去發展著自身的科技力量,而保衛國家就一定要有核武器,一個國家只有擁有了核武器的技術,才能夠不被其他國家所侵略。而其實如果要提到核武器,可能大多數的人都會想到我國的第一顆原子彈爆炸。兩彈一星鄧稼先先生,他為中國所做出的成就,絕對是需要被所有中國人致敬的。
  • 原子彈和氫彈的差距有多大?對氫彈而言,原子彈只配用來「點火」
    而核武器中最為人所熟知的莫過於原子彈和氫彈這兩種核武器了。同樣都是核武器,但是原子彈和氫彈之間有著原理上和威力上的本質性差距。其中,首先就是它們在其能量釋放過程中所依據的原理並不一樣,原子彈所依據的原理是核裂變鏈式反應,而氫彈依據的原理則是核聚變反應。
  • 沙皇氫彈:全世界只有2枚,威力比原子彈還兇悍
    導語:沙皇氫彈:全世界只有2枚,威力比原子彈還兇悍大家都知道,原子彈是威力巨大的武器之一,二戰期間日本廣島和長崎就領略過原子彈的厲害之處。也正因為原子彈的可怕之處,二戰結束後,人們限制使用核武器。世界上除了原子彈,還有一種炸彈威力比原子彈還要厲害很多,那就是沙皇氫彈。沙皇氫彈是蘇聯在冷戰期間研製的,世界上只有兩枚,當時試爆的時候爆炸了一枚,還有一枚被蘇聯留著作為研究使用,目前被俄羅斯繼承了。氫彈爆炸的威力要比原子彈還要恐怖上千倍,就連美國也忌憚不已。如果經歷過當年蘇聯試爆其中一枚沙皇氫彈的人,就知道當時的威力到底有多強了。
  • 氫彈的威力到底有多大?一顆就足以毀滅人類文明
    核武器,是人類發明出來的足以毀滅自己文明的武器,第一代核武便是原子彈。而他的第二代就是恐怖的氫彈,氫彈除了完成從核裂變到核聚變的轉變外。其威力也比前者大出很多。對於原子彈來說,起爆炸的當量也就最多10萬噸TNT。然而最小的氫彈爆炸當量都要超過20萬。
  • 原子彈、氫彈、三相彈、中子彈哪家強?核武器威力排行榜
    在漫長的發展中,武器也在不斷升級,殺傷力自然是呈爆炸性的增長,其中威力最大的武器莫過於核武器。 核武器作為一種威力巨大的武器,有氫彈、原子彈、中子彈、三相彈等等種類,那麼這些核武器的區別是什呢?誰的威力更大些呢?
  • 原子彈和氫彈哪個威力大?為何全球只有中國還有氫彈?只因一個人
    那麼問題來了,氫彈和原子彈哪個威力要更大一點? 當然,從誕生的時間順序看,似乎靠後的氫彈威力要更大。不過,要系統解釋這個問題,必須從其源頭核聚變和核裂變的差別說起。
  • 原子彈 氫彈 三相彈 中子彈,核武威力排行
    關於核武器的一切 原來它才是真正的末日武器核武器種類 核彈包括氫彈、原子彈
  • 原子彈和氫彈哪個威力大?為何全世界僅中國還有氫彈?只因一個人
    原子彈的威力有多大?在1945年日本廣島、長崎遇襲之前,人們對於核武器的認知還只停留在理論知識層面,但廣島和長崎分別遭遇原子彈襲擊之後,人們都清楚了核武器的真實威力。
  • 氫彈是世界最強核武器,比原子彈的威力大多少?完全不是一個等級
    說到核武器,我們都會想到原子彈,因為原子彈曾在二戰中使用過,威力極大,大家的印象也比較深刻。其實,這只是我們狹義上的理解,核武器通常是指包括氫彈、原子彈、中子彈在內的與核武器有關的殺傷性武器。外界認為,氫彈是世界最強核武器,與原子彈相比,氫彈的威力究竟有多大呢?
  • 都是核武器,為何美國保留原子彈,卻將威力更大的氫彈拋棄
    如果有人問世界上威力最強大的武器是什麼,相信軍迷們的回答一定是核武器。當年美國為了迫使日本快速投降,向日本投放了兩顆原子彈,就造成了數十萬人的傷亡,可見核武器是多麼可怕。美國作為世界上軍事實力最強大的國家,手中擁有大量的核武器。
  • 原子彈與氫彈的威力到底有多大,為何能瞬間將一座城市,夷為平地
    原子彈和氫彈是核武器的統稱,也是人類目前製造出威力最大的殺傷性武器,它們以核反應釋放出巨大能量,產生大規模破壞性作用,原子彈與氫彈的原理有所不同,一個以重核裂變,一個是以輕核聚變。
  • 中國現存的30枚氫彈,一枚威力到底有多大?氫彈之父親口認證
    目前核武器是已知的威力最強的武器,雖說只在二戰末期使用過一次,但當時兩枚原子彈爆炸的威力不僅讓日本損失慘重,也加速了這場世界大戰結束的步伐。隨後,為了保證核武器不被無度使用,國際上對核武進行了嚴格控制,不過,對於核武的研究並沒有因此停止。中國現存的30枚氫彈,一枚威力到底有多大?
  • 氫彈和原子彈,到底孰強孰弱?對比這3點,兩款武器相差太多了
    原子彈和氫彈作為核武器,都擁有極大的威力,不過因為氫彈從未投入使用,所以很多人並不清楚氫彈的威力,也有很多人想知道原子彈和氫彈到底孰強孰弱,其實我們只需對比三點就能發現,這兩款武器差的太遠了。首先就是它們的生產原理。
  • 原子彈和氫彈都是核武器,為什麼中國要用氫彈,兩者差別多大?
    二戰後期,核武器被引入到常規作戰中,美國第一次使用就讓世人見識到核武器的威力,迄今為止,核武器依然是世界上殺傷力最大的武器,沒有一個國家再使用它作戰。不過,由於核武力量本身研製複雜,只有少數經濟、工業強的國家才可以研製出,還有一些國家恐怖分子太多,導致核武器成為禁止擁有的武器。