核能軍用僅一步之遙?原子彈原理初中學過 造核動力飛船有多難?

2020-11-23 123觀察室

阿爾伯特愛因斯坦毫無疑問是近現代以來人類社會誕生的最偉大的科學家。而早在1905年,愛因斯坦便提出了偉大的質能方程,質能方程的推出對原子彈的研究起到了巨大的理論引導作用。而原子彈的爆炸原理就是在建立在質能轉換守恆的基礎之上的。原子彈爆炸之所以能夠產生巨大的殺傷力主要跟3個科學原理有關,分別是質能守恆定理和重核裂變,以及鏈式反應。

阿爾伯特·愛因斯坦

質能方程就是一個描述質量和能量之間關係的方程式,關於這個方程式的由來,就不細講了,因為可能一本書都未必能完全從頭講到尾並將之說的明明白白。大致上就是由於牛頓的經典物理學是在一個理想狀態下可以成立,但是當通過觀測光的速度時,牛頓的經典力學的力的作用便不成立,而愛因斯坦則通過假設光的速度不受參照系的影響,且是恆定不變時,竟然通過一系列複雜的計算後,最終竟然得到了這個質能轉換方程。

質能方程

在特定的情況下,物質的質量能夠轉換成能量,這也使得一些具有原子核衰變的放射性物質如鈾235、鈽239等在受到中子轟擊後,能夠分裂出中子以及比其更輕的原子,而在此分裂過程中會釋放或者說損失質量,這些損失的質量就以能量的方式發散出去。而這個過程就是重核裂變,這需要放射性物質達到一定的溫度,並壓縮在一定的體積中,這樣在周遭發生爆炸產生巨大的壓力和能量時,就能對緻密的放射性重元素的物理結構形成破壞,從而達到重核裂變的目的和效果。

鈾235的重核裂變

而原子彈需要大量的高濃度的放射性物質才能釋放出更多的能量,從而造成更加強大的破壞力。而鏈式反應就是指重核裂變具有類似於多米諾骨牌效應的連鎖反應那樣,可以使得原子彈內的核裝料不停發生裂變反應,直至所有的反應材料耗盡。在重核裂變過程中,一個重原子核會分裂成其他輕元素的原子核以及3個中子,而這3個中子會繼續去轟擊其他的重原子核,使其繼續分裂,直至所有重原子核都完成反應。打個不算太恰當的比方吧,就好比你去夜市大排檔裡吃小龍蝦,小龍蝦好吃你就會多喝啤酒,而你最終吃了多少小龍蝦,就會不停的喝掉相應的啤酒。

鈾235核裂變的鏈式反應

原子彈的爆炸機制和原理並不十分的難,但是世界上真正能夠造出原子彈的截至目前為止還不超過10個,除了聯合國常任理事國以外,還有印度、巴基斯坦、朝鮮擁有核武器。當然如果沒有限制放開手腳來造的話,德國、以色列、日本等一些國家所具有的強大的工業製造水平完全能夠造出核武器。其實核武器的製造最難的還是對核燃料的獲取,要知道放射性物質在全世界範圍內都是十分稀少和珍貴的,而原子彈爆炸需要的核燃料是大量的高濃度的放射性元素,這個對很多國家來說都是很難弄到的。

日本核電站眾多,核能從民用到軍用僅僅一步之遙

前面提到放射性物質是稀少和珍貴的,之所以稱其為珍貴,就是因為核能可以用來發電,並且會產生任何汙染氣體。現在由於各個主要大國都擁有核威懾,所以輕易不會爆發世界大戰,而現如今原子能的應用更多的是作為供電等能源領域的開發,這對人類來說是極大的利好,未來清潔核能的研究還會取得越來越多的進展,人類文明如果想要開發其他星球作為新的棲息地,那麼在找到那些合適的定居點時,核動力的宇宙飛行器的應用也將是必不可少的。

俄羅斯核動力太空飛船模型

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