为什么核聚变的氢弹比核裂变的原子弹威力大成百上千倍?核聚变和核裂变为什么可以产生大量能量呢_核裂变_原子核_裂变

本文目录

  • 为什么核聚变的氢弹比核裂变的原子弹威力大成百上千倍
  • 核聚变和核裂变为什么可以产生大量能量呢
  • 原子弹核裂变的原理是什么
  • 当核聚变反应可控的情况下,理论上可能发展出核聚变至核裂变的循环机器,达到几乎永动吗为什么

为什么核聚变的氢弹比核裂变的原子弹威力大成百上千倍

为什么核聚变的氢弹比核裂变的原子弹威力大成百上千倍?

其实各位大神的回答已经很完美了,偶从另一个角度来补充下,让这个问题更容易理解!

氚氘聚变示意图

U235裂变示意图

两者过程相反,但一样能释放巨大的能量,不过最大的区别的是聚变质量损失约为0.7%,裂变材则:U235裂变损失的质量约为0.0946%;钚239约为0.0961%!而质能转换计算为:

简单的从两者质量丢失的比例来看,同样质量的聚变材料是裂变的7-8倍以上!

同样还有另一个问题不容忽视,由于核裂变有一个临界质量,即在超过这个质量的话,自身即开始链式反应无法控制,因此在原子弹内部时是分开安装的,引爆时才被高能炸药的爆炸的能量贴合在一起引起裂变的链式反应!

而聚变在引爆前都是十分安全的,因此装药量也不受限制,另外需要注意的是裂变过程中并非100%裂变的,在原子弹中有很大一部分材料在裂变前就被炸散了,因此真正参与裂变的材料仅仅只占了一部分......

几个原因,导致裂变弹的威力远远小于聚变弹,比如原子弹一般都为几万吨,了不起几十万吨,但聚变弹就没有威力限制了(至少几十万吨起),史上威力最大的聚变弹是在新地岛爆炸的“大伊万”,起初当量为1亿吨,后来计算后威力超过无人区,因此减小当量到5000万吨!

大伊万(沙皇炸弹)投掷,5000万吨当量

B41聚变弹爆炸,当量2500万吨!

核聚变和核裂变为什么可以产生大量能量呢

发现核裂变能够放出热量是偶然的。

1905年爱因斯坦发表质能方程,当时并没有提到核裂变和核聚变,1938年以前迈特纳和哈恩试图用中子打击U原子以将中子黏在U原子上得到更重的原子,但世界上此实验一直失败,因此U遭到中子轰击后发生了裂变,从此发现了核裂变现象,随后才发现这个过程是释放能量的。

图释:核物理学家迈特纳

解释核裂变能够释放能量需要先知道一个概念——结合能。

当两个或者更多个部分能够组成一个相对稳定的体系时,各个部分肯定是相互吸引的,如果想要将各个部分分开,必然会消耗额外的能量,这个额外的能量就是这个体系的结合能。

原子核就可以看做是一个体系,要想将原子核分裂成几个碎片或者核子,必然需要消耗能量,这个称为原子核的结合能,如果各个碎片或者核子组成一个大的原子核时,必然会释放能量,这一切都是核力的作用的结果。

如果原子核之间的作用力越强,则原子核结合的就越牢固,为了更准确的研究原子核的结合强度,提出了比结合能的概念,即用原子核的结合能除以核子数。比结合能越强则说明原子核结合的越紧密。

从上图可以看出铁的比结合能是最大的,以铁为分界线。也就是说其他轻的原子核较重的原子核时会放出能量,较重的核裂变时同样也会放出能量。

综上,核力的作用效果导致了不同元素的比结合能不同,比结合能不同导致了重核裂变和轻核聚变都是放热的过程。

今天的科普就到这里了,更多科普欢迎关注本号!

原子弹核裂变的原理是什么

原子弹的理论本身其实很简单:只要你拿到两堆正确的物质(通常是铀235或钚237),然后把它们「紧紧地」放在一起,这样维持一段足够长的时间,可是当这两堆物质靠太近时,会发生剧烈的反应而产生大量的能量,在瞬间(比一秒钟小很多)迫使这两堆物质分开。所以,最关键的问题就是得使它们能紧聚在一起维持约半秒钟,这半秒钟的延迟就是技术上最主要解决的。至于为什么要用铀或钚,这个问题严谨来说的话比较复杂,镭的辐射量和重量成正比,但铀的辐射量和重量却是成指数关系(也是这种性质使它具有爆炸性),我们知道,原子弹实际上就是原子核分裂后产生链式反应释放大量能量,所以如果不用铀和钚这种元素周期表排最后几位的作“核物质”的话,其它元素就比较疏松了,达不到所谓的“临界状态”,产生的中子会从其它原子间隙穿过,最终无法产生链式反应。

当核聚变反应可控的情况下,理论上可能发展出核聚变至核裂变的循环机器,达到几乎永动吗为什么

不可能总动,轻元素可以聚变,重元素可以裂变,最后形成稳定元素铁,所以东北说“老铁稳”是有科学依据的

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