干什么核聚变的氢弹比核裂变的原子弹威力大过多倍?

问题:一颗只有一粒米大小的原子弹爆炸后威力能有多大?你怎么看?

问题:广岛原子弹与现在的原子弹有何不同?

问题: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?

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谢邀。要回答这个问题,首先要了解以下的常识和数据。

有一些区别的,在广岛爆炸的原子弹是一枚枪式结构的原子弹。

氢弹和原子弹都是典型的原子能的军事利用,

所谓原子能,就是当原子核结合能发生变化时所能够释放出来的能量,原子弹利用的是重核裂变,而氢弹采用的是轻核聚变,下面讲讲两种的不同。

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原子弹利用的是裂变能量,当重核分裂成两个质量相近的核时,他们的平均结合能会增加大约1
MeV,对于铀235来讲,每个U裂变释放200
MeV的能量。但对铀来讲,必须达到自持的链式反应,才能大规模的利用能量,只有铀的体积大于“临界体积”,才能发生剧烈的链式反应。对于原子弹就是利用炸药把两块体积小于临界体积的铀挤压到一块,大于临界体积,产生了自持不断的链式反应,能量就剧烈的释放了。这里原子弹的大小就受到了一定的限制,每个单独的铀块必须小于临界体积,同时铀等核材料含量少,提纯技术要求高。

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而氢弹利用的能量是轻核的聚变,本身轻核聚变的能量就大约是每个重核裂变的4倍。而且氢弹的燃料是氘,它的含量是取之不竭的。热核聚变需要高温的等离子体,还要达到一定的密度,对于太阳来讲,其内部时时刻刻发生着核聚变,给予整个太阳系以能量,太阳巨大的质量约束了内部的等离子,在一千多万度的高温发生核聚变。

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而人类能够是实现的是不可控制的释放,比如氢弹,它需要的高温由原子弹爆炸来提供,所以氢弹是原子弹来点火实现的裂变加聚变。其燃料体积不受限制,因此威力当然更为巨大。前苏联的大伊万氢弹能量就是相当于广岛原子弹的几千倍,设计爆炸当量一亿吨,

临界质量:简单讲就是满足核装料发生裂变反应的最小质量,小于此质量时,核反应将不能发生,在无中子反射条件下,U233和U235的临界质量分别是15㎏和52㎏,而一粒米大小的铀质量不会超过5克,所以也就不会产生核爆了…当然,如果非要回答这个问题,可以大体估算出一粒米大小的U235的平均能量密度。以满足网友们的好奇心。

我们来看看结构:

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回答:

不管是氢弹还是原子弹,它们本质上都是利用原子核反应过程中损失的质量来转化为巨大的能量,这个可以通过质能方程计算出来。氢弹的原理是核聚变,把较轻的原子核——氘和氚(两者都是氢的同位素),聚变成较重的原子核——氦,由此损失的质量将会转化为能量。另一方面,原子弹的原理是核裂变,利用中子轰击重原子核——铀或者钚,导致它们裂变为较轻的原子核(比如铷、锶、银、镉、锌),由此损失的质量将会转化为能量。那么,为什么这两种核反应所能产生的能量存在很大的差异呢?

这主要与比结合能有关。为了分裂原子核,就要克服原子核的核力,从而需要一定的能量,这种能量即为原子核的结合能。再把结合能除以原子核中的核子数(质子和中子数之和),就得到了比结合能。如果原子核的比结合能越高,分裂它所需的能量也越高,‪这意味着它越稳定。下面是各种元素的比结合能示意图:

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可以看到,铁的比结合能最高,所以比铁轻的原子核发生核聚变以及比铁重的原子核发生核裂变都会释放出能量。由于氦的比结合能比氘和氚要高得多,所以氘和氚发生核聚变反应之后将会释放出相对较高的能量。而铀或者钚的比结合能与核裂变产物的比结合能相差并不大,故相等质量的铀或者钚发生核裂变所能释放出的能量要小于氘和氚的核聚变。正因为如此,氢弹的威力要比原子弹更强。

此外,氢弹爆炸还需原子弹进行引爆。这是因为原子核都带正电,它们之间存在强大的斥力,为了使原子核结合在一起就必须要有相当高的能量。一旦原子核能够发生核聚变之后,反应释放出的能量就能进一步引发其他原子核发生核聚变反应。

回答:

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氢弹和原子弹的威力相差这么大是和两种核武器的原理相关的。总的来说,所有核武器的基本原理都是爱因斯坦的质能转换方程,E=mC2,也就是说,在核聚变或者核裂变过程中,减少的质量转换成能量,这个能量就是核武器的威力所在。

原子弹的原理是铀-235和钚-239等重原子核在中子的轰击后,分裂成2个较轻的核,同时再放出2-3个中子和200兆电子伏特能量,总质量也减少。氢弹则是与之相反的轻核聚变,由氢的同位素氘和氚聚合成更重的核(氦),同时释放出能量。聚合的方程式为:2D+3T—→4He+1n,放出的能量约为17.6兆电子伏特。由于产生聚变的核更轻、更小,反应也更简单,因此单位重量下反应释放出的能量更多。聚变反应中,平均每个核子放出3.5兆电子伏特能量,而核裂变中平均每个核子放出的能量还不到1兆电子伏特。从理论计算上说,400克氘和600克氚的混合物聚变放出的能量相当于4千克铀裂变或12000吨标准煤燃烧的能量。

但氢弹也有个问题,那就是必须在6000万度以上的超高温状态下才能发生聚变反应,而这种高温只有原子弹爆炸才能实现。因此,氢弹一般都以原子弹作为聚变反应的“起爆器”。

此外,由于聚变反应能迅速释放出大量的中子,加速裂变反应的进行,因此,核大国们普遍研制装备了“增强型原子弹”。其原理就是利用原子弹爆炸的高温高压,使安放在其核心的氚氘混合物发生聚变反应,在生成氦的同时释放大量中子。聚变反应中放出的中子可以大大加快包裹在它们外面的裂变材料的裂变反应过程,让它们在被炸飞出去而被浪费掉之前加入裂变反应。“增强型原子弹”可以把原子弹的威力增加一倍,也是目前五大国最主要的核弹头类型。T

回答:

  谢邀!人类在将核能应用于军事领域的道路上,先后研制成功三个具有里程碑意义的产品,分别是1945年投入实战的原子弹、1952年完成试爆的氢弹、1977年试验成功的中子弹。从发展轨迹上看,氢弹是原子弹的升级替代型产品,具有更大的威力;中子弹则是在冷战时期,美国考虑到核威慑战略“确保相互摧毁”的最终结果是害人终害己,着眼于“核能释放程度可控”“不危及人类生存环境”的宗旨,而研制开发的一款战术核武器。从破坏威力的绝对值来看,中子弹不及氢弹;但如果从作战效能来看,中子弹具有“对人不对物”的特点,因而其作战效能远胜于氢弹。

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图示:广岛原子弹爆炸航拍照片

  众所周知,原子弹的爆炸机理是核裂变,氢弹的反应过程是核聚变,裂变与聚变,同为原子核释放能量的两种方式。但是,为什么会产生如此之大的能量差异?对此,慕什塔戈认为,氢弹与原子弹在结构原理上的两处区别,导致其威力的倍增。

  一是核装料不同。原子弹内部的核装料,通常选择易裂变原子核的铀-235或钚-239等,利用铀、钚等原子核分裂所产生的巨大能量进行杀伤和破坏;氢弹是用氢的同位素氘和氚为核装料
,用特制的原子弹作为引起爆炸的装置,用原子弹爆炸所产生的高温使氘和氚发生聚合反应,形成氦核子而释放巨大能量并引起更加猛烈的爆炸。可见,氢弹的核装料中包括原子弹,原子弹充当了氢弹的起爆药。

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图示:1961年10月30日,前苏联“大伊万”氢弹爆炸航拍照片

  二是爆炸原理不同。根据下图所示,原子弹的爆炸原理是,首先引爆传统爆炸物(棕褐色部分),通过产生的高温高压气体,挤压可分裂的核原料,如钸-239(蓝绿色)或铀-235(黄色),直至将其挤压到超临界状态,最终导致其疯狂地分裂原子,形成核爆炸:氢弹的爆炸原理是,用核裂变反应来触发核聚变,通过核裂变释放的能量巨大的X射线冲击波,引爆核聚变装料,从而产生比原子弹高出上千倍的聚变核能。

图片 8图示:原子弹与氢弹结构对比图

回答:

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!

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氚氘聚变示意图

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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:

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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!

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大伊万(沙皇炸弹)投掷,5000万吨当量

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B41聚变弹爆炸,当量2500万吨!

回答:

单从核反应来看,一公斤氘氚聚变释放的能量要比一公斤铀钚裂变大3-4倍。其次,原子弹中的裂变材料受到临界体积分限制,当量只有几万到十几万吨。而氢弹中的热核材料没有临界体积的限制,只要氢弹弹壳能承受的得了,其所装入的热核材料多多益善。氢弹的当量可达几百万到几千万吨,比原子弹大得多。最后,氢弹使用原子弹做为启爆器。正是这三点,氢弹的威力比原子弹大得多。

回答:

首先感谢邀请

氘—氚聚变释放的能量是铀裂变的4倍,氘和锂(锂是用来产生氚的)的储量远远多于铀。但这不是决定性因素。根本原因是原子弹的当量是有上限的。如果铀/钚太多就会达到临界状态,也就是自爆。所以原子弹的当量不能超过几十万吨。而氢弹就没有当量的上限。

回答:

这是因为原子弹用的铀235或钚239都有一个临界质量问题。太小的一块铀235是不能爆炸的,需要达到它的临界质量才会爆炸(大约十几千克),因此凡是达到临界质量的铀块都会自发地发生爆炸,所以大块的铀235是不可能存在的。原子弹是装了两(或者几)块小于临界质量的铀235,待到炸药爆炸把这些小块挤成超过临界质量的大块,从而原子弹爆炸。你不可能装几十几百块铀235并且保证同时把它们挤到一起吧?因此原子弹的爆炸力是有上限的,不可能做得很大。而氢弹装药没有限制可以做得很大很大!

以普通原子弹为例,它的装药一般是U233和U235,以U235为例计算,一公斤235的理论能量密度大约等于2500吨优质煤,也就是8.6*10^13焦耳,值得注意的是,235在核装药中并不会完全裂变,比如当年的广岛,60公斤U235里面只有1.3公斤完全裂变,释放能量相当于2.2万吨TNT,裂变比例是2.1%
而一粒大米的平均质量为0.1克,密度接近1.1左右,铀密度19.1克每立方厘米。所以一粒米大小的铀,质量大约就是2克左右。再来看梯恩梯,作为标准的军用化学炸药,每克梯恩梯的爆轰能量约等于4200焦耳左右。

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根据以上数据计算:

枪式原子弹会利用高能炸药推动一块小质量的铀235块快速的打入一块接近于临界质量的铀块上。这样在打入瞬间整块的核材料会大于临界质量引发链式反应。

理论值:一粒米大小的U235威力等于40476公斤梯恩梯

链式反应发生后原子弹开始释放能量。

实际上:一粒米大小的U235威力等于850公斤梯恩梯,所以直观上威力大约是一个大型航空炸弹或者80发155榴弹威力。

但问题是这样的结构实际上对核材料的利用率很低,在大部分的枪式样爆炸中核材料的利用率是不足千分之三的。也就是说每千克的核材料才有3克参与反应。原因呢很简单,其他的核材料都在反应的瞬间炸的四分五裂,被炸成小块的核材料就又小于了临界值不会发生核爆炸。当然了反应-炸裂的过程都发生于百万分之一秒内。

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图片 17 回答:

简单的说就是——枪式起爆简单但是效率极低。广岛原子弹利用了枪式原理实际上是原子弹发展初期的一个最简单的实验装置。那么它的缺点主要来自于大块的核材料本身在起爆的时间点是几乎静止的。没有足够的动量克服核弹爆炸时所产生的巨大压力,于是就在一瞬间四分五裂了。

威力很大,大的可是轻易杀死一个把它装在兜里的人。

现代的核弹很少采用枪式原理进行引爆,大部分核装置的引爆方式都是使用内爆式起爆原理,看动图:

以常用的原子弹核装药U235为例。一个米粒大小的丰度超过95%的U235,有着非常强的放射性。靠近它的人,很快就会因为受到超剂量的辐射而死去。而靠近它的人,也很容易因为超剂量的辐射而生病。也可能会死。

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至于爆炸嘛。不好意思,它还不具备那个功能。

内爆式原子弹的最中心部分充满了分散状态的核材料粉末,大部分核材料粉末是用泡沫塑料颗粒进行分隔。外部包裹的则是高能炸药,在高能炸药起爆的时候,塑料部分烧熔大量的核材料粉末就会被炸药的爆炸打到中心点,这时这些粉末就会重铸成一块紧密而超过临界质量的核材料,随即核材料发生爆炸。

原子弹的爆炸原理是有放射性的金属元素通常是U235或者钚239发生链式反应而瞬间释放出巨大的能量。

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但是,无论是U235还是钚239。要发生链式反应都是有前提条件的。

这样的引爆装置好处是在爆炸瞬间整体的核材料都有一个向内聚集的惯性,在链式反应发生的初期,这种惯性维持了整个核材料不至于被巨大的核反应压力产生的斥力分裂成碎块。链式反应的时间延长了2-3倍,核材料的利用率也达到了千分之七的高度,整体的核弹爆炸威力提高了一倍以上。

这个前提条件是金属的质量足够大。

我们再来对比一下小男孩核弹和早期的内爆式核弹大小:

这个质量被称作“临界值”。

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比如U235,它发生链式反应的临界值大约是15公斤。换句话说,一块没有超过15公斤的U235金属块就只是一个有放射性的金属块而已。不会发生爆炸。

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原子弹的爆炸过程,就是一个使用外力将两块亚临界的U235或者钚239的金属块压在一起,使其总质量超过临界值而自动发生链式反应的过程。而一个米粒大小的核装药,是远远达不到发生链式反应的条件的。但是,由于核装药都有着非常强的放射性,对人体的伤害比X光要强得多,人一直待在这种环境下,又没做好防护工作的话,会很快因辐射而死去。

我们可以看出内爆式核弹的体积比枪式核弹的体积小了很多。那么第二个好处则是由于取消了枪式核弹的“炮管”,那么整体核弹的体积可以尽量的做小,使核弹的载体不再仅仅局限于巨大的航空炸弹,而是可以缩小成导弹弹头和炮弹弹头。这样以来核弹的使用方式就有了最大的灵活性。

因此,尽管只有一个米粒大小,对人体的损坏还是非常大的。

以至于最小的内爆式核弹可以做到利用无后坐力炮进行发射

回答:

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首先区分概念:没有一厘米大小的原子弹,原子弹体积最小的体积目前已知的也是美国生产的原子弹,弹长2.46米,弹径0.46米。

这点是枪式核弹基本上无论如何也不能达到的。

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