核弹中的物理学知识

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核弹（Nuclear weapon）是核武器的统称，它是利用核反应的光热辐射、冲击波和感生放射性造成杀伤和破坏作用，以及造成大面积放射性污染，阻止对方军事行动以达到战略目的的大杀伤力武器.

核武器的分类标准很多，根据其爆炸原理，常分为三类：原子弹、氢弹、中子弹.它们的相同之处在于其破坏威力均来源于某些物质的原子核核能的释放.本世纪初科学家发现原子核中蕴藏着巨大的能量，人们将这种核能释放，并首先用于军事目的，结果促成了核武器的出现.三种核弹的不同之处在于核能释放的方式不同和破坏杀伤的形式不同，核能的释放出现在原子核发生转变的过程中，这种转变可分为重核裂变和氢核聚变.

一般将重核裂变武器称为第一代核武器，就是原子弹；将核聚变武器称为第二代核武器，就是氢弹；将以调整和控制核爆炸能为特点的新一代核武器称为第三代核武器，主要包括增强某一破坏因素的核武器，如中子弹、冲击波弹、感生辐射弹、光辐射弹、电磁脉冲弹以及核定向能武器等.作为增强的辐射武器，中子弹是目前世界上唯一已实现生产和部署的一种第三代核武器.

一、原子弹

原子弹是利用原子核裂变反应释放出大量能量的原理制成的一种核武器，核装药一般为钚239、铀235.这些物质的原子核在热中子轰击下，分裂为两个或若干个裂片和若干个中子，同时释放出巨大的能量.新产生的中子又去轰击其它原子核，如此连续发展下去，核分裂的数量就会急剧增加，形成链式反应（见图1），仅在百分之几秒内就会出现猛烈爆炸，并放出非常大的能量.1公斤铀释放出的能量相当于2万吨梯恩梯炸药爆炸时释放出的能量，极具破坏力.

铀块的体积是链式反应的一个重要决定因素，能够发生链式反应的铀块的最小体积称为临界体积，与之对应的质量叫做临界质量.原子弹装药分为两块，每块都小于临界质量，因此平时不会发生核反应.当引爆装置点燃普通炸药，将两块装药推挤到一起，整体质量便大于临界质量，在中子的轰击下，产生原子核裂变链式反应，随即出现核爆炸.

二、氢弹

氢弹是利用轻原子核聚合成较重原子核过程中释放出大量能量的原理制成的核武器.这种核聚变反应要在数千万度高温和超高压条件下才能进行，单位质量所释放出来的能量一般为核裂变反应的4倍以上，能产生更大的破坏作用，通常又称这种聚变反应为热核反应.原子核越轻，所带电荷越少，产生聚变反应所需的能量也越低.因此，一般都用氢（11H）的同位素氘（21HG）、氚（31H）和氘化锂（LiH）等物质作为核装药，故将这种核武器称为氢弹.

氢弹的结构比原子弹复杂得多，它用一个小型原子弹做引爆装置.小原子弹引爆后释放出中子流并形成超高温、超高压环境，中子流与热核材料作用使氘（21H）和氚（31H）原子核结合成氦（He）原子核，并释放出巨大能量和新的中子，继而又产生新的聚变反应，如此连续发展下去，直至产生热核爆炸.因热核材料不受临界质量限制，氢弹可以制成比原子弹威力大得多的核武器.现代氢弹威力可以做到几万吨、几百万吨和几千万吨梯恩梯当量.

三、中子弹

中子弹又称强型辐射弹，是一种靠微型原子弹引爆的超小型氢弹，外层用铍反射层包著，它只产生少量冲击波和红外线，仅为一般核爆炸的十分之一，但释放大量中子束，中子可自由逸出，放射性沾染的范围比较小.

中子弹的外壳一般不用铀-238制作，而是采用铍和铍合金做成，这样高能中子可以自由逸出，同时使放射性污染的范围比较小.中子弹的当量较小，一般威力为1千吨梯恩梯当量，要求引爆用的原子弹更小，使其制造难度增大.

在中子弹中，引爆用的原子弹更小，只有几百吨梯恩梯当量.这种原子弹用钚-239制成的，因其比铀装药能释放更多的中子，可使中子弹小型化.中子弹主要核装药是氘（21H）和氚（31H）的混合物，而不是氘化锂，因为氘（21H）和氚（31H）聚变反应所放出的中子比裂变反应所放出的中子多得多，而锂可以吸收大部分中子.

中子弹的爆炸能由聚变反应产生，并主要以快速中子流的形式向四周释放，其核辐射效应特别大.中子的贯穿作用很强，它可以穿透坦克、掩体和砖墙去杀伤人员，而武器和建设物却能完好的保存下来.由于中子弹放射性污染比较低，因而被称为“清洁的”核弹.而且中子流作用的时间很短，在中子弹袭击之后，军队能很快进入目标区作战.

由此可见，氢弹和中子弹虽然都属核聚变武器，但它们的杀伤形式是不同的.氢弹是以冲击波和光辐射为主来杀伤生命和破坏设施，而中子弹以中子辐射为主杀伤生命，电磁脉冲是随着中子辐射而出现的占能量较小部分的强脉冲信号.

核武器主要是作为核战斗部装在战略导弹上，用以摧毁战略目标.在近程夜战、空战和防空中有的导弹也装有核战斗部，用以摧毁地面大面积战术目标，对付飞机群和拦截携核弹的轰炸机等.中子弹不仅可以作为核战斗部装在导弹上使用，而且能够制成炮弹由榴弹炮发射出去投入战斗.

凡是核武器都具有核辐射、冲击波、光辐射、放射性污染和电磁脉冲等杀伤力，但对三种核弹来说，这五种因素各自体现的比例都不同.核辐射会影响体内分裂活跃的那些细胞（头发、肠道、骨髓等），影响生命体的方方面面，后果非常可怕，危害巨大.

核武器拥有令人难以置信的、长期的破坏力，这种破坏力已经远远超出了科学家们的设计初衷，这就是为什么世界各国政府正试图控制核弹制造技术和材料的传播，并削减在冷战中部署的核武器，朝鲜的多次核试验均会牵动世界各国的神经.