浅谈核武器

发表时间:2021/8/20   来源:《中国教工》2021年第71卷5期   作者:黄玲玉
[导读] 二战以后,核武器作为国之重器,由于其惊人的破坏力和威慑力
        黄玲玉
        陆军边海防学院理化教研室助教; 710108, 陕西西安
        摘要:二战以后,核武器作为国之重器,由于其惊人的破坏力和威慑力,在国防事业中有着重要的地位。文章针对核武器的诞生、发展、原理、分类和爆炸方式,进行了简要的概述,用以满足非专业读者的需求。
关键词  核武器;原理;分类;爆炸方式。
        
        回眸20世纪的百年硝烟,我们不能不惊叹于那些尖端高科技武器装备在世界军事史上发挥的前所未有、令人震撼的作用。原子弹、氢弹、导弹、卫星、核潜艇、航空母舰等。这些堪称“撒手锏”的武器装备,极大地改写了战争的概念,重塑了国防的版图。核武器自诞生之日起,因其可怕的威力成为恐怖与恶魔的象征。
        1 核武器的诞生
        核武器是利用原子核裂变或聚变反应(或者两者同时发生),瞬间释放出巨大能量造成大规模杀伤、破坏效果的武器。核武器的发展是经过了二战后期核武器的问世,冷战时期军备竞赛,核军备竞赛,一直到了今天进入了一个核扩散的时代。
        核武器的问世(1945年7月)是20世纪前40年科学发现,技术进步以及第二次世界大战军事政治形势共同促成的结果。
        1905年,爱因斯坦能量和质量转换公式——E=Mc2;
        1939年3月,费米提出裂变原理,制造原子弹的设想;
        1939年8月,爱因斯坦受科学家们委托,致信罗斯福建议研制原子弹;
        1939年9月,第二次世界大战全面爆发;
        1939年10月,罗斯福成立“铀顾问委员会”;
        1941年,日军偷袭珍珠港和美国参战促使“曼哈顿计划”出台;
        1942年,芝加哥大学建成世界上第一座核反应堆;
        1945年7月,世界上第一颗原子弹在美国西部沙漠中爆炸;
        到了1945年7月,世界上第一颗原子弹在美国西部新墨西哥州的沙漠里面爆炸了,核武器诞生了。曼哈顿工程耗资20多亿美元,其中超过90%的成本用于建设工厂和生产裂变材料,小于10%的资金用于武器研制和生产。在二战即将结束的时候研制出了三颗原子弹,分别是“小玩意儿”,它是内爆式钚弹;“小男孩”是枪式铀弹;还有“胖子”也是内爆式钚弹。
        2 核武器的发展
        苏联的核武器研制开始于1939年,日本投降之后迅速展开,1949年第一次进行了核试验。再下一个国家是英国,1952年10月3日,英国在太平洋的圣诞岛上成功地爆炸了自己的原子弹。1952年11月1日,美国进行了世界上第一次实验氢弹的原理实验,并在南太平洋的埃鲁格拉伯小岛上试爆成功。1953年8月6日苏联也进行了氢弹的原理性试验。1954年2月,美国进行了可做实战应用的氢弹试验。紧跟着,1955年11月23日,苏联也进行了实用性的氢弹试验。1957年5月15日,英国成功地爆炸了一枚百万吨级的氢弹。1960年2月13日,法国在北非撒哈拉沙漠地区成功地进行了首次核试验。1961年苏联做了一个大的动作,苏联在北冰洋的新地岛上空进行了当量为5000万吨级的氢弹试验,这是世界有史以来最大当量的一次核武器的试验,以后也是很少再会出现了,他当时的设计当量是一亿吨。1964年10月16日,我国在新疆罗布泊地区成功地进行了首次原子弹试验。1967年6月17日,我国又成功地进行了一次300万吨级的氢弹试验。1968年8月24日,法国在南太平洋的凡加陶法岛成功地爆炸了第一枚氢弹。


        从以上核武器发展的历史可以看出,掌握核武器技术的国家越来越多,由于科学技术的发展,与核武器研制相关的物理、化学和工程技术基础都已为人所知,不需要再做那些早期制造核武器必须进行的基本实验。因此,想获得核武器的国家,只要掌握了科学知识,拥有工业基础和经济实力,甚至不经过核试验也可以设计制造简单的核武器,这进一步加大了核武器对世界的威胁。
        3 核武器的原理简介
        核反应:在核物理学中,原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程,称为核反应.
        核裂变:物理学中把重核分裂成两个较轻的核时,释放出核能的反应叫做核裂变。
        裂变产物:由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程,叫做核裂变的链式反应。
        放射性元素铀:原子弹的主要原料。
        第一颗铀-235原子弹命名为“小男孩”,小男孩原子弹重4.4吨,长3米,直径71厘米。它主要由滑膛枪筒和铀-235浓缩铀组成。
        胖子原子弹属于钚弹,大大的头部,细细的后部,还有一个四四方方的尾巴,看起来就像一个小胖子。它重4670千克,长3.3米,直径1.5米。钚弹重量6.2千克,相当于21000吨TNT当量。胖子是内爆式钚弹。
        轻核的聚变:某些轻核能够结合在一起,生成一个较大的原子核,同时放出大量的核能。这种核反应叫做聚变,发生聚变的条件要使原子核间的距离达到10-15m,核力才能大于电磁力
        4 核武器的分类和爆炸方式
        核武器可从释放能量原理、作战使用目的、运载(投送)方式等角度分类。
        按照运载(投送)的方式进行分类:核导弹、核航弹、核炮弹、核地雷、核鱼雷、核深弹、核水雷等等;
        由于爆炸原理和杀伤因素的不同:第一代核武器,主要是指原子弹。第二代核武器主要是指氢弹。第三代核武器叫做特殊效能核武器,这一类核武器有中子弹、冲击波弹shock weapori、增强X射线弹、核电磁脉冲弹、等离子体武器、感生放射弹等等。第四代核武器呢有一些现在还没有实现,有些还是概念上的。裂变弹、反物质弹、粒子束武器、金属氢武器。
        大气层核爆炸、高空核爆炸、地(水)下核爆炸。其中高空核爆炸的爆炸高度要大于30 km,它的杀伤破坏作用与大气层核爆炸有所不同。
        5 核武器的杀伤破坏因素
        核武器爆炸之后释放的能量巨大,而且这些能量转化为多种不同的杀伤破坏因素。有光辐射、冲击波、早期核辐射、核电磁脉冲、还有就是放射性沾染。
        光辐射:是从核爆炸的高温火球中辐射出来的强光和热,我们可以看到核爆炸之后一道非常强烈的闪光,在这种极高的温度下构成核武器的各种物质都被加热到极高的温度,化为炽热的气体,同时周围的空气也被加热到高温而发光,从此形成了一个明亮的火球。
        冲击波:破坏力也是极其强大的,它是高温高压火球猛烈膨胀压缩周围空气而形成的高速高温高压气浪。
        早期核辐射:是核爆炸最初几十秒内从火球和烟云中释放的伽马射线和中子流,这是核武器所特有的。
        核电磁脉冲:核武器爆炸的时候产生强脉冲,瞬发伽马射线与周围空气物质相互作用而形成的辐射瞬变电磁场,瞬间产生很高的电压和很强的电流,它可以损坏电子元器件,使指挥控制系统还有通讯联络失灵。
        放射性沾染:是属于剩余核辐射。是核爆炸产生的放射性物质对地面水、空气、食物、人员、武器装备所造成的沾染。

参考文献

[1] 万利军. 原子弹的研制过程及其影响 [J]. 中学物理教学参考,2002(12):46-47.
[2] 马金萍. 一个原子弹爆炸原理的课件 [J]. 物理通报,1999(10):22-23.
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