核弹的原理是什么

更新时间:2024-10-15 14:27:44 人气: 作者:涓涓 纠错/删除

核 弹(原子弹)主要是利用核裂变释放出来的巨大能量来起杀伤作用的一种武器。

核弹的原理是什么

核裂变(Nuclear fission)又称核分裂,是一个原子核分裂成几个原子核的变化。

裂变只有一些质量非常大的原子核像铀(yóu)、钍(tǔ)和钚(bù)等才能发生核裂变。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核,同时放出二个到三个中子和很大的能量,又能使别的原子核接着发生核裂变……,使过程持续进行下去,这种过程称作链式反应。原子核在发生核裂变时,释放出巨大的能量称为原子核能,俗称原子能。

这就是核弹的主要原理。

核裂变与核聚变是两个相反的过程,为何都能释放能量?

核裂变的产物:

重核在裂变时生成的核,在释放瞬发中子前,称为裂变碎片,释放瞬发中子后的核称为裂变产物,裂变产物又可分为未经β衰变的初级裂变产物和经过一次以上β衰变的次级裂变产物。β衰变不影响核的质量数,因此在讨论裂变产物的质量时不必区分这两种情况。

核聚变的产物:

核聚变是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨大的能量,原子核的变化(从一种原子核变化为另外一种原子核)往往伴随着能量的释放。

扩展资料:

核裂变的原理:

裂变释放能量是与原子核中质量-能量的储存方式有关。从最重的元素一直到铁,能量储存效率基本上是连续变化的,所以,重核能够分裂为较轻核(到铁为止)的任何过程在能量关系上都是有利的。如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核,就会有能量释放出来。

核聚变的原理:

核聚变,即轻原子核(例如氘和氚)结合成较重原子核(例如氦)时放出巨大能量。因为化学是在分子、原子层次上研究物质性质,组成,结构与变化规律的科学,而核聚变是发生在原子核层面上的,所以核聚变不属于化学变化。

热核反应,或原子核的聚变反应,是当前很有前途的新能源。参与核反应的轻原子核,如氢(氕)、氘、氚、锂等从热运动获得必要的动能而引起的聚变反应。

百度百科-核聚变

百度百科-核裂变

核裂变与核聚变释放能量,是以铁-56为分界线的,铁-56的比平均结合能最低,是所有原子核中最稳定的。

我们知道,氢弹的爆炸原理是核聚变,原子弹的爆炸原理是核裂变,核裂变与核聚变似乎是两个相反的过程,为何都能释放大量能量呢?

其中的原理与原子核的构成有关,原子由原子核与核外电子组成,原子核又由质子和中子构成,把质子和中子束缚在一起的力叫做强相互作用,强相互作用是四种基本力中最强的,强度是电磁相互作用的137倍,是万有引力相互作用的10^39倍。

我们来想象这么一个过程,两个天体因为万有引力相互吸引而绕行,如果我们要把两个天体分开,就需要借助外力的作用使其相互远离,这个过程需要输入能量来克服引力势能,所以两个天体靠得越远引力势能越大。

我们可以类比原子核内的情况,以氦-4为例,质子和中子通过强力结合在一起,如果我们要把原子核中的质子和中子完全分开,就需要输入能量,说明质子和中子在完全分开的情况下,整体具有的能量更高。

反过来说,质子和中子相互结合时就会释放能量,氢元素聚变为氦元素就属于这种情况,由于强相互作用很强,所以强力变化导致的能量释放也高,强力比电磁力强137倍,自然化学反应中的能量变化无法与核反应相比较。

于是核聚变就能释放巨大的能量,但是要引发核聚变并不容易,因为强力的作用范围非常小,原子核间必须克服质子的排斥力(电磁力),使质子间的距离达到强力作用范围后才能结合,比较直观的办法就是增加原子核的撞击速度和撞击频率,宏观条件就是增加温度和压力。

但是随着质子数的增加,会遇到一个大问题,就是强力的作用范围很有限,而质子间的的电磁力还在叠加,于是随着核子(质子和中子)数的增加,强力的作用在减弱,原子核反而变得不稳定,最后甚至无法形成稳定的原子核,其中的临界线就是铁-56。

于是小于铁的原子,聚变会释放能量,而高于铁的原子,裂变也会释放能量,但是重原子核内的强相互作用没有轻原子核内的强,所以裂变释放的能量没有聚变高。

在物理学中,我们用结合能来表示把不同原子核分解为质子和中子时,需要输入能量的大小,显然核子数越多结合能也越高。

真正反应原子核稳定性的是平均结合能,也就是结合能与核子数的比值,原子核的平均结合能越高,原子核就越稳定,平均结合能越低,原子核就更容易发生聚变或者裂变,由于质量和能量是等效的,所以我们也可以用核子平均质量来描述。

平均结合能就如一个在重力作用下的小球,小球越在靠近谷底的地方越稳定,越靠近山顶越不稳定,当小球从山顶滑落到谷底时,在重力作用下势能就会做功,在原子核中也是类似的,原子核平均核子质量降低,就会释放能量,所以核聚变与核裂变都会释放能量。

热门攻略排行榜