点个大礼花弹过年-核弹是如何点着的zz

点个大礼花弹过年-核弹是如何点着的[我不是马甲 于:2008-02-02 04:41:42
好久没有在科学版写东西了,过年啦,写一点祝大家春节快乐.

过年总是要放炮仗的,放炮仗就希望放个大一点的放得大了不过瘾就想放个礼花之类的,
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放礼花最大个的大概就要说是核弹了
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放炮仗有用烟点着的,有用电点着的,放这么大个的礼花点火可就比原来复杂多了。

要点着礼花，那首先就得要献给礼花装上药，要是给原子弹装上药，那考虑的可就不止一点半点了：
1。要装成什么样子。罗纳尔多式？玫瑰花？魔方？都不对，最合适的是做成球状。而且要越圆越好。为什么，这样核材料的利用率高。同样体积球形的表面积最小，中子泄漏的可能性也最小，中子的利用率也最高。
那些想在自己家里做个原子弹的兄弟，您能想到如何把这材料做得足够圆吗？凭车库里的那些机械。

2。纯度。这个容易理解，不管是谁买大米发现里面有石头子都不开心，链式反应也一样。所以一定要弄到纯度足够高的原料。实在没把握就送到国家相关机构去测定一下纯度。
推荐国家安全部，那里测试不收费。

3。种类。需要注意的是不同的材料要有不同的临界质量。比如说通常的铀，没有反射层、常温常压，大概要几十公斤才行。那些打算到科研机构去偷铀的朋友们最好先锻炼一下，单单是铀，就要几十公斤，虽然体积不大，U的密度接近20，但是加上防护材料，估计一两个人拿不动。
要是您觉得自己力量不够，推荐搞到Pu，这个比较临界质量低一些。

4。 反射层。这个TMD太重要了。 如果在核材料的外层包上一层物质作为中子反射层，那么泄漏出去的中子会与这层物质的原子核发生原子核散射，结果就使一部分中子被反射回核材料中去。这样就增加了引起核裂变的中子数，这样系统的临界质量就会减小。
如果这一方面解决得好，在家里做原子弹的DX就可以少背那么十几二十公斤U回家了。

5。链式反应的时间。这个很重要。可以想象一下本来设计挺好的，一不留神被引爆的化学炸药提前给炸开了，那些偷U的是可称得上是欲哭无泪呀。老子辛辛苦苦弄了好几十公斤给你，你TMD就利用了这么一点，我费那力气干吗？（增值的最后最重要，所以一定要保证足够的反应时间，公开信息，原子弹是56次裂变，总时间不到一微秒，最后0.05微秒释放了90％的能量）

一个足够好的数学模型是需要的，据说违纪百科全书上面什么都有，连人家台湾省内政客攻击对方的依据都来自违纪百科全书呢。

好啦，装药讲完了，开始点火。（有人煽风吗？）

原子弹中核装药的种类、形状、纯度和反射层对不同结构形式的原子弹往往是不一样的。不同的结构形式主要取决于用什么方式使核装药迅速达到超临界状态。目前典型原子弹结构主要有两种形式，一种是“枪式”原子弹，一种是“内爆式”原子弹。

小男孩是枪式，枪筒长1.8 m，重约0.5 吨；装的是90KG的铀235，导火索是100KG的TNT。
枪式的核装药是两个半球，点火后两个半球被挤到一起，达到临界质量。于是就开始放礼花了。

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枪式比较简单，但是原料利用率很低，能有2％就不错了（实验中2％基本就作为误差放了）

内爆式又称压紧型。内爆式核装药不是两个半球，而是一个空心球（加工起来更麻烦咯），质量么大约是临界质量的若干分之一（若干就不说了）。平时因为表面积大，中子都跑出去了，引发不了爆炸。点火后，高能炸药形成的内聚爆轰波压缩装药，使其密度增大一倍到几倍达到超临界质量（密度大了，临界质量的值就会下降）。于是，胖子和瘦子（不是瘦形胖子）就开始为大家表演礼花秀了。这个的原料利用率高多了。
（其实这个是以前写过的，和别人讨论为什么朝鲜的核爆怀疑他没玩成功）
有人觉得不过瘾，想放个更大的礼花，那就只有氢弹了。
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想点着氢弹，只能请原子弹出马。不管这氢弹是湿的还是干的，都一样。
氢弹也被认为是比较干净的核武器。

最干净的核武器是什么呢？中子弹，中子弹都是用氘做炸药的。为什么呢？因为中子弹必须体积做得很小，这中间要解决的核心问题就是如何储存氘。这个怎么解决呢？我不知道。这个在任何拥有中子弹的国家都是绝密中的绝密，大家就不要开动人力搜索引擎了，最多能看到原理。
中子弹的扳机是什么呢？也是原子弹，当量很小的原子弹（钚弹）

最残忍的弹弹是什么呢？那就是复旦，错了，复合弹弹。大名叫三相弹。某些在氢弹中用于防止过早飞散的高惰性层铀，会起到另外一种作用，即在热核反应中发射的中子，会引起它的裂变，释放出更多的能量，从而大大增加了总的爆炸威力。这种核弹产生的放射性物质，要比裂变核弹产生的大几千倍。这种爆炸还会产生大量的钚，这是因为铀俘获中子后有时转化成钚而不发生裂变。钚可是一种极毒的放射性材料。

百尺竿头更进一步的弹弹是什么呢？那就是加料弹弹，大名 （不知道）。大家都知道脏弹，是把放射性材料放到常规炸弹里，很是让人讨厌。但是如果在氢弹中加入了本来没有放射性，或不是很强的材料，在快中子的加工下，转变成为高放射性材料，那可就是高级脏弹了，咱们在这里称为加料弹弹。
再往下我就不知道了。
祝大家过个好年
春节前要是有时间，就写一些万一某人穿越到了1945年8月的广岛应该怎么办。

1。氢弹的装药。回punishment
氢弹是分成两种的，干式和湿式。也就是干的弹弹合湿的弹弹。
干蛋不用说了，就是氘化锂；湿蛋呢，更简单了，就是氘。显然湿蛋要比干蛋维护起来麻烦一点点。所以大家一般都喜欢干蛋。湿蛋也有好处，那就是当量比较大，但是这是不太实用的数据没什么意义。

2。蛋弹的当量
蛋弹的当量并不是越大越好。摧毁一座城市用不了好几千万吨的当量。彻底把纽约从地球上抹去，大约是1千万吨就够了。摧毁敌人的核导弹基地，可能用上十万吨级就差不多了，因为殉暴的核弹威力也在那里摆着呢。
（这个说的是氢弹，原子弹不可能有1千万吨这么大的当量）

3。中子弹很难作
原子弹有合作的或者别人帮忙的，氢弹到目前为止至少五大流氓都是自己自己搞出来的。
从原子弹到氢弹，这个台阶并不是非常大，如果掌握了同位素分离技术的话。这一点我们是值得骄傲的，我们的同位素分离技术很不错的。同位素分离有多难，请参看一下现在的伊朗。

4。Co60的放射性

经过放疗的人可能知道Co60。最后的加料蛋蛋外层材料是Co59，这玩意没有放射性，钢材里也有，永磁体里也有。变成Co60以后，，毒性大大的有。前一段时间新浪上有的新闻，指头肚大小的Co60，用了三吨铅屏蔽。估计看了这个新闻，对Co60放射性的认识远远超过看相关的数据。

5。这段值得商榷 骠姚校尉
可能是没写清楚吧。
美国人当年是经过了充分的前期工作，才选定了钚弹用内爆，铀弹用枪式的。他们的同位素分离在开始的时候也不能确定哪种方法会成功，就一块上马了，这一点也只有财大气粗的美国人才能干得了。

铀弹并非不适合于内爆。核装药大了以后，内爆的相应计算工作是飞速上涨的。我们现在计算机很发达，可能不算什么，我们起步的那个时代，他们太不容易了，个人认为这几乎是个不可能完成的任务。
还有一点，对于核装药，内爆式的加工难度大。
6。美苏都没有造钴弹
这玩意是同归于尽的东西，似乎大家都觉得自己还不愿意拉着别人陪葬，现在活着停好。

7。关于中国第一颗蛋蛋和美国第一颗蛋蛋的铁塔问题。

个人认为，如果要搞清楚这个问题，应该查一下美国人的蛋蛋的当量和中国的蛋蛋的当量，他们在铁塔上的位置，他们的铁塔的材料、铀弹和钚弹的一些区别，以及其它相关资料（不能在此说明）。

如果找不到相关资料，也许他们的保密工作做的很好。他们能，我也能。

8。重要的一点
不管是什么蛋蛋，都别忘了中子源。

9据说在巴基斯坦和利比亚发现了中文的资料
很有可能在中国的很多地方发现英文的参考资料，比如GRE红宝书之类的。

送花兼凑个热闹[punishment 于:2008-02-06 17:31:26
中子弹跟其他热核武器的主要区别是中子弹用氚，而多数热核武器（普通所谓氢弹，wikipedia上面说的Teller-Ulam Design）用氘化锂6。这之间的区别来自中子弹出于“清洁”目的要尽量减少不必要的裂变材料。关于这其中原理英文wikipedia的核武器页说得很清楚，某翻译兼转述一下。
所有跟核武器设计有关的概念都出自三个反应式。第一个大家很熟悉，就是铀235被快中子击中裂变：
U235 + n = Sr95 + Xe139 + 2n + 180MeV (1)
这个很清楚明白。最开始铀有自发衰变，所以铀密集到一定程度根据这个反应式就可以不断产生快中子维持裂变，这个叫做链式反应。这个“密集到一定程度”到刚好能够维持链式反应换算到重量就是临界质量，上面我兄的文章说得很明白。
但是从大规模杀伤武器设计的角度来说裂变有一个问题，就是常规炸药初级压缩裂变材料到达超临界这种手段有一个上限，裂变材料太多了以后受到点火机构、常规炸药爆炸压缩速度等等限制，多余的裂变材料没法参与反应就白白浪费掉，当量没法做大。这时候就要靠聚变。这就引出第二个反应式，看过三防科普类文章的同志们应该也很熟悉：
D + T = He4 + n + 18MeV (2)
D是氘，T是氚，两者在高温高压条件下聚变成氦，放出一个快中子。因为聚变条件是高温高压不是快中子，这个反应不是链式反应，所以也就没有临界质量一说，只要能提供所需温度想放多少放多少，当量可以做得很大（听说过Tsar Bomba没有？一亿吨当量那个)。这就解决了裂变弹做不大的问题。
但是这里面还没完，一十八兆电子伏特看上去很美，但是其中有十四兆电子伏是要被快中子以动能的形式带走的，留在原地的只有反应放出的全部能量的20%而已。所以必须想办法利用快中子带走的十四兆电子伏。唯一实际的办法是用铅或裂变材料吸收快中子，如果把干脆不要吸收把快中子放出去咬人也算上就是两种。吸收的思路通向三相弹（这种思路同时也可用在改善裂变弹材料利用率上），放出去咬人的思路通向中子弹，美帝的叫法是“增强辐射武器” Enhanced Radiation Weapon，缩写是ERW。
上述反应式还有一个问题在于氚。氚是放射性元素，它的半衰期只有12.32年。这个鸟事情造成了两个麻烦，第一每几年把库存核弹头挨个拎出来翻新是一件既很不安全又很不专业的事情（为显得专业一些某得在这声明一句，现代热核弹设计初级都是用聚变加强过的，里面有个管子通向一个氚罐。但是显然换个氚罐跟把次级拆下来全面翻新不是一个数量级的麻烦）。第二，半衰期这么短的放射性元素自然界里显然没有，要用得拿反应堆造。美帝用的都是从重水堆里面来的，重水自己就不少钱了。这样实用的热核武器设计就要用到第三个反应，这引出了比较不太出名的核材料锂6。
Li6 + n = He4 + T + 5MeV (3)
如图所示，锂6在快中子轰击后生成氦和氚，这带来两个好处。第一用锂6代替氚随用随造，省了存储的麻烦；第二锂6是稳定元素氘也是稳定元素，这样把放射性元素氚挤出次级去了以后聚变材料就可以用氘化锂6（LiD）代替不好存放的氚气，这玩意常温下是固体，除了着水就玩完之外没啥缺点。这里面只缺一个中子源，但是我们知道裂变材料是很好的中子源。
下面以典型氢弹结构泰勒-乌拉姆设计（上面提到的Teller-Ulam Design）为例说明一下氢弹如何利用上述三个反应。

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（一不做二不休，索性连wikipedia的原图一块抄来）

如图所示，上面那个圆球是初级，下面那个形状好像字纸篓的是次级。初级就是一个内爆式原子弹（这里用了氘氚增强裂变），字纸篓里面装着聚变材料氘化锂6，氘化锂6中间那根棍状物是裂变材料。图中这里写着钚，实际上只要能过临界提供快中子谁都行。
字纸篓还有个壳（图上写着铀238的那一层），这个壳的材料是机关所在，各有巧妙不同，暂且按下不表。
初级和次级之间填充的材料是泡沫塑料。这个东西在氢弹爆炸中也要用到，所以记得下次买大件家什的时候把里面的泡沫塑料留下，可以标上“核弹材料”然后放后院供人瞻仰。

让我们假设因为某些缘故（工作上不顺心啦，钓马子被LD发现啦，新来的实习生不够pp啦，欢迎大家发挥想象力），总捅李根同志在大洋彼岸悄悄的碰了一下小红按钮以示发泄。为叙述方便计，假设这中间所有环节全部呆掉，总之美国的弹道导弹唏哩呼噜象中午饭点奔向食堂的大学男生一样冲出了教室，更正，导弹井，然后奔向预设目标。洲际弹道导弹大概花了三到五分钟的时间冲出大气圈，然后在大气圈外兜上大约二十五分钟，期间放出各种气球箔条，当然还有若干货真价实的 W88弹头，其中一个就是我们故事的主角。假设这一个很幸运的没被橡皮套鞋系统在再入段之前干掉，它就会直奔莫斯科而去。假设李根同志上午在华盛顿发脾气，那这颗W88弹头到达的时候正好是莫斯科郊外的晚上。

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（同样来自wikipedia，美帝测试再入段载具图片。他们很有诗意的管这叫做“the Fingers of God”。）

核弹头再入大气层之后大约两分钟，引信来通知说预定高度到了，于是核弹开始引爆自己。首先是初级，经过精确同步的电子引信同时引爆初级外面的常规炸药，冲击波把初级的铀238外壳均匀的向内层的钚239/铀235核压缩，直到内层达到临界密度开始链式反应放出大量快中子。内层的温度和压力升高到一定程度之后，置于中央的少量氘氚开始聚变提供额外的快中子，帮助打碎更多的原子核，使得这颗初级放出比它的先祖更多的光和热。
在初级爆炸之后，它的能量通过某种效应转移到了次级。这可能是初级放出的X射线施加在次级上的辐射压力，据计算可以达到一千四百万个大气压；也可以是受到初级X射线辐射的泡沫塑料被加热到离子态并开始挤压次级，据计算可以达到七十五亿个大气压；目前最被接受的理论认为是次级的外壳受到初级X射线辐射的部分被加热到向外炸开，出于动量守恒向次级其余部分施加的压力，计算的结果是可以达到六百四十亿个大气压。出于显而易见的原因这些能量究竟是怎么转移的不方便实验验证，所以目前这些理论都还只是比较合理的推测。
总之，次级被向内压缩。首先开始变化的是氘化锂中央的裂变材料，它被压过临界密度，开始向它周围的氘化锂提供稳定的快中子。锂6在快中子的轰击下转化为氦、氚，还有能量。能量的积累迅速使氘和氚开始聚变，放出大量快中子。聚变产生的大量快中子或直接或经过反射，轰击到次级外壳上。
假如这是一颗三相弹头，次级外壳材料是裂变材料，它们在快中子的轰击下开始裂变，完成三相弹的最后一重核反应。
假如这是一颗“干净”的氢弹，那么它可能用铅之类稳定元素做次级外壳。但是如我兄所说，在聚变产生的大量快中子面前，它大概也要产生次生放射性。
假如这是一颗天下至毒的钴弹（对，三相弹也不是最狠的），快中子轰击下的钴外壳将转变为钴的放射性同位素钴60，就是常用作探地或医疗用放射源的那一种。钴60的半衰期是5.27年，每一克钴60的辐射强度是大约50居里，人体的吸收剂量是近距每克钴60大约0.5格雷每分钟，一般认为的致死剂量的20- 40分之一。钴弹爆炸地区将在十五至二十年后重新适合人类居住，但是该地区一半的人口将不会活着看到钴弹爆炸后的第二个月。这是一种有可能消灭地球上所有生命痕迹的武器，wikipedia该词条描述钴弹杀伤原理的段落标题叫做“Weapon of global destruction”。

核武器杀伤原理有四种，光辐射、高热、冲击波和快中子。钴弹的原理是把原来一下释放的能量转化成致命辐射在若干年内缓慢释放。
之所以说这一招特别狠毒，是因为一下释放的话只要及时疏散还是能有很多人在防空掩体里躲过去的，但是如果是钴弹那你就要在防空掩体里躲上十来年。这十来年里是不能种粮食的，所有要活下去的人都得靠罐头维生。即便有国家能储备这么多粮食，要在核掩体里存这么多粮食和人，那掩体会变得难以想象的巨大。
另外生物圈是没法象人一样疏散的，这意味着十来年后走出核掩体的人面对的世界将象海洋生物登陆以前一样荒凉。或许他们还可以看见猫、狗或者猪羊，但是恐怕很难再看到斑马或者北美红杉了。
最后钴60粉尘是可以进入大气圈的，这意味着全世界在这个问题上都是一条绳上的蚂蚱，陆地上很难有地方逃过这场灾难。
那么看来钴弹炸了只能杀死该地区一半的人吗

那一句话（“该地区一半的人口将不会活着看到钴弹爆炸后的第二个月”）原话是全身3-4格雷的辐射将在第一个月使人口减半（A prompt, full body dose of approximately three to four grays would kill 50% of the population in thirty days），抱歉我理解的有点误差。这单纯说的是辐射效果，提到一个月大概是因为3格雷的辐射虽然致命，但是杀人需要两个月。
但是这话意思显然不是一个月以后就没事了。之后由于持续的辐射、核掩体三防设施失灵、饥饿等等原因会有更多的人死亡。在广岛有人因为碰巧房屋结实逃过一劫，假如那是一颗钴弹的话，运气好的话他将在几个月后死于饥饿，运气不好的话将在接下来的几个小时内死于过量辐射。
躲远点能不能避开？

见上，钴60粉尘是可以进入大气圈被气流带到世界各地的，这意味着钴弹爆炸以后世界上将没有安全的地方。另外钴60的辐射是伽玛射线，同种材料的屏蔽效率跟厚度正相关，这意思是说除了地底掩体或者铅房之外大多数人类建筑都不安全。或许阳光不及的深海有可能躲过去，但是钴60进入海洋以后海洋也很难逃过辐射，伽玛射线不是快中子。
在我印象里面钴是这个样子的

呵呵，钴的稳定同位素钴59有很多用途，基本都跟大规模杀伤武器扯不上关系。譬如现在的电池里面有很多用钴的，但是显然手机和笔记本都不会造成致命辐射。

伽玛射线对人体细胞的作用

一定量的伽玛辐射会引起人体组织或器官的损伤，使生物体发生结构的改变和功能的破坏。从人体吸收核辐射能量开始到各种生物效应显现以及生物体病变直至死亡，其间要经过一系列物理的、化学的和生物学的变化。电离辐射对生物大分子的电离作用是产生辐射生物效应的基础。

伽玛辐射对细胞的作用方式有两种。伽玛辐射对人体细胞的作用就是载有较高能量、快速运动的不带电的微观粒子通过介质时，直接或间接地使介质原子发生电离和激发，引起生物体结构和功能的改变。

①直接作用：伽玛射线直接同生物大分子，例如DNA、RNA等发生电离作用，使这些大分子发生电离或激发，导致分子结构改变和生物活性的丧失；而电离和激发的分子是不稳定的，为了形成稳定的分子，分子中的电子结构在分子内或通过与其他分子相互作用而重新排列，在这一过程中可能使分子发生分解，改变结构以至导致生物功能的丧失。

②间接作用：人体的细胞中含有大量的水分子（大约70％），所以在大多数情况下，电离辐射同人体中的水分子发生作用，使水分子发生电离或激发，然后经过一定的化学反应，形成各种产物，这些产物中，包括了一些活性很强的自由基和过氧化物，例如氢自由基，羟自由基和过氧化氢等，它们作用于生物大分子，例如DNA，会导致这些分子结构和功能的变化，造成功能障碍和系统的病变。

伽玛射线对细胞的损伤，直接作用和间接作用的结果都会使组成细胞的分子结构和功能发生变化，而导致由它们构成的细胞发生死亡或丧失了正常活性，发生突变。因此概括来说，伽玛辐射对细胞的损伤就是杀死和诱变。在辐射生物学中，杀死细胞理解为细胞丧失了分裂生产子细胞的能力；而诱变细胞主要指癌变、基因突变和先天畸变。



伽玛射线对人体细胞作用的生物效应

受大剂量照射的人体，由于细胞被杀死或受到损伤，最终会出现一些病症，从临床症状上可分为躯体效应和遗传效应。人体有两类细胞，躯体细胞和生殖细胞，它们对电离辐射的敏感性和受损后的效应是不同的。出现在受照射者本人身上的效应称做躯体效应，出现在受照者后代上的效应称做遗传效应。

①躯体效应。电离辐射对躯体的损伤其本质是对细胞的灭活作用，当灭活的细胞达到一定数量时，躯体细胞的损伤会导致人体器官组织发生疾病，最终导致器官功能的丧失。躯体细胞一旦死亡，损伤细胞也随之消失，不会转移到下一代。为了给出大剂量照射对造成躯体效应的概念，下面给出一些具体的数据，例如一个人急剧接受1Gy以上剂量，由于肠内膜细胞受损伤，可能在几小时后就出现恶心和呕吐，也可能引起白血球减少，血小板下降，肾功能下降，这是中等程度的放射病。如果一次接受2.5Gy剂量，皮肤会出现红斑和脱光；5Gy剂量造成细胞死亡的概率大约50％，8Gy以上的剂量几乎肯定造成死亡。

②遗传效应。生殖细胞中含有决定后代遗传特征的基因和染色体。所谓基因是指具有特定核苷酸顺序的DNA片段，它具有储存特殊遗传信息功能。在电离辐射或其他外界因素的影响下，可导致遗传基因发生突变。当生殖细胞中的DNA受到损伤时，后代继承母体改变了的基因，导致有缺陷的后代。基因突变有两种情况：一种是自发基因突变，另一种是诱发基因突变。科学家们在实验室里严格控制剂量的条件下，对养育的动物进行研究中发现了辐射遗传突变效应，并且表明在大剂量下，突变率随电离辐射剂量成正比增加，因此对于人体一定要避免大剂量照射。应当指出，没有受到电离辐射的动物也会发生基因突变，这属于自发的基因突变，是由于化学试剂或天然本底辐照等因素引起的。对人类来说，自发基因突变率约为12／1000，即每1000个出生者中约有12例存有基因突变。一般来说，人体细胞中非自然性基因突变是有害的，应当避免。