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都知道核武器的原理,却还是造不出核武器,其实技术壁垒在这里

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发表于 2020-1-14 14:39 | 显示全部楼层 |阅读模式


核武器是人类所制造的一种极具粉碎性的攻击性武器。
从1945年天下上第一颗原子弹问世,距今已有70多个年初了,核武器的制造原理也早已不是什么秘密了。但对于大多数的国家而言,制造核武器仍旧是一件极为困难的变乱。是什么成为了制止核武器扩散的关键技能壁垒呢?
核武器的原理简朴来讲就是“链式反应”,作甚链式反应呢?我们知道制造核武器的关键质料是铀235,这是一种独特的元素,当铀235罗致了低能中子之后,便会发生裂变,从而开释巨大的能量。而一个铀235在裂变的过程中会开释出2个中子,而这2个中子又会被别的的铀235罗致,促成别的铀235的裂变发生,这种牵一发而动满身的转达过程就是链式反应了。




题目是在自然界之中,铀235并不是单独存在的,它总是和铀238在一起。
通常我们所说的铀矿之中铀235的含量只有0.7%,别的全都是铀238,这有什么题目呢?铀235与铀238的区别在于,铀235有92个质子和143个中子,当它罗致中子之后便会产生裂变反应。而铀238有92个质子和146个中子,它罗致中子之后不会裂变,会直接变成有92个质子和147个中子所构成的铀239,就如许,中子被它不声不响的吃下去了。
以是当铀235和铀238在一起的时间,纵然铀235发生裂变,开释的中子也会被铀238吃掉,以是自然也就不会继续产生链式反应。以是就必须要将铀235与铀238分开,但是两者无论是物理性子照旧化学性子都非常相似,想要分离,难度可想而知。




如果说铀235与铀238有什么区别的话,那么就是铀235比铀238轻,不外只轻那么一点点。
要将铀235与铀238分离,也就必须要借助于二者的这一点点区别。而要使用两者重量上的差别将其分离,起首就必须要将二者变为气体,题目来了。铀单质的沸点可以到达4131摄氏度,别说很难将其气化,就是气化了,云云高温,用什么容器举行分离呢?以是不可,必须要将其变为一种沸点低的化合物,这种化合物要满意两个条件,一是沸点低,二是少有同位素。
由于如果同位素过多,在举行分离之后,无法确定那些更氢的气体是铀235,由于也有大概是更轻的别的同位素。以是终极选定了氟,终极确定的铀化合物气体就是六氟化铀。六氟化铀的沸点只有56摄氏度,而氟在自然界中也只有唯一的同位素,可谓理想选择。




制造六氟化铀就是核武器制造过程中的第一个技能壁垒。
六氟化铀有剧毒,哪怕是一点点水蒸气都能天生致命的氢氟酸,且腐蚀性极强,大多数金属都遭受不住,别的它性子生动,纵然在极低的温度下都可以和氢发生爆炸。在汗青上,为了可以大概分离出氟单质,多少科学家都在分离过程中或完成后失去了生命。仅这一点就成为了许多国家难以逾越的困难。
如果我们乐成拥有了六氟化铀,那么立刻就会遭遇第二道技能壁垒。要使用六氟化铀气体分离铀235和铀238有两种方法,一种是气体扩散法,一种是气体离心法。所谓气体扩散法,就是让六氟化铀气体通过管子进入到一个低压容器中,由于质量轻的气领会比质量重的气体扩散快,以是铀235会比铀238先出来,网络先出来的气体,然后反复这一过程,就能使铀235的纯度越来越高。




相比气体扩散法而言,使用气体离心法举行铀235的浓缩更为高效也更为常见。
气体离心法就是将六氟化铀气体放入离心机之中,在离心机的高速旋转过程中,质量轻的气领会会集到中央上部位置,而质量重的气领会被甩到外层下部,收会集心上部气体,再反复使用离心机举行浓缩,就得到了纯度越来越高的铀235。
铀浓缩的方法听起来好像不算太难,但制造这些离心机却布满了各种技能困难,举行铀浓缩的离心秘密产生百万倍重力的离心力,每秒钟的转速可以到达数千转,而制造离心机的金属既要经得住六氟化铀的腐蚀,又得遭受得了高速转动,这就不是一样寻常国家可以搞得定的。位于美国俄亥俄派克顿的浓缩铀工厂拥有6万台先辈的气体离心机,也只能将铀235浓缩到30%的水平,而要制造核武器,至少要把它浓缩到80%以上才行。#科学每一天#

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