一颗只有一粒米大小的原子弹爆炸后威力能有多大?你怎么看?
原子弹,具有强大的破坏力,它爆炸后所遗留的问题,也难以治理,因此,原子弹是不允许轻易使用的。
目前,即便是一颗小型的原子弹,也相当于十几万吨TNT当量,而最大的氢弹,可达上千万吨TNT当量。美国开发出一种小型战术核武器,重量仅有45公斤,士兵可以随身携带,但是其威力却不可小觑。美国还有一种核炮弹,长78公分,粗28公分,重量只有23公斤,是目前最小的战术核武器,爆炸时会产生10--20吨TNT当量。
实用的原子弹,再小也需要一定的体积,当年美国在广岛投掷的原子弹“小男孩”,当量只有不足2万吨,其长度也超过了3米,重达4吨多。
而如果将一颗原子弹只造成只有一粒米大小,它会有多大的爆炸威力?
实际上,一粒米大小的原子弹是不会爆炸的,因为,原子弹爆炸的前提条件里面的铀235需要具有一定的体积和足够的质量,铀的体积如果小于临界值,就不具有可以爆炸的物理特性。
当铀235的体积足够小的时候,它产生的中子无法撞击其它的原子核,无法进行持续的链式反应,因而这种微小的核裂变的能量完全可以忽略不计。只有当铀235的体积大于临界值,才能获得持续的链式反应,才能获得足够的能量。球形铀235,临界值是15公斤,环形钚239的临界值是5公斤,少于这个数量则无法制造原子弹。
当然,如果想进一步减少铀235的使用量,必须要使用更好的中子反应材料,但是,以目前科学技术还难以做到。
总之,一粒米大小的原子弹,没有任何战争意义,只不过就是一小块放射性金属,不具有可以爆炸的特性,但是,它的放射性危害还是有的。
虽然一粒米大小的原子弹造不出来,但是我们可以简单的推算一下,看看依附于大型原子弹上的一粒米大小的铀235,参与爆炸能产生多少能量?
一粒米的体积约0.003立方厘米,铀235的密度是19g/立方厘米,那么,一粒米大小的铀235的质量=0.057g,根据理论计算,这么大的铀235进行裂变时将会产生4822200000焦耳的能量。
1克TNT炸药爆炸会产生4184焦耳能量,那么 :
4822200000➗4184=1.15吨TNT炸药爆炸产生的能量。这1吨多的TNT炸药把一座大楼炸平毫无悬念。
这就是一粒米大小的铀235爆炸的能量。但是单纯这么一点的铀235是做不出来原子弹的。

一颗只有一粒米大小的原子弹爆炸后威力能有多大?你怎么看?
不是我泼冷水,以人类目前的科技实力是制造不出一粒米大小的原子弹的。原子弹是以核材料的核裂变链式反应释放巨大能量而产生威力的一种武器,但是要诱发核材料的链式反应必须以传统的化学爆炸产生高温高压为前提,这也就是为什么原子弹内部必须装填一定量的TNT炸药作为起爆扳机的原因。所以别说制造一粒米大小的原子弹,就是一粒米全部装满TNT炸药,也不足以引发链式核反应,因此一粒米大小的原子弹更是不可能造出来的。既然一粒米的原子弹不能造,那么我们就只能讨论讨论一粒米大小的核材料(以铀235为例)裂变后的威力有多大。投放在日本广岛的世界上第一颗原子弹——小男孩,它的尾塞里装有60公斤铀235,但是由于枪式原子弹转换效率太低,最后只有约700克铀235发生了裂变反应,不过就这么一点裂变能量,最后爆炸产生的TNT当量也高达1.5万吨,也就是说一克铀235裂变产生的能量约等于21吨TNT爆炸的能量。一粒米的平均体积大约为0.02立方厘米,而铀235的密度为19.05克/立方厘米,换算下来,一粒米大小的铀235的重量大约为0.38克,按照一克等于21吨TNT炸药计算,一粒米大小的铀235裂变产生的能量约等于8吨TNT爆炸,那么8吨TNT爆炸的威力有多大呢?66式152毫米加榴炮高爆弹TNT装药大约为6公斤,能在地面上炸出直径5米,深1.8米的大坑。美军Mk-84航弹内部装药430公斤,加上高空投掷的动能加速度,在地面爆炸的威力差不多等于1吨,在地面能够炸出直径11米的大坑,冲击波殃及120米之外。如果是8吨TNT同时爆炸,弹坑直径最起码在20米以上,冲击波范围在300米以上,炸毁一座像世贸大楼这样的超大型建筑绝对不在话下!
一颗只有一粒米大小的原子弹爆炸后威力能有多大?你怎么看?
问题:一颗只有一粒米大小的原子弹爆炸后威力能有多大?你怎么看?
这是一个科学问题,与“你怎么看”没有关系。因为不管“你怎么看”,这个问题都有标准答案。
首先,让我们了解一下原子弹是个啥玩意。所谓原子弹是核武器的一种,是指通过核裂变释放出的巨大能量,发生剧烈爆炸,利用光热辐射、冲击波、放射性等效应造成杀伤和破坏作用,使用后还会导致大面积放射性污染,是一种大规模杀伤性武器。核武器还包括氢弹,这里不展开来说。
原子弹的结构主要有引爆控制系统、高能炸药、中子源、中子反射层、核装料、弹壳等部分组成,核裂变装药主要为铀-235或钚-239。其爆炸原理是利用这些装药的质量临界点,将每一块装药设置在临界点之下,然后通过常规炸药,将这些核装药块迅速挤压到一起,从而形成连锁反应,爆发出巨大能量。
何谓质量临界点?就是放射性裂变材料维持链式反应的最小质量,达到了这个质量,裂变材料就会自己发生自持式连锁反应,导致爆炸。临界质量的大小取决于材料的种类、结构密度、几何形状、有无中子反射层等。有中子反射层的球形铀-235临界点为15kg左右,钚为10kg左右。
原子弹的威力有多大?原子弹爆炸的原理是当一个中子打到铀-235原子核,就可以使这个铀核发生裂变,放出2到3个中子,这个过程是随机的,因此平均约2.5个中子。在这个过程,会有一点点质量亏损,这些失去的质量就变成能量释放了。
这个过程的反应式为:U235+1n→Ba142+Kr91+3n。
从反应式我们可以看到铀-235核子质量为235.0439,加上1个中子质量为为1.0087,总质量为236.0526;裂变后产生一个钡-141,质量为140.9139,和一个氪-92,质量为91.8973,再加上3个中子,质量共为235.8373。质量亏损为0.2153,亏损比为0.0912%。
也就是说,1kg的铀-235,在裂变中转化为其他物质质量为0.999088kg,其中有0.000912kg的物质转化为能量了。这个能量转化出来有多大呢?这里需要用到爱因斯坦质能方程,其表达式为E=MC^2,这里的E为能量,M为质量,C为光速。根据这个公式计算:E=0.00912*300000000^2=8.2^14J
答案是1kg铀-235完全发生裂变反应的话,可以得到8.2万亿焦耳能量。1吨炸药能量相当于4184000000焦耳,1kg铀-235完全连锁反应爆发出来的能量相当1.96万吨炸药的爆炸威力。
实际上,原子弹爆炸威力远远达不到这个水平。原子弹爆炸威力达不到上述计算水平,并不是爱因斯坦的质能方程有问题,而是存在两个无法解决的问题:一是核燃料做不到100%纯度,1kg核装药就没有1kg铀核质量;二是这些装药的核裂变反应并不能全部完成,很多核装药还没来得及反应就被炸飞了。
美国上世纪投放到日本广岛的首个原子弹外号叫”小男孩“,装了铀-235药料64公斤,采用的引爆方式是枪式结构,也就是像用枪射击一样的把几块分开的铀-235块迅速挤压在一起,使之达到质量临界点,发生连锁反应。具体是将这些铀块分成4块,让每一块都没有达到临界质量,起爆时用常规炸药爆炸力量将其中一块射向其他三块,形成整块超临界质量的铀-235,引发裂变连锁反应。
理论上这个爆炸威力有多大呢?按质能方程计算得:64*0.000912*300000000^2≈5.25*10^15J/4184000000≈1255525吨炸药。也就是这颗原子弹如果完美地发挥出核裂变威力,就相当约125.5万吨TNT烈性炸药爆炸当量。
但实际上,据后来评估,这次爆炸威力只相当于1.3万吨TNT当量,只达到理论能量的1%多点,也就是还没有达到1kg纯铀-235全部裂变释放的能量。
人类有能力制造米粒大的原子弹吗?从上述原子弹爆炸的原理,我们可以看出目前制造的的原子弹,是依靠核裂变连锁反应的质量临界点来实现爆发的,小于质量临界点的原子弹无法实现爆发。
从目前的用于原子弹装药的两种主要药料来看,铀-235的质量临界点在15kg左右,钚-239的质量临界点在10kg左右,小于这个质量就无法形成连锁反应。因为铀核裂变放出的中子必须要打到另一个铀核,如果没有达到临界质量,中子碰到铀核的概率就小于1,链式反应就难以为继。因此从目前的人类技术水平来看,还无法制造出很微小的原子弹。
当然,这个临界点并不是绝对的,在创造某些条件的情况下,可以发生改变。比如在铀-235球外面包裹一层中子反射层,临界质量就可以降低。但这种降低也是有限度的,比如中子反射层效率很高状态下,把装料临界下降到3公斤。但要下降到以克计算,甚至一个米粒大小,目前技术还无法达到。
但这里可以测算一下这个米粒大小的核药有多大威力。这里说的米粒只是里面的装药为一个米粒大小,如果要包括整个结构和外壳,米粒大小的核弹就更无法做到了。
有人测量过一粒米的重量,有大有小,一般的米约为20mg。米的密度约1.6g/cm^3,铀-235的密度为约19g/cm^3,约为米的12倍,因此如果1个米粒大的铀-235质量约为240mg。按照核聚变质量转化率0.0912%计算,240mg将有0.21888mg的质量转化为能量,根据质能方程(略去计算过程),可得到约4.7吨TNT烈性炸药的爆炸威力。
但实际上,原子弹核装药利用率只有约1%,这样这个只有米粒大小核装药的微型原子弹,爆炸威力为47kg炸药的当量,因此其破坏力也是不可小觑的。
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一颗只有一粒米大小的原子弹爆炸后威力能有多大?你怎么看?
这个问题老梁来回答。
大兄弟咱可不能这么为难科学家。虽然科学这东西,能够创造奇迹,但这奇迹咱的符合科学设定的框框才成啊,出了这框框可不成啊!
米粒大小的原子弹,这不仅是科学家,就是科学这老爷们也会泪奔的!
咱说的实际性的东西,大家伙感觉一下。就目前为止,最小的核弹,长78厘米,最粗的地也就28厘米。
这已经不叫核弹了,只能叫核炮弹。这么个丧心病狂的东西是谁造出来的呢?是美国人,二战结束后,世界上所有国家对苏联这老爷们,就一个大写的服字,一己之力拿那拖拉机厂生产的小坦克就平推了德国人,这真不是一般人能干得了的。
所以欧洲这嘎达个顶个的害怕,苏联不高兴再来一个平推,所以为了抵御这么一个假象出来的困局,美国人就想出了这么一个玩意,核炮弹。
用来打击苏联人的钢铁洪流,拖延时间等待欧洲集结部队。
但这坑货有一个臭不要脸的毛病,最大射程两公里,可杀伤范围是五公里。
这可是真真的杀敌一万自损八百的家伙,一扣了扳机,几秒钟之内要是找不到一个地可以抵御接下里的核攻击,除了死就是个死了,毕竟核攻击不是炸完了就没事了,他的攻击时间那可就长了。
好吧,这算是搁实例,也算是个题外话。
那么核弹能不能够再压缩呢?一直压缩成米粒大小,理论上有可能吗?可能?哎!咱首先说这最重要的一点,原子弹之所以能够爆炸,最为关键性的一点他有一个临界质量,比这临界质量要是小了,玩了,您别提啥原子弹不原子弹的,这压根就是以臭蛋,爆不了的。
为嘛呢?咱先介绍一下这核裂变的原理,再说这临界质量您就明白了。
大家伙都知道,原子弹爆炸其实就一个核裂变的过程,用中子攻击核材料中的原子核,迫使这原子核发生裂变,释放能量的。
但您知道一枚中子想要击中一枚原子是啥概念吗?这就相当于两高尔夫球场中一个摆放了高尔夫球,一个摆放了一个大一点的篮球。
得,您用着高尔夫球击中这篮球,恭喜核裂变就开始了。
这中间就牵扯到了临界质量。
您这核材料的质量忒小了,中子还没有机会撞到原子核,一家伙就飞出了这一坨核材料,裂变都没得想了,还原子弹爆炸?洗洗睡吧!
那么这坨核材料的质量至少能够让中子在没有飞出核材料的时候,就能够撞到原子核,这个质量就是临界质量。
所以就这么一个临界质量,他就已经限制了原子弹,是不可能变成米粒大小的。
傻了吧!
而原子弹之所以可以保存,就是因为咱把这里边的东西切成一小块一小块的,分开保管,让他们达不到临界质量,这就能够让原子弹保存下来。
当然这只是个比喻,实际情况比这复杂,但您可以这么理解。
说道这里估计有小伙伴要问了:“这临界质量有多大呢?”
钚大概是5公斤,铀大概是十五公斤。
您这还不算点燃原子弹的导火索——TNT炸药,现在啥TNT炸药能微缩到米粒大小?
当然您非要说假如的话,咱可以按照投放到日本那广岛的原子弹进行推算。
原子弹小男孩里边塞了六十公斤的铀,但真真爆炸的只有其中的七百克,比例很小,但也相当于1.5万吨TNT的威力。
那么一块米粒大小的铀真真的把他点燃了,这就相当于八吨的TNT,总之一栋高楼肯定是没了。
一个冲击波下去,三百米的范围内一定是一个坑。
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一颗只有一粒米大小的原子弹爆炸后威力能有多大?你怎么看?
一颗只有一粒米大小的原子弹爆炸后威力能有多大?
从理论上看,并不能制造出米粒大的原子弹,全世界最小的原子弹是M388“大卫·克洛科特”核炮弹,长780毫米,直径最粗处280毫米,是世界上实战部署过的最小核武器!它是五十年代的W-54核弹头基础上研发的,有10吨和20吨当量可选!无法把原子弹制造到无限小是因为它并不是一块核材料即可引爆,还需要外围引爆结构,如果按临界质量来计算的话,它还可能更大!
一、何为临界质量?
如果是裂变的原子弹,那么就会涉及到一个临界质量的概念!它的本质是能让核材料中的自由中子在于逃逸出整块材料之前能撞击到下一个原子核的最小质量,如果质量太小,那么就没有机会撞击产生链式反应,如果足够大那么就可以形成原子弹所需的链式反应!
各位可能搞不明白一整块核材料都是固体,为什么自由中子会从里面跑出来?那么我们得来了解下:U235原子的直径是原子核的26634倍,而质子则是原子核直径的百分之一左右,中子的直径只有质子的一半,要击中另一个原子核的话,相当于从一个体育场中心打高尔夫击中另一个体育场中心的一个篮球大小的物体!所以需要有足够大的体积才不至于让这颗中子在撞击到另一个原子核之前跑出材料外!
钚—239的临界质量为5千克;
铀—235的临界质量为15千克;
请注意,以上临界质量需要铀—238作为中子反射材料!
二、能制造出低于临界质量的核弹吗?
上文中有说明,低于临界质量的中子会在撞击到原子核之前就跑出核材料!那么很明显只有10吨TNT当量的核弹核材料明显是低于临界质量的,那么这些核弹是如何制造的呢?
当然无论是满足临界质量要求还是不满足临界质量的核弹,都有一个中子反射层,因为我们希望在核材料炸散之前,有尽可能多的核材料产生裂变,那么自由中子你被反射回来就成了一个重要的手段!简单的说只要中子反射材料足够好,那么我们就可以把核材料的装药量减小,甚至做到非常小!比如本文开头的M388“大卫·克洛科特”核炮弹,整个炮弹质量只有23千克!
它的射程只有2千米,但它对人体的杀伤范围超过5千米,对于这种武器您有什么话要说?
三、一块米粒大的U235彻底释放能量,威力有多大?
这个是无法制造的,因此我们只能计算核材料彻底裂变时候的能量,以下为参数:
米粒大的U235材料按3立方毫米计算
铀的密度为:22.48g/cm^3,
那么这块材料的质量约为:0.00006744kg
U235材料裂变时质量亏损约0.0935%,那么亏损约:0.0000000630564kg
按大神爱因斯坦的质能方程E=MC^2,约合:5667226605.25J
按一吨TNT4184000000J计算,那么总共约合:1.34吨TNT的能量!
各位可以想象一下1.34吨的TNT爆炸产生的能量,不过提醒下各位,一般一枚152MM的高爆榴弹装药量约为6千克TNT,杀伤范围大约400M直径!
一颗只有一粒米大小的原子弹爆炸后威力能有多大?你怎么看?
虽然核武器小型化搞了这么多年,但迄今为止人类还没有造出米粒大小的原子弹,而且根据原子弹核爆原理推测,人类也不可能造出那么小的原子弹。
原子弹使用的裂变材料(铀235或钚239)要想发生核爆,就必须超过一定的临界质量,只有这样才能发生连续链式核裂变反应。在以铀238为反射材料的条件下,铀235与钚239的临界质量分别为15公斤和5公斤。即便不考虑裂变材料的利用率,15公斤的铀或者5公斤的钚也没办法做到米粒大小。
无论如何米粒大小的原子弹不可能实现,但为了满足题主的好奇心,也可以从理论上计算一下它的威力。
二战末期,美国在广岛投下的第一枚原子弹使用了64千克铀,爆炸当量为1.5万吨TNT,相当于每千克铀的爆炸当量为234吨TNT。而美国在长崎投下的钚原子弹使用了6.2千克钚,爆炸当量为2.1万吨TNT,据此推出每千克钚的爆炸当量为3387吨TNT。虽然铀和钚的密度要大很多,但米粒大小铀或钚的质量也不会超过5克。假设铀或钚的质量就是5克,那通过简单的数学计算就可以得到米粒大小原子弹的威力:米粒大小铀原子弹的当量为1.17吨TNT,米粒大小钚原子弹的当量为16.94吨TNT。
与普通原子弹比,米粒原子弹的当量确实要小了很多,但以它的威力炸死个人依然绰绰有余,所以大家千万不要想着过年当鞭炮用了!
文/战情解码
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