为什么非要用铀和钚来做原子弹?其它放射性元素不行吗?


为什么非要用铀和钚来做原子弹?其它放射性元素不行吗?

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理论上其它一些放射性元素也是可以的 , 好比此刻已经进行过尝试的铀233 , 还有镎237和一些镅的同位素 。
可是 , 几乎没有一个比铀235和钚239更适合的了 。
若是利用一个核材料建造核弹 , 那么它必需合适一个前提 , 那就是激发核裂变的链式反映 。
简单的说就是 , 核材料在裂变中释放的中子 , 至少能在另一个原子核中发生核裂变 , 这样我们就只要供给一个原始的中子就好了 。
为什么非要用铀和钚来做原子弹?其它放射性元素不行吗?

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可是 , 若是中子掉去的速度比它们由裂变形当作的速度快 , 链式反映将不克不及自我维持 。 在链式反映正好可以自我维持的时辰 , 这个时辰被称作临界质量 。
其实 , 非放射性此刻不克不及当作为核材料也可以归结为这一点 , 因为这些元素的临界质量是无限大的 。
其它核材料欠好建造原枪弹(或者没有达到兵器级别)的第一个问题就在这里 , 因为很多放射性元素的临界质量很是大 , 若是作为原枪弹材料 , 您可以想象它的体积有多大 。
铀235的临界质量是52kg , 而钚239的临界质量只有10kg , 之所以铀233被证实是兵器级核材料 , 很大一部门原因也是它的临界质量只有15kg 。
还有一点 , 分歧同位素是有着分歧的临界质量的 , 并且良多放射性元素的同位素临界质量也是无限大的 , 好比铀238 。
从这里也不难发现 , 元素是否放射性和是否作为核材料是两码事 , 而达到兵器级别又是另一回事 , 素质原因是裂变和衰变涉及到原子核的根基力是分歧的 。
当考虑临界质量的时辰 , 其实我们此刻已知的放射性元素中 , 就已经没有几个合适兵器级此外了 。
固然少 , 但仍是有的 。
之所以铀235和钚239当作为最遍及的核兵器材料还有其它两个主要原因——相对好获取和半衰期足够长 。
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上面这个表格里是临界质量相对小的核材料 , 您不难发现 , 此中一些半衰期是很短的 , 有一些一年都不到 。
这种环境是晦气于储存的 , 本年造好的原枪弹 , 来岁它的原材料就酿成了不克不及引起链式反映的其它元素 。
别的一点是相对轻易提取 , 这个也很好理解 。
大部门放射性元素都是人工合当作的 , 而人工合当作的元素都有一些相似的问题 , 就是制造不轻易 , 提取很难 , 可是消逝却很快 。
好比我们前面所说的镎和镅就都是人工合当作的 , 镎的大部门同位素都是半衰期极短——几天的那种 。
镎237的半衰期是很长了(上面表格里的第四个 , 半衰期2,144,000年) , 可是获取它是个浩劫题 , 此刻它应该都没有当作为买卖品被明码标价 。
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镅的一些同位素是有明码标价的 , 但很贵很贵 , 我查到镅241的单价是每克1500美元摆布 。 要建造原枪弹的话 , 光这些核材料的当作本估量就是百八十亿 。
而铀235就纷歧样了 , 它是自然存在的 , 在自然铀矿中大约有0.7%的铀235 , 而其它几乎都是铀238 。
看着仿佛不多 , 但这个当作本已经比那些人工合当作的要低很多了 。
【为什么非要用铀和钚来做原子弹?其它放射性元素不行吗?】钚239是在核反映堆中经由过程铀238接收中子而人工生当作的 , 它获取的当作本也相对较低 , 所以它也是不错的材料 。

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