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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?

2020-08-21 06:01阅读(135)

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

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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!

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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。

好了,今天就写到这里喜欢的朋友加个关注,顺手点个赞呦!

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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?

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!

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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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谢邀。要回答这个问题,首先要了解以下的常识和数据。

临界质量:简单讲就是满足核装料发生裂变反应的最小质量,小于此质量时,核反应将不能发生,在无中子反射条件下,U233和U235的临界质量分别是15㎏和52㎏,而一粒米大小的铀质量不会超过5克,所以也就不会产生核爆了...当然,如果非要回答这个问题,可以大体估算出一粒米大小的U235的平均能量密度。以满足网友们的好奇心。

以普通原子弹为例,它的装药一般是U233和U235,以U235为例计算,一公斤235的理论能量密度大约等于2500吨优质煤,也就是8.6*10^13焦耳,值得注意的是,235在核装药中并不会完全裂变,比如当年的广岛,60公斤U235里面只有1.3公斤完全裂变,释放能量相当于2.2万吨TNT,裂变比例是2.1% 而一粒大米的平均质量为0.1克,密度接近1.1左右,铀密度19.1克每立方厘米。所以一粒米大小的铀,质量大约就是2克左右。再来看梯恩梯,作为标准的军用化学炸药,每克梯恩梯的爆轰能量约等于4200焦耳左右。

根据以上数据计算:

理论值:一粒米大小的U235威力等于40476公斤梯恩梯

实际上:一粒米大小的U235威力等于850公斤梯恩梯,所以直观上威力大约是一个大型航空炸弹或者80发155榴弹威力。




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作为核电从业者解答下这个问题,首先要明白原子弹的爆炸原理:

原子弹的爆炸条件是原子弹内装填的易裂变材料能够达到超临界状态,易裂变材料一般是铀235或者钚239,只有达到超临界状态,原子弹内的易裂变才能瞬间发生链式裂变反应,即发生核爆炸。

达到超临界的前提是原子弹内核材料装有量达到超临界体积或者超临界质量。

影响临界质量和临界体积的因素有以下几种:

  • 核材料的种类,如铀235还是钚239;

  • 核材料的几何形状,如球形还是圆柱形,或者是椭球型,这个会影响中子泄露率

  • 核材料中有效易裂变材料的富集度;如铀235或者钚239的富集度。

U235和钚239在U238作为反射层情况下的临界质量早已经不是秘密被公布出来,使用武器级别富集度(富集度90%以上)的两种核材料的临界质量分别是15公斤和5公斤。15公斤铀大概需要3000吨铀矿石。

图释:铜铀云母

也就是说想要这颗核弹爆炸,先不说当量多少,至少要达到临界质量才能发生核爆炸,否则就只能发生物理爆炸,即只能做成脏弹。即使做成脏弹一米粒大小的U235由于半衰期很长,大概7亿年,放射性也是有限的,也没有多大的威力。

今天的科普就到这里了,更多科普欢迎关注本号!

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一粒米有多大?这是笔者拿卷尺量“东北长粒米”得出的直观结果,长度最多5毫米、宽度在2毫米、厚度1毫米多一点,这样一个小的体积不可能制造出来原子弹!

我们都知道,原子弹的核装药有两种:一种是铀235,另一种是钚239。其中铀235 的浓缩度要在93%以上,最好是95%!而且铀浓缩只是制造核弹的第一步,而核装药的铀或者钚还需要有“临界值”才行,也就是说超过临界值才能出现核爆炸。
这是广岛原子弹(铀弹)和长崎原子弹(钚弹)的爆炸示意简图。

铀和钚在产生链式反应时需要有“临界值”,也就是说这两个核材料不但要有浓缩度,还需要有一定的重量才行,根据公开的资料“广岛原子弹”使用了60公斤的浓缩铀,才产生了20000吨TNT的当量,受当时技术水平的限制,其中只有4公斤发生了链式反应!

U235要想产生核爆炸理论上需要52公斤才行,如果在外层有中子反射层,只需要15公斤。但原子弹实际制造中要超过这个重量。

52公斤也好,15公斤也罢它们的体积都大大的超过了一粒大米,虽然铀的密度很高的是19.05克/立方毫米…但,一粒米大小的铀235也 不可能产生链式反应,同时原子弹不仅仅是有核装药,还有高能炸药、电子器件、最外面的包裹层,如果将这些都算在一粒米的体积内,那么核装药的重量就更少了,估计2克都不到,2克怎么产生链式反应?

钚239是比铀235 用量少一些的原子弹爆炸核材料,核爆炸理论以10公斤为临界值,也就是说10公斤以上的钚才能产生核爆炸(核裂变),钚的密度是19.816克/立方毫米…一粒米大小的钚239也不可能产生核爆炸。

通过对铀235和钚239的最粗略介绍,可以得出以目前的核爆炸理论来看,一粒米大小的铀或者钚根本制造不出来原子弹,它的质量太轻了不会产生链式反应,而且原子弹不只是有核材料就能爆炸的,各种杂七杂八的辅助材料和装置也是很多的,一粒米大小的体积内根本装不下。
我国首枚氢弹实验,当量为300万吨TNT当量,估计铀235核扳机所用的铀235和钚239主装药加一起会用到几百公斤的质量

所以,用一粒米大小的体积去制造原子弹不可能实现。

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这个问题本身有问题,一粒米大小的原子弹无法实现核爆的临界条件,这个问题就像给太平洋安装护栏,给喜马拉雅山安装电梯一样,没有意义。

从工程角度看,超出了可行性阈值,原子弹临界质量在15公斤以上,显然一粒米不可能达到15公斤,最小的战术核弹也有两米多的长度。如果非要计算相当于一粒米重量的铀原料能量,也是可以计算,我们可以感觉广岛原子弹1公斤多的裂变材料等比估算一粒米重量的TNT当量,当然结果也是很可观的,至少相当于数十发榴弹炮的能量。

因此,这个问题除了满足好奇心之外,没有工程学上的意义,临界条件都不具备,如何进行裂变反应,就算科技达到了天顶星的地步,也不会去造一粒米重量的核武器。

这就像我们今天能够该500多米的高楼大厦,为什么不用木材盖?虽然我们能的科技完全能够去试试用木头到底能盖多高的楼,但没有人会这么做。

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威力很大,大的可是轻易杀死一个把它装在兜里的人。

以常用的原子弹核装药U235为例。一个米粒大小的丰度超过95%的U235,有着非常强的放射性。靠近它的人,很快就会因为受到超剂量的辐射而死去。而靠近它的人,也很容易因为超剂量的辐射而生病。也可能会死。

至于爆炸嘛。不好意思,它还不具备那个功能。

原子弹的爆炸原理是有放射性的金属元素通常是U235或者钚239发生链式反应而瞬间释放出巨大的能量。

但是,无论是U235还是钚239。要发生链式反应都是有前提条件的。

这个前提条件是金属的质量足够大。

这个质量被称作“临界值”。

比如U235,它发生链式反应的临界值大约是15公斤。换句话说,一块没有超过15公斤的U235金属块就只是一个有放射性的金属块而已。不会发生爆炸。

原子弹的爆炸过程,就是一个使用外力将两块亚临界的U235或者钚239的金属块压在一起,使其总质量超过临界值而自动发生链式反应的过程。而一个米粒大小的核装药,是远远达不到发生链式反应的条件的。但是,由于核装药都有着非常强的放射性,对人体的伤害比X光要强得多,人一直待在这种环境下,又没做好防护工作的话,会很快因辐射而死去。

因此,尽管只有一个米粒大小,对人体的损坏还是非常大的。

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不知道题主知不知道“临界质量”的概念,“临界质量”是保证链式反应正常进行所需要的核装药的最小数量,即维持核子连锁反应所需的裂变材料质量,由于受各种环境的影响,临界质量并非完全一样,影响它的因素包括核素性质、富集度等。

经过计算,一粒米的重量约为0.02克(通过100粒米为2克计算而来),现有科技条件下无论如何也做不到一粒米大小的原子弹相当于铀—235的临界质量为15公斤和钚—239为5公斤这样的级别,而满足不了临界质量的米粒级原子弹其威力也不大,在此小地就不计算了,交给数学课代表去算。

原子弹是核武器之一,它是利用铀235或钚239等重原子核的裂变链式反应原理制成的裂变武器,主要靠核反应的光热辐射、冲击波和感生放射性造成杀伤和破坏作用,以及造成大面积放射性污染,以达到战略目的的大杀伤力武器,由于原子弹爆炸威力无比,其爆炸释放的能量用TNT炸药的重量TNT当量来表示。

关于原子弹爆炸或核电事故,人类都有过惨痛的教训,比如世界反法西斯战争末期为加速加速战争进程,美军分别余1945年8月6日和9日对日本广岛和长崎投掷原子弹,造成大量平民和军人伤亡,1986年4月26日发生在前苏联加盟共和国乌克兰境内的切尔诺贝利核电站的核子反应堆事故,是近代历史中代价最“昂贵”的灾难事件,而2011年3月11日发生于日本福岛县的福岛第一核电站事故,造成放射性物质泄漏,一时间引起恐慌,人们纷纷抢购饮用水和食盐等。

从原子弹爆炸、核电站事故就可以看出核武器的危害了,更何况还有其他大规模的杀伤性武器的存在,因此国际社会有许多的人或组织抵制核武器,对此你怎么看?欢迎留言分享!