为什么原子弹当量有限制,而氢弹当量能做得很大
发布时间: 2023-07-11

氢弹的当量一般在几十万到几千万吨TNT之间,而原子弹的当量大多在几百到几万吨之间,最大的只有几十万吨。两颗核弹的当量差异之所以很大,与其原理有关。

核力结合质子和中子形成原子核(质子除外)。其稳定性与比结合能有关。比结合能越高,原子核越稳定,从1号元素氢到26号元素铁,元素原子核的比结合能逐渐增加,在铁中达到最大值。

随着质子数的进一步增加,比结合能降低。

对于26日之前的元素,它们将在核聚变后释放能量。对于26号之后的元素,它们将在核裂变后释放能量。因此,比结合能最低的氢适合制造氢弹,而比结合能较低的铀和钚适合制造原子弹。

为了制造原子弹,需要高浓度的铀-235和钚-239。然而,当这些可裂变物质聚集在一起达到临界质量(铀-235为52千克,钚-239为10千克)时,它们可能会自发发生核裂变反应,从而引发自爆。因此,原子弹的当量将是有限的,不能是无限的。最大当量只有几十万吨TNT。

相比之下,氢弹没有临界质量问题。要知道恒星的加热原理是氢核聚变,恒星的质量是巨大的。

例如,太阳的质量已经达到了2000亿吨,是地球质量的33万倍以上,宇宙中还有比太阳质量高数百倍的大质量恒星。因此,氢弹可以制造得非常大,最大当量为5000万吨TNT。然而,氢弹中还含有一颗原子弹,因为原子弹爆炸需要释放足够的能量来引爆氢弹。

在所有元素中,氢的比结合能最低,远低于铀和钚。氢被冷凝成氦后,两者的比结合能差接近6 MeV。然而,铀分裂成较轻原子核后的比结合能小于1MeV。因此,在相同质量下,氢弹爆炸释放的能量远高于原子弹。

待续......

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