原子彈是不是只要得到了用火一點就著?還是如何被激活的?聽過原子彈爆炸需要密碼獲得了也無法輕易使用。但裡面是核聚變反應堆和火藥啊!溫度足夠高肯定是有危險的。求解(詳解)


謝邀。

答案分三個部分,1. 名詞解釋;2. 原子彈簡介;3. 槍式、內爆式原理詳解

另外,從題主的問題描述中可以看出題主對「原子彈」一詞的理解有些許偏差。題主的「聽過原子彈爆炸需要密碼獲得了也無法輕易使用。但裡面是核聚變反應堆和火藥啊!」這句原話中,認為原子彈裡面是核聚變反應堆和火藥。但實際上「原子彈」一詞特指純裂變武器,而純裂變武器是不涉及核聚變反應堆的。題主可能將原子彈誤以為是氫彈等其他涉及核聚變的核武器。本答案將僅解釋原子彈(純裂變武器)的爆炸原理,不會涉及對其他類型核武器的科普。

【1. 名詞解釋】

核武器的標籤有很多,比如常見的「原子彈atomic bombs」、「氫彈hydrogen bombs」、「核彈nuclear bombs」、「裂變彈fission bombs」、「聚變彈fusion bombs」、「熱核武器thermonuclear weapons」。對於這些名詞稍作剖析有助於幫助我們在描述核武器相關概念時做到規範用詞。

【1.1 對「核武器」一詞的解釋及核武器分類簡介】

核武器區分於其他種類武器的本質在於核裂變、核聚變並都涉及了原子核(atomic nucleus)的變化,因此「核武器nuclear weapon」是用以指代裂變、聚變武器的最佳辭彙。換句話說,核武器一詞是泛指,包括原子彈、氫彈在內的一切涉及核裂變與核聚變的武器。

嚴格意義上,目前技術條件下僅有兩類核武器,「純裂變武器(原子彈)」和「非純裂變武器」。由於「非純裂變武器」與「裂變/聚變混合武器」等價,因此核武器分類也可以表達為「純裂變武器Pure Fission Weapons」以及「裂變/聚變混合武器Combined Fission/Fusion Weapons」。

通俗點講,核武器分為「原子彈」和「非原子彈」。而未涉及核聚變的原子彈就屬於第一大類——「純裂變武器」。由於除了早期原子彈之外的其他核武器設計都涉及了核聚變,因此除原子彈外的其他核武器均屬於第二大類——「裂變/聚變混合武器」。總結一下,「純裂變武器Pure Fission Weapons」一詞對應原子彈,而「裂變/聚變混合武器Combined Fission/Fusion Weapons」一詞對應除原子彈外的其他所有核武器,比如氫彈。

下面用幾個公式來幫助大家直觀得理解核武器的這兩大類別。

公式1:臟彈?核武器

公式2:純裂變武器=原子彈

公式3:非純裂變武器=裂變/聚變混合武器=氫彈+中子彈+其他非純裂變武器(比如增強裂變武器Boosted Fission Weapons)

【1.2 對「原子彈」一詞的解釋】

純裂變武器通常被稱作原子彈,英文atomic bombs,或簡稱為A-bombs。但這一名詞實際上並不準確,原因在於所有化學爆炸釋放的能量也同樣源於原子間的相互作用。因此,僅以「原子彈」冠名純裂變武器而不對「核裂變」這一原理進行突出說明,是不恰當的。但由於「原子彈」這個詞已經廣泛為大眾所接受,也在40年代被曼哈頓計劃參與者反覆使用,因此「原子彈」一詞在今天廣為流傳。

在學術寫作中,對於「原子彈atomic bombs」均取其狹義的解釋,即「原子彈」僅指代早期的裂變核武器,尤其特指用以廣島長崎核打擊的那兩枚原子彈。正因此,後來衍生出了「原子彈倖存者Atomic-bomb suvivors」這樣的表述。

所以,題主的問題描述里稍顯混亂。核武器或者核彈是個寬泛的概念「聽過原子彈爆炸需要密碼獲得了也無法輕易使用。但裡面是核聚變反應堆和火藥啊!」

上圖為1969年Delayed Radiation Effects in Atomic-Bomb Survivors的截圖,該文標題上即應用了「原子彈倖存者Atomic-bomb suvivors」這一表達。

【2. 原子彈簡介】

〖2.1 純裂變武器簡介〗

純裂變武器是僅利用核裂變作為能量來源的核武器,其原理是通過化學炸藥爆炸,將臨界質量下的裂變材料(鈈或是高濃度鈾)擠壓成超越臨界質量的物質,繼而誘發鏈式反應。具體來說,在裂變反應發生伊始,核裂變所釋放出來的中子會撞擊其臨近的鈾/鈈原子核並使之發生裂變。由此,發生裂變的原子數量以指數的速度上升,這就是鏈式反應。

人類史上第一個核裝置即為純裂變武器——在著名的「三位一體」核試驗中於1945年7月16日試爆的名為Gadget(經常被譯作「小玩意兒」)的裂變武器。而核爆廣島、長崎的「小男孩」和「胖子」也是純裂變武器,具體來說,廣島的「小男孩」是槍式起爆的鈾裂變彈,而長崎的「胖子」則為內爆式起爆的鈈裂變彈。(有關槍式起爆及內爆式起爆的具體內容會在下文展開)

純裂變武器是入門級核武器,也是進一步研發其他任何一種核武器的基石。由於現代核武器(二相彈氫彈)都需要純裂變裝置作為初級,因此嚴格意義上二相彈便是裂變/聚變混合物器,這也就使得純裂變核武器成為了通向現代核武器之路的第一道門坎。除聯合國五大常任理事國/五大流氓(即有核國家)外,以色列、印度、南非、巴基斯坦、朝鮮也被認為是純裂變武器的擁有國(即擁核國家)。其中,以色列、南非是純裂變武器的疑似擁有國。

上圖即為三位一體核試驗前的Gadget,攝於1945年7月

〖2.2 純裂變武器設計的理論核心〗

純裂變武器共有兩種主流設計,槍式內爆式。但在介紹這兩種設計前,我們還需要理解純裂變武器設計的理論核心。

首先,我將對次臨界狀態和超臨界狀態的概念進行必要的補充。次臨界狀態和超臨界狀態的概念是由臨界質量這一概念引申出來的。臨界質量是指能夠維持核材料鏈式裂變反應所需的裂變材料最小裝量。裂變材料的臨界質量並不是固定不變的,相反,它會隨著核裂變材料性質、幾何形狀以及密度的改變而改變。當某種裂變材料的實際質量低於臨界質量,那麼該裂變材料處於次臨界狀態;同理,當其實際質量高於甚至數倍於臨界質量,那麼該裂變材料則處於超臨界質量。因此,通過改變核材料的幾何形狀及密度,我們就能夠在核材料實際質量不變的前提下改變其臨界質量的大小,繼而改變「裂變材料質量與其臨界質量」間的比值,從而實現裂變材料從次臨界狀態到超臨界狀態的跨越。

裂變武器設計的理論核心:

1. 在引爆前將裂變物質控制在臨界狀態之下,即裂變材料處於次臨界狀態

2. 使裂變物質由次臨界狀態進入超臨界狀態

3. 當裂變物質到達最大超臨界狀態時引入中子射流開始鏈式反應

4. 將裂變物質控制在一起,直到足夠比重的裂變物質參與鏈式反應

雖然使裂變材料進入超臨界狀態是實現鏈式反應得關鍵,但光獲得鏈式反應還不夠,我們需要的是極高反應速率下的鏈式反應,這樣才能保證在極短的時間內,在裂變物質四分五裂前,讓儘可能多的裂變材料參與反應。因此,通常來說需要三倍於臨界質量的超臨界裂變材料才能獲得可觀的裂變反應速率。也就是說,「超臨界狀態裂變材料與臨界質量間的比值」越大,其鏈式反應的速率也就越高

前面已經說到,臨界質量與材料本身形狀、密度、性質有關,因此對裂變材料的密度形狀加以改變,其臨界質量也會隨之改變。這裡有一個關鍵概念,裂變材料的臨界質量與其密度的平方呈反比。也就是說,裂變材料裝量/質量一定的前提下,其密度越大,臨界質量越小,那麼「超臨界狀態裂變材料與臨界質量間的比值」也就越大,其鏈式反應速率也就相應越高

所以,設計一種裂變材料密度可在極短時間內被提高的武器結構,就可以在極短時間內實現「超臨界裂變材料與臨界質量間的比值」翻倍的目的,也就由此獲得極高反應速率的。舉個例子,將某種即將進入超臨界狀態的臨界狀態裂變材料密度翻倍,我們就瞬間得到了接近4倍於臨界質量的裂變材料。因此,純裂變武器的兩大發展方向(槍式設計和內爆式設計)都應用了這種短時間內增加裂變材料密度以達到「超臨界狀態裂變材料與臨界質量間比值」倍增的設計思路。而在裂變材料裝量/質量一定的前提下,球狀裝料是最佳選擇。因此,採用球狀裝料的內爆式設計成為後來有核國家以及擁核國家的主要發展方向。

次臨界狀態及超臨界狀態下鏈式反應示意圖

【3. 槍式、內爆式原理詳解】

〖3.1 槍式裂變武器Gun-type fission weapons〗

〖3.1.1 槍式裂變武器原理簡介〗

槍式裂變武器的代表是「小男孩」原子彈,其原理是將一塊臨界質量下的裂變材料射向另一塊臨界質量下的裂變材料,由此使得裂變材料進入超臨界狀態。典型的槍式設計是:兩塊低於臨界質量的部分(即處於次臨界狀態)被置於管狀物內(該管狀物常被稱作「槍管」),其中一塊裂變材料被製成半徑較大的中空柱狀發射物(「彈丸」),另一塊則被製成半徑較小的實心圓柱體(「目標」)。然後中空的「彈丸」被射向並套住實心的「目標」,後者正好填上前者的空洞。於是,兩塊次臨界裂變材料結合後,其有效密度大大提升,其臨界質量也隨之下降(裂變材料密度越大臨界質量越小),由此實現了「超臨界狀態裂變材料與臨界質量間比值」倍增的目的。一般在槍式設計中,兩塊次臨界裂變材料結合後,其與臨界質量的比值為3,也就是說,結合後的裂變材料進入超臨界狀態且3倍於臨界質量。

槍式裂變武器涉及在管狀物內發射彈丸狀裂變材料,因此得名「槍式」。

上圖即為槍式設計的示意圖:

當然,由於槍式設計的本質是兩塊次臨界狀態裂變材料的「鵲橋相會」。所以槍式設計有時候也被描述為:兩塊半球形次臨界狀態裂變物質被合到一起從而形成一個超臨界狀態裂變物質球體。下圖即為槍式理論的抽象示意圖,這種描述可以理解為抓住了槍式設計的本質。

此外,上文〖2.2.1.2 純裂變武器設計的理論核心〗中已經提到,裂變武器設計的理論核心之一是要趕在裂變物質炸得四分五裂前、在極短的時間內實現由「次臨界狀態」向「超臨界狀態」的跨越,由但於槍式設計中「將一塊裂變材料射向另一塊裂變材料」的動作相對較慢,因此這就使得這種設計對裂變材料本身的性質要求很高。一般而言,鈈是不適宜應用於槍式設計的,除非是純鈈-239。然而要生產不含雜質的純鈈-239難度非常大,因此在技術遠不如今天發達的半個多世紀前,槍式設計往往採用濃縮鈾,比如小男孩原子彈的裂變材料主體就是89%的鈾-235。

〖3.1.2 從小男孩原子彈看槍式設計〗

正如上文所說,小男孩原子彈是槍式裂變武器的代表,使用鈾-235作為其裂變材料。小男孩所使用的裂變材料被分為兩塊,一塊是作為「彈丸」的中空柱狀發射物,另一塊是作為「目標」的實心柱狀物。中空的「彈丸」由39千克濃縮鈾構成,直徑15.9厘米,長17.8厘米。實心的「目標」則由26千克濃縮鈾構成。「彈丸」加「目標」重64千克,這也是小男孩原子彈所含濃縮鈾的總重。下圖,上方的紅色柱狀物即為「彈丸」,下方的紅色柱狀物即為「目標」。

小男孩原子彈充當「槍管」的管狀物直徑16.5厘米,總長1.8米,能夠讓「彈丸」在接觸「目標」前被加速到300米/秒的速度。下圖即為胖子原子彈(上)、小男孩原子彈(下)對比圖,可以明顯看到,因為「槍管」的存在,小男孩的彈體更長。

要解釋這槍管長達1.8米的必要性,就需要引入「提前爆炸」這個概念。當「彈丸」臨近「目標」時,其有效密度不斷增大且開始接近或進入超臨界狀態。假如「彈丸」速度不夠快,那麼很可能在「彈丸」套住「目標」之前就已經發生鏈式反應。雖然此時的鏈式反應速率還不高,但仍然不能排除提前爆炸的可能性。而如若發生提前爆炸,那麼尚未完全接觸的「彈丸」和「目標」就會被炸得四分五裂,使得裂變材料不能充分參與反應,核武器的爆炸威力就會大大減弱。因此,如果要解決提前爆炸的問題,就必須加長「槍管」長度,由此提高「彈丸」接觸「目標」前的速度,爭取在鏈式反應開始前讓兩者充分接觸,避免提前爆炸的發生。但無疑,更長的「槍管」意味著更加笨重的彈體,核彈投放難度也會隨之上升。

上圖即為「提前爆炸」的示意圖

雖然沒有這方面的專業知識,但我盡量用我有限的知識為你解釋。如果有什麼錯誤希望各位指出。

有兩種原子武器,一種是裂變核武器一種是聚變核武器。

裂變核武器是傳統原子彈,其中,可裂變物質達到臨界質量,然後或以「槍式」---用亞臨界(雖然我不知道是不是叫這個)物質轟擊之;或用「(內)爆式」---不好意思這個我真不懂,來達到一種「指數增長」的核連鎖反應(釋放大量能量)。

聚變核武器就叫氫彈,用裂變核武器的能量來壓縮並加熱聚變用的燃料。當裂變核武器被引爆,gamma和x射線被發射,先擠壓再加熱到熱核溫度,再然後聚變產生大量快速移動的中子,然後中子引發裂變釋放能量。

核聚變和核裂變的能量有一個差,這個差就是最終釋放的能量,你可以去看看那個e=m乘以c2的公式,你就知道這能量怎麼回事了。

此圖是裂變核武器的示意圖

(快來噴我,我學社會學的,在這裡解釋物理)


熱兵器的起爆方式有很多種,並不都是用明火點燃。

最簡單:點火起爆。

前膛槍(炮)/土槍,路邊土製炸彈(IDE)等。直接點火的兵器是用火藥爆炸產生的大量氣體直接推動重物(鉛,石塊,釘子等),用重物砸人或釘子刺人。這種武器往往膛很厚,射程也近,裝葯不多,而且火藥成分(如黑火藥)很不穩定,難以運輸儲存,燃燒效率也不高。

升級版:機械撞擊起爆。

各類後膛槍/炮。

19世紀後期以後的槍炮基本都是通過高速機械撞擊壓縮和產生的高溫引燃火藥,火藥產生的大量氣體在狹小空間內迅速膨脹,推動相對輕的彈頭高速出膛。這種炮彈自帶彈殼,炮身薄,裝藥量更大更均勻,激發快,速度快,射程遠。

至於安全,只比上一種稍微安全一點,碰到撞擊或明火依然會爆炸。

高級版:雷管起爆。

航空炸彈/魚雷(靠接觸印信引爆雷管)和現代炸彈,手榴彈等基本都是由穩定性很強但蘊含巨大能量的固態炸藥(如TNT,固體狀的硝酸甘油等)構成,這些炸藥使用明火難以點燃,點燃後也只是緩慢燃燒,運輸中的輕微撞擊也沒事,只能用通電或者用點火/撞擊起爆的普通炸藥先爆炸一次,瞬間產生高溫高壓強衝擊引爆。這類炸藥可以安全的儲存和運輸,需要引爆時則裝上雷管,然後通電即可,而且還可以遠程操控。

終極版:自帶熱源

上述三種方式都是化學變化,只是將化學鍵拆開釋放能量並轉為其他物質,總產物數量沒有變化。而核彈跟以上三種方式完全不同:核裂變是將兩種不太穩定的元素放在一起,讓他們產生新物質並釋放能量,中間發生了物理變化。在元素周期表82號以後的很多元素中,由於這些物質的原子核過大,本身就很難穩定存在,會一直以放射線形式釋放能量和團結不住的中子,並最終變成原子數目較低的穩定物質,這個過程叫做衰變,半數原子衰變的時間叫半衰期。至於釋放速度,有快有慢。而且有的元素(特別是他們的質子數目相同但中子不同的同位素)正好處於一個極不穩定的臨界點上,只要多給一些中子他們就會在瞬間完成這個本應該數萬甚至上億年才能完成的過程:因為只再要繼續吸收多餘的中子就會導致這個脆弱的原子分裂,然後產生兩個新的原子,其他多餘的中子和能量則會被釋放出來,這就是核裂變。而釋放出來的中子則會繼續轟擊其他同樣不穩定的原子核,不斷連鎖下去直到消耗完所有反應物,後面過程被稱為鏈式反應。在裂變過程中,會有一小部分物質消失,然後根據愛因斯坦E=MC2的公式(E即energy,能量,單位焦耳;M是Mass,質(重)量,單位千克;C為光速單位,約為3乘10的11次方,單位米每秒。),直接轉化為能量。考慮到光速這個巨大的單位,任何物質完全核裂變都將產生可怕的能量。幸虧夠成人體最主要的四種元素(碳,氫,氧,氮)都是穩定元素不能裂變,否則按照這個公式計算,一個60公斤的人完全裂變大概可以產生500萬千瓦時的電能,只要每小時拉四個半人去核電站就頂的上三峽的總裝機容量,一定會有人打人體發電的主意(誤)。

回到正題。原子彈,就是把一塊這樣「極不穩定處在臨界點的物質」(如鈾235)和一個中子源(其他會釋放中子的物質)放在一起,但中間用一些東西隔開,到了需要用的時候移除隔開的東西,讓兩種物質迅速反應,產生的巨大熱能足以將核彈周圍的水和空氣加熱到上千度,變成像海嘯一樣掀翻一切的衝擊波,吹走除了混凝土柱的一切東西;並讓數百米到數公里範圍內的一切融化和燃燒。最後還會把放射性塵埃撒在數十到數百公里範圍內,幾年之內寸草不生。

剛發明原子彈的時候,由於技術不穩定,中子源和鈾是分開運輸的,原子彈外層裝有高爆炸藥,通過帶計時器的雷管控制。最後在轟炸機投彈前再把兩種物質隔著屏蔽放到附近,然後扔出去。計時一到,電雷管引爆外層的高爆炸藥,然後爆炸會產生巨大的氣壓,將兩種物質頂到一起,引發鏈式反應,瞬間釋放能量。後來發現這種方式利用效率太差,於是發明了透鏡炸藥:先製造一個絕對圓的金屬球並打一堆洞,然后里面填上兩種物質並用其他物質隔開;將高爆炸藥裝在透鏡里,然後就象縫足球那樣均勻裝到金屬球表面,裝完以後還是一個絲毫不差的標準金屬球。引爆時還是用電,讓所有透鏡同時起爆,均勻的向內部擠壓,將兩種金屬完全擠在一起,最大限度提升利用效率。至於你說的密碼,那是核導彈發射密碼。至於核武八個零密碼的故事更象段子。60年代中期五常就都有核武器了,再過幾年印巴也有了。這種東西厲害在於不管你攔截系統有多厲害,只要掉一顆就死幾萬人,互相傷害下場就是團滅,誰也不敢當歷史的罪人,各國針對核彈發射都有極其嚴格的流程,主要還是靠制度,靠溝通,靠大家都能扔別人,密碼再複雜也只是輔助。順便一提,全世界唯一一次「手都放按核紐上了差點手滑」的事情發生在冷戰以後,葉利欽乾的破事,把北歐的氣象火箭當核彈了,鬧了烏龍。
謝邀。 原理很簡單,操作很困難。 通俗的講就是靠壓力把臨界量的鈈壓縮,使其內部的原子碰撞發生連鎖反應,製造更多碰撞。 就像一個保齡球撞一堆保齡球,然後每一個被撞的保齡球繼續分別撞一堆保齡球,無窮無盡,直到最後一個鈈原子反應完。 期間碰撞釋放出的能量就是原子彈的殺傷力來源,當然還有核輻射。 難就難在鈈元素的提純以及怎樣均勻壓縮鈈元素,這些都是大神們不斷的計算模擬和實驗得出的數據了。 以上都是我自己憑本事編的。

謝邀,可我這個半調子能回答點什麼呢?我大約知道「原子彈外圍是一圈360度無死角,變態均壓均強的炸藥」。炸藥同時炸開向中間的物質施加同樣壓強的壓力,導致中間的物質發生裂變。

算了,為了不誤人,上百度百科吧


通過普通炸藥引爆把兩塊裂變原料,比如鈾或者鈈擠壓到一起產生裂變反應,然後連鎖反應爆炸。連鎖反應我就不解釋了

。。。這個問題參考c4炸彈原理。。。性能穩定,但需要雷管引爆(說的不對的勿噴,歡迎大佬補充)


必須用原裝打火機,每一個原子彈都有配套的!


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