sponsored links

聊核彈:為什麼核彈的儲存壽命比較短?現在又是怎麼解決的?

很久之前有地攤兒文學在說目前只有中國有30顆氫彈,其他的國家因為氫彈難以儲存就把氫彈全部除役了。這得感謝我們的于敏結構……

而事實是現在世界上合法擁有核武器的幾個大國武器庫中的核彈幾乎都是一水的氫彈,原子彈反而少之又少了。

說到這裡,其實還真有個梗,就是“核彈的儲存壽命比較短”。至今發現還沒有任何人把這個問題當作一篇文章來寫。那麼今天W君就給大家聊一下為什麼核彈儲存壽命比較短。

一枚核彈的儲存壽命是由三個方面決定的。

聊核彈:為什麼核彈的儲存壽命比較短?現在又是怎麼解決的?


天然鈾礦石

第一個是核材料核心的穩定性,通常的情況下,鈾核心的核武器穩定性還是很高的。這主要是由於經過濃縮後的鈾235本身是一種極其穩定的元素同位素,半衰期高達7000萬年,本身自己只會形成自發衰變或者放出少量的a粒子。而且鈾的大部分同位素都有很長的半衰期,最短的(鈾234,自然丰度0.005%)也有2.45萬年的半衰期。而且鈾作為核武器有著天然優勢——達到臨界質量的視窗極大,在設計核武器的時候鈾彈也就成了很多國家入門核武器俱樂部的入場券。

相對於鈾來說,更容易獲得的鈽就有了問題,一枚鈽彈的成本大約是鈾彈的1/20-1/50,極其廉價,和鈾比簡直就是白菜價。

聊核彈:為什麼核彈的儲存壽命比較短?現在又是怎麼解決的?

並不像很多人網傳的“鈽甚至比鑽石還貴,11釐米的一個球就價值幾十億美金”。

真正的鈽239在商業市場上是按克來賣出的,每克的價格為46美元,但是由於這種東西有放射性並且可以製造核武器,都是對客戶限量購買的,一些研究機構可以購買1克-2克的鈽239用於研究。為了安全保管和運輸,這些鈽的樣品包括了防止核洩漏的容器和檢驗裝置價格賣到了4000美元一份,但更多的是盒子錢而不是珠子錢(買櫝還珠的梗)。並不能說一克鈽的價格是4000美元,要是這樣的話,造核武器的國家經濟上就不能承受了。

和鈾不同,鈽在製造核武器的時候雖然有成本優勢,但是它也有先天的劣勢——鈽-240的摻雜。

在核反應堆中生產鈽的過程是利用慢速中子轟擊鈾238原子。這時候鈾238就會立刻變成鈾-239,然後鈾239經過β衰變丟掉一個電子變為了錼239,錼239再經過一次β衰變就形成了鈽239

聊核彈:為什麼核彈的儲存壽命比較短?現在又是怎麼解決的?

公式就在上面,這是一個理想的情況,但好巧不巧,在核反應堆裡面有的鈾238原子會在幾乎同時被兩個中子擊中。這時候就會最終產生鈽240。這是一種核彈內的汙染物,有著很高自發裂變率(半衰期只有6561年),在衰變的時候會放出中子。這些中子還會進入鈽-239的原子中誘發鈽的消耗。經過實驗證明,在鈽核心內如果有超過7%的鈽240存在,鈽核心會在30年內完全失去作用,而即便是在30年內起爆這種含有超過7%的鈽240核心,其當量也會下降數十倍。這也就是核彈儲存期30年的一個資訊來源了。

好在,由於鈽這種元素的化合物價電子成多樣性。

聊核彈:為什麼核彈的儲存壽命比較短?現在又是怎麼解決的?

價電子又多少受到原子核內的中子數量影響,這就讓鈽-239和鈽-240的分離可以形成一個完整的化學分離方式,也就是萃取。利用不同化合物的不同溶解度將這兩種同位素迅速的分離出來。

聊核彈:為什麼核彈的儲存壽命比較短?現在又是怎麼解決的?

以至於現代鈽239的分離已經是一個化工廠規模的工業生產過程,所以我們得到高純度(99.99%)級別以上的武器級鈽239。這比當年97%就叫武器級鈽的純度要高了很多。因此目前鈽彈的儲存壽命意境達到了千年以上。而剛剛說的46美元一克的價格就是現在高純鈽239的價格。

核心的穩定性現在是保證的,第二個則是中子源的壽命。

目前核武器的中子源和最初設計的時候別無二致,還是釙(Po),這個東西和鈽(Pu)讓很多國人弄混了,經常說鈽是世界上最毒的元素,其實鈽不應該背這個鍋,大家說的最毒的元素是釙。這個東西是居里夫人發現的,用來紀念波蘭就起名叫釙(Polonium)。最初是在鐳礦中發現的這種元素,釙的半衰期只有125天,當時居里夫人發現這個元素的時候是由於鐳礦本身的放射性直接產生的。由於半衰期短,自然存量少,釙的價格要遠遠遠遠高於鈽的價格。在二戰期間每克釙的價格在70萬美元。釙價格最為緊俏的1952年,飆升到過1000萬美元一克的價格,原因就是當時大家都知道了,釙是製造原子彈的關鍵材料。而且1000萬美元一克的價格還是有注水的,因為當年最大的釙生產國是蘇聯。這個東西在上世紀50年代是蘇聯在賣。每年賣出100多克。

聊核彈:為什麼核彈的儲存壽命比較短?現在又是怎麼解決的?

直到1958年透過迴旋電子加速器加速a粒子轟擊鉛或者鉍可以產生釙的試驗成功。也就是上面的圖片,一個鉛靶被a粒子轟擊後,表面呈現出深灰色的釙薄膜,再透過化學萃取的方式就可以得到純釙。

聊核彈:為什麼核彈的儲存壽命比較短?現在又是怎麼解決的?

這時候,釙的價格就整體崩潰掉了,現在只要十幾萬美金一克。

在核彈裡面會用到多少釙呢?不論克算。引爆一顆標準的6公斤鈽核心,只需要大約20微居里的釙元素。和牛頓一樣,偉大的物理學家名字都是“單位”,1居里是1克鐳的放射性活躍度。“1微居里”大約是1微克鐳的放射性活躍度。釙的放射性活躍度是鐳的29115倍,這樣大家就能理解核彈裡面的釙是多小的一個重量單位了吧?

釙這個東西只有半衰期,但是沒有臨界質量,確切說也有,也論公斤計算——1.74公斤。和20微居里的量來說還差著天文數字級別的差距。

而且這個東西便宜了,可以輕易獲得,因此現在釙不僅僅是軍用,甚至利用強大的電離特性還被做成汽車用的火花塞,工廠檢測用的放射源

聊核彈:為什麼核彈的儲存壽命比較短?現在又是怎麼解決的?

130天換一次,屬於耗材。而且釙是完全放開購買的。只要單個裝置的放射活性不超過19微居里就可以不限量購買。為啥是19微居里?剛剛提到了20微居里以上是可以可以引爆核彈的。

軍用核彈內的放射源也是東西,因為便宜了,新的核彈的內部放射源遠遠大於20微居里的含量,通常都是依據鈽核心的壽命做等量填充。雖然半衰期在125天,但是填個100年的中子源也沒有多少錢。

第三個其實才是真正制約核彈壽命的因素——結構穩定性。

這就很好理解了,你蓋了一個樓、修了一座橋,往往在一段時間之後樓和橋就會塌掉。即使是風不吹、雨不澆這些建築物也會倒塌。唯一需要等待的就是“一段時間”,原因在於內應力。核武器是一個精密加工製造的產物。在製造過程中積累應力會在一段時間後逐漸地導致核武器結構有一點點的變化,恰恰是這一點點的變化會導致核武器在起爆的時候達不到當時的設計當量。

這個問題在早期並沒有太多的解決方式,只能不斷地去檢測核武器的各種數值。這些檢測為的就是將內應力的影響儘量地消除掉。

聊核彈:為什麼核彈的儲存壽命比較短?現在又是怎麼解決的?

但隨著計算機技術的發展,很多有限元分析用到了核彈的設計上,現在的核彈外殼和內部結構都是消除內應力的設計了。

聊核彈:為什麼核彈的儲存壽命比較短?現在又是怎麼解決的?

所以說現在本身核武器結構設計已經是一個相當穩定的結構了內應力雖然不能完全消除,但是不會對核彈的效果造成顯著的影響。

聊核彈:為什麼核彈的儲存壽命比較短?現在又是怎麼解決的?

這是一枚現在最新的W80核彈的結構,你會發現原來印象中的類似於足球的外部炸藥快不見了,內部的中子源變大了,而且在底部也增加了對應應力的結構。所以說現在的核彈保留個幾百年都可以有效應用。

對於氫彈嘛,早期的溼式氫彈,其實不具備實戰能力,儲存的久不久也就沒什麼意義,現在全是乾式氫彈,聚變材料沒變質一說。

分類: 軍事
時間: 2021-07-07

相關文章

這些壽命“較短”的狗狗,其中有你家的狗狗嗎

這些壽命“較短”的狗狗,其中有你家的狗狗嗎
如果狗狗的壽命長,那麼飼養它的人一定會感到很幸運,同樣如果狗狗的壽命較短,你會對它感到惋惜嗎? 一起來看看壽命較短的狗狗有哪些吧 大丹犬 壽命:6-8年 大丹犬原產於德國,是一種外形高大迷人,性格溫順 ...

這些貓咪“壽命”很短,還有活不到10年的

這些貓咪“壽命”很短,還有活不到10年的
我們都知道貓咪的平均壽命比狗狗長,有的貓咪能活到二十多年都是比較常見的.但是以下這些貓咪壽命都很短,還有一些是活不到10年了. 1.蘇格蘭摺耳貓 壽命:8年以上 應該大部分了解貓咪的人都知道折耳貓非常 ...

研究發現:心跳快慢與壽命長短有關,心率多少更長壽?告訴你答案

研究發現:心跳快慢與壽命長短有關,心率多少更長壽?告訴你答案
劉大爺今年65歲,被診斷為高血壓已經有3年了.上週他和朋友一起去醫院體檢,被檢出心率只有48次/min,醫生提醒他平時應多注意身體,適當鍛鍊一下. 但劉大爺不以為然,之前他看新聞聽專家說過,心跳越慢, ...

蜂界:蜂蜜能延長人的壽命;專家:就是種高度濃縮糖,誰在誇大?

蜂界:蜂蜜能延長人的壽命;專家:就是種高度濃縮糖,誰在誇大?
最近在網路上流傳著這樣一個問題, 而且爭議還比較大,問題說的是"據說養蜂人都長壽,是真的嗎"?這個問題回答的人比較多,有養蜂人,也有來自不同樣的對蜜蜂養殖有興趣的人,而且都進行了有 ...

買過十五臺遊戲機的80後老男孩,用遊戲喚醒你的童年記憶

買過十五臺遊戲機的80後老男孩,用遊戲喚醒你的童年記憶
我一直認為:就沒有男孩不喜歡玩遊戲的!就算有,那也是因為成年人的世界太過辛苦導致的.我從小就是一個對遊戲機非常痴迷的男孩,從小到大玩過的遊戲數不勝數,購買過的遊戲機也同樣能塞滿一床底,在這裡與大家分享 ...

影片監控系統選擇什麼硬碟?綠盤、藍盤、紫盤、黑盤、紅盤有門道

影片監控系統選擇什麼硬碟?綠盤、藍盤、紫盤、黑盤、紅盤有門道
監控系統硬碟怎麼選擇?常見的有綠盤.藍盤.紫盤.黑盤.紅盤分別代表了什麼?有哪些不同呢?今天我們就來聊聊這個話題. 在監控安裝過程中,錄影儲存大多都是採用監控硬碟儲存的.我們發現硬碟上面標籤的顏色會有 ...

人類進化的相關發掘
1.靈長類小猿4500-800萬年 中國山西垣曲世紀曙猿4500萬年 埃及原始小猿3000萬年 頭骨 中國江蘇泗洪古猿1500萬年 中國雲南臘瑪古猿1400萬年 德國巴伐利亞小猿1200萬年 肯亞樹猿 ...

魚缸過濾裝置一旦開啟,儘量減少開停次數,一天一開啟更不可取

魚缸過濾裝置一旦開啟,儘量減少開停次數,一天一開啟更不可取
大家好,我是0631,關注我,你一定會有收穫,讓我們輕鬆養草,簡單養魚,快樂分享,有些事情,並不是你想的美好,結果就會美好的. 今天和大家聊一下魚缸過濾裝置的正確使用方法,因為有魚友和我交流的時候說能 ...

中看不中用的4種雞肋設計,都是“假精緻”,千萬別跟風走彎路了

中看不中用的4種雞肋設計,都是“假精緻”,千萬別跟風走彎路了
暢談關於裝修的那些事,分享裝修的各種經驗和知識.大家好,我是暢談裝修,關注我即可瞭解更多關於裝修的那些事! 裝修是一件讓人既興奮又苦惱的事情,相信這點大家都是有同感的. 等到傾注了不少的心血後,才發現 ...

為什麼我們不喜歡「周冬雨」排列?

為什麼我們不喜歡「周冬雨」排列?
當然,我們說的並不是周冬雨本人,而是被稱為「周冬雨」排列的螢幕. 這個問題不止數碼愛好者感興趣,就連女演員周冬雨本人,也在知乎問出了這樣的問題:周冬雨排列是什麼? 隨著 OPPO 釋出屏下攝像頭的解決 ...

老年人胖點好,還是瘦點好?

老年人胖點好,還是瘦點好?
老年人是瘦點好,還是胖點好?大家對此估計都有自己的看法,今天醫生主要從健康的角度出發,和各位聊聊身體胖些和瘦些.對於老年人來說,身體各會造成什麼影響,一起來了解下,看看老人究竟是胖些還是瘦些好. 對於 ...

蜉蝣只能活一天?那它存在的意義是什麼,只是為了繁衍後代嗎

蜉蝣只能活一天?那它存在的意義是什麼,只是為了繁衍後代嗎
蜉蝣的壽命之短是出了名了,連古人都說"蜉蝣朝生而暮死,而盡其樂",蜉蝣就是古人的詩句裡"短暫而渺小"的意象之一. 不過蜉蝣不只是一個美麗的意象,它是真實存在的一 ...

最熱星的冷知識

最熱星的冷知識
通常,正常的恆星按其光譜特徵被分為O.B.A.F.G.K.M型.這個分類序列也代表著一個溫度序列,其中O型星溫度最高,而M型星溫度最低.隨著觀測技術的發展,最近人們發現了更冷的L和T型星,甚至還有最冷 ...

選鞋不求人——這篇文章告訴你跑鞋到底怎麼選

選鞋不求人——這篇文章告訴你跑鞋到底怎麼選
最近經常收到小夥伴發來的諮詢資訊,我要換一雙鞋,有推薦嗎?我一個同學要買雙跑步鞋,有推薦嗎?下圖的小夥伴,一個是慢跑了6年的,第二個是半馬140的,另一個是半馬145左右的,他們竟然來問我這個5公里配 ...

戰力倍增!中國“鋼鐵俠”來了!中國軍用外骨架為何能逆襲美國?

戰力倍增!中國“鋼鐵俠”來了!中國軍用外骨架為何能逆襲美國?
很多人都看過<大力水手>,主人公波比在吃完菠菜後迅速變得力大無窮.動漫裡的情節是很多人童年的記憶.這當然是電視節目的藝術加工,只存在以不現實的動畫片和人們的想象中. 然而你可能不知道,近幾 ...

墨魚令人難以置信的大腦擁有似乎永不褪色的記憶
◎ 科技日報實習記者 張佳欣 墨魚可以記住特定事件的發生時間和地點,甚至在它們生命的最後幾天,這種記憶依然存在--這一研究結果發表在17日的<英國皇家學會會刊B輯>上,是第一個證明動物對特 ...

渦輪增壓還是自然吸氣好,我來幫你分析一下,我們到底怎麼選?

渦輪增壓還是自然吸氣好,我來幫你分析一下,我們到底怎麼選?
大家好,我還是那個修了十幾車的修車師傅,今天我來分享一下我們渦輪增壓車的優缺點,自然吸氣的優缺點,我們應該怎麼選擇. 現在外面的人有兩種聲音,有人說渦輪增壓好,也有人說自然吸氣好 有些沒買車的人搞得自 ...

蘇州小夥創業虧損百萬,靠種植雞頭米翻身,帶領村民致富

蘇州小夥創業虧損百萬,靠種植雞頭米翻身,帶領村民致富
一次意外他發現大商機,大魄力整合市場,靠著小小雞頭米收穫成功,還帶領鄉親們一起致富. 講述三農致富能手創富故事,挖掘草根人物致富經驗.本期子牙童趣三農致富能手就為大家講述"芡實之王" ...

手槍彈匣子彈為何大多不超20發,是技術限制,還是其他原因?

手槍彈匣子彈為何大多不超20發,是技術限制,還是其他原因?
自從熱兵器時代開啟之後,人類對這種威力強大的神器,可謂是情有獨鍾.愛不釋手.除了最初的火炮之外,最受人喜愛的應該是槍,槍的種類之多,令我們難以一一細數,在眾多的槍支之中,人們對手槍的熱衷可以說是最為普 ...