欲知“原子彈是鏈式反應,那一顆原子彈引爆會不斷引發鏈式反應,毀滅地球、毀滅宇宙嗎?”,請看下文:
如何才能實現鈾裂變的鏈式反應?
上篇講了中子轟擊鈾產生裂變的內在機制,也就是說中子轟擊鈾產生裂變的原因。現在再來看看如何實現鈾裂變的鏈式反應。
要實現鈾的鏈式反應,必須具備以下條件:
1、首先就要中子有“富餘”,也就是轟擊後產生的中子數要多於轟擊前的中子數(比方說,用一箇中子去轟擊鈾,轟擊後,會產生兩個、三個,甚至更多的中子)。幸運的是,用中子轟擊鈾符合這個條件。
2、其次呢,就是要求“富餘”的中子進入下一次的轟擊狀態,而不是“逃跑”(跑出去或被吸收)。當然,這就是設計“反應堆”的主要目的所在。
3、裂變後產生“富餘”的中子雖然比不上“快中子”能量大,但比“慢中子”能量大。這就導致了兩方面的問題:
a、要用鈾235,而不是用鈾238,儘管自然界中鈾238佔絕大多數,鈾235含量極少。這就要求人們必須用大功率的離心機來提取鈾235。否則,沒辦法進行下一步反應轟擊;
b、讓“富餘”中子的速度降下來,也就是讓轟擊出來的中子“慢化”。
中子“慢化”就必須用材料做“慢化劑”(有的叫減速物或別的,總之,名稱不要緊,目的就是讓中子減速)。
作為“慢化劑”的材料一般有兩種:
一種是很高純度的石墨;
另一種是重水(D2O)。
當然了,“慢化劑”和鈾是交叉放置的,而不是像“混凝土”裡變的沙子和小石頭一樣,一鍋粥的“攪和”在一起。
4、“反應堆”冷卻下來的辦法是用“冷卻劑”,常用的有這麼幾種:
a、空氣(這適合低功率的反應堆);
b、水(儘管水會吸收中子,但吸收量不大,對鏈式反應影響不大,關鍵水廉價);
c、氦氣(大家認為氦是最好的原因是氦不吸收中子,但其導熱性差)。
5、讓鈾裂變的自發鏈式反應變成可控的自發鏈式反應。否則的話,還沒做好自己就先爆炸了,如果這樣誰還敢做?
剛開始轟擊鈾用的慢中子就是靠“迴旋加速器”來實現的。
其實,大家經常聽到的“大型對撞機”就是特大號的“迴旋加速器”,把微粒子加速到很高的速度,也就是接近光速時,讓這些高能量的微粒子進行對撞,然後,看能不能生成更小的微粒子,以便確認是不是新的微粒子。儘管有些新的微粒子只是“中間態”(也就是存在時間很短,甚至短到沒辦法檢測),馬上就會分解或和別的微粒子結合。
接下來,就來看看鈾裂變後都有哪些產物,預知詳情,請看下篇。
欲知“原子彈是鏈式反應,那一顆原子彈引爆會不斷引發鏈式反應,毀滅地球、毀滅宇宙嗎?”,請看下文:
如何才能實現鈾裂變的鏈式反應?
上篇講了中子轟擊鈾產生裂變的內在機制,也就是說中子轟擊鈾產生裂變的原因。現在再來看看如何實現鈾裂變的鏈式反應。
要實現鈾的鏈式反應,必須具備以下條件:
1、首先就要中子有“富餘”,也就是轟擊後產生的中子數要多於轟擊前的中子數(比方說,用一箇中子去轟擊鈾,轟擊後,會產生兩個、三個,甚至更多的中子)。幸運的是,用中子轟擊鈾符合這個條件。
2、其次呢,就是要求“富餘”的中子進入下一次的轟擊狀態,而不是“逃跑”(跑出去或被吸收)。當然,這就是設計“反應堆”的主要目的所在。
3、裂變後產生“富餘”的中子雖然比不上“快中子”能量大,但比“慢中子”能量大。這就導致了兩方面的問題:
a、要用鈾235,而不是用鈾238,儘管自然界中鈾238佔絕大多數,鈾235含量極少。這就要求人們必須用大功率的離心機來提取鈾235。否則,沒辦法進行下一步反應轟擊;
b、讓“富餘”中子的速度降下來,也就是讓轟擊出來的中子“慢化”。
中子“慢化”就必須用材料做“慢化劑”(有的叫減速物或別的,總之,名稱不要緊,目的就是讓中子減速)。
作為“慢化劑”的材料一般有兩種:
一種是很高純度的石墨;
另一種是重水(D2O)。
當然了,“慢化劑”和鈾是交叉放置的,而不是像“混凝土”裡變的沙子和小石頭一樣,一鍋粥的“攪和”在一起。
4、“反應堆”冷卻下來的辦法是用“冷卻劑”,常用的有這麼幾種:
a、空氣(這適合低功率的反應堆);
b、水(儘管水會吸收中子,但吸收量不大,對鏈式反應影響不大,關鍵水廉價);
c、氦氣(大家認為氦是最好的原因是氦不吸收中子,但其導熱性差)。
5、讓鈾裂變的自發鏈式反應變成可控的自發鏈式反應。否則的話,還沒做好自己就先爆炸了,如果這樣誰還敢做?
剛開始轟擊鈾用的慢中子就是靠“迴旋加速器”來實現的。
其實,大家經常聽到的“大型對撞機”就是特大號的“迴旋加速器”,把微粒子加速到很高的速度,也就是接近光速時,讓這些高能量的微粒子進行對撞,然後,看能不能生成更小的微粒子,以便確認是不是新的微粒子。儘管有些新的微粒子只是“中間態”(也就是存在時間很短,甚至短到沒辦法檢測),馬上就會分解或和別的微粒子結合。
接下來,就來看看鈾裂變後都有哪些產物,預知詳情,請看下篇。