世界上最著名的物理公式是著名的愛因斯坦E = mc2。許多人看到了這一點,就回想起相對論,有人可能說它把物質和能量結合在一起,而只有少數人會補充說,由於這個等式,人類能夠製造出世界上最具破壞力的武器-熱核彈。但是,普通方程式究竟如何做到這一點呢?
使用任何炸彈的目的是在儘可能短的時間內釋放物質中包含的最大可能能量。在傳統的彈藥中,爆炸物立即變成氣體,然後迅速擴散到太空中-產生衝擊波。核武器利用化學元素-鈾和p的重核裂變的動能。而且只有當熱核炸彈爆炸時,才釋放出幾乎純淨的能量。
氫彈基於在恆星中發生的相同過程:四個氫原子(更確切地說,它們的核-質子)結合形成氦原子。質子帶正電荷,理論上應該相互排斥,因為如果兩個磁體彼此相同,則兩個磁體會相互排斥。
為了克服這種阻力,質子透過溫度被加速到非常高的速度(記住學校:溫度是原子和分子運動的能量)。當質子碰撞時,另一種力開始起作用-強烈的相互作用,將這些基本粒子保持在一起。它是如此強大以至於原子可以存在很長時間-請記住我們也是由原子組成的。
問題在於氦原子核也由中子組成,而中子實際上在自然界中不存在自由狀態(它們“活”最多15分鐘)。它們是從質子,電子和少量能量中就地獲得的。
但是,如果該過程需要加熱,那麼能量從何而來,結果就是形成了一種新物質?畢竟,您將在暖氣上花費更多,不是嗎?因此,但並非如此。熱核反應的美妙之處在於,獲得的能量多於消耗的能量。
問題是,中子和質子在原子核中結合時會變輕一些。這種現象稱為“質量缺陷”。根據著名的愛因斯坦方程,該質量被轉換為能量。
在地面條件下,將無法完全重新建立此過程。其原因在於,恆星中的氫原子轉化為氦原子有多個階段。首先,獲得中子,然後中子才與質子結合形成氦核。質子本身很小,彼此“尋找”需要很長時間。這就是恆星存在數百萬億年的原因-所有質子碰撞都需要很長時間。
為了解決這個問題,科學家決定中途開始這一過程,即從已經產生中子的那一刻開始-這種原子核會更大,並且發生碰撞的可能性也會增加。在我們地球上存在的普通氫中,每“普通”物質中的7.8萬個原子遇到“不尋常”物質:除質子外,它還具有中子。氫的這種同位素稱為“氘”。但是這裡也有一個細微的差別:要開始反應,氘必須與另一個氫同位素-react反應,tri已經有兩個中子。問題是您無法在地球上找到它,而且它很快就會崩潰-大約25年。問題:從哪裡獲得tri?
由於it具有放射性,因此被用作動力源
繞過這一障礙的方法是藉助一種稱為6氘化鋰的物質。一方面,它是固體,與氣態氘相反,它易於儲存;另一方面,如果被中子轟擊,鋰會分解成我們需要的the,不必要的氦和中子。
現在讓我們談談炸彈裝置。這是一個“泡芙蛋糕”。外面有charge裝料。它的任務是擠壓炸彈的內部,在炸彈的內部儲存熱核燃料,以產生壓力和熱量,並用作產生tri的中子源。這個內腔在其核心中還有另一塊of,該begins開始從內向外壓縮。燃料夾在兩個原子電荷之間,就像一塊岩石在堅硬的地方之間的一塊鐵一樣,開始熱核反應。
爆炸前的炸彈;B-charge電荷被破壞;C-硬X射線輻射穿透到第二階段(氘化鋰);D-第二階段中心的the棒也開始裂變;E-熱核反應開始。
這種蛋糕可以覆蓋新的層,這些層將越來越多地壓縮內部,確保反應在炸彈內部繼續進行。因此,從理論上講,您可以建立具有任何功率的熱核炸彈-這裡沒有“天花板”。
最終電荷中原子電荷的份額很小,因為它僅用於啟用過程。但是炸彈裡放了多少熱核燃料?
1961年10月30日,蘇聯引爆了人類歷史上最強大的熱核炸彈-它的力量相當於炸裂了312米側面的TNT立方體-這幾乎是十座9層的建築物,彼此疊放。如果轉換成能量,將釋放相同量的能量。2.65千克物質。這是非常大量的缺陷,變成了爆炸的能量。如果我們重新計算該氫值,結果表明,在沙皇炸彈爆炸期間,372.2千克氫變成了369.5千克氦。請注意,並非所有氘代反應,即添加了更多的燃料。
幸運的是,人類不僅創造武器,而且還基於熱核反應創造能量。為此,氘化鋰已不再適用,因為將“試劑”逐漸新增到反應器中以控制反應-畢竟,我們需要緩慢燃燒而不是爆炸。燃料將是純tri,這是在輻照鋰同位素的特殊反應堆中獲得的。它的產量很小:每年僅幾公斤,而發射熱核反應堆則需要數百個“桶”。
國際熱核反應堆專案。只是為了實驗,沒有計劃工業能源生產:太小...
許多人將熱核能的突破與月球上氦3的產生聯絡在一起,這是一種只有一箇中子的氦同位素。如果將其與氘結合,則會得到普通的氦氣和能量。這種方法的優點是燃料易於儲存,而且過程本身並不具有放射性。