核弹与核反应堆的原理与发展
                                   
摘要：核弹是指利用爆炸性核反应释放出的巨大能量对目标造成杀伤破坏作用的武器。爆炸性核反应是利用能自持快速进行的原子核裂变或聚变反应，瞬间释放出巨大能量产生的核反应爆炸而形成巨大杀伤破坏效应。核反应堆(Nuclear Reactor)是一种启动、控制并维持核裂变或核聚变链式反应的装置。相对于核武爆炸瞬间所发生的失控链式反应，在反应堆之中，核变的速率可以得到精确的控制，其能量能够以较慢的速度向外释放，供人们利用。核弹的用途分为战术核弹、战略核弹和战区核武器，而核能则在推进动力和功能等方面起重要作用。
关键词：核弹  核反应堆 裂变 聚变 核武器 供能
引言:核能可谓一把双刃剑，利弊共存，推进人类科技发展的同时，也对人类生存环境造成了一定的威胁，更好的掌握其原理，规范其发展，才能为人类谋福利。
正文：
一、核弹
反应堆reactor游戏核弹头的基本结构：不管核武器样式多么繁多，核弹头的基本构造通常由壳体、核装药和热核装药、引爆控制系统（引信）和电源等组成。其中壳体用于盛装核弹的各种装置并能防止其机械损坏。在弹道导弹核弹头壳体外壳还涂有特殊涂料或隔热层，以防弹头再入大气层时受高速气动加热使弹头壳体及内部装置因过热而烧毁。核装药和热核装药，由裂变和聚变材料构成，以为例：核装药（裂变装药）置于由普通构成的球形装药的中央部位，在球形装药外面四周安装了许多电。引信传来的敏感信号通过引爆控制系统产生的高压电起爆各电，使普通以“法”或“内爆法”使裂变材料迅即达到最大超临界质量而实施核裂变爆炸，并使爆炸产生的部分辐射能量转换用以加热和点燃（高能中子的轰击）热核装药产生聚变反应，形成整个的核爆炸。引控系统是保证核弹到达预定炸点时发出起爆核装药指令并可靠起爆的装置。电源是给弹头各组件提供能源的小型一次性使用的蓄电池，在导弹发射准备时激活蓄电池，导弹发射起飞时才能用弹上蓄电池供电。
核弹的分类及其原理：核弹可分为、、氢铀弹、特殊性能核武器（如中子弹、核同质异能武器、反物质武器等）
1．
主要是利用核裂变释放出来的巨大能量来起杀伤作用的一种武器。它与核反应堆一样，依据的同样是核裂变链式反应。透过裂变释放能量。重核子如铀或钚在中子轰击下产生裂变，分成为较轻的核子，同时释放更多的中子，造成连锁反应。
大部分的裂变核武是使用化学，把在临界质量以下的铀-235或钚挤压成超越临界质量的一块，然后在中子照射下产生不受控的连锁反应，释放大量能量。起爆的方式可分为式和内爆式。美国第一枚投掷在日本广岛的核武小男孩即为式                        起爆的铀弹。第二枚投掷在长崎的胖子为内爆式起爆的钚弹。                                                      一磅的铀-2
35裂变时可放出大约三千七百亿焦耳的能量，约为82太焦耳／公斤(TJ/kg)。一般的连锁反应只维持一微秒(μs)，功率约为82艾瓦／公斤(EW/kg)，或每原子200兆电子伏／秒。
2．
是利用爆炸的能量点燃氢的同位素氘等轻原子核的聚变反应瞬时释放出巨大能量的核武器。.又称聚变弹、热核弹、热核武器。的杀伤破坏因素与相同，但威力比大得多。一般的会先引爆作为前级的裂变弹，造成足够的温度及压力，之后的后级聚变才会开始。后级可以无限制地连锁起来，制成比普通裂变强力很多的核武。的威力通常为几百至几万吨级TNT当量，的威力则可大至几千万吨级TNT当量。还可通过设计增强或减弱其某些杀伤破坏因素，其战术技术性能比更好，用途也更广泛。
3．氢铀弹
氢铀弹，或者是叫三相弹，爆炸时首先是包裹在最内层的被引爆，使包裹在外层的薄铀-235装药层发生裂变，产生的高温和高压对中层的热核装药进行压缩和冲击，将电子剥离氢原子核，形成高速运动的氢原子核和自由电子云，从而发生热核聚变，放出爆炸的能量并释放出5万公里/秒的快速中子流，在这样高速的中子流的持续轰击下，外层的铀-238这种平时不易裂变的原子也发生裂变，释放巨大的能量，从而使氢铀弹爆炸获得和爆炸的双重能量，破坏威力和放射性污染也远在二者之上。
三相弹在普通外再包一层铀238材料。这种用于坦克装甲和的廉价材料虽然平时很安分，但当发生核聚变时会产生大量高能中子，铀238的铀核会引起裂变，产生出能
量和裂变中子，前者增强了杀伤威力，而后者反过来冲击中的锂-6材料，制造出新
美国设计的三相弹    的氚，接下来的良性循环不用再多说了。可见其原理是核裂变-核聚变-核裂变三个过程，所以叫三相弹。它使普通的威力得到了成倍提高。
4. 特殊性能核武器
中子弹（neutron bomb）：中子弹是小型的热核武器。武器内的X射线反射镜及弹壳以铬或镍制成，让聚变中产生的中子离开弹体。高能量的中子流比其他放射更具穿透能力。一般能阻隔伽马射线的物料通常不足以抵挡中子流。因为只有水和电解质才能吸收中子，而生物中含大量水份，所以中子流对生物产生的伤害比伽马射线更大。原先制造中子弹的目的，是希望可以杀人而不毁物（被戏称为“业主”或“房贷积欠款”：能杀死屋内的人，但房子无损）。中子弹所产生的热能及冲击波被故意减低，而中子流则被加强。但事实上中子弹的热及火仍然会对建筑物造成严重的损毁。所谓“杀人不毁物”只是相对其他热核武器。中子弹所加强的放射，只限于引爆的一刻，与感生放射核弹的长期放射有所不同。
核弹的危害：
　一般核武器对人类造成的危害，公认的有以下5种（未包括心理危害）：  　
1．高压杀伤破坏——冲击波（占50%）  　
在核爆时，巨大的能量是在不到一秒钟的时间里释放出来，爆炸产生的高温高压气体强烈地向四周膨胀，这个像飓风一样的压力波通过空气、水和土壤等介质传播。5秒钟就可以传到2千米的地方，摧毁一切它可以推到的东西（主要是建筑），大量的人员直接死于高压的挤压和间接死于房屋的倒塌。随着距离的延长，冲击波会逐步减弱。  　
2．高温杀伤破坏——光辐射（占35%）  　
核爆时的火球发光可以持续几秒钟，使周围的空气温度高达几十万度，火球发射的光辐射包括X射线、紫外线、红外线和可见光。如此高的温度辐射，会把大部分物体烧焦、熔化、致死，人员不死也会烧伤皮肤、毁坏视力、灼伤呼吸道。  　
3．特殊杀伤破坏——贯穿辐射（占5%）  　
是由阿尔法、贝塔、伽马和中子流组成的辐射，它们对人体肌体内部细胞产生电离作用，破坏细胞正常功能，并可产生有毒物质（致癌），使人得急性放射性病在短期内死亡，或对下一代影响极大。广岛死亡的14万人中，大部分是核爆后得放射性病逐步死亡的。  　
4．长期危害——放射性沾染（占10%）  　
核爆一分钟内，前三种危害作用就会消失，但核爆放出的放射性物质会弥散在大地、水源和空气中，有的衰减的很快（几秒），有的很慢（几万年），但大部分会较快地减弱。经过清洗会更快减弱。但是，如果把放射性物质吃进或吸入体内，危害极大。  　
5.对通讯联络的破坏——电磁脉冲（对人也有一定危害）  　
电磁脉冲好像是强大的雷鸣闪电，电场强度可达到几十万伏，会中断通讯、使各种控制失灵、使电子计算机数据混乱、扰乱正常的电波传播等。它的传播破坏距离达到几百或几千公里，远远大于前4种破坏距离。
由此可见，需要合理控制核弹的发展，合理的利用核弹。
一、核反应堆
工作原理：
核裂变 ：当一个原子数较高的核子（例如U-235或Pu-239）吸收一个中子。会形成一个激发态的核子，然后裂变为两个或更多个轻核。释放出动能，伽玛射线和若干个中子，统称为裂
变产物。其中有些中子可能被下一个重核吸收，引发下一个裂变反应，释放出更多的中子，依此类推。这个反应就是链式反应。 但是我们可以用一些对中子吸收截面较大的核素和慢化剂来控制链式反应，他们分别用来吸收中子和减速中子。通过增加和降低反应速率来控制反应堆的输出功率。
一般常用的慢化剂有轻水（即H2O）（世界上75％的反应堆用水做慢化剂），固体石墨（20％）和重水（即D20）（5％）。在一些实验堆中，甲烷和Be也被用来做慢化剂。
热能的产生 ：在反应堆里，热能主要有以下几个来源：
1，反应碎片通过和周围原子的碰撞，把自身的动能传递给周围的原子。
2，裂变反应产生的伽玛射线被反应堆吸收，转化为热能。
3，反应堆的一些材料在中子的照射下被活化，产生一些放射性的元素。这些元素的衰变能转化为热能。这种衰变热会在反应堆关闭后仍然存在一段时间。
4，1千克U235完全裂变得到的热能等于3千吨煤燃烧所释放的能量。
[编辑] 冷却 在反应堆里，一般用水做冷却剂（轻水或重水），也有用气体或融盐的。冷却剂通过泵浦在堆芯里循环流动，同时把通过裂变产生的热传递出来。一般的反应堆的冷却系统和热机是分开的，例如压水堆。也有的反应堆，蒸气是有反应堆直接加热得到的，例如沸水堆。
反应堆控制：反应堆的输出功率，或者说反应率，是通过控制堆芯内的中子密度和能量来控制的。
控制棒由热、中子强吸收材料做成。如果有很多的中子被控制棒吸收，就意味着就少一些中子引发链式反应。因此，把控制棒插入堆芯，将会减慢反映速率，降低输出功率。相反，将控制棒抽出，链式反应的速率将会增加，输出功率也会增加。
在一些反应堆里，冷却剂同时也起慢化的作用。慢化剂通过和快中子的碰撞，吸收中子的能量，是快中子能量降低，成为热中子。而热中子引发核反应的截面更大些。因此慢化剂密度高，将会增加反应堆的功率输出。而温度高，冷却剂的密度会降低，慢化作用降低，反应速率下降。
也有一些反应堆里，冷却剂会吸收中子，起到控制棒的作用。在这些反应堆里，可以通过加热冷却剂来提高反应堆的功率。
反应堆都有自动和手动的系统来防止意外事件的发生，当出现意外事件时，将有大量的中子强吸收材料注入，使反应堆关闭。
发电 ：由链式反应释放出的能量通过冷却剂传导出来，加热水，产生蒸气，推动发电机发电。
用途与分类：
核反应堆有许多用途，当前最重要的用途是产生热能，用以代替其他燃料加热水，产生蒸汽发电或驱动航空母舰等设施运转。当前全部商业核反应堆都是基于核裂变的，其裂变产物可以生产核武器之中使用的钚。

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。