小男孩当量?1万吨tnt当量的威力

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这篇文章给大家聊聊关于小男孩当量,以及1万吨tnt当量的威力对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站哦。

本文目录

  1. 导弹‘’胖子‘’和‘’小男孩‘’的资料
  2. 核弹头是如何小型化的
  3. 1万吨tnt当量的威力

导弹‘’胖子‘’和‘’小男孩‘’的资料

小男孩”结构

1945年8月,美国投到日本广岛的那颗原子弹(代号叫“小男孩”)采用的就是枪式结构,弹重约4100公斤,直径约71厘米,长约305厘米。核装药为铀235,爆炸威力约为14000吨梯恩梯当量。在枪式结构中,每块核装药不能太大,最多只能接近于临界质量,而决不能等于或超过临界质量。因此当两块核装药合拢时,总质量最多只能比临界质量多出近一倍。这就使得原子弹的爆炸威力受到了限制。

另外在枪式结构中,两块核装药虽然高速合拢,但在合拢过程中所经历的时间仍然显得过长,以致于在两块核装药尚未充分合并以前,就由自发裂变所释放的中子引起爆炸。这种“过早点火”造成低效率爆炸,使核装药的利用率很低。一公斤铀235(或钚239)全部裂变,大约能释放18000吨梯恩梯当量的能量,一颗原子弹的核装药一般为15~25公斤铀235(或6~8公斤钚239),以此计算,“小男孩”的核装药利用率还不到百分之五。

铀在正常压力下的密度约为19克/厘米。在高压下,铀可被压缩到更高的密度。研究表明,对于一定的裂变物质,密度越高,临界质量越小。根据这一特性,在发展枪式结构的同时,还发展了一种内爆式结构。在枪式结构中,原子弹是在正常密度下用突然增加裂变物质数量的方法来达到超临界,而内爆式结构原子弹则是利用突然增加压力,从而增加密度的方法达到超临界。

在内爆式结构中,将高爆速的烈性炸药制成球形装置,将小于临界质量的核装料制成小球,置于炸药中。通过电雷管同步点火,使炸药各点同时起爆,产生强大的向心聚焦压缩波(又称内爆波),使外围的核装药同时向中心合拢,使其密度大大增加,也就是使其大大超临界。再利用一个可控的中子源,等到压缩波效应最大时,才把它“点燃”。这样就实现了自持链式反应,导致极猛烈的爆炸。内爆式结构优于枪式结构的地方,在于压缩波效应所需的时间远较枪式结构合拢的时间短促,因而“过早点火”的几率大为减小。这样,内爆式结构就可以使用自发裂变几率较大的裂变物质,如钚239作核装药;同时使利用效率大为增。

“胖子”结构

美国投于日本长崎的那颗原子弹(代号叫“胖子”),采用的就是内爆式结构,以钚239作核装药。弹重约4500公斤,弹最粗处直径约152厘米,弹长约320厘米,爆炸威力估计为20000吨梯恩梯当量。

原子弹的进一步发展就是氢弹,或称为热核武器。氢弹利用的是某些轻核聚变反应放出的巨大能量。它的装药可以是氘和氚,也可以是氘化锂6,这些物质称为热核材料。按单位重量的物质计,核聚变反应放出的能量比裂变反应更多,而且没有所谓临界质量的限制,因而氢弹的爆炸威力更大,一般要比原子弹大几百倍到上千倍。

不过热核反应只有在极高的温度(几千万度)下才能进行,而这样高的温度只有在原子弹爆炸时才能产生,因此氢弹必须用原子弹作为点燃热核材料的“雷管”。氢弹爆炸时会放出大量的高能中子,这些高能中子能使铀238发生裂变。因此在一般氢弹外面包一层铀238,就能大大提高爆炸威力。这种核弹的爆炸,经历裂变一聚变—裂变三个过程,所以称为“三相弹”。它的特点是成本低、威力大、放射性污染多。

核弹头是如何小型化的

首先,核弹本身就不需要很大的体积。尤其是现在的核聚变氢弹。

根据爱因斯坦的质能公式E=mc^2,要释放能量需要有质量损失。由于系数非常大(光速c的平方),所以很小的能量损失便会产生巨大的能量。而铀235的裂变反应(原子弹)和氘和氚的聚变反应(氢弹)中均有可观的质量损失,因此均能产生大量能量。

按照目前的业界标准,制造一枚50万当量TNT级别的核弹,只需要约4千克钚和约20千克高浓缩铀。

剩下的那么多的体积和重量,只不过是为了让核弹能够起爆的各种配套设施,核装药没多少。

下面举几个美军现役核弹头的例子,就知道现在的氢弹可以小型化到什么样子了。

“战斧”巡航导弹的W80弹头

这是一种小型热核弹头,核聚变原理,T-U两级构型,当量可变,从5千吨到15万吨TNG。

主要用于尺寸严格受限的各型巡航导弹的战斗部,如空军的ALCM和ACM系列,海军的“战斧”等。

尺寸很小,物理包重130公斤,直径300毫米,长度0.8米.

NB之处就是飞行中(in-flight)调整爆炸当量,最小当量就是只引爆用作为“扳机”的核聚变初级,也就是当原子弹用,约5千吨TNT;最大威力就是核聚变次级也引爆,达到15万吨。

到1990年生产了总共2117个,根据核裁军条约,保留有400个,2014年开始翻新。

最先进的W88,洲际导弹一次能带12个

1999年被官方自称为“美国最先进的核弹头”,装备“三叉戟”潜射洲际导弹,用Mk5型再入载具时最多可以装载12枚W88弹头,但根据美俄核裁军协议,最多只能带8个。

是典型的T-U构型氢弹的进一步发展,有一个椭球型的核裂变初级,和一个球形核聚变次级。但又填充了大量U238等高浓度核裂变材料来增加威力。这种“裂变-聚变-裂变”弹有时候也被成为“三相弹”,算是氢弹的升级版。

因此W88的尺寸不大,高1.7米,直径0.55米,重量小于360公斤,允许洲际导弹携带更多的弹头,或者射程更远,而威力也不小,47.5万吨,算是现役最大的导弹用核弹头!

1万吨tnt当量的威力

冲击波超压公式参考(P为100kpa,Q为kg,R为m)

P=14Q/R3+4.3(3√Q2)/R2+1.1(3√Q)/R

R为距离爆点的半径,Q为tnt当量

推定一吨可以让140m内玻璃几乎全碎,当然炸弹不是均匀传播的,有些方向冲击波强,有些弱。

根据我的研究经验(仅个人学习资料研究,不能确信),一万吨TNT炸药波及范围在6.4公里(击碎玻璃),3.2公里内木质房子会受到较大程度破坏,1.6公里内砖石房会严重损毁。小男孩(广岛原子弹)为1.2-1.5万吨TNT,冲击波影响范围在5-6公里,炽热的风可以在16公里外感觉的到。所以大概就是这个威力。1.6km/3.2km/6.4km他们分别受到的冲击波超压不同。

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