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强激光与粒子束论文标准格式(强激光与粒子束(2)
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摘要:制造过程中最困难的问题是如何提炼铀。 的原料铀235在自然界的铀中只占0.7%,其他为同位素铀238。 为了发生连锁反应,铀235的浓度必须达到某个值以上。
制造过程中最困难的问题是如何提炼铀。 的原料铀235在自然界的铀中只占0.7%,其他为同位素铀238。 为了发生连锁反应,铀235的浓度必须达到某个值以上。 这是因为,如果浓度过低,裂变释放出的中子就无法与下一个铀235原子核碰撞,连锁反应无法继续。 曼哈顿计划大部分时间都在研究铀浓缩的方法,直到二战结束,美国提炼的铀也足以制造一枚实验炸弹和两枚实战用弹。
不仅仅是铀的浓度
度要够高,铀的体积也需要够大,称为临界体积。因为原子核相比于原子非常小,如果铀体积不够,产生的中子很可能在原子核外的空间飞出去,链式反应也无法继续进行。一个简单的模型如下:
在弹壳中有两块浓缩铀235,在二者之间有一块柱状铀棒,三者都没有达到临界体积,因此不会爆炸。在引爆时,柱状铀块上方的炸药爆炸,将铀棒推入两块铀之间,三者合在一起之后体积超过临界体积,爆炸。在铀块外面的中子反射层是用于反射中子,以减小临界体积。
的巨大威力造成了无差别攻击,使日本军人和普通民众同样承受了巨大伤亡。爱因斯坦获知这一消息之后后悔不已,说自己把从一个疯子(纳粹)手中夺下来,又交给了另一个疯子(美国)。
氢弹不仅如此,二战之后,整个世界笼罩在核阴影之中。美苏等国家不光疯狂制造,更制造出一种威力更大的核武器:氢弹。
人们发现:氢元素的两种同位素氘(D)和氚(T)原子核距离非常近时,会变为一个氦(He)核和一个中子(n),核反应方程是:
在这个过程中,原子核质量会减少,,同时释放能量。
与同样质量的铀裂变相比,聚变放出的能量要大很多。太阳发光的核反应原理就是这样。
但是,要实现聚变,首先要将氘核和氚核之间的距离减小到10^-15m量级, 由于原子核之间带正电,这个过程需要巨大的能量。人们想到使用加热到几百万开尔文的办法引发聚变,因为在极高温度时,原子动能非常大,凭借巨大的动能原子核才可以克服库伦排斥力。
用什么办法才能获得这么高的温度呢?普通炸药是无法达到这个温度的。于是人们想到了。
一个简单的氢弹原理是这样的:在聚变材料内部,有普通炸药和铀235。引爆氢弹时,首先将普通炸药引爆,造成铀235聚集在一起,使之超过临界体积,爆炸。裂变反应释放的巨大能量产生高温引发聚变,聚变开始之后自身产生的热量就可以维持反应一直进行下去。氢弹爆炸时中心温度可达100亿度,比太阳的温度还要高。
冷战时,美苏两国储备的核武器可以把地球毁灭几十次,人们说:如果核战争爆发,那么下一次人类的战争可能只能使用木棒了。可也正是因为核武器有“同归于尽”的巨大威力,没有人敢轻易使用核武器,所以在日本遭受袭击之后,70多年来,核弹都没有再次应用于战场。
同时,人们利用核裂变技术制造了用于发电的核电站,相比于普通的火电站,核电站燃料消耗小,对环境的污染小,而且几乎是一种“取之不尽”的能源。

电磁炮应用的是当初粒子束武器的技术吗?
首先谢谢邀请,两者在技术本质上有一定的相似性,部分技术难点和应用技术甚至有一定的共通性,但两者之间还是没有继承的关系。
这是因为,虽然电磁炮和粒子束武器都是用过电/磁加速来获得足够的能量,将物质/粒子发射出去。
但粒子束武器在本质上还是以“电”为主,主要是用超导材料用强电场来加速粒子。
比如SLAC(美国能源部的直线加速器,最类似目前的电磁炮的构型)采用的就是在数十种加速器方案中精选出来的“SCRF”方案(德国汉堡电子同步加速器研究中心的“超导射频”方案)
它就是用一节节一米长的真空“铌腔”,冷却到极低温度时的超导现象,利用超导现象在真空腔内所产生的每秒十亿次以上的射频震荡强电场来,加速正负电子。图注:SLAC项目“铌腔”与电磁线圈炮发射原理,看着是不是很相似?
而电磁炮则是利用电磁发射技术,说白了就是用“磁”,而目前电磁炮的发展前景最理想的既不是电磁轨道炮(轨道炮电枢是直接搭接在轨道上高速运动的,所以在高速下磨损严重,而且易烧蚀),也不是电磁线圈炮(线圈炮电磁变化复杂,需要强大的变频器,而目前现有技术还很难搞定)而是“电磁重接炮”图注:美帝电磁炮实验巨大的火焰,就是电磁轨道磨损烧蚀造成的。
文章来源:《强激光与粒子束》 网址: http://www.qjgylzsgw.cn/zonghexinwen/2022/1213/686.html