首先说一点就是其实,钚弹和铀弹机理都是一样的。并没有太大的区别,都是利用中子打中重元素的原子核后引发核裂变。当这个核裂变所释放出来的中子可以继续持续引发其他原子的裂变就形成了链式反应。
目前已知有四种元素同位素可以作为核弹的材料,分别是铀-235、钚-239、锔-247以及锎-251。
对于钚弹药来说,实际上和铀弹相比优势并不是很大。
如果排个序来说,最好引爆的核材料是锎-251,其次是锔-247,然后才是铀-235,最后才是钚-239。
就铀和钚咱们可以举个例子,如果利用枪式起爆(最简单的起爆方式),我们可以将一枚铀弹控制在3米的长度上,通过炸药加速铀块使之超过临界值。
但是如果是同样原理制造一枚钚核心的枪式原子弹,我们则需要利用长达15米的距离加速钚块到极限速度才可能引发核爆炸。
至于锔-247和锎251也是可以制造核弹的核心的,但是这两种元素同位素并不适合制造核武器,其原因在于——太贵!目前锔的价格为1克2000美金,主要会以电镀的形式镀膜在一些高端的烟雾传感器上,每个传感器也就用几微克就够了。
至于锎(上面是显微镜下拍摄的图片)的价格大约是一微克10美元的价格,一般的计算来说,锎-251的临界值大约是5公斤,这么一个核心的价格则是:500亿美元!这枚核心的价格恐怕就超过了要毁灭的目标的价值。
所以说用铀-235和钚-239其最主要的原因在于——便宜。
铀235贵不贵?也贵也不贵,这种同位素在铀矿炼制的金属铀中的含量大约是0.7%。每年全球的金属铀产量在5.5-6.5万吨。在其中直接乘以0.7%就可以算出每年可以弄出来的铀-235的最大数值了。
通过高速旋转离心机可以将铀-235逐渐的分离出来。
但是有一点得注意——铀-235的浓缩机的转速高达每分钟7万转,制造武器级铀235需要将铀浓缩到90%以上。这就是一个十分耗能的过程了。铀-235贵其实是贵在了“电费”上。
而核反应堆中如果想用来发电,那么铀-235的浓度仅仅需要3-5%就够了。
更有意思的是——在反应堆中,原来金属铀中的铀238通过反应堆中中子的照射最终会生成一部分钚-239。
由于钚和铀是不同的元素,那么就可以用简单的化学方法进行分离了,这样就跨过了浓缩铀这个过程。
所以说实际上哟于多少铀-235就能弄出多少钚239来,而且钚-239的获取掠过了大部分的离心机浓缩过程——这样钚-239就比铀-235更便宜许多了。
还有一点得注意的 是早期的原子弹中的钚会参杂进去一些钚-240,这是一种自发的中子源,自发中子辐射是钚-239的几万倍。如果用做武器的钚金属中含有太多的钚-240那么钚弹会迅速的老化失去爆炸的能力。
但是现在 可以用技术手段降低钚金属内钚-240的浓度到1%以下。
因此在现在看,钚弹是最经济实惠的原子弹材料。
钚弹优势——便宜
钚弹缺点——无
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