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中国第一颗原子弹铀是怎么浓缩的新豪天地登录

时间:2019-10-12 22:34来源:科学研究
还有一种方式就是气体离心法,这种方法就是利用离心力分离铀分子,这样就可以作用于铀气体和液体上,然后高速强行分离铀235的原子,因为铀-238同位素重分子气体特殊性,所以它比

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还有一种方式就是气体离心法,这种方法就是利用离心力分离铀分子,这样就可以作用于铀气体和液体上,然后高速强行分离铀235的原子,因为铀-238同位素重分子气体特殊性,所以它比铀-235轻分子气体更容易附着在在圆筒的近壁,而在近轴处聚集的气体被导出,然后就可以传送到另一台离心机,分离随着气体就就可以穿过一系列离心机,那么铀-235同位素分子在经过多层提炼,就逐渐聚集浓度,那么距离90%浓度就原来越近了,因为气体离心厂需要1000的离心机才能把这个浓度提炼上来,所以在里面的工作人员,可以看到1000组离心机。

新豪天地登录网址 2 原子弹的出现,与其他科学技术上的发明一样,有着自己的发生和发展过程。早在19世纪初,人们就已经知道自然界的物质成千上万,性质千差万别,它们都是由一些有限的基本元素组成的,而每种元素又是由许多化学性质相同的微粒——原子组成的。 1896年,法国物理学家贝克勒尔和波兰出生的年轻科学家居里夫人发现自然界有一些元素的原子核能自发地放出一些肉眼看不见的射线,这些射线可以使照相底片感光;元素在发出射线时,会释放出部分能量,同时它自身就转变成具有另一种性质的新元素。于是他们把元素的这种性质叫作天然放射性,把元素原子核的这种转变过程叫做核衰变。这不仅加深了人们对原子结构复杂性的认识,而且使人们意识到在原子核内蕴藏着巨大的能量。首先找到利用核能途径的人是费米。费米出生在意大利罗马一个铁路职工家庭,年轻的时候曾在德国学习。他25岁就当上了罗马大学第一任理论物理学教授,1938年底移居美国。1934年,法国物理学家约里奥居里夫妇宣布,他们用X粒子轰击铝、硼的时候,产生了人工放射物质。费米得知这一消息后,决定试用中子产生人工放射现象。费米按照元素周期表的顺序,从氢开始,用中子顺序轰击,当试验第八号元素氟时,得到了人工放射性。在接下来的试验中,他又发现在中子轰击铀时,产生了从未见过的新元素。1934年6月他宣布了这个发现,但并没意识到在这个实验中可能引起了铀的裂变。1934年10月,费米的助手发现,当用中子轰击金属银来产生人工放射性时,有一种奇怪的现象,就是放在银附近的铝可能影响银的放射性。助手把这个现象报告了费米。在费米指导下做了进一步的实验,确定在中子源和银之间的铝板可以增加银在中子照射以后产生的放射性。铝是重物质,费米提出把铝换成石蜡,重新做实验。没想到,在中子源和银中间放置石蜡以后,竟使银的放射强度提高了100倍。怎样解释这种现象呢?费米提出慢中子效应:中子含有大量氢的物质的时候,和氢原子核——质子发生碰撞,速度变慢了,更容易被银原子核所俘获,所以产生的人工放射性更强。由于发现了中子效应,费米获得1938年诺贝尔物理学奖。在费米发现用中子轰击铀可以产生超铀元素后,在巴黎的约里奥居里夫妇和柏林的哈恩、梅特纳都认真研究了这个问题。1938年秋天,哈恩和斯特拉斯曼精确分析了中子轰击铀以后的产物,发现有钡存在。钡的原子量大约是铀的一半,这说明铀原子核在中子轰击下分裂成两半。哈恩把实验情况写信告诉了梅特纳。梅特纳立刻从数学上进行分析。她认为:每裂变一个原子可以放出大约两亿电子伏的能量。裂变反应的发现震惊了科学界,因为它说明铀分裂的时候可以放出两个中子,而这两个中子又可能引起两个铀核分裂,这样就能够从一个铀核裂变引起二、四、八、十六等等铀核裂变。这是连锁反应,它将释放出无比巨大的能量。 裂变反应正好是在第二次世界大战的导火线已经点燃的时刻发现的。移居美国的匈牙利物理学家西拉德等人,意识到可能利用核裂变制成有空前破坏力的原子弹。1939年7月,他在拜访了罗斯福总统的好友和私人顾问、经济学家萨克斯以后,又和爱因斯坦会晤,请爱因斯坦在给罗斯福的信上签名,信由萨克斯交给罗斯福。这封信阐述了研制原子弹对美国安全的重要性。罗斯福被这封信打动了,决定支持研制原子弹的工作。1941年12月,美国政府决定大量拨款和充分利用科技力量研制原子弹。1942年,成立了美、英、加三国共同研制原子弹的委员会。同年8月,美国制定了研制原子弹的曼哈顿计划。曼哈顿计划大致有三方面的内容:生产钚,生产浓缩铀-235,研制炸弹。这三方面的工作由几支研究力量来完成。第一支研究力量由康普顿领导的芝加哥大学冶金实验室和杜邦公司组成,主要任务是生产足够数量的钚。第二支研究力量由劳伦斯领导的加利福尼亚实验室和几家公司组成,任务是用电磁法分离浓缩铀-235。第三支研究力量由尤里博士领导的哥伦比亚大学的代用合金实验室和几家公司组成,任务是用扩散方法生产浓缩铀-235。第四支研究力量是由奥本海默领导的洛斯阿拉莫斯实验室,它的主要任务是得到足够的裂变材料,立刻制成实战用的原子弹。1942年,关于怎样设计原子弹,它究竟应该有多大,谁都不知道。在研制过程中,设计出了两种炸弹型式:一种是枪式原子弹。它主要是通过增加核装药的数量达到超临界状态的。1945年美国投在日本的第一颗原子弹就是枪式原子弹。它的外形是个细长体,当量约为2万吨,核装药为铀-235,有效利用率为2%左右。因此,理论上只要裂变1千克铀-235就够用,但实际上却用了50多千克。虽然枪式原子弹效率低,但构造简单,容易制造。 一种是收聚式原子弹。它利用炸药的爆轰,形成一个向中心收缩聚拢的球面形状的压力波,从各个方向均匀地压缩核装药,并且越到中心压力越大。核装药受到强烈的压缩,密度大大增高,能够实现高度超临界现状,使比较多的核装药发生裂变反应,从而提高了它的有效利用率。美国投到日本的第二颗原子弹就是收聚式原子弹。 原子弹在第二次世界大战末期首次用于实战。1945年8月6日和9日,美国分别将一颗取名小男孩的铀弹和一颗取名胖子的钚弹投到日本的广岛和长崎,给这两个城市和居民造成巨大的破坏和伤亡,引起了世界各国的重视。1949年8月29日,前苏联也进行了第一次核试验。此后,美苏两国展开了长时期的核军备竞赛。

第二,国际规约限制的道德影响更重要。

所谓的国际规约就是核不扩散条约。

这个条约在上个世纪70年代后成为一个国际社会公认的全球禁止核武器扩大化的基本法律和道德约束。

该条约其实只承认了5个国家是核国家,就是联合国五常,其它疑似和确定有核武器的国家都不被认可。

也就是说巴基斯坦、印度、以色列等都不是国际社会认可的核国家。

如果不被认可,意味着这些国家在理论上要实现不可逆地销毁自己的核武器,同时实施透明的国际核查。

当然现实上他们可能不受影响,但实际上国际社会需要用这样的规约来给这个目标提供法理支持。

当然条约对一些非发制造和拥有核武器的国家也有强大的经济打压条款,所以很多国家没必要冒天下之大不韪来发展核武器,这会让自己处于绝对孤立状态。

原子弹的原理大家都不陌生了,中学课本就有讲过了。在网上甚至连原子弹制造的图纸都应有尽有,几乎原子弹对大众来说没有什么秘密,只要有核原料,制造原子弹似乎不难。当然知道原理是一方面,造不造得出来就是难题了,而现实中却没有多少国家造出来。原子弹是个庞大的系统工程,其成本投入是巨量的,小国没钱的玩不起,其原材料加工提纯也是难题,设计工艺和结构加工技术对于工业基础薄弱的国家也玩不起,最后就是国际禁核条约的严厉约束了,想造先顶住制裁再说吧!

原子弹的核原料就是铀矿石,而铀里面有几种同位素,只有铀-235才能制造原子弹,当然从铀中提炼的钚-239也能造,但这个难度更大。铀-235的提炼很难,本来含量就少,需要几千上万台离心机才能提炼出一定含量的铀,只是这纯度也只是20%左右,要提纯到能造原子弹的93%以上就是很高难度了,伊朗搞了几十年,搞到现在也没提炼到那个纯度,所以造原子弹真难。获取铀矿石就是个难度,这可是战略资源,有钱也买不到,铀矿石本来就不多,大部分都在合法拥有核武器的五常那里,其他地方的铀矿石都由联合国原子能委员会监管的,你一购买,马上就知道了,至于暗中购买的另外说了。你要造原子弹,就必须大量购买铀矿石,国际上是很难买到的,除非你自己国家就有铀矿石就不怕了。提纯用的离心机也是限制出口的,国际上也是禁售的,当然自己造没事,只不过离心机的制造也不容易,别说技术了,就成本投入就是大问题,要知道你搞原子弹,基本就要几千上万台离心机,这个花费真的大啊,没钱你也搞不了啊!

解决了材料和提纯问题,就是制造原子弹的工艺和设计结构了,这个也有难度。原子弹的结构挺复杂的,既有起爆装置,也有保护装置,怎么搞,怎么设计都是白手起家,别信网络上那些制造图纸,真正的结构图纸网上是没有的,一切都靠自己啦!就起爆装置就难啊,原子弹爆炸方式分有枪式和内爆式,就是用炸药把核原料压缩成密度达到临界状态,原子弹才能真的发挥威力。起爆装置的时间拿捏的要很准,差个千分之一秒,核原料就达不到临界状态,就爆不了,所以这个炸药的布置就难,和爆炸时间最好同时,就算有误差也不能超过万分之一秒,这对那些工业基础薄弱的国家就难了,这么复杂的结构根本就搞不出来嘛,所以就很少有国家能搞原子弹,毕竟地球上很多国家的工业水平没有达到那个标准,也就造不出来了。

国际禁核的条约是非常严厉的,除了五个合法拥有核武器的国家外,其他国家一律禁止搞核武器。当然也有几个国家偷偷的搞,比如印度,朝鲜,伊朗等,虽说它们在偷偷的搞,其中也是吃了不少苦头的。国际条约对这些国家那是从经济和政治上制裁,朝鲜不就是被经济制裁几十年嘛,就是因为搞核武器。没有多少国家顶得住联合国的制裁,毕竟经济制裁对国家经济和民众生活影响巨大的,民众是要面包还是要原子弹呢,我想更多的民众想的是面包,就为了一颗原子弹,忍饥挨饿十几年,谁受得了啊,除了那些扛得住的国家之外比如朝鲜和伊朗,只是这也是少数几个国家而已,所以其他国家是受不了联合国的制裁的,因为民主政治国家,民众过得不好分分钟把现政府给推翻,连统治都不行,就别说去搞原子弹了,人家朝鲜是极权国家,能约束得住民众,其他国家没有那个能力,要官位还是要原子弹,不用多想当然是要官位了,所以很多国家政府害怕被民众推翻而不去搞原子弹,也是这个原因!

这个世界还是少点核武器好,最好没有,如果所有国家都有核武器,人类真的危险啦,那些恐怖分子可不会爱好和平,有原子弹不用那是傻瓜,人类生存就没有保障了,防止核武器泛滥是国际社会的责任和义务,而个人不能为一时的过瘾和好奇就去造原子弹,那真不是玩的,分分钟钟给自己带来牢狱之灾和杀身之祸那就不好玩了,珍惜生命,远离原子弹!

答:原子弹的原理虽然很简单,但制造原子弹所需的技术和环境,不是一般国家能拥有的。


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虽然核武器弹是一种危害极大的武器,但是它同时也是一个国家抵御外敌的最强后盾。开国以后,为了能够不被那些不怀好意的国家欺负,我国毅然决定开始关于原子弹的研究。经过一大批科技人员、干部和职工的共同努力后,我们终于成功了,回想整个过程,真的是太不容易了。

这样的技术要求,又有几个国家敢拍胸脯说可以完全做到。从以上分析不难看出,成功制造原子弹等核武器并不容易,非实力一般国家所能完成。

无奈之下,上级下达了分离膜紧急研制任务,正在冶金部工作的葛昌纯先生主持了分离膜的研制。经过数年的努力,终于研制出了合格的乙种分离膜,为我国原子事业立下赫赫功劳。该成果获得了国家最高科技发明奖,但由于保密需要,在表彰“两弹一星”突出贡献科技专家中没有提到他的名字,直到1999年才公开,此时距我国第一颗原子弹爆炸已经45年了。

不等不靠,土法炼铀;铀矿的粗提纯前期工作对技术要求不高,于是广大群众在找矿开采的同时又开始铀矿的初期提纯工作,所有的提炼都是原始的,所谓的工厂实际就是作坊,用最简单的材料搭起一座座的窝棚,当时需要把铀矿石碾碎磨成粉末,没有机器设备就用锤子、碾子、全部靠人工,然后把变成粉末的铀矿粉放入大缸中或是大桶里,加入稀硝酸和稀硫酸,这些铀矿石在里面浸泡着,咕嘟、咕嘟得冒这气泡,把浸泡出来的溶液从一个大桶放进另一个大桶再放进下一个大桶,如此反复下去。浸泡出来的溶液都要进行过滤,就采用过滤豆腐浆的方法,经过N多次的反复过滤,直到过滤出来的矿渣经过测试没有了铀元素为止。然后把这些溶液经过焙干,那时候没有烘干机,只能是烤干,烤干后就变成了黄色、褐色、黑色,然后就做成饼状的粗铀原料,当时叫做“黄铀饼”,在把这些黄铀饼送到铀精炼长提纯。就是用这种方法在1961年前就提供了约163吨铀精矿原料,保障了原子弹提前一年爆炸成功。应该说我国的第一颗原子弹是真正的人民创造出来的原子弹。我国原子弹的爆炸成功使我国成为世界五大核国家之一,也使我国成为一个负责任的核大国,原子弹的成功充分展示了广大人民群众的勤劳智慧,和建设社会主义新中国的朴素的高尚情怀和艰苦奋斗的优良传统,永远值得我们珍惜和怀念。以上是兔哥个人的观点,欢迎探讨指正!欢迎关注兔哥,图片来源网络。

1、核试验问题:根据《不扩散核武器条约》,除了5个拥核国家以外,后来者前进行核试验都是属于“违法行为”,都会受到制裁,比如朝鲜、印度;

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我国的第一颗原子弹跟其他国家完全不同,采用的是利用率更高、安全性更好的内爆式铀弹,虽然我们是五常中最后进行原子弹试爆的国家,但是起点也绝对是最高的!原子弹中的铀235丰度在90%以上,而铀矿石中的铀235含量只有0.7%,其余都是含量在99%的铀238以及少量的铀234等铀235的同位素兄弟,因此要得到高丰度的铀235,必须要做的就是同位素的剔除和提纯。在五六十年代,离心法、激光法等先进工艺都没有诞生,唯一可靠的就是气体扩散法提纯。用于铀浓缩的材料就是我们通常所称的铀黄饼,而铀黄饼其实就是将初采而来的铀矿石研磨粉碎后,再使用酸碱溶液将铀矿中的含铀成分溶解出来,最后通过物理沉淀的方法将铀矿石中的杂质一步步去除,最后将溶解液再次烘干成型,得到的黄色精矿。

研制原子弹的首要条件是获得原材料

所谓巧妇难为无米之炊,核工业同样如此,研制原子弹的首要条件是材料,如果得不到核材料,那么就连最基本的核物理实验都做不了,就更谈不上研制原子弹了。现在能够大量得到可用于原子弹的材料有铀-233、铀-235和钚-239,得到这些材料的途径有三个,即铀矿开采加工、合法采购、非法采购。对于那些拥有铀矿矿藏的国家而言,自行开采加工是一个最佳的原材料获得途径,所开采的资源完全由自己支配,不受到任何限制么,比如我国在研制原子弹时就是通过开采本国铀矿资源来解决材料问题的,富余产能还可以用来出口创汇;没有铀矿资源或者没有开采能力的国家则通过向国际原子能申购的形式合法采购,但是所获得的材料均为丰度很低的民用核燃料,比如日本就完全依靠申购合法获得核燃料;最后一个途径便是通过非法交易获得,比如伊朗铀浓缩活动中所使用的核材料就是通过黑市购买得到的,至于这些黄饼(铀矿初加工产品)究竟是如何流入黑市的,很难有人说得清楚。所以说不管哪个想要研制原子弹的国家首要解决的问题就是获得原材料,满足不了这个条件研制原子弹就是空谈。下图为形态宛若宝石的翠砷铜铀矿,用“致命的美丽”来形容它是非常贴切的。

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我国第一颗原子弹的原料是铀235,当时为了能够找到这个此前闻所未闻的矿元素,国家投入了大量的人力和物力。1955年,国家抽调人家,组建了两支寻找铀矿石的地质队。这地质队的队员在苏联专家的帮助下,利用仪器四处寻找铀矿石,每一寸土地,每一块石头,无不一一勘测过去。

取得核试验成功后还需要将原子弹武器化才能形成核威慑

世界上有核国家在首次取得核爆实验成功时并不能宣布拥有原子弹,因为进行核爆实验的原子弹严格意义上来讲还不是武器中的“弹”,而是一个核爆装置。这个装置不具备任何实战意义,因为核爆装置的目的是用要验证原子弹设计思路的,如果装置成功实现了核爆炸,那么说明设计思路是正确的,往后的实用性原子弹将继续沿用原始设计;倘若核爆失败或不出现完整核爆,那就说明设计思路出了问题,必须整改。比如人类第一颗实用型原子弹,即美国轰炸日本广岛那颗,设计时使用了60公斤铀-235,核装药是现代原子弹的10倍之多,然而“小男孩”原子弹在爆炸时只有不超过1000克的铀参与了核裂变,其中只有0.6克的物质真正地转化成能量,爆炸当量也没有达到设计的20000吨,而是15000万吨。因此从取得第一次核爆实验成功到实现原子弹实用化还要进行许多次的核爆实验,直到第一枚真正意义上的实用性原子弹成功爆炸达到设计性能时才能宣布拥有核武器。比如我国在成功进行原子弹核爆实验时第一次核爆实验所设计的核爆装置重达4吨,而通过很多次核爆炸实验后才缩小到实用型的1吨。只有小型化到飞机、导弹也能投送的重量和体积的核爆装置才能称为核武器,成为核武器后才具备核威慑能力。下图为我国火箭军装备的长剑-10路基巡航导弹,在使用常规战斗部时该型导弹射程为1600公里,在使用核战斗部时射程为2000公里,因为核武器小型化以后和战斗部的核装置重量只有480公斤,而威力则达到50000吨TNT当量;如果使用氢弹战斗部,同样重量下威力会大10倍,这才是真正的核威慑能力。

综上所述,原子弹的研制不仅仅需要理论上的技术支持,更重要的是从铀矿开发到核装置武器化的实践行动,而开展这些实质性的研制工作则是一个庞大的系统工程,不仅需要投入大量的资金和人力物力,还需要研制国家具备保护研制活动的能力。比如已经取得核试验成功并武器化的朝鲜,在研制原子弹的十年间不仅遭到以美国为首的国际社会的数轮经济制裁,而且有几次差点被美军派遣战机对其核工业实施定点清除,如果不是得到我国庇护,朝鲜的核试验是不会取得成功的。又比如仅仅进行铀浓缩活动、尚未具备核试验条件的伊朗,现在正在遭受严厉的经济制裁,今年7月初甚至差点引发战争,目前以美国为首的西方国家正在波斯湾部署兵力,大有不摧毁伊朗核设施决不罢休的架势,伊朗研制原子弹的道路比起背靠大树的朝鲜显然要坎坷得多。所以制约原子弹研制的因素不在于技术,而是在于那种敢冒天下之大不韪的勇气。下图为正在波斯湾游弋的美国航母编队,伊朗显然是已经拿出破釜沉舟的决心,不惜与美国开战也要发展自己的核工业。

说难也不难,说不难也难,仅就技术来说,核门槛并非人人都能迈过去的一道坎。重要的是,为了保证核安全,1968年,国际签了一个不扩散条约,正像一道紧箍咒,除了联合国五常,把大多数国家把挡在了门槛以外。那些偷偷摸摸发展核武器的国家,成功逃过国际原子能机构的监视,亦达不到真正的目的,在数量和质量方面,与合法拥核国家,实在差得太远,会沦于无用的尴尬,正像小孩子家家长期抱着一个大石头寸步难行,走一步也会大汗淋漓。更要随时面临国际核查,今天不查,明天不查,不等于永远不查,正像一柄高悬的达摩克利斯之剑,随时便会落下,一旦被贴上不负责任国家的标签,国家正常的发展,正会受到重大影响。

20世纪30年代,德国科学家奥托·哈恩发现,用中子轰击原子时,会分裂成多个质量较小的原子核,同时释放出巨大的能量,使这种反应源源不断地持续下去,这就是核裂变。但是,只有一些质量很大的原子核才能进行核裂变,比如铀、钍、钚。二战爆发不久,希特勒启动原子弹计划,但直到战败也没能造出来,因为德国筹集不到足够的铀原料。

在苏联的援助下,我们开始建设工业化的采矿和洗矿场用于制造铀黄饼,但是根据规划和建设进度,这些矿场都要在1964年以后才能出矿,满足不了我们在1964年必须试爆第一颗原子弹的需求。为了尽快的得到足量的铀精矿,只能从人民中寻找力量!于是一场轰轰烈烈的全民探矿找矿运动便在神州大地广泛开展起来!(湖南省的铀矿资源分布)

2、技术问题:

那么,我国第一颗原子弹所需的浓缩铀是如何来的呢?当时,世界各国普遍采用气体扩散法,用细密的分离膜把铀-235和铀-238的气体氟化物分离出来。该分离膜需要每平方厘米分布100亿个孔径为纳米量级的微孔才能胜任,只有美、英、苏掌握了这种技术。1958年,苏联为我国提供了两种分离膜技术,但只提供有限的成品。撤走专家后,彻底断绝了分离膜的供应,我国的核工业之路顿时变得遥遥无期。

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美国当时所谓的大规模杀伤性武器还不是核武器,仅仅是化学武器,就直接出兵灭了伊拉克。由此可知,大规模杀伤性武器,基本上已经成了世界警察美国军队师出有名的借口了。也可以看出,世界上不少国家不是造不出原子弹,而是不敢造。第一代核武器的制造流程基本上已经成了公开的秘密,只要有一定工业基础的国家,在没有外界干扰的情况下,就可以通过长时间的铀浓缩积累,从而获得足够的武器级富集度铀-235。当这个国家有了核武器,那从此在国际上都有了底气,强大如美国在对其施加军事压力时都要慎之又慎。这样一来,有了核武器的国家就会变得不受控制,并且有可能冲击以五大国为首的国际秩序。五大国最不愿意看到的事情就是有别的国家来冲击自己辛辛苦苦建立的国际秩序。因为这是属于五大国的蛋糕,不允许有他国染指。其中最不愿意看到别的国家拥有核武器的就是美国。美国是世界警察,当这个国家拥有了核武器就存在着巨大的不确定性,甚至有可能脱离美国的控制。所以美国人一旦嗅哪个国家想要研制核武器,它必会出兵阻止。为了掌控其他国家研制核武器的动态,美国甚至特意研制了一款核侦察机WC-135W“不死凤凰”▲。其主要用途就是收集空中漂尘,碎屑是否有核辐射,从而确定它国有没有研制核武器。早在冷战时期,不死凤凰就经常在前苏联周边游荡,收集前苏联核武器研制进度的情报。1986年切尔诺贝利核电站爆炸,美国就曾派出这款侦察机前往检测事故动向。前些年北亚地区的核试验也是这款侦察机敏锐的侦察到的。美国一旦发现有哪个国家开始研制核武器,会在第一时间采取应对措施。首先第一件事就是航母靠近,施加军事压力,要求对方立即停止核试验,放弃核武器相关技术。如果军事压力未能奏效,那下一步就是联合西方国家对其进行经济制裁。经济制裁是美国的一个杀手锏,世界上能够顶得住的国家没有几个。当年伊朗就是屈服于美国的经济制裁,才和奥巴马签订了《美伊核协议》。如果经济制裁依然未能奏效,下一步就是实打实的轰炸了。正是有美国时时刻刻看着,那些懂技术,有钱的国家,才不敢去偷偷研制核武器。

更让人头疼的是,铀-235与铀-238性质几乎完全相同,根本没有办法把它们分开。科学家们发明了气体扩散法,但效率低下,耗电量惊人。后来科学家们又发明了气体离心法,用转速在7-8万转/分钟的离心机把较重的铀-238甩出来,就获得了浓度在95%的铀-235。因此,核离心机成为控制核扩散的关键技术。

根据国际原子能机构的定义,只有丰度为90%的铀235才是武器级高浓缩铀,可以用来制作核武器,因此,我们光采集到铀矿石还远远不够。当时铀矿石要成为合格的武器级核材料,需要两个步骤,第一个步骤是从矿石初步提炼出粗铀,第二个步骤就是把粗铀进行提炼并浓缩成丰度90%的铀235。

听着好像不是那么难,因为离心机本身制造并不是一件非常难的事情,普通国家要搞出来还是可以的。问题在于一两台离心机对提取铀-235来说起不了太大作用,提出合适量的铀-235至少需要数千台离心机,也有说法是需要将近一万台离心机共同工作。成千上万的离心机恐怕不是一个普通国家可以弄好的,非大国不可。另外一种原料钚-239的提取也是很费脑筋的事情,其提取方法是通过快中子轰击铀-238才能够最终得到,真的是很难的。对于百分之九十五以上的国家来说,提取合适原料就已经是很难的事情。原料都搞不出来,谈何制造原子弹。

铀是一种稀有金属,尽管它在地壳中的含量比银还要高,但是由于化学性质活泼,提炼难度极大。它以化合物形态存在于自然界中,需要经过非常复杂的程序才能提炼出来。而且它有三种同位素,只有占总含量0.72%的铀-235才能进行核裂变。粗略计算,获得1公斤浓缩铀,需要提炼200吨铀矿石。

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问:原子弹原理已公布,但为何还有很多国家造不出原子弹?

最近美国和伊朗的关系中,我们就经常听到一个词,就是浓缩铀的浓度,而美国美国对伊朗在提升这个浓度特别的害怕,但是美国也知道,提高这个浓度是多么难,这有提升到90%才能制造原子弹,所以伊朗不会提炼得那么快。

根据作用原理,广义上的原子弹主要分为两种:由核裂变所产生的原子弹以及由核聚变所产生的氢弹。

我国第一颗原子弹核原料的来源;1955年1月,我国根据当时的国际环境,决定研制原子弹,当时苏联提供了前期的帮助。而制造原子弹所需要的铀235我们并没有,于是找矿、建设铀提练工厂就是一个重要的任务,然而由于苏联撤走专家使这项工作受到影响,不过还是首批建了8个核矿工厂,不过我国的第一颗原子弹所使用的铀矿并不是核矿厂生产的,而是普通的老百姓,为什么呢?原来在建设核矿场之前,为了原子弹的前期实验需要,当时的二机部提出了“全民办铀矿”的号召,而此时的核矿厂正处于建设当中,因此就错过了第一颗原子弹所需核原料的供应。而当时全国范围内的湖南、辽宁、广东等地是代表省份,广大农民投入到了找矿的运动中,把地表的铀矿整个收集一个便,并且还开采了一些小铀矿,甚至连一些微含量的小铀矿都开采了,全国涉及面积之大,参与人数之多简直是一场轰轰烈烈的找矿大会战,那么这些农民又是怎么知道是不是油矿石呢?

a、原料获取:尽管原子弹原理已经公布,其制作难度确是可想而之。在原子弹之前比如化学炸药如TNT等都是通过化合物的分解反应瞬间释放能量来达到杀伤效果;而进入到“原子弹”级别,最基本的反应分子都上升到了“原子”级别,通过原子核的反应与转变释放大量能量。比如目前用作原子弹装药的仅仅只有三种原子,分别为:铀235、铀238和鈈239,其中铀235为原子弹主要装药,天然存在的铀235含量很低,约占铀同位素中的1/140,也即是140个铀关子可能存在1个铀235,目前最成熟的铀浓缩方法主要是通过“气体扩散法”来进行铀235和铀238的富集和分离,但是不是每一个国家都能够掌握该技术;

中国在1960年2月开始动工第一座石墨慢化轻水产钚堆的情报,西方推断中国会用核反应堆将铀处理成更多钚,第一颗原子弹也会是钚弹。但苏联援助的中断使得反应堆的建造陷入停滞,苏联只提供了反应堆5%的设备和40%的图纸,中国科研人员花了好几年才补全了反应堆的全部建设,直到1967年,产钚堆才投入使用。苏联撕毁协议、撤走专家后,不再为该矿的铀水冶提供配套的自动控制系统。此后,工人们不怕苦、不怕脏、不怕放射性,土法上马,人工操作,生产出了宝贵的"黄饼"。

武器级的浓缩铀

原子弹常用的裂变材料是铀235,铀235在自然界的含量仅为0.7%,需要把自然界中的铀235分离出来,这是一项非常难的技术,需要数万台高速离心机经过数千次的运转,才能稍微提高铀235的纯度,没有一定工业实力的国家,根本无法完成这一步操作。

铀235浓度达到3%,就可以作为核电厂的原材料用来发电,而达到90%才可以作为武器级的浓缩铀;国际上除了离心法分离铀235外,还有气体扩散法,但无论哪种方法,都是非常困难的。


湖南的718铀矿,山里的宿舍楼,学校,球场,食堂,淋浴澡堂,大的配电设施等在那个年代可以说是很豪华的……

说不难也难

造核弹必须拥有核原料,原料的提取来自铀矿石。世上铀矿不是少,而是极为稀有,被国际社会盯得紧,必须说明了用途,事后并有报告,还要得到核实。更何况能造核电站的国家少而又少,正儿巴经没几个。即便以造核电站的名义,弄去一点,试验场地也是一大问题,大部分国家领土面积小,试爆即会被国际社会发现,发现即会面临核查。有的国家大,也很难躲过现代手段的监测。所以,核材料和试爆场地,两大问题,想不被发现实在太难,个别国家现在非法拥核,是在个别大国庇护下才得以实现的,实现了如何,庇护只能一时,还要沦为政治附庸,得不偿失,查终究还是要查的,一旦被查,即会鸡飞蛋打,游离于国际社会之外,白白丧失了大好发展机遇,实在不是一笔合算的买卖。

问:中国第一颗原子弹铀是怎么浓缩的?

因此,为什么尽管原子弹原理公布,但还是有那么多国家造不出原子弹?无非包括以下两点:

想要把235铀的浓度提炼到90,那么就需要找到铀矿,于是就有“毛主席领导全民寻找铀矿,于是全国都在寻找,有了铀矿就开始提炼,那么就开始“全民办铀矿”、“大家办原子能科学”的口号。

想要做出一颗原子弹,首先要有足够的钱,要有足够铀矿,其次得有足够专业的人愿意给你做,还要有很多离心机,这个不便宜,伊朗那6000台转了10年了,铀还没提纯够呢,提纯一公斤武器级铀235,大概需要200吨铀矿,80万一吨,15公斤要24亿,这是最基本的材料费,还不算人工基建成本,想要从无到有做出来,100亿美金少不了吧。

1964年10月16日,我国制造的第一颗原子弹爆炸成功。开采铀矿、初步提炼出粗铀和扩散分离出高丰度的浓缩铀,这是无数科学家和工人们共同的劳动成果,让我们向这些英雄们致敬!

实际上,原子弹的制造理论仅仅只是物理学上的问题,但将其从原理理论变为现实却不那么简单了。首先如何获取高纯度的原料就是一个难倒大多数国家的难题,就拿原子弹来说吧,铀-235和钚-239是用于制造原子弹最重要的两种原料。铀235在自然界中的量非常的稀缺,更重要的是铀235还经常和类似的同位元素混合在一块。在上初中的时候我们大概就已经知道了,想要把这种混合的东西分开只有分离这种办法,而要分离出铀-235则需要离心机,利用离心机将铀-235从铀-238中甩出来。

在前苏联专家既友好,又严厉,讲课没教材,只有黑板与同学笔记,我友向他们要资料没有,也不敢给!只好死记硬背!专家讲得好,你们认真记下,能记住就是你们的,没有人能要回来,抢得去!

有原料就可以制造原子弹了?现实恐怕要狠狠打一巴掌了,对制造原子弹这样庞大的工程来说,这仅仅是冰山一角,一小步而已。后边如何让铀-235和钚-239在碰撞中发生裂变,才是核心。不要以为原子弹就简单像手榴弹那样一扔就完事了,美国人当年给日本投掷原子弹时候貌似确实是这么一种操作。要促使核裂变的发生,必须要在高温高速的情况下冲击原子核,从而诱发裂变。一般用高爆炸药实现高温条件,但问题关键在于核裂变差一丝一毫都不可以,所以所有高爆炸药必须在万分之一秒内全部爆炸完成。

当时的人们是如何寻找铀矿石的;首先所找的都是地表面方便开采的铀矿石,由政府组织动员,专家负责指导,教授农民简单易行而且行之有效的方法。发给农民和参与找矿者找矿用的闪烁计数器和盖革计数器,当发现铀矿石时这个仪器就会灯光闪动。通过这样的措施使全民找矿的工作开展起来,那时人民群众的热情高涨,不计个人利益得失,跋山涉水,不顾个人安危,有时甚至是饿着肚子,抛家舍业的去找铀矿石。仅仅三个多月湖南的群众就把全省95%以上的地方都找遍了,其它省份也是如此。人们找到后就把这些矿石集中起来,堆成了一座座小山,油矿石是不能用来直接提练铀的,需要把矿石磨碎变成粉矿料才能做下一步的提取,于是这些普通的群众又投入到铀矿石的粗加工当中去。

之所以懂得原理也做不出来,,最难得就是放射性元素提纯。

至今为止很少有资料记录那个时代的记忆,不仅采矿如此,加工“铀黄饼”的方法也十分简陋,这种方法由地质队教授,完全属于因陋就简。在广东连县的一处铀矿处理厂房里,所谓的车间就是几间草棚,左一间里并排竖立着五个大罐,里面装满了碎矿石、硝酸和硫酸。溶液从第一个罐流到第二个罐,然后流到第三个罐……每经一次物理沉淀,铀化合物就相对富集一次。最后,溶液流入一个埋在地下的容器里,再将这个容器的溶液倒入第一个罐,一直富集到最大程度。此后,再将这种溶液在另一间草棚里用大锅将其烘干……做好的黄饼成色各异,有黄的、黑的、灰的、还有暗红色的,他们就像普通食品一样,拿到市场上去卖给矿冶局。一位负责收购的干部曾在火车站边的商店里发现随意摆放的黄饼,而周围的人全然不知它会产生巨大的辐射。

当年为了制造出原子弹,许多科学家可谓是绞尽脑汁。但在今天,好不夸张的讲,原子弹的原理简单到一个初中生都可以听懂。而且只要去网上搜索一下,原子弹等核武器的制造原理都会被大量搜索出来。既然原理都已经公布了,但为什么依旧只有少数国家有能力研发出原子弹等核武器。因为,原子弹的制造过程和所需原料远远比原理难多了。

当时第二机械工业部提出“全民办铀矿”的口号,成千上万经过了简单采矿、洗矿培训的农民矿工活跃在祖国的神州大地,他们手持着盖革计数器活跃在神州大地的各个荒郊山野,各种土法炼制黄饼的作坊也在山间田头建立了起来。仅仅半年不到,广东、湖南、辽宁等地的90%以上的土地就被这些农民矿工门完成了全部的铀矿勘探工作,在1961年之前,从这些土作坊中上交了163吨土法炼制的黄饼,成为兰州工厂浓缩铀的最重要原料,也为我国第一颗原子弹的制造做出了不可磨灭的贡献!可以说新中国的第一颗原子弹称得上是真正的集聚了人民力量的炸弹!

第一,原子弹技术难关并不特别大,基本上工业化国家都能制造。

原子弹其实就是核裂变技术,依赖的是铀和钚等在现实环境中存在的放射性物质。当把浓缩铀的丰度提高到90%以上就等于有原子弹了。

所以前提是要有铀矿,同时掌握浓缩铀的先进技术。

这两点上只要具备,生产核武器或者具有生产核武器的能力是早晚的事情。

很多国家可能在技术上不错,但是缺乏铀矿。

如果国内没有民用核电站的话,进口铀矿的话是会被国际社会核查监督的。当然不能轻易制造原子弹。

如果国内有民用核电站,浓缩铀基本上在20%的民用级别以下就符合国际标准。但提高浓缩铀的能力肯定会逐步掌握,这就有了生产原子弹的基础。

当然一些提炼浓缩铀的设备,诸如离心机等,这些也不是所有国家具备,需要不断丰富自己的工业制造业和专门的技术攻关才行。

但这并不是特别尖端的技术,没有特别难的瓶颈。历史上连南非都能拥有核能力,这个技术可想而知并不特别复杂。

我国从1955年决定研发核武器以来就开始了铀矿的寻找,中国地质部于当年在新疆和湖南各成立了两支秘密探矿队伍,最终两支队伍分别在新疆伊犁和湖南金银寨都找到了品相不错的铀矿床。(湖南309铀矿勘探队)

原子弹是一种威力极大的核武器,在当今这个群雄割据的时代,哪个国家拥有原子弹那一定会大大提升综合国力与威望。虽然在原子弹之后有威力更为巨大的氢弹和中子弹,但这些核武器的原理大致相同,就是通过核裂变或者核聚变而产生能量。

原子弹的材料是铀,准确来说是铀235,它在天然铀中的含量为0.711%,含量非常低。为了能够让原子弹的实验顺利进行,至少需要500吨的铀矿石,经过地质队和工人们的一番努力后,原子弹的原材料终于准备好了。天然的铀矿石含有铀234、铀235和铀238三种同位素,其中铀235最为稳定,铀235的原子在被一个中子高速击中后,会产生自然界不存在的铀236,铀236产生后会马上裂变出92和钡141,同时释放出三个中子,这些中子与其他的铀235原子继续反应,产生链式反应,这个是原子弹的制作原理。

原子弹原理其实特别简单,高纯度放射物质合在一起就会发生爆炸了。

我国从1955年决定研发核武器以来就开始了铀矿的寻找,中国地质部于当年在新疆和湖南各成立了两支秘密探矿队伍,最终两支队伍分别在新疆伊犁和湖南金银寨都找到了品相不错的铀矿床。在苏联的援助下,我们开始建设工业化的采矿和洗矿场用于制造铀黄饼,但是根据规划和建设进度,这些矿场都要在1964年以后才能出矿,满足不了我们在1964年必须试爆第一颗原子弹的需求。为了尽快的得到足量的铀精矿,只能从人民中寻找力量!于是一场轰轰烈烈的全民探矿找矿运动便在神州大地广泛开展起来!

说难也不难

用烈性炸药去引爆达到丰度的铀,以产生链式反应,便是基本的原理了。结构也不复杂呀,有枪式,再不就是环式。上网查一查,有制造手册的。照这么说,不是真的很容易吗?爱因斯坦在1905年提出的质能公式,40年以后便造了出来。提炼铀235是一个复杂的过程吧?但天长日久搞下去,哪有搞不来的?如果国际上没有严格限制,正不知有多少国家拥有了呢,可见并不算难。可是,只有细心人,才会算聪明帐,看现在美国核武器的发展即可知道,手中不仅握有7000多颗核弹头,而且正朝着小型高能方向发展,一不缺资金,二不缺技术,联合国五常国家都难以比肩,遑论其他国家呢?除了核大国,世上没有任何国家,有那么多的真金白银。何况搞出来也比不得,更不被国际社会所承认和所信任,随时还会遭遇核查之忧,有不如没有。

提到这个问题,木叔可以多说几句,因为十几年前就在跟踪报道伊核问题,由此对国际核不扩散体系也有一些观察。

说两个观点:

1955年中国就决定制造原子弹,但是中途苏联的退出,让中国遇见很大的难题,苏联看不起我们,那么只能靠自己,于是中国发动了全国一起为研发核武器努力。

提到原子弹,不得不提到美籍最伟大的犹太裔物理学家、著名曼哈顿计划的领导者——尤里乌斯*罗伯特*奥本海默。奥本海默于1945年主导研制世界上第一颗原子弹,被誉为“原子弹之父”。在当年原子弹的日本投放计划,加速了法西斯联盟日本国的投降。

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利用已公开的原子弹原理知识以及能够获得的核材料或许只能做出具有核辐射特性的“脏弹”,却造不出可以发生核爆炸的原子弹。“脏弹”与原子弹有本质差别,原子弹是核装药的链式反应引发的核裂变爆炸,威力巨大无比;而“脏弹”只是利用普通炸药爆炸时产生的威力将放射性核材料抛洒出去,以核辐射污染的形式来造成杀伤。对于具备制造原子弹能力的国家而言,原子弹的生产只是一个组装过程;而那些不具备这个能力的国家想要拥有原子弹则是一个从“0”到“1”的艰难突破。核武器这种大杀器买是买不到的,只能自己研究开发,但是受《不扩散核武器条约》的制约,任何无核国家擅自研发核武器的行为都会受到条约缔结国的限制甚至制裁,因此许多国家都放弃了研发核武器的想法,转而向友好大国寻求核庇护。下图为朝鲜阅兵时出现的“核背包”部队,所谓“核背包”其实就是脏弹。

为了把235的浓度提高,采用“气体扩散法”,这个方法的原理就是先把铀变为气体化合物,然后形成六氟化铀气体化合物,还好苏联之前给我们建好了气体扩散厂,不然投资太大了,在新中国成立不久,经济还比较差,所以有这些厂,研发进度加快。

所以,原子弹不存在什么技术难点,任何学核物理的大学生都可以设计,难就难在工业支持上,无论用什么设计方案,大量的铀提纯是绕不开的,而高纯度铀提纯需要海量的工业设施,任何国家也没法做到偷偷完成,因为重水管需要几十甚至上百公里长,数千上万台离心机也需要巨大的电能和面积……

在原子弹的起步阶段,大部分国家都是使用枪式结构的钚弹作为自己的首发产品,枪式起爆结构简单,钚弹芯材料获取容易,临界质量小,两者结合可以得到技术含量最低的原子弹!然而枪式结构对于核材料的利用率通常不到2%,而钚239的毒性又太大,衰变周期也比较短,不利于保存,因此枪式钚弹虽然起步低,但其实也是低技术含量的象征!而我国的第一颗原子弹跟其他国家完全不同,采用的是利用率更高、安全性更好的内爆式铀弹,虽然我们是五常中最后进行原子弹试爆的国家,但是起点也绝对是最高的!那么这枚代号为596的争气弹,其核心的铀235核装药是从何而来的呢?原子弹中的铀235丰度在90%以上,而铀矿石中的铀235含量只有0.7%,其余都是含量在99%的铀238以及少量的铀234等铀235的同位素兄弟,因此要得到高丰度的铀235,必须要做的就是同位素的剔除和提纯。在五六十年代,离心法、激光法等先进工艺都没有诞生,唯一可靠的就是气体扩散法提纯。1955年中苏两国签订《关于苏联为中国在建设原子能工业方面提供技术援助的协定》,在苏联的援助下,我国在兰州建立了第一个气体扩散法铀浓缩工厂。然而在1959年,苏联单方面撕毁援助条约,专家全部撤走,兰州工厂还没有形成生产能力,各项准备计算准备工作都还只完成了40%,而当时我国的原子弹研究已经到了紧要关头。最终我们依靠自力更生,在著名的女物理学家王承书的带领下,兰州铀浓缩工厂克服了种种难关,终于在1964年1月14日成功提取了用于我国第一颗原子弹制造的高丰度浓缩铀!兰州铀浓缩工厂后来还成为我国第一颗氢弹、第一艘核潜艇、第一座核电站的核材料主要提供单位!除了核物理学家的努力之外,广大的中国人民对于第一颗原子弹的浓缩铀制造同样功不可没!用于铀浓缩的材料就是我们通常所称的铀黄饼,而铀黄饼其实就是将初采而来的铀矿石研磨粉碎后,再使用酸碱溶液将铀矿中的含铀成分溶解出来,最后通过物理沉淀的方法将铀矿石中的杂质一步步去除,最后将溶解液再次烘干成型,得到的黄色精矿。而为人所不知的是,这些黄饼其实是无数中国农民在山间田头土法炼制而成的!(铀精矿黄饼)

比如铀235,大概超过15公斤,自身辐射所产生的能量就会引起连锁反应,也就是发生爆炸。当然,影响临界质量的主要有纯度,其次要球形,外面加中子反射物质也能降低临界质量,平时是几个铀坨坨分开放,要想炸就合到一起完事。

皇天不负有心人,地质队的队员们经过半年的勘测后,最终在一处深山中找到了铀矿石。当时,地质队的一位队员无意中在小河边的一块石头中测到铀元素的反应,沿着这块从山上滚下来的石头,他一路追寻过去,在深山中发现了铀矿。

原子弹被誉为本世纪最强的杀伤武器,作为核武器中的佼佼者,原子弹能利用核反应所产生的冲击波、光热辐射、以及放射性造成杀伤和破坏,同时能够造成大面积的放射性核污染(比如前苏联切尔诺贝利核电站事故,如今放射性元素依然存在)从而达到杀伤能力。

1945年美国在日本投放两颗原子弹,直接加速了二战的结束,但是在美国投放了原子弹之后,铀两个国家感觉到危机,就是中国和苏联,美国是第一个拥有核武器的国家,直接对俄罗斯石使用的话,虽然俄罗斯国土面积大,但是苏联不知道美国我拥有多少原子弹,所以苏联也开始努力研发,而中国也是一样。

科研人员

核武器的制造属于尖端科技,一个国家没有足够的科研人员,是无法支撑起核武器制造这项技术的,而尖端的科研人员,可不是一朝一夕能培养出来的,需要这个国家有着发达的教育事业,有着稳定的社会环境,以及足够强的经济实力,这也是很多国家无法制造原子弹的主要原因。


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当时第二机械工业部提出“全民办铀矿”的口号,成千上万经过了简单采矿、洗矿培训的农民矿工活跃在祖国的神州大地,他们手持着盖革计数器活跃在神州大地的各个荒郊山野,各种土法炼制黄饼的作坊也在山间田头建立了起来。仅仅半年不到,广东、湖南、辽宁等地的90%以上的土地就被这些农民矿工门完成了全部的铀矿勘探工作,在1961年之前,从这些土作坊中上交了163吨土法炼制的黄饼,成为兰州工厂浓缩铀的最重要原料,也为我国第一颗原子弹的制造做出了不可磨灭的贡献!可以说新中国的第一颗原子弹称得上是真正的集聚了人民力量的炸弹!

这张照片大部分人可能已经没有印象了▼,但是一说这个人手里的试管中装的是“洗衣粉”,很多人会恍然大悟。哦!这是2003年美国国务卿鲍威尔在联合国安理会上拿出的所谓伊拉克拥有大规模杀伤性武器的“证据”。普京对这件事嗤之以鼻,而且还不屑地嘲讽道:谁知道他手里拿的什么玩意儿?搞不好是洗衣粉!当时美国就是凭借这一点洗衣粉,绕开联合国安理会,进攻伊拉克,推翻了萨达姆政权。后来,洗衣粉的梗广为流传,甚至演生出了一个段子:当美国怀疑你有大规模杀伤性武器时,你最好真的有。

兔哥回答,欢迎关注!1964年10月16日下午3时我国第一颗原子弹爆炸成功。原子弹所需要的原料主要是浓缩铀235,要求达到90%以上的纯度才能用来制造原子弹,而原子弹所需要的浓缩铀的提练是制造原子弹最大的拦路虎,现在我们总听到用于浓缩铀提纯的高速离心机,这是获取高纯度浓缩铀的主要的设备。由于铀在自然界里的含量极低,即便是铀矿石的铀含量也只有0.7%的铀235含量,因此,即便是用最现代化的离心机提取武器级的浓缩铀也需要十几,几十万台离心机长时间的工作才能提取出一颗原子弹所需要的高纯度浓缩铀,需要几年的时间。而我国的第一颗原子弹浓缩铀的提练却很原始,没有离心机,全民参与,土法上马,可以说是即悲壮又豪迈。(铀矿石↓)

b、装填技术以及超临界链式反应:有了装药,如何使的原子弹在该爆炸的时候爆炸,不该爆炸的时候不爆炸?这就涉及到了临界质量/临界尺寸。铀料与铀料距离太远时不足以引起爆炸,距离太近则可能使得链式反应停歇,只有以合适的当量以及合适的反应速率才能造成超临界条件达到最大爆炸效率。

10月16日15时,这个时刻,中国在国际强真正的站起来了,挺直了腰杆子,在荒无人烟的罗布泊,中国第一颗原子弹爆炸成成功,整个中国沸腾了,我们没有想象这个画面,激动的程度就了审奥成功一样,举国欢腾,中国的实力被世界认可了,成为第5个拥有核武器的国家。

国际限制

由于核武器的危害性极大,国际上已经拥有核武器的大国,会对其他国家进行核封锁,比如有核大国为了限制其他国家的核发展,会对其他国家的离心机设备进行技术限制和封锁。

目前只有五个常任理事国拥有的核武器,才被国际承认合法,其他国家都是非法的;所以一些小国想制造核武器,必然会遭到国际上的打压,弄不好还会面临亡国危险。


作为“大跃进”的组成部分,这种采矿从科学的角度看完全是浪费,不但浪费了大量宝贵的铀矿,消耗了大量酸碱等选矿材料,还因为没有环保设施和防辐射概念造成严重污染。当然,这只是后人轻松的非议,对于当时迫切需要核原料的中国核武器工业而言,,这种混乱的大跃进在1961年前提供了150吨铀精矿(一说为163吨),保障了中国第一颗原子弹的原料供应,将我国原子弹的研制时间缩短了一年。其中的得失自有后人评价,但也正因如此这颗原子弹才被称得上是真正的“人民炸弹”。

据说在美国做过一次实验,由大学生分组设计,由美国相关的工业产业提供全力支持,分为两个组,设计并制造两枚原子弹。

六氟化铀气体中铀235比铀238轻,所以让六氟化铀气体通过扩散膜的时候,铀235通过的概率比铀238的大,每通过一级扩散膜,铀235的浓度就会增加,一级一级扩散后,直至铀235的丰度达到90%。用扩散膜来分离出高浓度的铀235是一个繁琐的过程,光是达到3.5%的丰度就需要1000级扩散膜的分离,但是我们的科学家还是克服了一切困难,完成了任务。

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1964年10月16日,中国第一颗原子弹爆炸成功,使中国成为第五个拥有核武器的国家。随后相继成功的氢弹试验和导弹核武器试验,则让中国迅速从“远东民主的威胁”一跃成为“人类和平的保卫者”,其影响至今仍然不可忽视。 在纪念第一颗原子弹爆炸成功50周年之际,各大媒体纷纷以自己的形式回顾当时从无到有的开发历程,本周军评,我们就来谈谈中国第一颗原子弹所用的核材料的由来。 军事博物馆展出的第一颗原子弹模型 1955年1月,我国决定制造原子弹,当年2月,两支铀矿地质勘察队成立,在苏联专家的指导下在全国范围内开展了找矿工作。尽管我国的铀矿资源整体上并不丰富,但当年年底,勘探队还是在湖南郴州徐家镇附近一个叫金银寨的山村里发现了中国第一条铀矿床(观察者网注:中国同时还在新疆、广东等地找到了几个高品位铀矿床),在这些矿床上,中国在50年代末开始建设第一批8座铀矿厂。 与普通人推断的不同,中国第一颗原子弹的核材料并非从这些铀矿中产出——由于苏联援助的中断和专家的全面撤离,加上国民经济困难以及铀矿产地极端恶劣的自然环境,这些矿厂直到1962年至1963年才完全开工,而在更早的时候,几座精炼铀矿的预选厂已经投产。考虑到核工业所需的铀矿石数以万吨计,从铀矿石到浓度90%以上的铀-235又需要经过漫长的精炼浓缩,这些工厂里的矿石最终错过了中国的第一颗原子弹。 苏联向中国提供的铀原料十分有限,不能满足一整颗原子弹的需要。基于中国在1960年2月开始动工第一座石墨慢化轻水产钚堆的情报,西方推断中国会用核反应堆将铀处理成更多钚,第一颗原子弹也会是钚弹。但苏联援助的中断使得反应堆的建造陷入停滞,苏联只提供了反应堆5%的设备和40%的图纸,中国科研人员花了好几年才补全了反应堆的全部建设,直到1967年,产钚堆才投入使用。 至今很少的材料会提到,为中国第一颗原子弹提供核原料的,正是普普通通的中国人民。 富有时代气息的《全民办铀矿》手册 1958年,负责核工业建设的第二机械工业部(原第三机械工业部)提出了“全民办铀矿”、“大家办原子能科学”的口号。将成千上万的农民动员进了找矿队伍里。专业地质队向农民提供找矿用的闪烁计数器和盖革计数器,并教授农民一些简单而行之有效的勘探方法。短短几个月内,这个“广泛的勘探工作体系”就完成了湖南95%地区的勘探工作。 随之进行的是全民采矿工作,除了几座正在建设的矿厂之外,数万接受了短期矿物采掘和矿物处理训练的农民矿工将其他发行的铀矿进行了开采。这一群众采矿的规模之大,以至于湖南、广东、辽宁等地近地表面的铀矿几乎被采尽,甚至许多经济价值不大的中小矿藏也被连带发掘。 不仅采矿如此,农民们加工“铀黄饼”的方法也十分简陋,这种方法由地质队教授,完全属于因陋就简。在广东连县的一处铀矿处理厂房里,所谓的车间就是几间草棚,左一间里并排竖立着五个大罐,里面装满了碎矿石、硝酸和硫酸。溶液从第一个罐流到第二个罐,然后流到第三个罐……每经一次物理沉淀,铀化合物就相对富集一次。最后,溶液流入一个埋在地下的容器里,再将这个容器的溶液倒入第一个罐,一直富集到最大程度。此后,再将这种溶液在另一间草棚里用大锅将其烘干……做好的黄饼成色各异,有黄的、黑的、灰的、还有暗红色的,他们就像普通食品一样,被农民拿到市场上去卖给矿冶局。一位负责收购的干部曾在火车站边的商店里发现随意摆放的黄饼,而周围的人全然不知它会产生巨大的辐射。 作为“大跃进”的组成部分,这种采矿从科学的角度看完全是浪费,不但浪费了大量宝贵的铀矿,消耗了大量酸碱等选矿材料,还因为没有环保设施和防辐射概念造成严重污染。当然,这只是后人轻松的非议,对于当时迫切需要核原料的中国核武器工业而言,这种混乱的大跃进在1961年前提供了150吨铀精矿(一说为163吨),保障了中国第一颗原子弹的原料供应,将我国原子弹的研制时间缩短了一年。其中的得失自有后人评价,但也正因如此这颗原子弹才被称得上是真正的“人民炸弹”。 在“全民办铀矿”的时代里,经过简单培训的农民为国家开采了不少铀矿石 此后,中国的核原料生产开始逐渐走入正规化,并开始同时生产武器级钚和武器级铀。作为一个真正的核大国,尽管中国的核生产能力与美苏相比差距巨大,但依然令人畏惧。媒体一直声称日本有可造数百枚核弹的核材料,但其实际储存的武器级铀和钚总量不到800千克,仅相当于西方推测的80年代中国核材料年产量的一半。据报道,中国1987年停止了武器级浓缩铀的生产。但由于我国攻克了氢弹技术,铀和钚只用于制造引爆热核武器的扳机,因此目前储备的武器级核材料已经足够我国有限扩充核武库所需。 至于核电站所需的浓缩铀,其原料则进口国产兼有,其生产技术也不断增加。在传统的气体扩散法被淘汰后,2013年中国宣布国产铀浓缩离心机在兰州成功实现工业化应用,这种生产设备耗能更少、效率更高。虽然该设备目前主要生产核电用的浓缩铀,但其同样具备生产武器级铀的能力。 随着中国新一代战略导弹的服役,中国的核报复打击能力也全面提升,中国的核武库和核战略也在悄然发生着变化。而这一切的起点,就是数以万计中国农民们从地里刨出的各种铀矿石。

因此:尽管原子弹原理已经公布,目前的《不扩散核武器条约》已经成为了制约其它未拥核国家的核试验之一;再加上核原料铀235的获取、保存以及涉及铀235裂变的超临界条件,使得很多国家并为成功的研制出原子弹!

黄粉辐射是自然辐射很低,对人体危害几乎可以忽略不记。但一旦提纯,就是另一说,提纯难度大。精炼都可以直接手摸,提纯后需要防护。建国时,我们主要是气态提纯。说实话,辐射在自然界中到处都是,不必要一说铀矿石就紧张,光矿石,没事的。

原子弹材料的加工以及核试验

得到原材料以后就进入加工的程序,其中核材料的浓缩生产决定着原子弹研制的成败,武器级的铀-235必须达到93%以上的浓度才具备发生核爆炸的条件。铀纯化厂的原料“黄饼”铀含量一般为40%~70%,化学式为U3O8(即八氧化三铀),通过提纯后得到浓度为0.7%铀-235,经过数百道浓缩工序后能够得到核电厂所需浓度为2%~3.5%的核材料;继续浓缩后可得到核动力航母或核潜艇反应堆所需浓度为20%的铀-235;深度浓缩后才能得到浓度为90%以上的武器级铀-235核材料。原子弹核材料的浓缩生产是一个非常庞大的系统工程,比如上世纪60年代年我国发展核事业时几乎是举全国之力进行的,其中最大的投资便是建设铀浓缩厂,这种能力不是一般国家能具备的。在得到武器级金属铀以后就可进行核试验了,一般认为浓度在93%的铀-235只需6公斤左右就可以达到核爆要求,但是核爆是一个核裂变过程,以“6公斤左右”的最低装药要求为例,这个“左右”究竟能精确到多少?原子弹的核材料究竟要设计成什么形状和尺寸?如何达到设计爆炸当量?需要多少炸药进行爆轰?炸药起爆顺序和时间如何设计?如何确保核材料全部参与核裂变爆炸?等等问题都需要自己的科研院人员做实验一个一个的解决,这些涉及原子弹研制的实验统称为核试验,而这些实验数据和研究成果是不会从任何渠道得到的,除非别人愿意给,就像以色列一样,在没有进行过任何研究和实验的情况下也能自行生产核弹,你说怪不怪。下图为美国沙漠中密密麻麻的大坑,这些大坑一共有980个,每一个大坑代表着一次地下核爆实验,美国能在原子弹技术领域引领全世界的原因就是进行了无数次核试验获得了别人永远无法获得的实验数据。

制作粗铀的时候,我们的科学家借鉴了一些制作豆腐的技巧,工人们把铀矿石用石磨碾碎,用筛子过滤后放到装有稀硝酸的土缸中浸泡,以产生硝酸铀酰溶液,再用细布多次过滤后烘干,最后制出面粉状粗铀。粗铀制成后,让它与氨、氢、氟化氢和氟依次进行反应,生成六氟化铀气体,再用气体扩散分离技术进行铀235的提取浓缩。

原子弹原理

重原子核在发生裂变时,会发生明显的质量亏损,于是根据质能方程(E=mc^2)就会释放大量能量,由于方程右边的光速是一个相对较大的数,所以微小的质量亏损都将释放出巨大的能量。

比如原子弹所用材料发生裂变的质量亏损率约0.09%,在广岛原子弹中,质量亏损还不到一克,但是足以毁灭一座城市。

原子弹的制造原理也不难,只要把裂变物质的纯度不断提高,然后整体质量超过该裂变物质的临界质量即可发生链式反应,但是要获得高纯度的核裂变材料比登天还难。


在李雪健演《横空出世》中,他在大戈壁滩上的演讲,真的振奋人心,苏联撤退,欧洲国家看不起中国,于是我们毛主席领导我们,要我们自己研发核武器,于是一帮有老人、年轻人组合的队伍,在荒无人烟的地方,默默为研发核武器做努力,而当时几乎没有计算机,很多计算的东西就是看人用算盘一个一个打出来的。

目前国际上拥有核武器国家主要包括美国、前苏联(俄罗斯)、英国、法国、以及中国(也即联合国五个常任理事国),并且在1967年首次签署了《不扩散核武器条约》,其它国家则被称为非法拥核国家或弃核国家,前者比如印度、巴基斯坦、朝鲜等进行核试验都是非法的;后者比如阿根廷、南非等国。

结果,每个由两名大学生组成的小组设计的原子弹都爆炸成功了,并且都是核爆炸……

编辑:科学研究 本文来源:中国第一颗原子弹铀是怎么浓缩的新豪天地登录

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