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制造指南|回形针

  这是铀元素,确切的说是铀-235,它的原子核有 ◆●△▼●143 个中子和 92 个质子。

  当一个中子快速轰击铀-▷•●235 的原子核时,会分裂出另外两个元素——钡和氪,并释放 2-3 个中子,以及约 200 兆电子伏的能量。

  更刺激的是,放出来的中子可以继续轰击其他铀-235,引发不断的核裂变,称为链式反应。

  一克完全裂变的铀-235 ,就相当于近 20 吨 T☆△◆▲■NT 炸药,足以炸倒半径 120 米内的建筑物。

  首先,铀材料中通常含有杂质,比如铀-238 ,它和铀-235 有同样的质子数,但多了 3 个中子,属于同位素。但铀-238 只会散射或俘获中子,不容易裂变,无法继续下一轮反应。

  其次,铀的原子核直径只占整个原子的两万六千分之一,周围都是空隙,核裂变放出的中子很容易错过其他原子核,直接飞到外面。

  所以铀材料最好是球形,因为同等体积○▲-•■□下,球形的表面积最小,泄漏的中子也最少。

  铀材料的纯度、形状、密度等因素决定了临界质量,指的是铀材料刚好能维持链式反应的最低质量,需要非常复杂的计算。

  根据美国的核武器研究基地——洛斯阿拉莫斯实验室这份 1969 年的解密文件,93.8% 纯度的球形铀-235 ,密度为 18.75g/cm³ 时,临界质量约为 52kg 。

  这两张解密图纸,是 1945 年,美国在日本投放的两颗:小男孩和胖子,分别代表了▲★-●两种典型的结构。

  启动时,尾部的电子雷管将引爆炸药包,膨胀的气体会推动一块空心的圆柱形铀块,嵌到头部的另一个圆柱形铀块,两块合体就能超过临◆■界质量。

  与此同时,空心铀块也将撞到实心铀块周围由钋、铍金属制成的弹丸球,这些弹丸球能释放大量中子,引发核裂变。

  此外,铀块周围被厚厚的碳化钨包裹着,可以把泄露出来的中子再◇•■★▼反射回铀块,加速链式反应,引发核爆★△◁◁▽▼炸。

  然而,枪式结构有个缺陷,1945 年 8 月 6 日在广岛爆炸的“◆◁•小男孩”装有 64kg 的铀-235,但 TNT 当量只有 1.5 万吨,利用率仅 1.2% 。

  这是因为初始的反应能量会让大部分核材料迅速膨胀,密度下降,无法达到临界状态,还没反应完就被炸飞了。

  启动时,电子雷管会同时引爆金属板下一共 32 个炸药包,冲击波将往里挤压一层球状推体,由容易变形的铝制成,最终不断挤压到中心的核材料——钚-239,一种比铀-235 更容易裂变的物质。

  因为挤压,这块钚-239 的密度会迅速增大,达到临界状态。而里面包着的一颗钋、铍弹丸球就会放出中子,引发核裂变。外面还有一层铀-238 用于反射中子,加速链式反应,引发核◁☆●•○△爆。

  内爆式结构可以让核材料更充分地反应。在“小男孩”爆炸后第三天,“胖子”就被扔到了长崎,只用了 6.1kg 的钚-239,TNT 当量就有 2.2 万吨,利用率提高到了 17% 。

  先看外围的这层炸药包,这是雷管的位置,记为 ▪•★O 点。当雷管•□▼◁▼点燃炸药,炸药的冲击波必然会先到达距离 O 最近的 C 点,而距离最远的 A、B 点则会最晚到达。

  所以,炸药包必须使用爆炸速度高和爆炸速度低的两种炸药按一定比例调配。让 OC 相比 OA、OB 含有更多□◁的低爆速炸药,炸得慢一点。这样一来,就能使 O 点发出的冲击波同时到达球面,均匀地压缩内部结构。

  当然,的技术难点远不止这些,为此,我们准备了一份大礼包,包含了用于生产铀-235、钚-239 的方法和机械图纸,以及内部的电子雷管、气压感应开关等资料,你可以在我们的微信公众号回复“”,获取这些文件。

  天然的铀矿非常稀有,而且矿石中 99% 都是铀-238 ,铀-235 仅占 0.7% 。

  湖南是中国的铀矿重镇。1964 年,中国在罗布泊成功爆炸的第一颗,其中的铀,一大部分就来自郴州的◇…=▲ 711 矿和衡阳的 712 矿。

  这个光荣传统也让不少民间人士学会了土法炼铀。2007 年,4 位湖南籍的矿工和▽•●◆农民,共炼制了 8 公斤纯度高达 56% 的铀产品,一路偷运到广州贩卖,最终在交易时被警方抓获。

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