核武器科学，可视化 – 搞英语 → 看世界

这张信息图形象化了核武器如何工作的科学，包括裂变和聚变过程

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可视化：核武器的工作原理

1945年，世界上第一枚核武器在美国新墨西哥州的三一试验场引爆，标志着原子时代的开始。

从那时起，全球核储备成倍增加，当地缘政治紧张局势加剧时，核灾难的想法引起广泛关注是可以理解的。

但是，尽管它们具有灾难性的巨大影响，但关于核武器如何工作的科学却是原子级的。

所有物质都由原子组成，原子包含三种粒子的不同组合——质子、电子和中子。核武器通过利用质子和中子的相互作用来产生爆炸性连锁反应来发挥作用。

每个原子的中心都有一个称为原子核的核心，它由紧密结合的质子和中子组成。虽然质子的数量对于元素周期表中的每个元素都是唯一的，但中子的数量可能会有所不同。因此，某些元素有多种“种类”，称为同位素。

例如，这里有一些铀的同位素：

这些同位素可以是稳定的或不稳定的。稳定同位素具有相对静态或不变的中子数量。但是当一种化学元素的中子过多时，它就会变得不稳定或易裂变。

当裂变同位素试图变得稳定时，它们会释放出过多的中子和能量。这种能量是核武器爆炸性的来源。

核武器有两种：

那么，裂变反应和聚变反应究竟有什么区别？

核裂变（核反应堆使用的过程）通过将较重的不稳定原子分解成两个较小的原子来产生大量能量，从而引发核链式反应。

当一个中子射入像铀 235 这样的可裂变原子的原子核时，除了更多的中子和能量之外，铀原子分裂成两个更小的原子，称为“裂变碎片”。然后，这些多余的中子可以通过撞击其他铀 235 原子的原子核来引发自持链式反应，从而导致原子爆炸。

原子弹使用核裂变，但重要的是要注意裂变链式反应需要特定数量的裂变材料，如铀 235，称为超临界质量。

氢弹结合了裂变和聚变，核聚变放大了裂变反应，产生比原子弹更强大的爆炸。

聚变本质上与裂变相反——它不是将较重的原子分裂成较小的原子，而是将两个原子放在一起形成第三个不稳定原子。这也是为太阳提供燃料的同一过程。

核聚变主要依赖于较轻元素的同位素，例如氢的两种同位素——氘和氚。当受到高温和高压时，这两个原子会融合在一起，形成一种极其不稳定的氦同位素，释放出能量和中子。

释放的中子随后为铀 235 等较重原子的裂变反应提供燃料，从而产生爆炸性连锁反应。

氢弹的威力到底有多大，与原子弹相比如何？

1945年，小男孩和胖子的原子弹被用于广岛和长崎的原子弹爆炸，为第二次世界大战带来了毁灭性的结束。这些爆炸的规模在当时是无与伦比的。但是将这些与氢弹进行比较可以看出核武器的威力有多大。

布拉沃城堡是美国有史以来规模最大的核武器试验的代号，这是一枚产生15,000 千吨当量的氢弹，威力是小男孩的1,000倍。更重要的是，在斐济附近的马绍尔群岛发生的爆炸产生的放射性痕迹在澳大利亚、印度、日本、美国和欧洲被发现。

七年后，苏联于 1961 年测试了世界上最强大的核武器沙皇炸弹。爆炸产生5.1万吨爆炸能量，破坏半径约60公里。

考虑到一枚核弹的破坏力，很难想象一场真正的核冲突的结果，而不用担心完全毁灭，尤其是在世界核武库拥有超过13,000枚弹头的情况下。