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【长崎核爆:胖子原子弹的毁灭之路】1945年8月9日,一架B-29轰炸机在日本长崎市上空投下一枚代号为“胖子”的原子弹。这枚重达4.5吨的核武器在离地500米处引爆,瞬间释放出相当于2.1万吨TNT炸药的巨大能量,成为人类历史上第二次应用于实战的核武器。与广岛投下的“小男孩”原子弹相比,“胖子”采用了截然不同的技术路线,其设计之精妙、工程之复杂,至今仍令人惊叹。
核武器的核心原理在于链式裂变反应。原子核包含的质子和中子数量越多,其结构就越不稳定。工程师选择钚-239作为核燃料,正是因为其原子核稳定性较差,当受到自由中子撞击时,极易发生核裂变。在裂变过程中,每个钚原子核会分裂成两个较轻的原子核,同时释放出两到三个新中子和巨大能量。这些新中子又会撞击其他钚原子核,引发新一轮裂变,形成指数级增长的链式反应,在极短时间内释放出毁灭性的能量。
“胖子”内部最核心的部分是一个直径仅2厘米的中子源小球,用于产生初始中子。其外层包裹着直径9.2厘米的钚球,这个钚球最初处于亚临界状态,无法自发维持链式反应。要实现核爆炸,必须使钚球达到超临界状态,这需要至少6.19千克的临界质量。工程师采用了一种极为巧妙的压缩方法:通过精确布置的炸药产生向心爆轰波,将钚球瞬间压缩到超临界状态。
然而,要实现均匀压缩面临巨大挑战。需要约30万个大气压的压力,相当于50万头大象同时踩踏一个足球场产生的压强,而且受力必须完全对称。工程师将炸药分为三层,由快速炸药和慢速炸药组合而成,通过精确控制爆炸冲击波的曲率,使钚球能够均匀受力。钚球外层还包裹着铀-238制成的中子反射层,能将逃逸的中子反射回反应区,提高裂变效....全文更精彩