铀原子的核裂变和原子弹的研制成功

铀原子的核裂变和原子弹的研制成功

2016-12-15 作者: xuzhiping 浏览: 3582 次

摘要: 1942年,在美国芝加哥大学的运动场看台的地下室里,建成了世界上第一个铀裂变反应装置。这个装置由石墨和铀堆砌而成,中间插着金属镉棒。其中铀是核裂变反应的原料,石墨是中子的减速剂,金属镉可以吞食大量的中子,因而是铀裂变反应的中止剂。主持这项工作的是意大利物理学家...

1942年,在美国芝加哥大学的运动场看台的地下室里,建成了世界上第一个铀裂变反应装置。这个装置由石墨和铀堆砌而成,中间插着金属镉棒。其中铀是核裂变反应的原料,石墨是中子的减速剂,金属镉可以吞食大量的中子,因而是铀裂变反应的中止剂。主持这项工作的是意大利物理学家费米。有人问他:“应该如何称呼这个反应装置?”

费米漫不经心地说:“就叫它‘反应堆’吧。”从此,“反应堆”就成了核裂变反应装置的真名。

反应堆的一切研究工作都在严密的计划下进行。从12月2日上午开始,反应堆中的镉棒被一根根地抽出,仪表上显示出反应堆中的中子流达到预定的强度,人类终于第一次成功地实现了人为控制下进行的铀原子核裂变反应。

自此以后,制造核裂变炸弹(原子弹)的工作也在日以继夜地进行。在这一过程中,曾经历了无数的艰难与曲折,这里只说一说“中肯质量”的问题。科学家从实践中发现:纯的铀-235金属块如果做得太小,裂变所产生的中子来不及与足够数量的铀-235原子核碰撞就飞出去了,这样链式反应就难以连续进行。能够维持正常链式反应的铀块的最小体积和质量分别被称为“临界体积”和“中肯质量”。铀-235的中肯质量在1千克左右。

中肯质量与原子弹的设计密切有关。一般原子弹中使用两个铀-235金属块,每一块都小于中肯质量,而加在一起则大于中肯质量。它们被分置在两处,因此储存、运输都十分安全。引爆原子弹时,通常先利用普通炸药的冲击力将两块铀-235金属块合拢在一起,然后用中子轰击铀-235,随即引发铀原子核裂变的链式反应,产生剧烈的爆炸。

1945年7月,世界上第一颗原子弹研制完成。据说它的形状瘦长,质量达4吨。大家喜欢称它为“瘦子”。其中心的核炸药——铀-235仅有网球那么大小,它们被分为两块分隔在两处安放。7月15日,“瘦子”被运至美国新墨西哥州的阿拉默果多尔空军基地附近的沙漠里,被架在一座30米高的铁塔上。16日的凌晨,1000多位科学家以及美、英和加拿大的官员,在距离爆炸地点10〜30千米以外的各个观测站等候点火引爆。5时30分,一阵眩目的强烈闪光把大地照得一片惨白,紧接着便是一个巨大的火球迅速升向1000多米的高空,并且发出山崩地裂般的巨响。随后是一团不断翻滚的巨大蘑菇云直冲10000多米的高空。

大约30秒钟以后,强烈的冲击波呼啸而至,顿时飞沙走石,震天撼地。最后在爆炸现场留下了一个直径约1000米的巨大弹坑。30米高的铁塔由于高温熔化与蒸发,已经没有丝毫的痕迹,而在半径为400米的范围内,砂石已经熔化为玻璃状物质,在离爆炸中心半径为2000米的范围内,各种动物、植物等生命物质已经荡然无存……界上第一颗原子弹的爆炸试验就这样取得了成功。

以后,美国又研制成两颗原子弹,它们分别被称为“小男孩”和“胖子”。1945年8月6日,“小男孩”在日本广岛上空爆炸;三天以后(8月9日),“胖子”又在长崎上空爆炸。这两声轰天巨响成了第二次世界大战的最终哀曲!

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