可以把核武器造成子弹壳那样小吗?
理论上是可以的,而且也有人有过这种设想。不过这种武器已经不是普通的原子弹或者氢弹了。
这种武器叫做反物质弹,是利用反物质和我们世界上的物质相互湮灭释放能量的武器。它也算是一种核武器。
由于物质和反物质相互湮灭会完全将质量转化成能量,按照爱因斯坦的质能方程的计算
只需要0.5克的反物质和现实中的0.5克物质进行湮灭,就可以产生大约2.15万吨TNT当量的能量。这个能量的大小已经相当于广岛原子弹的爆炸了。
通常的情况下反物质是需要利用电磁场进行约束的,如果我们可以解决约束设备的体积问题就可以生产出子弹壳大小的反物质弹。在大刘的小说《三体》里面,托马斯维德所领导的反抗军敢死队的武器就是做成子弹大小的反物质弹。
当然了,现在我们如果要制造反物质弹除了体积之外还有很多的门槛要迈。
首先是产量问题,地球上最大的回旋离子加速器LHC,开足马力后平均每个小时可以产生大约几千万个反物质粒子。看似这个数量很大,但是这属于基本粒子。要凑足1克反物质大约需要LHC不停的工作41.2亿年。所以通过计算科学家也算出过利用LHC生产反物质的成本——0.1毫克要价60亿美元。
当然了现在还有其他反物质快速生产的方式,例如加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的物理学家使用短而超强的激光脉冲照射毫米厚的金靶,产生超过 1000 亿个正电子。
效率是LHC的近万倍。但即便如此也需要上万年的时间才可以取得一克的反物质。
同时根据能量守恒的计算规律,在能量-物质转化过程中能量一丁点都不损失地转化为反物质,那么一个2000兆瓦的发电厂所发出的电量可以在25小时之内生产一克的反物质。这是一个绝对100%的转化过程,那么每克反物质成本下限可以做到250万美元左右。
相比而言,一个2万吨级别的原子弹价格便宜得多。
其次,反物质是可以和现在我们周围的人和物质湮灭的。你用什么作为反物质武器的容器?
而且即便是真空环境,还是有量子涨落的,你辛苦制作的反物质会很快转化成能量释放出来。
所以说保存也是一个问题。可能你还没有发射到敌人身边,反物质就一点点地消失掉了。
从另外一个方面说,如果有足够量反物质做啥原子弹啊,这玩意装到火箭发动机里面,只需要几毫克就可以驱动一艘太空船飞出太阳系。
能让你在银河系中横着走,造核武器就有点大材小用了。
在解答这个问题之前,我们需要了解一个知识点——核反应的最小质量,即临界质量。
核武器的核装药中,铀235的临界质量为>10kg;钚239的临界质量为>8kg。当核装药质量低于这个数值时,不可控核裂变将不会发生,也就是说核爆将不会发生。
我们再来看看子弹壳的大小,以14.5mm高射机枪配备的14.5×114mm机枪弹为例(曳光穿甲弹),全弹总质量约为318g。
如果我们将铀235或者钚239装入这个14.5×114mm的弹壳里,会得到什么样的结果呢?
丰度为99.2%的武器级浓缩铀235密度为19.1g/cm3,需要约523.6cm3的容积才能满足最低裂变质量的物理条件。
丰度为99.27%的武器级浓缩钚239密度为19.83g/cm3,需要约403.4cm3的容积才能满足最低裂变质量的物理条件。
下图为3种不同口径的子弹,从左到右分别为9mm手枪弹(帕弹)、12.7×99mm重机枪弹(北约标准弹)、12.7×108mm重机枪弹(苏制标准弹),最后一发为苏制14.5×114mm高射机枪弹,它是子弹中尺寸最大的一种。
而14.5×114mm子弹的体积仅为45.5cm3,满打满算也只能装870g铀235和902g钚239,可见核武器是不能造得像子弹壳那种大小的。
那么问题就来了:既然子弹壳大小的核装药质量无法发生核裂变爆炸,那临界质量更低的核聚变装药可不可以造成子弹壳大小呢?
很显然,≥10克的氘化锂就能引发不可控核聚变爆炸,别说造成14.5mm这样的重机枪子弹,哪怕是造成7.62mm步枪弹也没有问题。
但是问题在于核聚变反应需要2000万℃以上的高温才能触发,低一点都是不行的,这是核聚变反应的物理条件所决定的,并不会因为人的意志而发生改变。
这也是氢弹里面总是要安装一颗原子弹来引爆的原因,同时也是可控核聚变技术很难被人类掌握的原因。
因此人类不可以把核武器造成子弹壳那样小,不论是核裂变装药还是核聚变装药都不可以。
下图为我国可控核聚变研究中使用的“神光二号”激光点火装置,目前触发核聚变反应所需的高温只有两种方法,一种是高能激光照射,另一种就是最简单粗暴的原子弹引爆,很明显子弹里塞不下激光点火装置或者一颗原子弹。
可以把核武器造成子弹壳那样小吗??
可以;还可以用香烟纸盒或擦腚纸染黑折叠成超远程战略核轰炸机。子弹染黑后就是核武器。
不能,核武器无法造成只有子弹壳那样大小。
核武器要有杀伤力需要具备两个条件。
核武器是依靠连续核反应释放出能量,然后在封闭的空间内高度压缩,从而发生爆炸。
从上面这句话中我们可以看到核武器要发生爆炸需要两个条件:第一个是需要有连续的核反应不断地释放能量。第二个是需要一个封闭的空间来压缩能量。
然而核原料要发生连续性的核反应就需要核原料达到临界质量,如果达不到临界质量那么就无法把核反应持续地维持下去。
经过过科学家研究,铀要达到临界质量需要15公斤的原料,钚要达到临界质量需要5公斤的原料。
一个子弹壳只有拇指大小,无法装下5公斤的核原料,因此第一个条件就已经无法满足。
至于第二个条件,子弹壳当然能成为一个密闭的空间,用来压缩释放能量。
核爆炸能成为武器,就必须做到其爆炸可控性。
核武器是要在特定时间以及环境下使用,因此人类把它制造出来并不是让它马上爆炸的,平时还得让它维持在安全状态,以方便存储和运输。
为了让核武器的爆炸获得有效的控制方便人类使用,所以在制造核武器的时候往往设计了一个特殊的结构来保证它的安全性。
通常核武器里面的核原料是分成三块的,每块核原料中间被特殊的炸药隔开,从而让它不处于临界质量状态。
当人类要引爆核武器的时候,往往是先引爆里面的特殊炸药,让炸药的爆炸产生的压力把三块核原料挤成一团,从而让它发生持续核裂变释放出能量,能量在密闭空间内压缩在极限从而发生爆炸。
因此里面安装的特殊炸药是核武器平时处于安全状态的保证。
如果把核武器制造成的大小,那么里面用来隔开核武器的特殊炸药放置量就会非常少,如此一来就难以保证核衰变释放出来的中子不会穿过特殊炸药与另外的核原料发生反应,从而难以保证其安全性。
因此核武器无法造太小,否则不安全。
(完)
俺做梦的时候,经常左手拿着U235原子核,右手拿着一个中子,互相一碰,就发生了一次核裂变,产生个把光子外加两个新的中子出来,还弄得手上有点脏。
如果有1mol中子在手,慢慢扔,可能会造出迷你原子弹,就当放烟火吧。
要做成步枪子弹大小的核弹,要有一个向心汇聚的中子源,瞬间对着这块U235释放足够多的慢中子,保证铀块里面的所有原子核都能分到一个,外面还要有一个慢中子反射层。
不过这样的结构,人类还不能搞定它,因此就无法做到持续核裂变,最多变成脏弹。
核武器装药的利用率是很低的,基本上只有百分之几的核物质发生反应,释放大量的能量出来,其余的大部分都成为放射性尘埃,因此,就算子弹头这样大的核物质被激发,所带来的爆炸威力,恐怕还不如一枚155mm的高爆炸弹呢。
何必费这个劲呢?搞那么复杂的装置出来,起码要几亿美金吧,一枚155mm的炮弹,才万把块而已。
即使当量不算大,小的核武器得有半吨重。大的子弹壳其直径不到20毫米。当前地球人的技术还不能把核武器造成子弹大。
这个提问者估计都不知道啥是核武器。最起码裂变材料的临界质量要达到啊。核弹研制水平高低主要是裂变材料的利用效率。
有核炮弹,再进一步可以做成核子弹,但是有必要吗?子弹的对象是人,平常一颗子弹完全能胜任了,何必大费周章再做个核子弹,如果有这需要,那你拿个火箭筒不更省事些,把对方轰成渣,难以重新组合不就行了。