氫彈的爆炸是由於原子核的核聚變反應,產生巨大的能量波動。其實太陽之所以燃燒了6543.8+00億年,也是核聚變造成的。那麽為什麽氫彈會在瞬間爆炸,而太陽卻可以持續近6543.8+00億年在生成?
20世紀40年代,世界科技達到壹個新的高度,核武器就是在那個時候出現的。最早提出核裂變思想的科學家是哈恩和斯特拉斯曼,他們在1939年初發表了關於鈾原子核裂變現象的論文。
於是幾個星期後,世界上許多科學家開始壹步步證實這個觀點,有人認為可以創造出這種核裂變反應的條件,從而為人類的發展提供更強大的能量。
歷史上很多最先進的技術都是先用於軍事,核裂變不包括在內。但在二戰前,原子彈的制造受到政治條件和社會因素的影響,並沒有延續下去。但在1940年,德國攻占法國,於是英美等先進國家重新重視核武器的研究。
當時很多科學家擔心,壹旦德國法西斯率先掌握了核聚變技術,會給世界人民帶來非常嚴重的後果。甚至愛因斯坦最後還寫信給美國總統羅斯福,表示原子彈實驗迫在眉睫。
直到1942,美國才啟動了“曼哈頓計劃區”的秘密計劃。美國政府花費了近60萬人,投入了20多億美元,所以在二戰後期,美國成為世界上第壹個制造出原子彈的國家。
但蘇聯在1941年被德國法西斯軍隊入侵,原子彈制造計劃正式啟動。正是在這個時候,鈾原子核的自發裂變被蘇聯物理學家гнннаааааа flerov和κ發現。但隨著衛國戰爭的爆發,蘇聯在1943年才在庫爾恰托夫的領導下進行原子彈研究。
因為蘇聯在1949造出了原子彈,美國人開始尋求更強大的武器。於是在1950,65438+10月,美國總統杜魯門呼籲加快氫彈的制造,世界各國開始聚焦氫彈。
最終美國在50年代制造出了氫彈,英國和法國緊隨其後,分別在50年代和60年代進行了原子彈和氫彈實驗。而我國氫彈的研究歷史可以追溯到1967。原子彈完成後僅兩年,我們就制造出了氫彈,這使世界各國刮目相看。
原子彈的爆炸來自原子核的碰撞和裂解,而氫彈的爆炸原理來自原子核的聚變。前者是核裂變產生能量,後者是核聚變。從爆炸強度來看,核聚變比核裂變威力大得多。
氫彈核聚變之所以會產生爆炸,是因為氫彈會將氫氣中的兩種同系元素氘和氚融合形成氮氣,氮氣會發生爆炸,釋放出巨大的能量波動。氫原子的原子核裏只有壹個質子,而氘原子的原子核裏多了壹個中子,所以壹旦氘原子遇到氚原子聚變,氦原子的能量就會小於氚原子和氘原子的能量之和。
其實正常情況下,物質中的兩個原子核是沒有辦法融合的,因為兩個原子核內部都帶正電,壹旦相遇就會相互排斥。但是氫就不壹樣了,因為氫原子的原子核中只有壹個質子,所以氫原子核所帶的正電荷往往比其他原子核的要小。
只要處於高溫環境,就可以相互融合,因為壹旦環境溫度升高,原子的運動速度也會加快。因此,如果要整合兩個原子核,兩個原子的運動速度必須加速到非常高的水平。經過科學家反復實驗,發現當溫度達到654.38+0億攝氏度時,這個理論就可以完成。
因為在1億攝氏度的環境溫度下,原子會退化成等離子體,此時原子會脫離原來的軌道,這樣原子核之間的距離就會減小。當這個距離達到1 * 10 (-15)米時,強大的核力就會出現。
那麽我們如何制造1億攝氏度的高溫來制造氫彈呢?其實氫彈裏面還有壹顆原子彈。原子彈爆炸時,會在瞬間產生高達1億的溫度,從而為氫彈的核聚變反應提供條件。所以,恰恰是原子彈在體內的貢獻,才會讓氫彈瞬間點燃爆炸。
根據相關研究,其實太陽的燃燒和我們日常生活中看到的物質燃燒是不壹樣的。太陽內部壹直在進行類似氫彈爆炸的核聚變反應,所以太陽可以發出熱和光。
太陽之所以能持續燃燒近6543.8+000億年,不像氫彈會瞬間爆炸,主要是兩個因素造成的。壹是太陽本身的燃料要充足,二是核聚變的反應速度要保持穩定。
太陽是太陽系中質量和體積最大的行星,而人類居住的地球質量只占太陽系的0.0003%,太陽體積是地球的654.38+0.3萬倍以上。所以太陽本身就有大量的氫,可以支持它持續燃燒。
太陽和宇宙中的其他行星壹樣,在內部高溫高壓的作用下,幾乎每分鐘都會有6億噸的氫發生核聚變,420萬噸的物質變成能量,從太陽中心逐漸向四周擴展,從而到達太陽表面。
如果人類要收集太陽壹分鐘釋放的能量,差不多需要1萬年。太陽的集中加熱區往往會產生可持續的聚變反應,會形成由外向內的巨大壓力。
而內部的核聚變往往會產生更強的張力,使這兩股力量相互匯聚,達到壹種平衡,所以也正是因為這種狀態,太陽才能燃燒654.38+00億年。
太陽發生核聚變時,往往會出現質子-質子反應鏈。而這種反應鏈想要發揮作用,就必須完成質子之間的第壹階段核聚變反應,而太陽也會在生成中產生能量。
由於質子與質子之間帶正電荷,相互之間存在排斥力,導致核聚變反應難以繼續進行。那麽太陽是如何融合的呢?其實這主要是因為太陽上存在壹種“弱力”,可以在壹定程度上改變質子的狀態,從而使太陽核聚變的反應成為可能。
但僅僅依靠太陽本身的微弱作用力是不夠的,因為太陽上質子相互碰撞的幾率並不大,所以要求太陽上質子的密度必須更大。BIGBANG剛開始的時候,太空中有大量的氫,所以太陽形成後攜帶的氫量非常大。
正是巨大的氫量和對太陽微弱的作用力,使得太陽核聚變的速度處於緩慢狀態,同時又不會很快消耗掉氫量,所以太陽可以繼續燃燒。
核能的發現不僅對人類有益,也有潛在的危機。核能發電可以利用鈾完成核裂變鏈並產生熱量,也會將水加熱到高溫高壓狀態。從核反應產生的熱量來看,它比普通的化石燃料要高得多,而且所需的燃料量比火力發電要少。
核電站每年只需要消耗80噸核燃料,這些核燃料可以用兩個標準集裝箱運輸。如果換成煤炭,需要近51.5萬噸,需要用20噸卡車裝,可以拉705車運輸。如果是天然氣,需要消耗654.38+0.43萬噸,差不多是20萬桶家用燃氣。
不僅如此,核能發電不會像那些化石燃料發電廠那樣向大氣中排放大量汙染物,所以不會產生過多的空氣汙染。
但是,核能發電的歷史上也有很多失敗的例子。日本福島第壹核電站發生放射性物質泄漏事件。當時,日本政府疏散了核電站周圍20公裏內的所有居民。
隨著汙染的加劇,人們要求安全的住所,因此政府很難供應生物必需品。最後,日本政府就此事件道歉並緊急叫停14新建核反應堆項目,對其能源政策進行全面檢查。
第二次重大核反應泄漏發生在上世紀末的切爾諾貝利,當時許多居民受到不同程度的核輻射。放射性物質壹旦進入人體呼吸系統,會在人體內引起內輻射反應,導致頭暈、出血,甚至癌癥、新生兒畸形,這些疾病就會遺傳下去。輻射越嚴重,疼痛會越大。
切爾諾貝利核泄漏讓前蘇聯花了差不多2000億美元才勉強控制住,但是隨著空氣的飄移,當時的歐洲很多國家,比如白俄羅斯、瑞典都受到了不同程度的汙染。
約9.3萬人在這壹事件中喪生,27萬人患病。到目前為止,當地政府只關閉了切爾諾貝利工廠,只能維持100年。100年後,這些核汙染如何解決?這還是個問題。
核能也是壹種新能源,但是我們在享受它的同時,也要對它保持警惕,防止類似切爾諾貝利核泄漏事件的再次發生,所以我認為:核能既是天使,也是惡魔。只有完善關於核反應的探測系統和準備措施,才能安心使用。