核弹与核反应堆的原理及发展

核弹与核反应堆的原理及发展经济与管理学院工商管理类098班范晶晶学号：5400209419摘要:当今世界，核武器似乎成了衡量一个国家实力的另一标准，核弹——利用爆炸性核反应释放出的巨大能量对目标造成杀伤破坏作用的武器。在我国，它的发展经历了五个时期——螫伏期、急速发展期、滞后期、恢复期和跃进期，说到核弹又不得不提起核反应堆，他们的原理相近，而核反应堆早在20亿年前就存在。Summary:nowdays,Nuclearweaponsseemstobecomeanotherstandardtomeasureacountry‘sstrength,Nuclearbomb–Aweaponwitchuseofexplosiontoreleaseagreatenergytodestorythetarget..Inchina,Itexperiencesfiveperiod——hibernation、evolutionperiod、DurationofLag、recoveryphaseandleapforward.Whenitcomestobombs,itisnecessarytomentionnuclearreactor.Theyhavezhesimilarityprinciples,whilenuclearreactorinearly20billionyearsago.关键字：核弹、核反应堆、原理、发展核弹及其原理核弹是指利用爆炸性核反应释放出的巨大能量对目标造成杀伤破坏作用的武器。爆炸性核反应是利用能自持快速进行的原子核裂变或聚变反应，瞬间释放出巨大能量产生的核反应爆而形成巨大杀伤核弹是指能进行核裂变或核聚变反应、并具有大规模破坏效应的武器。核弹包括：1，按结构原理分：原子弹、氢弹、氢铀弹、特殊性能核武器（如中子弹、核同质异能武器、反物质武器等）2，按作战使用范围分：战略核武器、战术核武器、战区核武器3，按配用的武器分：核导弹、核地雷、核炸弹、核炮弹、核鱼雷、核深水炸弹等核弹利用的都是原子核裂变时放出的能量。不过要想让原子核裂变，也不是一件容易的事。组成原子核的质子和中子之间，存在一种很强的作用力，而在原子核外，迅速降到零。所以一般情况下，原子核是非常稳定的。但是科学家发现，用一个中子去轰击一个铀原子核的话，这个原子核就会分裂，同时释放出巨大的能量，以及2个～3个中子。这些新产生的中子再继续轰击别的铀235原子核，就会导致新的核裂变。于是裂变反应就不断地持续下去，这个过程就是“链式反应”。铀是反应堆的燃料，地位相当于火堆的柴，但这柴很难得到。天然铀中主要含有铀235和铀238两种同位素，前者约占0．72％，而后者约占99．27％。铀238很不容易裂变，所以含量极少的铀235是世界上惟一的天然核裂变材料。天然铀矿中的铀235含量太少，是不能维持链式反应的，所以要从天然铀矿石中提取铀235，先要把铀238分离出去，以不断提高铀235浓度，这一加工过程称为“浓缩”。铀浓缩需要很高的科技水平，因为铀235和铀238犹如一对双胞胎，其化学性质几乎完全相同，无法进行化学分离，只能采用物理学方法。铀235的重量浓度在20％以上的，就称为高浓缩铀。核电站所用的铀燃料，一般只稍加浓缩，铀235的重量浓度仅为3％～5％。核反应堆是利用核能量的装置.由于核爆炸释放能量都比较剧烈,人们就想能不能比较平缓的把能量释放出来来利用,于是核反应堆便产生了.核反应堆及其原理核反应堆是利用核能量的装置.由于核爆炸释放能量都比较剧烈,人们就想能不能比较平缓的把能量释放出来来利用,于是核反应堆边产生了.现在投放市场的主要是核裂变反应堆,其技术比较成熟.其主要是利用反应减速装置来平缓放能,减速装置包括减速棒,重水,石墨等,人们为了让核燃料充分利用有时还在反应堆中加入一些物质使次级产物也成为燃料.热核反应[聚变]堆处于实验阶段,现在比较流行的是用激光或磁场来约束反应物使其放能,其装置和技术比裂变反应堆复杂的多的多.核反应堆是核电站的心脏，它的工作原理是这样的：原子由原子核与核外电子组成。原子核由质子与中子组成。当铀235的原子核受到外来中子轰击时，一个原子核会吸收一个中子分裂成两个质量较小的原子核，同时放出2—3个中子。这裂变产生的中子又去轰击另外的铀235原子核，引起新的裂变。如此持续进行就是裂变的链式反应。链式反应产生大量热能。用循环水(或其他物质)带走热量才能避免反应堆因过热烧毁。导出的热量可以使水变成水蒸气，推动气轮机发电。由此可知，核反应堆最基本的组成是裂变原子核＋热载体。但是只有这两项是不能工作的。因为，高速中子会大量飞散，这就需要使中子减速增加与原子核碰撞的机会；核反应堆要依人的意愿决定工作状态，这就要有控制设施；铀及裂变产物都有强放射性，会对人造成伤害，因此必须有可靠的防护措施。综上所述，核反应堆的合理结构应该是：核燃料＋慢化剂＋热载体＋控制设施＋防护装置。还需要说明的是，铀矿石不能直接做核燃料。铀矿石要经过精选、碾碎、酸浸、浓缩等程序，制成有一定铀含量、一定几何形状的铀棒才能参与反应堆工作。中国核弹发展史核武发展螫伏期：1946-1953年1951年，中苏开始联合在新疆进行铀矿勘探。1953年，中国原子能委员会在中国科学院正式成立核武急速发展期：1955-1965年1955年1月4日，莫斯科宣布将按照协定提供给中国核裂变材料，1月15日毛泽东主持中共中央书记处扩大会议，会议决定发展战略武器。1964年10月16日15时（北京时间），中国第一颗原子弹在新疆罗布泊爆炸成功，中国从此成为核俱乐部的第五个成员。文革滞后期：1965-1976年1967年3月2日，周总理批准在东北地区建设中远程地地导弹试验场。6月17日，中国第一颗氢弹爆炸成功。7月1日，中国战略导弹部队在北京正式成立，周恩来亲自命名为“第二炮兵”。核武研制恢复期：1976-1986年1978年10月14日，中国首次进行地下核试爆1982年10月12日，中国用一艘苏制Golf级常规动力潜艇，水下发射巨浪-1潜射弹道导弹成功。体制改革跃进期：1986-至今1986年，用东风-4弹道导弹进行多弹头分导式重返大气层的第一次试验。1999年8月2日，中国对外宣布试射“新型远程导弹”成功核反应堆的发展史到核反应堆，人们首先想到的就是威力惊人的原子弹。不错，虽然人类发展史已有上百万年，但直到1942年，人类才造出了第一个人造核反应堆。然而谁能想到，核反应堆在20亿年前的地球上就已存在，而且到目前为止，科学家们已经发现了17座！这些天然核反应堆都是在加蓬东南部的奥克洛和班格姆巴附近铀矿藏丰富的地方发现的。17座核反应堆中，有9座反应堆中全部都是贫铀。据考证，奥克洛铀矿成矿年代大约在20亿年之前，成矿后不久就有了这一核反应堆。而人类只是在几十万年之前才开始使用火。科学家们认为，发生天然核反应是可能的，因为，远古时期地球上铀235的含量比现在的要多。要发生核反应，铀矿中必须有不少于3%的铀235同位素。除此之外，要发生核反应还应该有合适的发生核反应的地点，而且反应堆周围不应该有吸收中子的物质存在。让人吃惊的是，这座核反应堆的构成非常合理——目前的研究结果表明这个核反应堆有几公里，如此巨大的一个核反应堆，对周围环境的热干扰却局限在反应区周围40米之内。更让人吃惊的是，核反应堆所产生的废物，并没有扩散，而是局限在矿区周围。以目前的自然条件来看，这样的天然核反应堆是完全不可能存在的，因为目前自然界中铀235的含量非常少。与这个“天然”的大型核反应堆相比，今天人类所能建造的最大的核反应堆，也显得黯然失色。种种迹象显示，加蓬的反应堆“工作”了大约100万年。天然核反应堆引起了科学家们极大的兴趣，他们认为加蓬的这些天然反应堆可以说是独一无二，在地球上任何其它地方都无法找到的。它们让人类知道了许多关于地球历史的信息。它们还让人类有机会了解，核反应堆如果长期工作的话，会造成怎样的后果，而且，研究远古核反应堆将有助于提高处理放射性核废料的技术。而这项研究又将造福人类。参考文献：解放日报，百度百科()