2．反应的真相

2．反应的真相

通常来讲，核武器是利用原子核反应瞬间放出的巨大能量，对各种目标起杀伤破坏作用的武器的总称。其中包括原子弹和氢弹。原子弹是主要利用铀235（U－235）或钚239（239Pu）等重原子核的链式裂变反应原理制成的裂变武器。氢弹是主要利用重氢（D，氘）或超重氢（T，氚）等轻原子核的热核聚变反应原理制成的热核武器或聚变武器。那么原子弹中的链式裂变反应与氢弹中的热核聚变反应到底是怎么回事呢？

氢弹

前苏联第一颗原子弹

链式裂变反应

早在1936年，著名物理学家费米在用中子轰击铀238时，就得到了一种半衰期为13分钟的放射性元素。这个发现引起了科学界极大的震惊。居里夫人在同样的试验当中，发现了57号元素镧，而德国科学家哈恩则在试验中发现了第56号元素钡。后来他又在多次试验中发现了镧和钡两种元素。92号元素铀238变成镧和钡，于是“核裂变”这个概念被首次提了出来。

1938年诺贝尔物理学奖获得者——美籍意大利裔物理学家恩里科·费米

但是，为什么铀核吸收中子后会发生裂变呢？原来，在原子核内，既有核力的作用，又有质子之间电的排斥力作用。而且，质子数越多，这种斥力就越大，所以，对于质量数很大的重原子核，这种电斥力在某些条件下就有可能突破核力的“凝聚作用”，使原子核发生裂变。平时，这两种力大小相等，方向相反，因此，整个原子核保持稳定。但是，当外界的能量进入原子核后，例如将一个中子打入原子核内部后，就会使原子核产生剧烈的扰动，最终使原子核破裂，于是裂变发生了。

链式裂变反应图

我们以铀235为例，如在一定条件下，铀235原子核在吸收一个中子后，分裂成两个质量差不多的新原子核，如钡和氪，并释放出2～3个中子，从而产生质量亏损。根据爱因斯坦的质能公式，这些质量必将转化成相应的能量，这些能量的大小为200兆电子伏特。如果将上述过程中释放出来的2～3个中子当作“炮弹”，再去轰击其他的铀核，那么，不仅会使2～3个铀核分裂，而且还会放出4～9个中子，这些中子又会引起其它的铀核分裂。

这样，一代一代的进行下去，产生的中子就会越来越多。就可以在短时间内使大量的铀核裂变，从而释放出惊人的能量，这便是原子弹中的链式裂变反应。

热核聚变反应

早在实现了重核裂变之后，科学家们就发现，当轻核聚合成较重的原子核时，也能释放出巨大的能量。例如，由4个轻核合成氦时，就会放出28000万电子伏特的能量。这种由两个轻元素的原子核在极高温度下聚合成一个较重原子核的变化过程，就称为轻核的聚变反应，又称热核反应。

核聚变反应图

由于原子核之间的静电斥力同它们所带的电荷的乘积成正比，所以，原子核的质子数越小，聚合所需的动能（温度）就越低。在所有原子核的聚变反应中，产生聚变的轻核很多，最容易实现的就是氘（D）和氚（T）两种同位素。在极高的温度下，主要靠“初级”的核爆炸（链式裂变反应）形成的高温高压条件，激发聚变反应。那么，利用以上原理，氢弹也问世了。