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制造原子弹的难度究竟在哪呢?
二战后期,美国率先在战争中使用了原子弹,在日本的广岛长崎投下一刻,也意味着日军法西斯的投降既定。原子弹当时造成的伤害影响空前强大,爆炸之后的核辐射在城市之中几十年都无法挥散,对于当时的日本来说绝对是灭顶之灾。后来冷战时期的古巴导弹危机,同样是接近人类灭亡的一次原子危机。为此世界各国不断禁止核武器的研造也是为了世界和平的最好的做法。
原子弹的威力是非常巨大的,这种极具威慑力的武器哪怕在禁止研究的现在,依然有国家在秘密研造着,为的就是提高国家的地位和军事实力。
但是原子弹的原理人尽皆知,但是制造原子弹依然是一个极困难的事情。
原子弹的原理是利用原子核裂变而释放的巨大能量造成杀伤的核武器,用中子去冲击铀原子核,就会产生核裂变,从而在极短的时间里产生爆炸。
听上去简单易懂,但是原理终究这只是原理,要想实现这一原理再变成成品,那就是很困难的一件事情了。
原子弹所需要的基础原料是铀235,铀在全国范围内分布不均并且很难开采,很多工业不够强大的国家根本没有能力去开发这一原料。
即便开采出足够的铀原料,铀也是铀238和铀235混合一起的,要想彻底提取出原子弹所需要的铀235,还需要高强力的离心机辅佐。离心机的制作难度不亚于原子弹的研造难度,并且制造原子弹所需要的离心机远不止几十台,可能需要上万台同时操作。
这上万台离心机的结合操作就已经实属不易,看来原子弹研造的难度难以估计。
足够的核材料是一方面,庞大的军工工程也是非常重要的另一方面。
研造原子弹需要极其完善的工程体系,用大量的人力物力支持,不同阶层不同领域的科技人才也是必不可少的;庞大的工程体系并不能以临时组合来代替,必须是经过多年的工程体系建设才能拥有足够的实力和通力合作来进行原子弹的研制,不然只要出现一丁点的问题,原子弹成品的制造可能就功亏一篑了。
再加上研造期间的各种试验,资金的支持绝对是重中之重,很多国家财力哪怕亏空也只是在研造过程中前进了一小步,不仅原子弹没有研制成功,反而使国家经济陷入危机。
在这种代价面前,有不少国家放弃了原子弹的研制。
当一种理论被发现之后,会觉得它十分简单,但当将理论变为现实之时就会发现困难会不断地接踵而至,所以说原子弹的研究和制造要通过国家实力的不断壮大,加上科学技术与军工工业的沉淀、发展才能够实现原子弹制造的成功。
核武器是人类所制造的一种极具破坏性的攻击性武器。
从1945年世界上第一颗原子弹问世,距今已有70多个年头了,核武器的制造原理也早已不是什么秘密了。但对于大多数的国家而言,制造核武器仍然是一件极为困难的事情。是什么成为了阻止核武器扩散的关键技术壁垒呢?
核武器的原理简单来讲就是“链式反应”,何为链式反应呢?我们知道制造核武器的关键原料是铀235,这是一种独特的元素,当铀235吸收了低能中子之后,便会发生裂变,从而释放巨大的能量。而一个铀235在裂变的过程中会释放出2个中子,而这2个中子又会被其它的铀235吸收,促成其它铀235的裂变发生,这种牵一发而动全身的传递过程就是链式反应了。
问题是在自然界之中,铀235并不是单独存在的,它总是和铀238在一起。
通常我们所说的铀矿之中铀235的含量只有0.7%,其它全都是铀238,这有什么问题呢?铀235与铀238的区别在于,铀235有92个质子和143个中子,当它吸收中子之后便会产生裂变反应。而铀238有92个质子和146个中子,它吸收中子之后不会裂变,会直接变成有92个质子和147个中子所组成的铀239,就这样,中子被它不声不响地吃下去了。
所以当铀235和铀238在一起的时候,即使铀235发生裂变,释放的中子也会被铀238吃掉,所以自然也就不会继续产生链式反应。所以就必须要将铀235与铀238分开,可是两者无论是物理性质还是化学性质都极度相似,想要分离,难度可想而知。
如果说铀235与铀238有什么区别的话,那么就是铀235比铀238轻,不过只轻那么一点点。
要将铀235与铀238分离,也就必须要借助于二者的这一点点区别。而要利用两者重量上的差别将其分离,首先就必须要将二者变为气体,问题来了。铀单质的沸点可以达到4131摄氏度,别说很难将其气化,就是气化了,如此高温,用什么容器进行分离呢?所以不行,必须要将其变为一种沸点低的化合物,这种化合物要满足两个条件,一是沸点低,二是少有同位素。
因为如果同位素过多,在进行分离之后,无法确定那些更氢的气体是铀235,因为也有可能是更轻的其它同位素。所以最终选定了氟,最终确定的铀化合物气体就是六氟化铀。六氟化铀的沸点只有56摄氏度,而氟在自然界中也只有唯一的同位素,可谓理想选择。
制造六氟化铀就是核武器制造过程中的第一个技术壁垒。
六氟化铀有剧毒,哪怕是一点点水蒸气都能生成致命的氢氟酸,且腐蚀性极强,大多数金属都承受不住,另外它性质活跃,即使在极低的温度下都可以和氢发生爆炸。在历史上,为了能够分离出氟单质,多少科学家都在分离过程中或完成后失去了生命。仅这一点就成为了很多国家难以逾越的难题。
如果我们成功拥有了六氟化铀,那么马上就会遭遇第二道技术壁垒。要利用六氟化铀气体分离铀235和铀238有两种方法,一种是气体扩散法,一种是气体离心法。所谓气体扩散法,就是让六氟化铀气体通过管子进入到一个低压容器中,由于质量轻的气体会比质量重的气体扩散快,所以铀235会比铀238先出来,收集先出来的气体,然后反复这一过程,就能使铀235的纯度越来越高。
相比气体扩散法而言,使用气体离心法进行铀235的浓缩更为高效也更为常见。
气体离心法就是将六氟化铀气体放入离心机之中,在离心机的高速旋转过程中,质量轻的气体会集中到中间上部位置,而质量重的气体会被甩到外层下部,收集中心上部气体,再反复使用离心机进行浓缩,就得到了纯度越来越高的铀235。
铀浓缩的方法听起来好像不算太难,但制造这些离心机却充满了各种技术难题,进行铀浓缩的离心机要产生百万倍重力的离心力,每秒钟的转速可以达到数千转,而制造离心机的金属既要经得住六氟化铀的腐蚀,又得承受得了高速转动,这就不是一般国家可以搞得定的。位于美国俄亥俄派克顿的浓缩铀工厂拥有6万台先进的气体离心机,也只能将铀235浓缩到30%的水平,而要制造核武器,至少要把它浓缩到80%以上才行。
一、离心机价格影响因素有哪些
在实验室设备领域,离心机发挥着重要的作用。对于需要分离和分析样品的实验室来说,离心机是必不可少的。然而,许多人在购买离心机时,往往会考虑到价格因素。今天,我们就来深入探讨一下离心机价格的决定因素。
1、品牌与质量
首先,离心机的价格与其品牌和质量密切相关。往往因其卓越的性能、可靠的质量和完善的售后服务,而备受用户的青睐。这些品牌的价格相对较高,但用户可以获得更长的使用寿命和更好的技术支持。
2、规格与参数
离心机的规格和参数也是影响价格的重要因素。例如,离心机的容量、转头速度、运行时间和能耗等参数都会对价格产生影响。一般来说,离心机的容量越大、转头速度越快,其价格也就越高。此外,一些特殊用途的离心机,如冷冻离心机、低速大容量离心机等,也会因其特定的用途而价格较高。
3、地区与渠道
离心机的价格还与其所在的地区和销售渠道有关。一般来说,大中城市的离心机价格会高于小城市,这是因为大中城市的用户需求更为广泛,市场竞争也更为激烈。此外,线上渠道的价格往往比实体店的价格更为优惠,这是因为线上渠道可以省去一些中间环节,从而降低价格。
4、售后服务与技术支持
最后,离心机的售后服务和技术支持也是影响价格的因素之一。一些品牌的离心机虽然价格较高,但售后服务和技术支持却相当完善,能够为用户提供更加便捷的维修和保养服务。这对于实验室来说是至关重要的,因为实验室的正常运行需要依赖于各种设备的稳定运行。
二、离心机回收影响因素介绍
1、机器状态
离心机在回收时的价钱和它的机器状态有很大关系。一般来说,机器状态好的离心机价钱也高,有较多损耗的离心机价钱会相对偏低。由于离心机处于高速旋转的状态,磨损是无法避免的情况,机身的材料质量、零件精度、运转状态都会直接影响到离心机的工作效率。如果想让离心机在以后回收时能有一个好价钱,那日常使用中就要认真维护,让机器保持在较好的状态。
2、型号
离心机型号多种多样,不同型号的离心机相应的功能、技术指标、转速等方面都不一样,所以它们在回收时的价格也会有差别。有些离心机的零件有较高的制造难度,在回收之后这些零件被再利用的几率是很大的。
3、品牌
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