核裂变反应方程式 铀235核裂变的反应方程式

原子弹的基本原理是核裂变

核裂变就是某些质量较大的原子核在一定条件下分裂成为两个或多个质量较小的原子核的一种核反应形式。

核裂变示意图

原子弹的主要使用原料为铀-235，我们就以铀-235材料为例，它的原子核有92个质子和143个中子组成。当一个中子慢速撞击铀-235原子核时，铀核就会发生裂变反应，产物有多种多样，可以参考以下几个方程：

铀235裂变的几种常见方程式

铀核裂变会产生数量不等的中子以及能量，释放出来的中子又可以轰击其他铀-235原子核，引发不断的核裂变，称之为链式反应。

不过由于原子核体积只占整个原子的1/26000，周围都是空隙，核裂变释放的中子很容易错过其他原子核而直接飞到外面，所以发生链式反应除了核反应必须要有中子产生之外，还必须满足两个条件：一个是核材料的纯度要高，第二个就是核材料需达到临界质量（维持裂变链式反应所需的最低质量）或临界体积。核材料的纯度越高，所需的临界质量相对的就越低。

那么为什么会释放这么大的能量呢？核裂变的能量有多大呢？

这里要提到一个方程：E=mc²(E表示能量，m代表质量，c表示光速),这是由德国的物理学家爱因斯坦于1905年提出的。

裂变过程中粒子反应前和反应后的质量并不相等，反应前的粒子质量要略大于反应后的粒子质量，亏损的质量就以能量的形式释放出来。

假如1g铀-235原子核全部裂变，亏损的质量△m约等于0.0009g，质量亏损率为0.09%。

1g铀-235原子核完全裂变释放的能量约为8.2*10^10J的能量。相当于20吨TNT炸药爆炸所释放出来的能量。我们如果将其全部转化为电能，可以获得约22800度电（1度电的能量为3.6*10^6J），可供一个普通家庭使用7~8年。

原子弹的主要构造与原理：

原子弹结构示意图

原子弹主要由引爆控制系统、高能炸药、反射层、核原料、中子源及弹壳所组成

1、 通过控制系统适时引爆高能炸药

2、 炸药引爆释放的能量促使两块或多块未达临界质量的核原料（铀235或钚-239）合并为一整块，使核原料超过临界质量。

3、 中子源释放中子，引发核裂变反应。

4、 反射层主要由铀-238、碳化钨等可反射中子的材料组成，可将泄露的中子再反射回核原料中，加速链式反应。

原子弹爆炸产生的破坏效应:

1、 冲击波：由核爆炸形成的高温高压气团以极高的速度向外膨胀引起，对生物体和建筑物造成直接或者间接的破坏。

2、 光辐射：核爆炸形成的高温高压火球，在短时间内辐射出极其强烈的光和热。物体吸收能量后温度迅速上升，以至燃烧、熔化甚至直接蒸发。强光可使人眼底烧伤或暂时失明。光辐射引起的火灾可造成大范围的破坏。

3、 核辐射：核爆炸最初十几秒钟辐射出来的人眼看不见的伽马射线和中子流，这两种辐射都具有非常强的穿透力，所以也叫贯穿辐射。当射线照射到生物体，可直接或间接的破坏人细胞组织的分子或原子结构，造成疾病或死亡。

4、 放射污染：核爆炸产生的核裂变碎片、感生放射性物质和未反应的核原料持续不断的释放α射线、β射线、γ射线等，其强度比早期核辐射低得多，但作用的时间却长得多。它对人员的直接伤害有射线外照射、沾染皮肤造成灼伤和吸入放射性物质造成内照射。环境的沾染也会对人类造成间接危害。

5、 电磁脉冲：核爆炸产生的强脉冲射线和周围物质相互作用产生的向外辐射的瞬时电磁场。当其遇到适当的接收体时，可在瞬间产生很高的电压和很强的电流，损坏电子或电气设备，使指挥控制通信系统失灵。如果是超高空核爆炸产生的电磁脉冲，那么影响范围就非常广，可达远离爆心数千公里的目标。

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