作者：萬維鋼，美國科羅拉多大學(xué)物理系研究員

　　導(dǎo)語1939年8月2日，愛因斯坦致函時任美國總統(tǒng)羅斯福，建議搶在德國之前制原子彈。

　　今天我們就來說說原子彈為什么那么厲害？

　　1945年8月6日早上，日本廣島市的防空雷達發(fā)現(xiàn)了一架美國B-29轟炸機。5分鐘之后，原子彈在廣島上空600米高度處爆炸。

　　美國的B-29“超級空中堡壘”轟炸機

　　這顆代號“小男孩”的原子彈只有3米長，4噸重，其中核燃料鈾-235的質(zhì)量只有60千克，可是它爆炸的威力相當于13000噸TNT炸藥，是整個東京大轟炸中所有炸彈總能量的8倍。

　　原子彈“小男孩”

　　爆炸產(chǎn)生的沖擊波摧毀了半徑2000米內(nèi)所有木質(zhì)結(jié)構(gòu)的建筑物，中心溫度超過3000℃，都把房屋磚瓦氣化了。

　　據(jù)日本方面統(tǒng)計，7萬名廣島人立即死于這次核爆，如果算上后來因為核輻射而死的人數(shù)，因這顆原子彈爆炸而死亡的總?cè)藬?shù)達到了20多萬。

　　為什么原子彈這么厲害？因為它所釋放的能量來自核裂變。

　　原子彈試驗后形成的蘑菇云

　　核能是原子核的結(jié)合能，而我們?nèi)粘Ｋ玫母鞣N能量，包括來自食物、燃油和普通炸彈的能量，都是化學(xué)能。而原子彈的能量釋放效率要高得多。

　　在鈾-235的裂變反應(yīng)中，一個中子擊打在它的原子核上，把這個大原子核分裂成兩個較小的原子核和兩個新的中子，反應(yīng)后粒子的總質(zhì)量減少了一點。

　　根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程E＝mc2，這些減少了的質(zhì)量來自原子核結(jié)合能的改變。

　　僅僅一個鈾-235原子核的裂變就能產(chǎn)生2億電子伏的能量——相比之下，單位分子的TNT炸藥爆炸的化學(xué)能只有幾個電子伏。

　　一次裂變反應(yīng)產(chǎn)生的兩個多出來的中子又可以讓其他鈾-235原子核裂變，這樣一級一級傳下去就形成了鏈式反應(yīng)。

　　廣島原子彈的爆炸時間只有百萬分之一秒，在核彈炸開之后鏈式反應(yīng)只能進行81級，只有2%的核燃料來得及完成裂變。

　　如果讓這些燃料都充分裂變的話，原子彈的威力將至少是同等質(zhì)量TNT炸藥的1000萬倍。

　　原子彈的殺傷力還不是最厲害的，現(xiàn)在大國核武庫的主力是氫彈，它的威力可達原子彈的1000倍。

　　美國首次氫彈試驗Mike

　　與原子彈的核裂變不同，氫彈依賴的核反應(yīng)是核聚變：氫原子的兩種同位素（氘和氚）在高溫高壓下聚合在一起形成一個氦原子和一個中子，并釋放更高效率的能量。

　　中國曾經(jīng)在1976年試爆過一顆千萬噸級TNT當量的氫彈。

　　史上最大的氫彈實驗是蘇聯(lián)在1961年完成的，它的當量達到了5000萬噸，相當于廣島原子彈的4000倍和整個第二次世界大戰(zhàn)所用炸彈總量的10倍。

　　這次爆炸毀壞了數(shù)百千米內(nèi)的房屋，其產(chǎn)生的暴風一直吹到了1000千米之外，甚至造成整個蘇聯(lián)境內(nèi)無線電中斷1小時。

　　像這樣巨大的核能用于武器已經(jīng)沒有多少實戰(zhàn)意義，人們更關(guān)心的是怎么把它用在能源上。

　　我們已經(jīng)掌握非常成熟的核電站技術(shù)，把裂變能量用來和平發(fā)電。然而基于裂變的核電站存在著放射性核廢料和鈾礦資源有限的問題。

　　要想用核能為人類徹底解決能源問題，前途在于能量效率更高，燃料取之不盡，而且?guī)缀鯖]有放射性污染的核聚變發(fā)電。