為什么原子彈分為鈾彈和钚彈？鈾彈和钚彈相比分別有什么優勢和缺點？ _钚彈

文章插圖

要說原子彈，首先肯定先要了解下原子核物理

原子彈的基礎理論源于重原子核裂變為多個輕原子核時會釋放出巨大的能量，其能量值由愛因斯坦質能方程E=MC^2詮釋。

愛因斯坦斯坦的質能方程是一個普適方程，所以原則上來說所有的重元素都可做為原子彈的材料，但苦于我們現在技術有限只發現了鈾與钚的裂變方法。

1934年，費米在居里夫婦的實驗基礎上，嘗試用中子來轟擊元素，連續轟擊了鋁、鉛、鈾、鉑等二十多種元素，基本都沒有發生裂變反應，只有鈾釋放出了新的粒子。后來發現只有鈾235和钚239被中子擊中后，才會裂變并發出大量中子，其他元素要么吸收中子后同位素+1，要么裂變但不再發出中子。

用中子撞擊原子核是我們目前掌握的觸發核裂變的方法，而元素周期表上92號元素鈾成為了最先鎖定的裂變原料，但天然的鈾大部分都是鈾238（92個質子+146個中子），而它的另一種同位素鈾235（92個質子+143個中子）才是原子彈的主角，但鈾235在天然鈾礦中的含量只占0.7%，相當的稀有。而要用來做原子彈，鈾235的濃度至少需要提升到93% 。要達到這一濃度，鈾物理提純是目前的唯一辦法，而同位素分離十分困難，費時、費力、費money！

原子彈能成功爆炸必須有兩個因素：一、必須由快中子撞擊原子核。二、裂變材料必須滿足臨界質量。

在鈾235裂變時，會釋放不同動能的中子，這些中子的速度有快有慢，而只要速度到達光速的5%以上的中子（動能超過10^6eV），才稱為快中子。只有快中子才能成為觸發鈾235裂變連鎖反應的子彈。因為速度太慢的中子，還沒撞上下一個原子核，裂變材料就因為溫度太高（3000℃）氣化體積膨脹了，材料密度降低，鏈式反應就會中斷，成不了一顆合格的核能炸彈。

平均一個鈾235原子裂變一般會產生2.5個快中子，然后每個快中子又可觸發另一個原子核裂變。

而原子彈的重點就在于，如何讓大多數快中子都能撞上另一個原子核，引發鏈式反應。

文章插圖

上圖當一個中子擊中鈾235的原子核后，鈾235的原子就會變成了一個鈾的同位素——鈾236，但這是自然界不可能存在的元素，因此鈾236會立刻裂變成氪92和鋇141 。

文章插圖

如果大多數快中子什么事都不做就直接跑出去了，這個原子彈就算失敗了。這就要求反應時裂變材料不能超過一個臨界體積，這個體積對應的材料質量，就叫臨界質量。鈾235的臨界質量為：15KG 。

這個說來簡單，但實際上，制作原子彈的時候，最難的就是這一步，如何讓裂變出的快中子有效地參與下一次的原子核撞擊。

說到钚元素，就再簡單說說核反應堆

原子彈需要是瞬時能量釋放，所以需要快中子，而核反應堆則需要常態穩定釋放，所以反而需要給中子降速（一般用的減速劑是重水），而且變慢的中子也能更容易與原子核碰撞，從而提高裂變材料有效使用率。

文章插圖

而降低了速的中子，被稱為熱中子。在核反應中，熱中子被鈾238捕獲，形成鈾239（半衰期為24分）；然后發生β衰變將一個中子轉變成質子，就變成了镎239（半衰期為2.35日），再一次β衰變則形成钚239（半衰期為2.44×10^4年）。

钚239作為核反應堆的副產品，生產成本比鈾235低，但要作為核裂變材料還需要提純加工。

現在已知的處理方法分為濕法和干法兩種。干法尚處于研究開發階段，目前主要應用的濕法又分為沉淀法、溶劑萃取法，離子交換法三種。其中沉淀法是最古老的，目前主要應用溶劑萃取法，也稱普雷克斯（Purex)流程。其基本原理是利用鈾、钚以及裂變產物的不同價態在有機溶劑中有不同的分離系數，將它們化學分離。

通常說的钚彈就是用的钚239作為裂變材料，而且在元素周期表上，钚位于鈾之后，钚239比鈾235釋放的能量更多，更容易裂變，臨界質量也更低，為5KG 。

臨界質量對于原子彈和核反應堆來說，都一個很重要是參數。原子彈怕不爆，核反應堆就怕爆，大都是因為它。

日本東海村就發生過一個核臨界事故，工人在制造硝酸鈾酰的過程中，為了節省時間直接把一桶中富含U-235的硝酸鹽溶液倒入沉淀槽中！原本倒入的鈾溶液含鈾總量僅為2.4KG，而這名工人卻將16KG鈾硝酸鹽溶液都倒入了沉淀槽中，于是立即引發了鏈式核裂變反應！

文章插圖

這算是一個比較低級超臨界事故。可想而知讓一個沒有一點核物理知識的人，在核電站工作，是多么恐怖的一件事。

總體對比一下

鈾彈和钚彈各有優劣點。

1、鈾235半衰期可達7×10^8年，钚239半衰期只有2.44×10^4年，也就是鈾彈壽命更長，更易戰略儲備。

2、鈾235提煉成本高，供不應求，而钚239可以通過鈾廢料鈾238捕獲中子生成，更易獲得。

3、钚彈威力比鈾彈更大，但钚彈制作難度也更高，保養成本也更高。

3、钚239臨界質量小，所以钚彈體積更小一些，更符合現代核武小型化的需求。

其他網友觀點

為什么原子彈分為鈾彈和钚彈？其實原因很簡單

文章插圖
原子彈是人類有史以來發明的最恐怖的武器，沒有之一，原子彈的威力不用多說，歷史已經充分的證明了這一點，好家伙，一顆不到房間大小的原子彈就可以毀滅一整個城市，像美國俄羅斯這種擁核幾千枚的大國，全力進攻之下一次性就可以滅亡一個龐大的國家，畢竟中國的城市有沒有數千個還不好說，這東西真的是一個亡國滅種的玩意

文章插圖

原子彈的威力已經很強大了，但是人類顯然還很貪心，

原子彈裝的核燃料主要為鈾235或钚239，分別稱為鈾彈和钚彈。天然鈾礦石中鈾235僅占0.7％，為獲取高純度鈾235，一般要采用物理辦法把天然鈾礦石中的鈾238分離出去，不斷進步鈾235的濃度。當鈾235的濃度達到90％以上，就可以滿足核武器的要求。美國在廣島投擲的原子彈便是鈾彈。钚239是鈾238經過中子照耀蛻變形成的。一般钚239需要對反應堆核廢料進行后處理才干提取。钚彈中钚239的濃度有必要達到93％以上。用钚作核燃料可進步核武器的比威力（威力質量比）。由于钚239的獲取相對容易，一些實力不強的國家一般先研制钚彈。這就是二者的區別

文章插圖

以上就是小編的看法，如有出入還請斧正

其他網友觀點

【為什么原子彈分為鈾彈和钚彈？鈾彈和钚彈相比分別有什么優勢和缺點？】鈾比钚便宜3倍钚比鈾毒性大的多(钚是最毒元素)鈾比钚半衰期長一個數量級所以鈾彈比钚彈戰略儲備時間更長更容易維護相同當量钚比鈾用量少更易小型化钚更易形成氦泡脆化但它與微量鎵混合機加工性好于鈾。。。值得一提的是現在已沒有純粹的鈾彈或钚彈一般是兩者組合。。好的多說不好的。。。。！！