理論上其它一些放射性元素也是可以的,比如現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)行過(guò)實(shí)驗(yàn)的鈾233,還有镎237和一些镅的同位素。 但是,幾乎沒(méi)有一個(gè)比鈾235和钚239更適合的了。 如果使用一個(gè)核材料制作核彈,那么它必須符合一個(gè)條件,那就是引發(fā)核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 簡(jiǎn)單的說(shuō)就是,核材料在裂變中釋放的中子,至少能在另一個(gè)原子核中產(chǎn)生核裂變,這樣我們就只要提供一個(gè)原始的中子就好了。 但是,如果中子失去的速度比它們由裂變形成的速度快,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)將不能自我維持。在鏈?zhǔn)椒磻?yīng)正好可以自我維持的時(shí)候,這個(gè)時(shí)候被稱作臨界質(zhì)量。 其實(shí),非放射性現(xiàn)在不能成為核材料也可以歸結(jié)為這一點(diǎn),因?yàn)檫@些元素的臨界質(zhì)量是無(wú)限大的。 其它核材料不好制作原子彈(或者沒(méi)有達(dá)到武器級(jí)別)的第一個(gè)問(wèn)題就在這里,因?yàn)樵S多放射性元素的臨界質(zhì)量非常大,如果作為原子彈材料,你可以想象它的體積有多大。 鈾235的臨界質(zhì)量是52kg,而钚239的臨界質(zhì)量只有10kg,之所以鈾233被證明是武器級(jí)核材料,很大一部分原因也是它的臨界質(zhì)量只有15kg。 還有一點(diǎn),不同同位素是有著不同的臨界質(zhì)量的,而且很多放射性元素的同位素臨界質(zhì)量也是無(wú)限大的,比如鈾238。 從這里也不難發(fā)現(xiàn),元素是否放射性和是否作為核材料是兩碼事,而達(dá)到武器級(jí)別又是另一回事,本質(zhì)原因是裂變和衰變涉及到原子核的基本力是不同的。 當(dāng)考慮臨界質(zhì)量的時(shí)候,其實(shí)我們現(xiàn)在已知的放射性元素中,就已經(jīng)沒(méi)有幾個(gè)符合武器級(jí)別的了。 雖然少,但還是有的。 之所以鈾235和钚239成為最普遍的核武器材料還有其它兩個(gè)重要原因——相對(duì)好獲取和半衰期足夠長(zhǎng)。 上面這個(gè)表格里是臨界質(zhì)量相對(duì)小的核材料,你不難發(fā)現(xiàn),其中一些半衰期是很短的,有一些一年都不到。 這種情況是不利于儲(chǔ)存的,今年造好的原子彈,明年它的原材料就變成了不能引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的其它元素。 另外一點(diǎn)是相對(duì)容易提取,這個(gè)也很好理解。 大部分放射性元素都是人工合成的,而人工合成的元素都有一些相似的問(wèn)題,就是制造不容易,提取很難,但是消失卻很快。 比如我們前面所說(shuō)的镎和镅就都是人工合成的,镎的大部分同位素都是半衰期極短——幾天的那種。 镎237的半衰期是很長(zhǎng)了(上面表格里的第四個(gè),半衰期2,144,000年),但是獲取它是個(gè)大難題,現(xiàn)在它應(yīng)該都沒(méi)有成為交易品被明碼標(biāo)價(jià)。 镅的一些同位素是有明碼標(biāo)價(jià)的,但很貴很貴,我查到镅241的單價(jià)是每克1500美元左右。要制作原子彈的話,光這些核材料的成本估計(jì)就是百八十億。 而鈾235就不一樣了,它是天然存在的,在天然鈾礦中大約有0.7%的鈾235,而其它幾乎都是鈾238。 看著好像不多,但這個(gè)成本已經(jīng)比那些人工合成的要低許多了。 钚239是在核反應(yīng)堆中通過(guò)鈾238吸收中子而人工生成的,它獲取的成本也相對(duì)較低,所以它也是不錯(cuò)的材料。 |
|