的爆炸威力和核装药的利用率就很小。
这与反应堆超临界事故,爆炸时的情况有些相似。
因此关键问题是要使它们,能够极迅速地合在一起。
这可以将一部分铀放在一端,而将另一部分铀放在“炮筒”内,借助于烈性炸药,极迅速地将它们完全合在一起,造成超临界,产生高效率的爆炸,为了减少中子损失,核装药的外面有一层中子反射层。
为了延迟核装药的飞散,原子弹具有坚固的外壳。
1945年8月,美国投到日本广岛的那颗原子弹,代号叫“小男孩”,采用的就是枪式结构,弹重约4100公斤。
直径约71厘米,长约305厘米。
核装药为铀235,爆炸威力约为14000吨梯恩梯当量,在枪式结构中,每块核装药不能太大,最多只能接近于临界质量,而决不能等于或超过临界质量,因此当两块核装药合拢时。
总质量最多只能比,临界质量多出近一倍。
这就使得原子弹的爆炸威力受到了限制。
另外在枪式结构中,两块核装药虽然高速合拢,但在合拢过程中所经历的时间仍然显得过长,以致于在两块核装药尚未充分合并以前。
就由自发裂变所释放的中子引起爆炸。
这种“过早点火”造成低效率爆炸,使核装药的利用率很低,一公斤铀235(或钚239)全部裂变,大约能释放18000吨梯恩梯当量的能量,一颗原子弹的核装药一般为15~25公斤铀235(或6~8公斤钚239)。
以此计算,实际上“小男孩”的核装药利用率还不到百分之五。
铀在正常压力下的密度约为19克/厘米。
在高压下,铀可被压缩到更高的密度。研究表明,对于一定的裂变物质,密度越高,临界质量越小。
根据这一特性,在发展枪式结构的同时,还发展了一种内爆式结构,在枪式结构中,原子弹是在正常密度下用突然增加裂变物质数量的方法来达到超临界,而内爆式结构原子弹则是利用突然增加压力。
从而增加密度的方法达到超临界。
在内爆式结构中,将高爆速的烈性炸药制成球形装置,