主题：【资料整理】核潜艇的动力 -- 黄河故人

同位素的自然衰变不在此列。同位素电池早就在飞船卫星上普遍装备了。但苏联的核动力卫星又是另外一回事，那个使用的是U235的热离子反应堆，的确是使用真正的核反应，这种反应堆与压水堆什么的不同的是不需要高压水之类的热介质，直接用金属（比如钨）受热产生大量的电子形成电流，没有运动部件，紧凑小巧，就是热电效率低些。

可以参考这个

http://edu.stuccess.com/knowcenter/MilitaryTech/associated/nuclear/00000007.htm

　　卫星上用的应该叫中大型核电池了吧，再大就是电站了。

　　核燃料能发热总要有一定大的质量，达到亚临界？

不过这个跟同位素核电池是质的区别而不是大小的区别关键的区别是前者有链式核反应发生，后者只是自然的衰变。

　　如果用热好象发热量不会大吧？

　　中子打走电子？

比如有装置热电偶利用温差效应产生电流的，有直接用贝塔衰变产生的电子打在电极上产生电流的（热离子转换，不同于热离子反应堆的是它的电子直接来自于元素衰变而不是核反应引发的金属介质的热电子发射），

但是我可以肯定的是这个上限不是临界质量。

我个人估计还是和材料方面有关，例如说由于核电池利用的是核衰变的产生的热电反应，而目前的技术来看，热电转换效率都非常的低，基本上都在10%以下。所以当装料过多，长期运行的话，就会在内部积聚大量的热量导致结构性的破坏甚至发生危险。而衰变不同于裂变或者聚变，这个过程从本质上而言是不可控的。所以只有从控制装料量和改善导热效率方面进行控制。个人估计这个是一个瓶颈。

还有一个就是衰变时产生的核辐射的屏蔽，装料过多，辐射增强的话，这个屏蔽层也需要相应的增加，这在某些应用上是很难接受的。

　　想想，你说的应该是远小于临界质量？

　　回过这个帖子想想还有点问题：临界质量是指刚开始链式反应还是指会发生核爆炸？我想这也有区别。

比如说我

临界质量最通俗最简单的解释，就是大于这个质量的核材料，可能在一定条件下发生自持链式反应（也就是实现中子增殖系数大于1）。在这种情况（超临界状态）下，若出现外部中子源的照射，而且不加以控制的话，就会发生核爆炸。

但是针对你所问的问题，需要进一步解释的是：对于某一种特定的核材料而言，这个临界质量并不是一个常量。影响它的因素除了核材料的种类以外，还有核材料的形状、体积（密度）、反应方式（例如中子束的能量）等等有关。

例如说形状吧，如果核材料的形状是一个薄片状，那么如果这个薄片的厚度小于一个值（具体的值不要问我），那么无论这个薄片的形状如何，体积如何，那么都不可能发生自持链式反应。那么在这种情况下，临界质量可以说是无穷大。

所以，在核电池内部，一定也可以用类似的方法来控制这个临界质量。

另外，顺带说一下：这就是我推测核电池的装料“一定”会小于临界质量的原因，因为临界质量可能是无穷大的。

呵呵。

　　就是说到了临界质量肯定会发热，但不一定核爆炸。

　　又来了一个问题，引爆时一定要中子源吗？超过临界质量较多时核装料自己不是会产生大量中子而且会越来越多吗？是不是没有瞬间的大量中子就会在大部分核装料没参加反应前就因发热而爆裂，因而降到临界质量以下？这样的话造原子弹就比我以前想象的要难得多。

临界质量和发热没有必然性的关联，发热指的是核材料自身的衰变而发热，这个不受质量或者其他因素的影响。

核裂变弹引爆时确实一定要中子源的。超过临界质量也就是说核材料处于不稳定状态，但是不等于会凭空产生中子。放射性材料（重核）自身的衰变不会产生中子，产生的三种粒子分别是：α粒子（就是氦原子核），β粒子（就是电子），γ射线（就是高能光子）。所以即使核材料超过了临界质量，这种自发的衰变还是不会引起这种雪崩式的核爆炸。

现在一般产生中子的方法有三种：

1：同位素。有两种分类：一种是利用碰撞或者照射，从轻核中打出中子来（这个轻核一般是Be9）。例如说（α,n）反应，是用α粒子轰击而产生中子、（γ,n）反应是用γ粒子照射、另一种是利用不稳定的同位素的自发分裂（这个是分裂，而不是衰变），这类同位素基本上都不是自然界拥有的，一般都是在核反应堆中给撞出来的，所以一般而言半衰期也不长。

2：高速粒子源，这个其实利用的还是上面提到过的（α,n）反应，不过这次α不是由同位素衰变产生，而是由氦气电离后在电场中加速形成。由于这是人工控制的，所以也有其他的撞击反应可供选择，例如说：H2 + H3 = He4 + n等。

3：核反应堆。

那么具体到核武器的起爆的中子源，第三种中子源就可以忽略不计了，那么前两种而言，因为我没见过小型化的粒子加速器能有多小，所以我个人认为可能还是以同位素中子源比较合理。但是由于第二种方法的撞击是由人工控制的，所以是可以通过开关来控制中子源是否产生中子，而第一种方法则不可能做到这点。所以从这种角度来考虑，似乎又是第二种比较有利。至于实际上用的是什么，就不知道了。

至于你说的：

一方面，因为核材料的衰变发热量不会太大，而且在未起爆之前，是分立的小块，所以这个发热应该不会有这么明显的效果。

另一方面，核弹中的超临界状态的获得，其实是用普通炸药在外层的向心爆炸，从而挤压核材料而试它们在瞬间达到超临界状态（我的理解是，在这个过程中，中子源是一直在照射的）。而链式的核裂变反应速度相当的快，以前我看到的资料说单级的核裂变时间当时还是无法测量出来（不知道现在最新科技可不可以了），即使是整块和材料，完全反应时间也相当的短，所以可以肯定还是会有足够的核材料发生裂变的。

而真正没参加反应的核材料，则是因为在开始裂变后产生的高温和急速的膨胀，导致这些核材料飞散，丧失了超临界状态。所以所有的核武器都有一个核材料“利用率”（抱歉，不知道专业名词叫什么）的问题，说的就是这个参加核反应和总核装料之间的比例。这个比例不会太大，单相弹记得好像在1x%左右，多相弹会高一些。

总之，这个核弹起爆确实比你想象中的要难不少。

举例说：我前面已经说过了，临界质量和核材料的形状等等有关。所以在起爆时，外层的常规炸药必须要把中间的核材料在起爆瞬间挤压成一个特定的外形，才可以成功产生核爆炸。而这其中涉及不同炸点之间的冲击波干涉的问题，就绝对不是一件简单的事情。

　　看来我一直有个概念错误，就是认为衰变时也会放出中子。

　　另外，你说的是内爆式，这当然很难，这牵涉到核装药、炸药的形状、精度，起爆雷管的位置、同步性，这要经过多次试验，控制技术达不到一定水平也不行。

　　枪式的应该简单多了，美国投在日本的内爆式的就经过试爆，枪式的没试爆就直接扔出去了。

　　我理解的达到临界质量的两种方法，一是质量不变，使密度提高（内爆式），二是使两块次临界的核燃料合在一起达到超临界。（枪式）