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中国的第一颗原子弹是怎么生产出来的武器级燃料的?

添加时间:2024-02-19

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这个问题问得好。

但是题主可能有所不知,铀浓缩可不止气体离心法一种方式哦~

铀浓缩的方法其实有N多种,包括:气体扩散法、气体离心法、激光分离法、气体动力学法、电磁分离法、离子交换法,并不是只能靠离心机才能完成铀浓缩~

比如,美国人的第一颗原子弹“小男孩”,他的核装药就是利用电磁分离法生产出来的~

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回旋加速器

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根据铀235与铀238的质量差异,通过巨大的电磁铁产生的磁场来加速铀蒸汽

按洛伦兹力来计算,铀238比较重,其圆周运动的半径比较轻的铀235大1.29%。如果设备足够精密的话,就可以通过这个半径差来分别收集铀235与铀238。

这个过程要耗费大量的能量和时间。

1945年6月,美国人终于提炼出了50公斤纯度在99%以上的铀235(从刚果得到了1250吨铀矿石)。这些铀235跨过了科学家团队认定的一枚铀弹所用铀元素的质量门槛。

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看看美国人为了生产这50公斤铀235所付出的代价:橡树岭15万人中,有2.5万人直接被调用来生产铀235,分离铀235与铀238用的电磁性回旋加速同位素分离机共制造了1100台。

为了能够在当时的技术条件下产生足够强大的磁场,所有分离机的线圈不是用的铜线,而全部是用纯银导线绕制的。为了制造分离机,橡树岭向美国政府索要了1.5万吨纯银!(令人吃惊的是,1年内这些纯银就全部到位了。)即使是这样,1100台分离机刚开始工作的时候,每天总共也只能生产出不到10克铀235。

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橡树岭~

那么我们的第一颗原子弹所使用的浓缩铀是通过什么方法生产的呢?经过查询资料,我怀疑采用了两种方法,既——

离子交换法+气体扩散法。

离子交换法,铀的几种同位素在质量上的微小差异,能引起化学反应平衡的小的变化,这可用来做同位素分离的基础。该方法有两种工艺过程:液——液化学交换过程和固——液离子交换过程,后者须用直径大于1米的离子交换柱,这是一耐腐蚀、耐高压的圆筒状柱。当时,以放射化学家杨承宗(1951 年6 月,他获得巴黎大学理学院博士学位,其答辩通过的博士论文就是《离子交换法分离放射性元素的研究》)为首的我国科研人员,在通州“五所”(铀浓缩研究所)利用离子交换法纯化处理了上百吨各种土法冶炼生产的重铀酸铵,他们使用的离子交换柱直径有 2.7 米、高达 6 米。经过两年多的奋战,他们生产出了2.5 吨符合原子弹原料要求的纯铀化合物,提前 3 个月为我国成功试爆原子弹提供了核心物质。

至于气体扩散法~题主知道504厂嘛?也就是现在的中核工业兰州铀浓缩有限公司,它就位于答主的家乡兰州市,这个厂就是一个铀浓缩厂,最早是苏联人援建计划的一部分。

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以上为个人分析~不保证准确……

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