为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划原子弹材料 内爆式原子弹弹芯设计绝密资料 核弹是利用易裂变元素进行链式反应，将亏损的质量以质能方程：E=MC2转化成如冲击波、辐射等形式的能量，在几百万分之一秒内释放出来，从而造成巨大破坏的武器，下面，我们将详细介绍一枚核弹的设计过程 第一章现代最新内爆式原子弹弹芯设计 先说原子弹，燃料是铀235或钚239，铀235做的原子弹保存期上亿年，钚-239,半衰期为万年,常被用制核子武器，纯度必须90%以上，被分开保存为多个不会发生裂变的亚临界质量，以避免象TNT一样引爆，不是核爆炸原子弹制造：钚239原子弹的爆炸临界质量是5千克左右，为半径2厘米的球有了核部件、经过精心计算试验验证的常规化学炸药部件，能可靠地把铀-235压缩到临界体积，还是不够引爆原子弹还必须有专门设计的点火中子源装置不然的话，铀部件临界后开始链式反应为了使核爆炸能量释放达到最大值，应该使链式反应的代数达到要求如果在达到的要求的代数之前，核材料由于热膨胀而变为亚临界状态，那么这颗“原子弹”就成了臭弹万吨级爆炸能量的%以上是在链式反应的最后7代释放出来的，其时间约为微秒。
点火装置的作用很关键，它在开始时给裂变材料注入足够多的中子，这样就能使随后产生的中子数足够多，不致造成“臭弹”要想发生核爆炸，还要有中子源帮忙中子源就象一个能引暴核弹的小火源中子源——铍、钋弹丸球，它是一个铍制的空心金属球，里面填充钋金属，用金箔片隔开钋210是人工核反映堆中合成，能时刻自发产生大量阿尔法粒子 经计算，在我们的设计中，弹芯材料选为钚239，反射层为铍9，弹芯由几层球状的金属壳构成中心部位是一个半径为1cm的中子源；第二部分为空间3厘米的空间；第三部分为2cm厚的钚239燃料层球碎片，我们将1cm厚的铍布置在紧贴着钚239表面；然后第四部分是3cm厚的炸药爆轰驱动机构；最外层的第五部分是1cm厚的铍加1cm厚的铀-238金属外壳当然最后不能忘记在弹芯中间插上一根半径约2cm的中子管这样我们就完成了弹芯的临界设计，弹芯为总质量大约为14KG、直径22厘米的圆球体，相当于一个篮球大小结构示意图如下： 第二章综合设计 1、驱动装置我们选用一个球形爆轰驱动装置，示意图如下： 该装置的原理是炸药爆炸并制造冲击波由布置在最外侧的一组炸药透镜均匀地引爆主炸药柱1产生一个向心爆轰波，推动钚239燃料球碎片迅速向中心压缩，当核燃料之间紧密结合时，冲击波驱动铀235或钚239碎片形成一个球。
当亚临界质量的燃料块结合时，铀235或钚239碎片撞击位于球心的中子源铍、钋弹丸中的箔片被弄破，钋自发地释放出阿尔法粒子，这些阿尔法粒子撞击铍生成很多自由中子，这些中子将诱发铀235或钚239开始发生剧烈的链式核裂变 裂变反应正式开始 核弹爆炸 2、炸药透镜 要取得良好的爆轰压缩效果，我们必须对每个过程及参数进行周密地计算这样向心压缩时，炸药质量为4kg，材料可以选用JO-9159，该种炸药密度为 /cm3,正常爆速为/s,爆压为，Gurney速度为/S，与美国的PBX-9404炸药性能相当，属于我国军方最好的炸药我们可以将反射层制成如下图的锥体均匀布置在球面上： 在炸药中，爆轰波是以电子雷管为点爆散心的，而我们所设计的装置是一个直径一米多的球体，为了将球面波转化成我们所需的平面波，均匀地投射到主炸药表 面，我们可以仿效光学折射原理，利用两种高低爆速的炸药组合成炸药透镜，即平面波发生器如图所示： 制造原子弹的关键技术：反应堆生产钚-239 (1)反应堆辐照 核反应堆既可作为科学研究装置，也可作为一种生产设备有动力堆，有生产堆核反应堆工作原理如图所示 反应堆里裂变放出的中子，经过减速剂降低能量变成慢中子。
这些慢中子，有的与铀-235发生裂变，释放大量能量和继续放出中子；有的则被铀-238俘获而生成超铀元素镉是专门吸收中子的，控制棒插入深，被吸收的中子多，参加反应的中子就少，裂变功率降低；反之，裂变功率就提高监测反应堆功率，适当调节控制棒的深浅，就可保证反应堆安全运行 图核反应堆工作原理示意图 建造反应堆是一项复杂的工程，它涉及核物理、中子物理、热工学、放射性防护和放射性废物处理等学科由于核能的广泛应用，需要建造各式各样的核反应堆，因此在大学里专门设置有“反应堆工程”专业图是热中子增殖堆容器剖面图，它是反应堆的核心部分 图热中子增殖堆容器剖面图 一个铀-238原子核，俘获一个中子变成铀-239在几天中，铀-239自发地经过两次?衰变变为钚???? n+238U?239U+? 239U?239Np+e-+?? 239Np????Pu+e-+?? 钚????是个高度可裂变的同位素1940年在美国发现了这种元素后，他们很快建造了生产钚的反应堆，用于制造原子弹 把金属铀放在反应堆中照射后，产生的同位素经过化学方法分离出钚-239这种化学分离方法，比物理方法分离铀-235要容易些。
化学分离过程必须在两种非常困难的条件下进行：①即使是极少量的钚，也必须从几吨重的铀燃料棒中分离出来 ②钚的毒性极大，必须注意防护 (2)辐照冷却期 当反应堆中的铀-238经过足够时间的照射，生成相当数量的钚-239后，将辐照过的燃料元件从反应堆内取出，并放入水中贮存2～4个月在此期间，强放射性的裂变产物经衰变后，其放射性大大减弱；与此同时，早先由铀-238形成的镎-239，也大多转变成钚-239这段贮存期称为冷却期 (3)分离钚-239 采用化学方法辐照燃料经过冷却后，可用若干不同的方法将钚与铀和裂变产物分离开化学方法是通常用于大规模生产的方法钚能以几种不同的氧化态或化学价态存在，而且在某些化合价时其化学性质与铀的完全不同根据这一特点，预先配制一种溶液，使其中钚和铀具有不同的氧化态和不同的化学性质然后选择沉淀法或溶剂萃取法便可以相当容易地分离出钚常用磷酸三丁脂(简称TBP)–煤油作溶剂它们的反应式如下： 反应式中，硝酸溶液称水相，TBP称有机相反应生成的溶剂化合物UO2(NO3)2?2TBP和Pu(NO3)4?2TBP溶于有机溶剂而不溶于水溶剂中，铀主要以六价铀酰离子的形式存在，而钚大部分以正四价钚离子存在。
萃取过程如图所示 图溶剂萃取过程 在萃取前，一层是TBP-煤油有机相，另一层是含铀、钚和裂变产物的硝酸水溶液，即水相将这两相充分混合接触，再放置一段时间，又将分成两层这时有机相中主要含有铀、钚，而裂变产物则大部分留在水相中这样第一步实现了铀、钚与裂变产物的分离 第二步实行反萃取即将含有铀和钚的有机溶液与稀硝酸充分混合接触，大部分铀和钚将重新转移到水中 萃取是一个动平衡过程物质在互不相溶的两相液体中达到萃取平衡时，它在有机相中的浓度与在水相中的浓度的比值，叫做分配系数分配系数表示被萃取物进入有机相的能力，分配系数越大，表示它进入有机相的部分越多，留在水相的越少某物质分配系数的大小，除与本身性质和萃取剂的性质有关外，还与萃取体系的其他条件有关，其中包括平衡时该物质在水相或有机相中的浓度、萃取剂的浓度和饱和度、水相酸碱度、其他物质的浓度以及温度等等 配制合适的萃取剂，使得从铀–钚硝酸溶液中萃取钚时，钚的分配系数高于铀的分配系数，可以达到浓缩钚的目的这样一步一步地反复进行萃取，就实现了铀与钚的分离 除了化学分离法，还有离子交换法，即用离子交换树脂从稀释的水溶液中将钚吸附，使钚与铀和裂变产物分离。
还有高温冶金法，包括蒸馏、熔融金属萃取和熔盐萃取等方法 (4)还原成金属 分离出来的钚大多数是一种钚盐，必须经过处理以便获得金属形式的钚例如将四氟化钚和还原剂预先混合，然后在高压炉中加热，就可把四氟化钚还原成金属钚还原后，再经过酸洗，除去杂质，即得到清洁的钚金属钮这些金属钚就可进行熔融、铸造，以及机械加工了 图是钚的生产流程图： 图钚生产流程图 反应堆可以生产多种核材料铀-233也是一种很好的裂变燃料生产铀-233的过程，是把氧化钍放在反应堆中照射，生成钍-233钍-233经过两次?衰变，变成铀-233同样用化学方法把照射产物中的铀-233分离出来铀-233吸收一个中子变成偶数核，裂变势垒比较低，因此可以用于制作原子弹和反应堆元件其化学分离工艺与上相同，只不过要选择和配制不同的萃取溶剂而已 中国第一颗原子弹 1964年10月16日下午3时，在我国西部地区新疆罗布泊上空，中国第一次将原子核裂变的巨大火球和蘑菇云升上了戈壁荒漠，第一颗原子弹爆炸成功了中国继美国、苏联、英国、法国之后，成为世界第五个拥有核武装的国家今天主要讲述的是中国研制原子弹的背景、过程、历史地位等另加国际对中国原子弹研究取得的成果的强烈反应。
背景： 中国研制原子弹是在复杂的国内国际环境进行的国际环境：中国面临苏联、美国、印度等国的威胁由于中国军队参加抗美援朝战争，美国当权者曾多次扬言并打算要对中国扔原子弹；60年代初中苏关系恶化，苏联对中国采取了撤回专家，撕毁合同的制裁措施，其后苏联在中苏边境陈兵百万，不断制造摩擦，中国面临来自苏联的霸权主义危险；中国以一贯地主张维持边境现状和中印友好，决不诉诸武力，印度则反其道而行之，坚持武力改变边境现状，妄图实现其领土要求，同时借边界问题掀起反华活动，恶化中印关系国内环境：50年代末至60年初，由于党错误地开展了“大跃进运动”“人民公社化运动”再加上三年自然灾害，同时苏联的单方面毁约给中国带来巨大的经济损失在这种特殊的国际国内背景下中国开始研制原子弹 过程： 1956年10月，毛泽东和中共中央、中央军委批准了聂荣臻提出的“自力更生，力争外援和利用资本主义国家已有的科学成果，发展我国核武器、导弹事业”的方针1958年，我国建成了第一座实验性原子反应堆，原子弹研制工作进展顺利1959年6月，苏联单方面撕毁中苏合作发展核武器的协定并于次年8月，撤走全部专家，带走了重要图纸资料在这紧要关头，中共中央毅然决定：自己动手，从头摸起，准备用8年时间，把原子弹研制出来。
1960年春天，第一批特别工程部队进入罗布泊，开始了中国第一个核试验基地的工程建设1962年11月，成立了以周恩来任主任原子弹专门委员会，选调技术骨干100名，大中专毕业生6000名，培养充实原子弹研制队伍1963年3月，提出了研制中国第一颗原子弹理论设计方案1964年夏天，我国终于全面突破了原子弹技术难关，取得了原子弹研究方面的巨大成就1964年6月6日，经过爆轰模拟试验，胜利实现了预先的设想1964年10月14日，中国的第一颗原子弹被小心翼翼地安装在早已修建好的高达102米的试验铁塔上15日，中共中央下达了代号"投篮"的命令16日下午3时，主操作员韩云梯有力地按下了牵动人心的最后一个按钮铁塔那里迸发出强烈的耀眼的闪光，按着升腾起一个巨大的太阳般的火球，随后传来了惊天动地的爆炸声渐渐地，火球与地面冲起的尘柱连成一体，形成了一朵极为壮观的蘑菇云，中国第一颗原子弹爆炸成功 历史地位： 中国第一颗原子弹爆炸成功，稳定了民心，提高了中华民族的凝聚力，增强了中国人民建设社会主义的信心同时通过核威慑保障国家安全，提高国际地位，增强国际话语权，为经济建设创造了一个相对安定的环境国际反应： 其一，中国的原子弹打破了核大国的核垄断和核讹诈，敌对国家纷纷调整对中国的外交、经济政策。
美国担心中国搞核武器输出，也怕更多的国家成为核国家，便四处游说，积极推动与苏联的谈。