残留的辐射和影响

剩余辐射被定义为辐射超过一分钟后爆炸。如果裂变爆炸是一个爆炸,将主要来自剩余辐射武器碎片。如果爆炸在或接近地表,土壤,水,和其他材料在附近将吸向上云上升,导致早期(本地)和延迟(全球)影响。早期放射性尘埃落定在地上在第一个24小时;它可能污染大面积和立即和极端生物危害。延迟影响,第一天到达后,由微观粒子分散盛行风和解决在低浓度可能广泛的地球表面的一部分。

核爆炸会产生超过300种不同的复杂组合同位素几十个元素的半衰期从几分之一秒到几百万年。总放射性起初的裂变产物非常大,但它以相当快的速度下降由于放射性衰变。核爆炸后7小时,剩余放射性将下降到约10%的金额在1小时,48小时后,另一个就会下降到1%。(每增加七倍的经验法则是,在爆炸发生后,辐射剂量率降低10倍)。

电磁脉冲

一个核电磁脉冲(EMP)是时变的电磁辐射造成的核爆炸。的发展塑造了EMP explosion-specifically早期核辐射,伽马辐射。产生的高能电子环境伽马射线与空气分子碰撞时爆炸(这个过程被称为康普顿效应)。大气中的积极和消极指控分离轻,带负电荷的电子扫远离爆炸点和较重,带正电的电离空气分子被他们甩在了后面。这负责分离会产生大量电场。电场的不对称等因素造成的空气密度的变化与高度和爆炸的接近地球表面的。这些不对称导致时变电流产生电磁脉冲。特征EMP的强烈依赖爆炸地面的高度。

EMP首次注意到在1950年代在美国当电子设备失败,因为感应电流和电压在核试验。1960年,美国的潜在弱点军事设备和武器系统电磁脉冲被正式承认。电磁脉冲会损害保护电子设备,如收音机、雷达、电视、电话、电脑、及其他通信设备和系统。电磁脉冲破坏可以发生在距离数万,数以百计,或从核爆炸数千公里,根据武器产量和爆轰的高度。例如,在1962年的失败电子元件在路灯在夏威夷和激活众多汽车防盗警报器在火奴鲁鲁由于高空美国核试验约翰斯顿环礁,西南约1300公里(800英里)。大约10吨的高收益爆炸引爆了320公里(200英里)高于美国大陆的中心,几乎整个国家,以及墨西哥和加拿大的部分地区将会受到电磁脉冲的影响。程序来提高网络的能力,特别是军事指挥和控制系统,能够承受EMP被称为“硬化”。

发现的核裂变

后发现的中子由英国物理学家詹姆斯·查德威克1932年由法国化学家和人工放射性弗雷德里克和艾琳死者1934年,意大利物理学家恩里科费米进行了一系列的实验,他暴露出许多元素低速中子。当他接触钍和铀,化学不同放射性产品,表明新元素已经形成,而不仅仅是不同的同位素最初的元素。许多科学家认为,费米了铀元素之后的元素,然后最后一个元素元素周期表,所以这些元素被称为超铀元素。1938年费米收到了诺贝尔奖物理学奖为他工作。

与此同时,在德国,奥托·哈恩和弗里茨Strassmann发现放射性钡用中子轰击铀同位素产生。低速中子导致铀原子核裂变,或分裂成两个小块;两为例,合并后的原子序数和钡氪等于的铀原子核。可以肯定的是这个令人惊讶的结果,哈恩送他的发现,他的同事丽丝Meitner,一位奥地利犹太人逃到瑞典。和她的侄子奥托·弗里希,Meitner同意结果和认识到的巨大的能源潜力。

在1939年1月初,弗里希冲来哥本哈根通知丹麦科学家尼尔斯·玻尔的发现。波尔正要离开访问美国同事,他报道新闻。启示在许多实验室实验出发,近100篇文章发表的令人兴奋的现象在今年年底。波尔,处理约翰-惠勒在普林斯顿大学在普林斯顿大学新泽西州,postulated that the uranium isotope铀- 235是进行裂变;其他同位素,铀- 238,只是吸收的中子。它发现中子也在裂变过程中产生的;平均每个裂变原子产生超过两个中子。如果适当的数量的材料组装,这些自由中子可以创建一个连锁反应。在特殊情况下,非常快的连锁反应可能会产生一个非常大的释放该市短,神奇力量的武器可行的。

生产控制连锁反应

一个的可能性原子弹第一可能是由纳粹德国警觉许多科学家的注意吸引美国总统。富兰克林·d·罗斯福通过阿尔伯特·爱因斯坦,然后住在美国。总统任命了一位铀咨询委员会,11月1日报道,1939年,在铀的连锁反应是可能的,但未经证实的。连锁反应实验碳开始和铀纽约在哥伦比亚大学1940年3月,这是证实了同位素铀- 235负责低速中子裂变铀。的铀咨询委员会增加了支持哥伦比亚实验和安排的研究可能的方法分离更丰富的铀- 235同位素铀- 238。(天然铀包含大约0.7%的铀- 235,余下的大部分铀- 238。)的离心机过程中,较重的同位素是旋转外,起初似乎最有用的方法分离铀- 235。然而,竞争对手在哥伦比亚的过程提出了六氟化铀气体扩散通过障碍,或过滤器;更包含轻同位素的分子,铀- 235,将通过过滤器包含重同位素比,稍微丰富远端上的混合物。使用气体扩散方法,一千多个阶段,占据许多英亩,需要丰富的混合物铀- 235的90%。

在1940年的夏天,埃德温·麦克米兰和菲利普·阿贝尔森的加州大学伯克利分校发现93号元素(命名它镎后,下一个星球后,天王星,铀被任命为);他们推断,这个元素会衰变为94号元素。波尔和惠勒裂变理论表明这种新元素的同位素之一也可能低速下裂变中子轰击。格伦·t . Seaborg教授和他的团队,也在加州大学伯克利分校发现元素94年2月23日,1941年,在第二年,他们叫它钚,取得足够的实验,建立了裂变的特点。低速中子确实因为它接受裂变和速度远高于铀- 235。伯克利集团下的物理学家欧内斯特•劳伦斯,也在考虑生产大量的铀- 235,将他们的一个回旋加速器变成一个超级质谱仪。质谱仪使用磁场弯曲的铀离子电流;较重的离子(如铀- 238)在弯曲半径比轻离子(如铀- 235),允许两个分开电流收集在不同的接收器。

1941年5月审查委员会报道,核爆炸在1945年之前可能不可用。天然铀的连锁反应可能是18个月,这将需要至少一个额外的年生产足够的钚和三到五年分离铀- 235炸弹。进一步,它认为所有这些估计乐观。在1941年6月底,罗斯福总统建立了办公室的科学研究和发展在科学家的方向Vannevar Bush,将国防研究委员会所吩咐的动员努力利用科学为武器发展。

在1941年的秋天哥伦比亚的连锁反应试验天然铀和碳产生了消极的结果。审查委员会得出结论硼它通过吸收中子杂质可能会中毒。这是决定转让所有这样的工作芝加哥大学并重复这个实验有高纯碳。这最终导致了世界上第一个控制核连锁反应,通过费米教授和他的团队12月2日,1942年,在大学站下的壁球场所。在伯克利,回旋,转换质谱仪(后来称为电磁装置),在分离铀- 235,超出预期,这是扩大10-calutron系统能产生几乎3克(0.1盎司)的铀- 235每一天。