[自然科学] 把一个“小男孩”型原子弹用5米厚的超强度钢球密封死，然后引爆会发生什么？

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[自然科学]把一个“小男孩”型原子弹用5米厚的超强度钢球密封死，然后引爆会发生什么？

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把一个原子弹用足够厚的超强度钢球密封死，然后引爆会发生什么？

楼主一己之力想出来了，地下核试验的基本要求。

有一种加工工艺，叫做爆炸成形。
比如要加工一个钢铁圆球，可以用平板切割成多边形，再焊接出一个大致球体（类似足球表面的皮革缝接），往这个“多面球体”内放置爆破药引爆，爆破产生的冲击力，就能把这个球体硬撑成标准圆球体。

当然要算好爆破药的药量，别真的把工件给撑炸了。
如果里面换了原子弹，无非就是钢球需要更大更厚。
至于“5米厚的超强度钢球”……这个很难说，因为你还缺一个前置条件：钢球多大？
如果这个钢球有地球那么大，把地球上所有的核弹都塞进去引爆了都没事。

五米不用算直接确认没戏。
最简单的估算是，认为全部能量不扩散，由钢球吸收。
查一下tnt当量，换算成能量。
然后按钢的比热，算一下能把多少钢加热到熔点。
要想包住核弹，用到的钢，要明显大于上面这个数字。
———————————————————
更新：有回复说这个算法不对，钢球壳不用融化就已经会被破坏。这里补充一些解释。
破坏很难计算，针对不好精确计算的事情，估算上下界，是一种常见科学方法。
举个更简单的例子，想知道全人类的质量加起来，有没有地球重。
显然，给全人类体重精确求和是不可操作的。
但可以这样做，认为每个人200kg，地球上有100亿人。简单做个乘法，会得到一个人类质量总和的【上界】。
类似，也可以安全的估算出地球质量【下界】。比如假设它是一个均匀球体，为了安全，平均密度取0.1。（作为固液混合的星球，实际密度一定比这个大。）
这时候，问题已经解决了。虽然每个数都不准确，但结论是可靠的。

钢球内部的空间是多大？假如也是半径五米，内部空气总物质量：
N=(5m)3×43×3.1422.4L/mol=23363mol." role="presentation" style="font-size: 100%; display: inline-block; position: relative;">N=(5m)3×43×3.1422.4L/mol=23363mol.N=\frac{(5\mathrm m)^3\times\frac43\times3.14}{22.4\mathrm L/\mathrm{mol}}=23363\mathrm{mol}.\\
小男孩释放的能量约为 6.3×1013J" role="presentation">6.3×1013J6.3\times10^{13}\mathrm J ，假如一开始完全转化为空气内能，单个分子获得平均内能：
εk¯=6.3×1013J23363mol×6.02×1023mol−1=4.48×10−15J." role="presentation" style="font-size: 100%; display: inline-block; position: relative;">εkˉ=6.3×1013J23363mol×6.02×1023mol?1=4.48×10?15J.\overline{\varepsilon_k}=\frac{6.3\times10^{13}\mathrm J}{23363\mathrm{mol}\times6.02\times10^{23}\mathrm{mol^{-1}}}=4.48\times10^{-15}\mathrm J.\\
单位体积内的分子数：
n=6.02×1023mol−122.4L/mol=2.6875×1025m−3." role="presentation" style="font-size: 100%; display: inline-block; position: relative;">n=6.02×1023mol?122.4L/mol=2.6875×1025m?3.n=\frac{6.02\times10^{23}\mathrm{mol^{-1}}}{22.4\mathrm L/\mathrm{mol}}=2.6875\times10^{25}\mathrm m^{-3}.\\
气体作用在钢球壁的压强为：
p=23nεk¯=23×2.6875×1025m−3×4.48×10−15J=8×1010Pa=80000MPa=8×105atm." role="presentation" style="font-size: 100%; display: inline-block; position: relative;">p=23nεkˉ=23×2.6875×1025m?3×4.48×10?15J=8×1010Pa=80000MPa=8×105atm.p=\frac23n\overline{\varepsilon_k}=\frac23\times2.6875\times10^{25}\mathrm m^{-3}\times4.48\times10^{-15}\mathrm J=8\times10^{10}\mathrm{Pa}=80000\mathrm{MPa}=8\times10^5\mathrm{atm}.\\ 当能量加热了空气还没加热钢球的时候，内部的气压就有80万个大气压。在如此庞大的气压下，5m厚的钢球会像玻璃一样碎裂，然后碎片被高温气化，也会有部分残片高速射出。
同时也能看出题主设置这个钢球的目的根本不是保护，是加强杀伤力，跟手榴弹里加钢珠一个道理。

面壁者罗辑
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美国人原计划初次原子弹实验就要这么干，是为了考虑到万一失败，炸药爆炸炸散的珍贵核装药还可以回收一部分，专门从美国最好的锅炉企业定制了一个巨大的铸件。但是又考虑到成功的情况下，对收集各项数据影响太大，还是直接让原子弹裸露引爆了

看过一个科幻小说，讲太阳系就要毁灭了，要制造一个巨大的移民飞船。动力系统怎么弄？
要想飞往其他恒星系，必须要核聚变引擎。可是核聚变五十年又五十年，几乎成了一个文明陷阱。
然后举全球之力，在太空建造了一个直径几公里，壁厚几百米的容器，留一个小口。在容器里引爆氢弹。产生的能量从预留的小口喷出。
这就是妥妥的核聚变引擎啊。
别管粗暴不粗暴，这就是核聚变引擎。从而实现了恒星际航行，逃过了宇宙大过滤器。顺利加入到宇宙文明的大家庭。
顺便求硬科幻小说。某点的那几个都看完了，这类小说实在是太少了。

什么大号破片手榴弹

如果核弹半径2m，那么你会得到一个半径7m的手榴弹

就这货
杀伤方式是：
核弹引爆内层钢被汽化中间层熔融外层被加热变红外层失去强度裂开熔融的钢水膨胀并像雨点般炸开，少部分“雨点”可以达到1-10km/s的速度“雨点”在炸开的同时快速冷却，速度降到普通子弹出膛速度之后把每个“雨点”当成一颗子弹就好了

爆炸中心没准还会冒蓝火

前苏联的科学家曾将设想过一种聚变发电的路子：把氢弹在一个封闭球状容器内引爆！
所以，只要足够厚，真的可以发电啊。

抖个机灵，问题不是很严谨，这个钢球只说了厚度没有内径。
假设有一个五米厚的，但是大小是和广岛一样的钢球，小男孩在正中心爆炸，那关我球事。

钢球会被核爆火球气化，以金属蒸气的形式进入大气层，然后遇冷变成固体落下来。
想封死核爆炸也不是不行，但你得用一个足够厚的金属球，苏联有过核爆锅炉的研究，不过那是在几百米深的地下岩层里引爆原子弹做出来的。

小男孩的核装药爆炸比例只有不到2%，其他的核材料都无效逸散了。你把它密封在钢球里，小男孩大概率会把所有核装药都进行裂变反应，威力提升五十倍，约100万吨当量，5米厚的铁球挡不住的，反而使杀伤力倍增，日本人会死更多。

按百科小男孩尺寸，长3米，直径71cm。封装这个原子弹的钢球姑且按内径4米算，半径2米。钢球壁厚5米，整个球直径14米，半径7米。计算钢球体积约1403m^3。钢密度7.85吨/m^3，总重11015吨，或者11,015,000kg。
纯铁熔点1538度，钢的熔点会随着合金元素含量上升而下降。纯铁沸点2750度。
按某作业app数据，1kg铁比热容按网络数据取0.7kJ每度，溶化热271.7kJ，铁水平均比热容0.84kJ，蒸发热6249kJ。
蒸发1kg铁需要1518*0.7+271.7+0.84*1212+6249=8601kJ。
蒸发整个铁球需热量8601*11015000=94,740,015,000kJ。
约94.7TJ。
按百科数据，小男孩爆炸当量1.5万吨tnt，相当于63TJ能量，蒸发这个铁球还差了一点儿，不过熔化是明显足够了。
钢铁有一个性能，温度达到七八百度时会迅速失去强度变成容易加工的塑形材料，这是锻打工艺存在的基础。铁球实际上不需要到熔点就已经对内部失去约束作用。
结论：
由于内壁大量铁被蒸发，压力急剧增大；而铁球重量不足导致外壁温升过高，铁球外壁熔化或者失去强度，不能约束内部压力，最后这个铁球仍然会爆炸。不过由于大量能量被铁吸收，爆炸的波及范围应该会小很多。
如果要封闭这个原子弹需要多少壁厚。
假定按整个钢球温升不高于700度就封闭成功，则需要钢铁不低于65,000,000,000/700/0.7=132,653,061kg=132,653吨。折合体积16,898m^3，直径大约32米有可能就够了。
没考虑的部分因素：
材料比热容一般随温度升高而升高，700度以下平均比热容是低于0.7的，实际壁厚会需要更厚一些。
抵抗内部压力需要不小的强度，实际需要的厚度可能还会增加。
内部钢铁温度升高熔化气化等离子化会吸收大量能量，从前面的数据就可以看出来，1kg铁水蒸发所需要的热量里，约四分之三都消耗在了蒸发的这个节点上，这些能量会以一个远低于原子弹爆炸时能量释放的速度释放出来，这样外壁的温升就没有简略计算这么高，实际所需要的铁球直径可能会更小一些。

低情商回答：以钢的熔点和强度，在核爆中心跟纸没区别。
高情商回答：会因为压力无法向外扩展而坍缩，形成一个和题主脑洞大小相当的黑洞。
————
这个问题还有一个萌（mang）点：如果单纯只提供壁厚而不考虑内外径等参数，壁厚5米内外径分别为50000米和50005米的密封的内含空气的钢球体中心放个小男孩级别的核武器，球体外的人不会有什么感觉。
事实上由于当时糟糕的枪式起爆方式设计，小男孩仅有15KT当量，仅有不到2%的铀参与了链式反应（剩下的还没来得及反应就被释放的能量推开小于临界质量了），根据推算数据其释放的能量仅有6.3×10＾13焦耳。
也就25000人一年的代谢能量。能让一个半径3公里的半球型区域全部空气的温度升高不到1度。（当然因为空气极差的热传导率，爆心周边肯定都是老熟人了）
回到本问题。如果壁厚5米是紧密包裹住弹体本身且忽略那点空气吸热，6.3×10＾13焦耳的热量足够造成钢结构熔融，并且在该结构无法支撑自身重力的前提下，剩余能量足够突破已经变形的结构并摧毁其中的大部分。
这还是在不考虑这个模型可能造成链式反应持续、更多铀燃料参与反应的前提下。

小男孩如果犯了错，你应该细心教导他；如果他错误再犯，你可以选择再次严肃批评他；如果他屡教不改，你可以用铜头皮带抽得他像陀螺一样转；如果他干了天怒人怨的违法犯罪行为，那有未成年人保护法对他加以管制，万不至于到装进密封铁罐子里引爆的程度

这事还真发生过，北京锅炉厂的外资部分，（名字太复杂，特别不好打），给“小男孩“的大哥“大男孩”，套了一个锅炉，就是字面意思，就是一个锅炉。
炸完之后，锅炉还是锅炉，留下了照片。
人类第一个核爆炸装置，是在锅炉里炸的。用于收集未参与核反应材料。

早间美国核试验的时候试过在核爆中心隔一段距离放一个铁球，在核爆后这些铁球都找到了，只是最近的铁球表面被气化了一层，小了一圈。
想让钢铁在核爆中心完全吸收核爆的热量完全气化，应该很难，几乎不可能，因为瞬间就会被炸开。

用这种方式生产金刚石（钻石）的成本太高。
咱厂家普遍用的是普通炸药。

爆炸制造金刚石方法及装置，适用于生产金刚石的大中小厂家。
运用爆轰波理论及物体中的冲击波传播理论，在水中爆炸制造金刚石；采用烈性炸药爆轰装置，一筒中设置料管和芯棒或料盒和反射体；另一筒内设置炸药和平波体，两筒同轴装配，两筒的大小根据结构的不同而改变，方法可靠可行，装置结构简单紧凑，生产工艺简单，具有散热快，原料变成金刚石不易逆变。
投资少，见效快，效率高，可用于制造金刚石微粉和大颗粒金刚石，应用前景广阔。

富碳炸药(如梯恩梯)在爆炸过程中会产生不能被炸药中的氧氧化成气体产物的固体游离碳。
这种游离碳在爆炸产生的高温高压下，会部分转化为金刚石。
这种金刚石的基本颗粒尺寸为3-10纳米，因此被称之为纳米金刚石。
爆炸是在密闭容器中进行，收集到的固体产物中就包含有纳米金刚石。
容器中必须充填起保护和冷却作用的介质，以加速炸药爆轰产物的冷却和保护生成的金刚石不被氧化。
这方面第一批公开发表的文章出现在1988年。
早期的制备工作中都是用非氧化性气体作为冷却和保护介质(如：二氧化碳，氮，爆炸气体产物等)，其中以二氧化碳的结果较好。但是收率不高，而且操作比较复杂。
90年代初人们开始使用液体冷却和保护介质。
后来人们发现，在试用过的多种液体介质中，水是最好的。
人们开发了将炸药药柱浸在水中进行爆炸的方法(美国专利5,353,708；俄罗斯专利2,042,615；日本公开特许03 271,109)。为了克服水中爆炸时由于水的阻力而使爆轰产物的绝热膨胀减慢，因而使爆轰产物的温度下降也减慢的缺点，有人试用过喷水法(Bogdanov，Inorganic Materials，31(6)，742-744(1955)，俄罗斯专利2,036,835)。
目前全国已有无数单位先后成功地用爆炸法合成出金刚石, 其中有的单位还用爆炸法烧结出聚晶大颗粒金刚石。积累了丰富的经验并掌握了生产工艺, 降低了成本，已进人了工业投产的阶段。
金刚石成本每克拉只有 3 ~ 5元人民币。以每天二十炮计, 日产量可达 2 千克拉以上。

爆炸之后因为不能瞬间释放压力，导致核反应以一定的程度继续进行，所以爆炸释放的（可能）能量会大于设计能量。
因为要突破很厚的外壳，所以爆炸当量会小于设计当量。

会迟滞能量扩散，铁也会吸收一部份能量转化为高温，铁作为膨胀工质——转化为机械能的效果肯定不怎么好

核弹制造的一个难点是，在爆炸瞬间，爆炸产生的能量会把反应物吹开，反应不完全，这就会导致很多反应会受到影响，威力大大降低，
所以原子弹一个需要把反应物牢牢包裹住，一个还要从外对内施加压力，保证爆炸瞬间反应物还能仅仅集中在一起
因此原子弹会在四周遍布炸弹。炸弹可以作为引信触发反应的发生，也可以礼用炸弹爆炸产生的巨大冲击力，来禁锢反应物。
超厚超强的钢球也算是一层加固措施。

消防员应该知道，爆炸性物质的火灾，不能用沙土覆盖，因为那会让爆炸威力大幅度提高

有意思，大多数回答都是说钢球会被融化或者气化，看来是对核武器的威力估计不足。实际的核武器就是被封在一个坚固的金属容器中的，在原子弹爆炸后的的几毫秒内，那个金属容器的就全变等离子体了。
————————————
抱歉是我看错了，原题是5米，一晃眼以为是5厘米。5米的话应该是内部变等离子体，外部熔化破裂吧。

本人只有初中文化，用掌握的物理知识估算一下。
小男孩长3米，用直径13米、内径3米的大铁球封住。大铁球体积约1100多方，重量近9000吨。
小男孩当量2.2万吨，约合10^14焦。查了比热容，这么多能量可以把大铁球升温2.4万度，但钢铁熔点才1500。
估计应该包不住的。

威力会更强
因为很大一部分核材料在释放其威力前就被炸飞了

这也算一种设计，虽然粗苯，但实打实的能够约束住反应材料，反射中子，应该能把小男孩2%效率提升到70%-90个，最后爆炸范围应该更大。

半径5米厚的钢球？根据球体体积公式，这个钢球的体积为V=4/3Π*53=523立方米，钢球的密度以低碳钢密度7850千克/立方米为标准计算，钢球质量为4105.55吨。
目前人类科技尚没有能力空投一艘驱逐舰，想在陆地上搬运也很难实现，看来这颗钢球只能在美国本土炸了。

5米有点薄。
不妨开一下脑洞，5公里厚度会有什么结果？
如同有人问，一只老鼠能拉动火车吗？肯定拉不动啊。
那几十亿只老鼠呢？
笑。

会变成氢弹。

中国人会很开心