中国核武器在世界上算什么?虽然神秘,但是强大无比

1945年8月6日,日本广岛

在撼天动地的巨响中,一朵蘑菇云冉冉升起。

中国核武器在世界上算什么?虽然神秘,但是强大无比

三天之后,长崎2.2万吨当量的“胖子”炸响,当第二朵蘑菇云在日本升起之时,不仅标志着这场惨绝人寰的世界大战的结束,更标志着人类,将核武器这头巨兽从潘多拉的魔盒中释放了出来。

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俗话说得好,最尖端的科学技术永远都是最先用于军事目的。

尽管爱因斯坦等人不愿意自己的研究被用于武器,但是美利坚的新任当家——杜鲁门,相当清楚这种革新武器对于美国的意义何在。特别是当1949年8月,苏联进行了原子弹试验之后,美国总统H.S.杜鲁门很快做出反应,在1950年1月下令加速研制氢弹以保持核优势。

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美国的第一颗实验性氢弹,是安装在类似上图这样的铁塔上(当年的图没找到,找了一张咱们实验原子弹的铁塔图凑数)

1952年11月,美国进行了以液态氘为热核燃料的氢弹原理试验,该实验装置非常笨重。

尽管研制氢弹有着这样那样的困难,尽管国会山的大佬们对于这样一个只能装在铁架子上的家伙诽腹不已。但是——当这颗氢弹炸响时,所有人都闭嘴了。

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1954年3月1日,美国在太平洋的比基尼珊湖礁上试验了第一枚实战型氢弹,其威力是1945年摧毁日本广岛的原子弹的500倍。

真理在大炮的射程之内,同样的,能让国会老爷们听进去的也只有氢弹爆炸的巨响。当氢弹试爆成功的消息传到华盛顿时,所有的怀疑全部烟消云散,国会对核武器的热情甚至吓了军方一跳——这帮货是怎么了?吃错药了?不过这个疑问很快得到了解释——1953年8月,苏联进行了以固态氘化锂6为热核燃料的氢弹试验!

自此,美苏之间的核军备竞赛变得一发不可收拾。但相当讽刺的是,随着美苏两国拥有了能将人类消灭十四次的核弹头之后,世界反而太平了——这也算是核武器做的唯二的好事吧。

闲话不多说,核武器的发展历程简单介绍到这里,接下来就是介绍本体的时候了。

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  1. 1. 原子弹

原子弹,也称裂变武器,英文名Atomic bomb。

原子弹发展到今天,其起爆模式仍然只有两种:枪式法和内爆法。

采用枪式法起爆的“小男孩”原子弹

其大体剖面结构如下:

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核装药结构呈管状,首尾各有一块亚临界当量核装药(可以是U-235或者是PU-239)

中心为中子源,中子源会不断向外发射中子,因此需在亚临界核装药外加上反射衬垫,以防中子过早对核装药点火。

在核装药结构外围,是由高爆速炸药(简称高速炸药)和低爆速炸药混合叠放的炸药透镜。

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在核爆广岛的作战行动中,首先是由作为电子引信的气压计不断采集数据。当弹体高度达到预定高度时,气压计达到设定阈值给出电子信号,电子信号经放大传递至电雷管,雷管将精心布置的高低速炸药透镜引爆,形成均匀的冲击波压缩两块亚临界核装药向中子源靠拢。

亚临界核装药在冲击波作用下撞击,形成超临界状态。在中子源的诱导下进入不可控核聚变反应过程。最后——BOOM!

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内爆法

采用内爆法的“胖子”原子弹

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与之前看到的“小男孩”不同,我们可以发现“胖子”是名副其实的胖。

其剖面如上图

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与枪式法不同的是,内爆法不需要用两块亚临界材料撞击的方法来达到超临界状态,而是以整块亚临界材料为核心,在其周围均匀布置高低速炸药组成的炸药透镜。利用炸药起爆时的环形冲击波直接挤压核装药,使其瞬间达到超临界状态引发爆炸。

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这也是迄今为止使用较为成熟和广泛的原子弹装填模式,其优点在于球形装药较为方便。缺点嘛,大家也都看得见的,太粗了(污)

裂变武器的进一步发展,便是威力更加强悍的聚变武器,也称氢弹。

嘛,这个世界上能造原子弹的国家有八个,但是能造氢弹的国家,只有五大流氓。氢弹的剖面原理图大家是不要想了,会被查水表的,我们只能从美国人已公布的一系列热核弹头剖面来一探究竟。

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W87热核弹头

采用PU-239装药,以球状内爆法原子弹作为启动扳机,使氘化锂发生聚变反应。

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不过我们要明确一点,热核武器是需要用到原子弹作为扳机,“但绝不是在原子弹旁边放上一管氘化锂就能成事的”。

很多人都认为,要发展氢弹,必须先掌握小型原子弹的制造技术,借助原子弹爆炸时的高温高压,使得核聚变材料达到临界值并发生聚变反应。

这句话只对了一半,发展小型原子弹没有错误,但是在诱导聚变反应这一环出现了偏差——如图所示,聚变反应的产生并不依靠高温高压,而是依靠原子弹爆炸时的X射线产生的辐射压。

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由于裂变初期的辐射能量集中在X射线波段,因此所有的氢弹设计必须围绕X射线内爆辐射来设计——我甚至怀疑TU构型和于敏构型是一个东西,只不过由于中美两国都对此高度保密,才让人有了世间存在两种氢弹设计的错觉。

而且于老有极大的可能,抢在美国人前面提出了类似上图W88核弹头的构型设计,初级在上次级在下,减小弹头重量的同时增加了聚变当量(毕竟中国第一颗氢弹就直接是小型化武器级的,而不是美国那种高塔式的实验级)。

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PS:美国某不愿透露姓名的橡树岭国家实验室,曾不止一次地指控中国偷了他们三叉戟D-5的导弹气动设计资料以及全套W88核弹头设计资料,对于这项指控,中国完全不予置评【滑稽】

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位于小汤山博物馆内的狂飙一号模型(谁取的名字)。中国第一颗氢弹,也是世界首颗实验/实战型氢弹。

如何利用辐射压

大致明白氢弹的构成之后,我们现在直奔主题。

辐射压的利用,emmmm,这是五常之间都讳莫如深的问题,也是氢弹设计的重中之重。不过我们可以透过已解密文件的只言片语,获得一些线索,比如“在泰勒-乌拉姆原理中,初级产生的X射线迅速充满辐射通道,形成近似的温度均匀的黑体辐射空腔。辐射通道中的低原子序数材料被X射线热化为高温等离子体……”

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虽然只有寥寥数语,但是也足够了。

低原子序数材料,那不就是铝、塑料或有机玻璃之类的嘛。通过进一步的查阅,本人发现了更有意思的一句话“在内层中填充泡沫塑料是坠吼的”

泡沫塑料在这里立了大功,但我不认为初级X射线照射泡沫塑料填充层产生的次发X射线是主要的X射线来源,更重要的应当是和初级中重元素包层以及整个核弹重元素外壳的作用。轻元素材料同X射线的作用截面极小,甚至可以说是透明,很难与X射线相互作用。

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这期间更重要的过程应该是核弹外壳对X射线的漫反射,因为只跟X射线的要原子核够重,才能增加跟X射线的作用截面。在这之后,被均匀加热的泡沫塑料等离子体才开始发挥作用——极高温度的泡沫等离子体的平均动能接近X射线的光子动能,可以充分散射X射线,使其在整个腔体内均匀辐射化。

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关于重元素外壳

重元素外壳主要起到反射辐射压的作用,它的作用相当重要,这一点我们可以从英国人在1957年9月的WDPC会议上看出:

在1957年9月的WDPC会议上,对GrappleX之后的热核试验方向有3个建议:

1,次级壳层厚度的优化(太厚影响聚变快中子的传输,太薄则导致瑞利-泰勒不稳定性)

2,辐射内爆压缩的优化(大部分与Round A相同)

3,非壳层结构的探索(取消壳层,改用铀235、铀238、氘化锂微粒的混合物)

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说到英国人,非常有意思的一点就是——在英国人远赴美国,和贼鹰讨论氢弹设计的过程中,英国人惊讶的发现贼鹰在氢弹次级的热核材料装药上居然采用的是圆柱形,而英国人采用的是球形。当问到原因时,美国人轻描淡写的说了一句:圆柱形比较好计算药量。

回到英国之后,英国人按照美国人的思路重新实验了一遍,结果使用圆柱形次级后,次级不同部分实际上是独立地被压缩,沿轴线精确计算压力时间曲线,允许差异存在,这是很重要的。

并且爱德华泰勒还认为采用圆柱形是很自然的选择:给定尺寸内,圆柱形可以装下更多的热核材料。

啊对了,这里在说一点题外话。在我做这个部分的时候,偶然间听到了诸如“法国氢弹技术是中国传授的”“世界上仅存的氢弹都在中国”之类的流言,所以决定过来辟个谣。

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1、法国的氢弹技术是中国传授的。

这显然是不可能的,氢弹构型五常都是当宝贝一样藏着的。关于某些人说的法国拿技术换氢弹原理,首先需要搞明白的问题就是法国人拿了什么技术能换走我们的镇国之宝,而且迄今为止,法国人给的技术在国内更是连根毛也没看见过。

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此为法国小型化核导弹,能将热核弹头做到如此之小,可见法国人对于氢弹构型的功课做的还是相当扎实的。毕竟靠抄能抄出这个成绩的本人是真没见过。

  1. 2. 世界仅存的氢弹都在中国

首先这里需要科普一个基本的物理量:氚的半衰期是12.26年。

有人会说了,你前面不都说了,苏联人用固态氘化锂6成功试爆了氢弹。

那么这里需要科普第二个物理量:氘化锂的反应温度是几千摄氏度,以原子弹初级的爆炸,在瞬时根本达不到这样的温度。如果直接加热,裂变释放的能量中只有很小一部分(以中子动能的形式释放出来)能够传递给氘或者氚。

所以,这里我们可以得出结论:氢弹根本无法久存,其次级装药需要经常更换(所以也就不存在所谓的氢弹只有中国有了,这违背基本的物理常识)

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来源:农民小青

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