氢弹小型化和炸弹是不是一回事

氢弹小型化,也被称作热核弹,是利鼡原子弹爆炸的能量点燃氢的同位素氘等轻原子核的聚变反应瞬时释放出巨大能量的核武器它的爆炸过程大致是裂变—聚变—裂变。

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氢弹小型化,也被称作热核弹是利用原子弹爆炸的能量点燃氢的同位素氘等轻原子核的聚变反应瞬时释放出巨大能量的核武器。

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氢弹小型化,又称热核武器属于核武器的一种,主要利用氢的同位素(氘、氚)的核聚变反应所释放的能量来进行杀伤破坏属于威力强大的大规模杀伤性武器。联合国安全理事会五大常任理事国(美、俄、中、英、法)合法拥有熱核武器2017年9月朝鲜民主主义人民共和国公开测试氢弹小型化技术。

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氢弹小型化是原子弹的改进型,是核弹的一種比原子弹威力要强很多。

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氢弹小型化是诈弹但是他要比普通的诈弹威力要大的

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原标题:于敏与氢弹小型化(二)氢弹小型化的科学原理 | 袁岚峰

最先成功的氢弹小型化构型叫做泰勒-乌拉姆构型它的关键思想,可能在于不是指望裂变产生的高温导致聚变而是指望把裂变释放的X射线的能量回收转化成热能,在聚变材料内部产生高温这样就有可能在聚变材料被炸散之前,使大部分聚變材料发生聚变谢绝查水表!

上篇请参见:于敏与氢弹小型化(一)氢弹小型化的科学原理 | 袁岚峰

在上一期中,我们解释了原子弹和氢彈小型化的科学原理即核裂变和核聚变。了解了这些科学原理之后下一个问题是:氢弹小型化和原子弹在工程上的设计关键是什么呢?

对不起我不知道。如果我知道那么我就是保密系统内部的人了,所以我还是不可能告诉你对不对?嗯真是好像《第二十二条军規》。

无论如何我想大家都能够理解,核武器的设计诀窍对每一个有核国家来说都是顶级机密。现在大家在网络上看到的各种信息其实全都是猜测,从来没有得到官方的确认

我们能够谈的,是一些历史性、学术性的信息

最先成功的氢弹小型化构型叫做泰勒-乌拉姆構型(Teller-Ulam design),它是由美籍匈牙利裔犹太理论物理学家爱德华·泰勒(Edward Teller)和美籍波兰裔数学家斯坦尼斯拉夫·乌拉姆(Stanis?aw Marcin Ulam,)在1951年提出的順便说一句,泰勒是杨振宁的博士导师泰勒和乌拉姆都是我的专业领域“理论与计算化学”的先驱。

那么泰勒-乌拉姆构型说的是什么呢?

对不起我不知道。只是根据各种猜测看起来以下这些说法似乎可能仿佛有点道理。

如果你根据我们前面描述的氢弹小型化基本原悝去设计氢弹小型化那么你最容易想到的很可能是,在一颗原子弹的外面套上一层聚变材料的壳但这样的设计不会成功,即使能发生┅点点聚变效率也极低,因为绝大部分聚变材料都被炸得四散粉碎了来不及发生聚变。

泰勒-乌拉姆构型的妙处可能就在于把裂变与聚变材料分为两个腔体存放。裂变发生以后最先释放出来的是X射线。我们不是指望裂变产生的高温本身导致聚变而是指望把X射线的能量回收转化成热能,在聚变材料内部产生高温这样就有可能在聚变材料被炸散之前,让它们达到足够的温度使大部分聚变材料都发生聚变。

用技术性的语言说这种设计叫做“分级化”(staging)。用第一级的裂变推动第二级的聚变。

更现代的设计可能还包括第三级在热核装料外包上一层铀-238的外壳。聚变产生的高能中子使铀-238裂变释放出更多的能量和中子,进一步加剧聚变使核弹的威力成倍地提高。这樣的武器被称为三相弹(Tri-phase Thermonuclear Bomb)现在大多数的氢弹小型化可能都是三相弹。

再次强调一下这些全是猜测,不能当成确定的信息我家用上5G技术了,水表自动上报读数不用查水表!(关于5G参见2019科技袁人年度盛典演讲:没有人能阻止你努力 | 袁岚峰)

还有一些有趣的相关信息是,有了泰勒-乌拉姆构型之后氢弹小型化的威力在原理上就可以无限提升了,而原子弹不能即使你使用再多的裂变材料,也很难让原子彈的当量超过前面说的“常春藤之王”的50万吨

氢弹小型化威力的无限提升,有一个惊人的例子就是前面说的人类历史上最强的武器,當量5千万吨的“沙皇炸弹”这个数值,相当于二战中使用的所有常规炸药之和的十倍但实际上,这颗炸弹还没有发挥出它全部的威力它最初的设计指标,是吓死人的一亿吨!在试验的时候人们做了一些改动,具体地说是把某些部分的材料从铀-238换成了铅,导致它的當量降低了一半

为什么要做这个改动呢?一方面是考虑到对环境的影响另一方面还有一个更直接的原因,就是扔炸弹的飞机乘务员还想活着回来呢飞机在投弹之后即使拼命逃跑,也仍然有很大的可能被爆炸波及摧毁如果用一亿吨的完全设计,那么飞行员基本上就死萣了如果减为5千万吨,那么根据计算飞行员有50%的几率逃生。

你看一项有一半几率送命的任务,这位苏联飞行员就这么勇敢地去了茬这一点上不能不令人佩服。让我们记住他的名字:安德烈·杜尔诺夫柴夫少校(Major Andrei /people/yuan-lan-feng-8)

原标题:氢弹小型化威力是原子彈的多少倍理论上只有八倍,实际上相差百倍

原子弹与氢弹小型化的威力对比是没有一个绝对数值的!原子弹是由核材料链式裂变反应釋放能量的而氢弹小型化则是由核材料的热核聚变释放能量的,单纯的从能量角度分析一千克核裂变材料完全裂变所释放出的能量约為2700吨标准煤,而1千克轻核材料聚变释放的能量约为2万吨标准煤也就是说同等重量下,核聚变释放能量约为核裂变的8倍左右!所以理论上汾析同样质量的氢弹小型化威力约为原子弹的8倍!

但是从实际出发,原子弹的威力实际上比氢弹小型化差的何止是八倍!人类历史上制慥过的威力最大的原子弹为1952年美国在常春藤行动中制造的一枚名叫“KING”的原子弹其TNT当量约为50万吨。而地球上爆炸过的威力最大的氢弹小型化为1961年前苏联在新地岛试验的“沙皇炸弹”其当量为5000万吨,仅仅对比威力两者相差了整整100倍!

既然氢弹小型化可以威力可以达到如此夸张的程度,那么原子弹就不能争口气在50万吨TNT当量的基础上继续加料吗?还真不能!原子弹不管是使用铀235亦或是钚239为原材料其主要原理都是使用常规炸药将这些材料挤压至超临界质量,使其散发中子数达到超高浓度值从而在短时间内发生滚雪球一般的链式裂变反应。这种反应对于原子弹的制造而言是好事因为原理其实简单,制造起来也相对容易所以像一些技术上其实并不牛逼的国家,例如半岛某国、印度、巴基斯坦甚至于伊朗只要搞定了核材料,制造出原子弹都不是难事然而核裂变的原理对原子弹的威力提高却是很大的阻礙。

为了保证核弹头的小型化和足够的中子扩散浓度武器级的铀235或者钚239要求是90%以上的丰度。但是丰度越高相对来说,临界质量也就越尛所以对于核裂变材料来说,集中在一起的质量是有上限的一旦超过这一质量,核材料就会达到临界质量而发生自行裂变!既然核装藥的质量有限那么就不能通过无限叠加核装药来提高原子弹的威力,因此50万吨TNT当量几乎就成了原子弹一个无法逾越的天堑!

(苏联第一顆原子弹这种形状一般都为内爆式原子弹,核材料从四周向中心挤压)

而对于核聚变而言主要是利用质量较小的氢的氘、氚等轻原子核在高压高温环境(这种环境一般用原子弹爆炸产生,所以原子弹其实是点燃氢弹小型化的火)下撞击结合成较重原子核(例如氦)所释放出巨大能量这种反应几乎不存在所谓的临界质量(除非你能把氢弹小型化制造得像恒星一样大),因此氢弹小型化的装药(主要为氚囮锂6)是可以无限叠加的只要核装药越多,核聚变产生的能量也就越大氢弹小型化的威力也就越大!

但即使是氢弹小型化几乎可以做荿无限大,但是随着核装药的增加其他附带设备和零件也相应增加,体积和质量也会随之增大最后很可能失去实战性能。例如前苏联嘚沙皇炸弹长度8米,直径2米总重量达到27吨,当时苏联乃至于全世界最大的图95轰炸机都是拆除了燃油槽与机腹炸弹舱门才将这枚变态炸彈勉强装下的而在爆炸发生后,图95差点都没飞出沙皇炸弹的破坏半径险些就回不来了。

认识到核弹体积和威力太大根本没有任何意义现代洲际导弹上使用的大部分都是小型化的分导式核弹头,不仅增加了导弹运载核弹头的数量提高了突防能力,而且可以同时打击多個目标何乐而不为?例如美国最先进的潜射型三叉戟2导弹主要携带的是10个W87型热核弹头(氢弹小型化),单个重量约为250千克威力约30万噸TNT!与当初美国投掷在日本的广岛原子弹相比(当量约2万吨,重量4吨)重量只有后者的1/16,威力却达到了后者的15倍!这就是原子弹与氢弹尛型化最真实的威力差距!

(美国W87核弹头维护可见其体积真的很小!)

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