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    氢弹原理大家都知道,为何印度还没造出来?三相弹究竟有多难?

    2022-06-27  星辰大海种花家   |  转藏
       

    接续前一系列:印度核武器!

    偶兴趣的朋友可以去翻本ID前一篇文章:1998年印度宣布成功试爆氢弹!11年后科学家爆料:那只是一个哑弹。有关印度核武器的历史,如果不想去翻旧账,那么下文简要叙述一下!

    1998年5月13日下午15点45分,印度在博克兰地区同时试爆了三枚核武器,据印度官方称其中一枚是热核武器,也就是俗称的氢弹,但在2009年,印度一位参与了该计划的科学家称印度确实制造了氢弹,但引爆失败!那么到现在已经过去了24年,印度还能制造出氢弹吗?

    全球拥有核武器的国家尽管不多,但也有十来个,但拥有氢弹的国家就只有5个,或者说到目前为止全球公开测试过氢弹的国家就只有5个。

    氢弹真的很难吗?印度还能不能制造出来?

    核武器分为原子弹和氢弹,其中原子弹是重核裂变技术,这个原理基本就是高中知识点,其中的关键就是核材料以及引爆的高能中子发生器,和中子反射器,另一个就是内爆式或者枪机式的核材料引爆时机的掌握。

    尽管造原子弹也是需要相当的技术,但只要突破了核材料这个难关之后,武器级的原子弹技术难度对于一个中等科技水平的国家来说真的不是很难,比如各位如果要说日本分分钟突破原子弹,种花家是相信的,因为日本很有可能已经拥有了原子弹制造技术。

    左:枪机式、中:内爆式:右:“二相氢弹”

    氢弹的原理也不复杂,简单地说就是氢核材料聚变,而这个聚变就是用原子弹来引爆的一种结构,尽管很多国家都造出了氢弹的“扳机”原子弹,但想要引爆氢弹就不是一般国家所能玩的了,它的结构主要有两种,一种是前苏联失败的千层饼结构改进的于敏构型,另一种是美国突破的T-U构型,据说全球的氢弹最原始版本就是这两种,前苏联抄作业的T-U构型,中国则是独立研发的于敏构型。

    不过无论是哪种,其原理都是初级原子弹的爆炸后的“高温高压”引爆氢弹的聚变材料,早期的热核装置用的氘和氚的气体,因此需要有一套制冷系统,体积十分庞大!而目前所用的则是氘化锂-6,这是常温下是一种白色固体状物质,方便运输,但在“高温高压下”会转换成氘和氚。

    这个过程非常关键,因为氢弹爆炸的高温到达时氘化锂-6早就被炸飞了,因此这个高温高压并不是各位理解的样子,而是使用原子弹爆炸时的X射线的辐射压聚焦于氘化锂-6,随后原子弹裂变产生的中子抵达,与氘化锂-6反应生成氚,并在辐射压以及后续的原子弹爆炸致密压缩下,氘和氚聚变,氢弹爆炸。

    这个结构的关键有两个,一个是X射线的辐射聚焦,另一个则是中子反射聚焦,之后则是裂变爆炸对次级核弹进行加热,这三个是有时间先后的,X光速抵达最快,中子辐射次之,核爆炸加热最慢,但这些都在电光火石的时间内完成个,要么经过N次试爆获得数据,要么超级大牛科学家计算出来,美国是前者而中国则是后者。

    尽管和过去相比现代有了超级计算机,但没有模型与数据,就算超级计算机也是白瞎,而就目前来看,要建立这个模型的试验数据已经不太可能获取到了,因此印度估计在这一关上瞎了,当然主要是他们没有像于敏这样的大神级科学家。

    不过各位要了解一下的是,这只是初级氢弹!也就是武器级的氢弹,由于只有“二级”核弹,其X射线辐射压和中子量以及引爆原子弹初级核弹当量都不大,因此它的威力是比较有限的,真正超级威力的不是这种初级核弹,而是传说中的三相弹。

    氢弹王者:三相弹

    百度上所谓的三相弹解释是错误的,那个只是利用了氢弹爆炸的高能中子直接让铀-238裂变,这种裂变-聚变-裂变的氢弹叫做“增强型氢弹”,而且它由于外部包裹的铀-238或者235的裂变产物会极大的污染环境,因此也被称为肮脏的氢弹。

    真正的三相弹是裂变-聚变-聚变-聚变-聚变........结构的!为什么只有三相却接了那么多聚变?其实三相弹就是一个说法,它后面接几个次级是可以“随意而为”的,只要模型搞定了,往后接就是了。

    它的原理其实和原子弹引爆次级氢弹的原理是一样的,原子弹以X射线辐射压压缩次级,中子转换氘化锂-6成氚,核爆引发聚变,其次级氢弹爆炸时也存在这样的过程个,因此它可以继续引爆下一个次级,然后再下下个次级,一直到无穷多个。

    从理论上来看三相弹是没有当量限制的,早在上世纪60年代,美国就给出过一个100亿吨的三相弹模型,前苏联则直接引爆过1亿吨当量的沙皇氢弹,纵观氢弹的外观形状,完全已经失去了内爆式原子弹的那种卵形,三相弹的发展必须是长条形,否则这个结构没有空间可以续接。

    像印度这些国家,早已过了氢弹研制的最佳时间,突破武器级氢弹的可能性已经没有了,接下来的三相弹更是不可能,更不要提什么中子弹等这些第三代核武器了!

    何为第三代核武器?

    原子弹和氢弹爆炸都伴随着核辐射、光辐射以及热能和冲击波等,第三代核武器则是一种定向释放的核武器,比如X射线、电磁脉冲以及中子辐射等,比如EMP核弹和中子弹就是两种极端的应用之一。

    EMP就是放大了核爆过程中的电磁脉冲,其产生的强电磁脉冲会导致受影响区域内的所有未做EMP级电磁屏蔽的设备感应到强大的电流而烧毁。

    而中子弹则是放大了核弹爆炸过程中的中子辐射,它是利用铍反射层的中子增值效应,它会在受到能量高于1.9MeV的中子撞击后变成铍-8,但瞬间会分裂成两个氦四,同时释放出两个中子!过程如下:

    原理很简单,但首先得过了氢弹这一关!用原子弹行不行?也是可以的,只是中子的量级差别有点大,因为原子弹的中子需要维持链式反应,因此跑出来的都是漏网之鱼,而氘氚原子聚变即可产生一个中子,而且聚变反应不需要吸收中子,并且同样装药重量的氘氚原子数量是重核的上百倍,请问那个更多?显然是氢弹!

    因此印度想要走第三代核武器的路线是走不通的,有一个跨不过去的氢弹障碍横亘在那里,而且现在也过了核试验的时代,未来印度就老老实实的发展经济吧。

    原子弹威力不够大,数量可以弥补吗?

    相信有很多朋友都认为,原子弹虽然威力不大(一般上限为30~50万吨当量为极限),但是我造个万儿八千也是很让人害怕的不是吗?

    答案是不可能!原因很简单,因为原子弹成本太高了,各位知道广岛爆炸的铀原子弹装了多少核装药吗?大约是50千克,只有1千克不到的铀发生了裂变,产生了不到1g左右的质量亏损,释放的能量大约略小于2万吨TNT当量。

    因为裂变需要链式反应,它需要一定的时间才能“全部”裂变完成,但原子核裂变时释放的高温高压会让核材料分崩离析,之后中子撞击不到原子核就无法产生裂变,核反应过程结束,因此在这个结束时间之前能参与的裂变原子是非常有限的,即使是现代原子弹也很难超过20%,因此要达到20万吨的TNT当量的核武器,就需要50千克铀-235。

    但铀的价格极高,而武器级的铀更是离谱,因为只有铀-235才能裂变,自然界提取的铀元素中只有0.72%才是铀-235,需要通过极其复杂分离方式才能将其分离出来,比如各位耳熟能详的离心机就是,消耗的能量极大。

    另一种核弹则是钚-239,自然界只有痕量存在,它需要通过铀-235的裂变堆中生产,过程则是铀-238原子获取到中子后经过两次衰变成为钚-239,成本同样也是极高。

    因此这些制造出了原子弹的国家,如果要维持一个庞大的核武库,其消耗的成本基本是天文数字!据WIKI的资料,印度总共也就130枚至140枚原子弹,按20万吨当量算,最多3000万吨,一枚氢弹可以全覆盖!那么问题来了,氢弹就很便宜吗?

    答案是比原子弹成本低多了!

    因为用来制造氢弹的“扳机”原子弹只需要3-5千克左右,氢弹的核装药的氘和氚,氘很便宜,氚很贵,而且超级贵,但真正的氢弹并不需要氚,而是氘化锂-6,上文已经说明了,高温能分解出氘,中子反应能让锂-6变成氚,锂-6尽管比例比较少,但成本并不高!简直就是自来水啊,还有没有天理?氢弹不仅威力超级大,而且成本还那么低,没错,氢弹就是这么朴素!

    看完本系列的朋友应该是心里有数了,氢弹的难度太大了,除了5大常任理事国以外,目前并没有其他国家突破氢弹,也许有些个特殊的国家拥有氢弹,但并不能自行生产,对于这种能毁灭世界的核武器,五常的态度是一致的,假如哪个国家搞出了这玩意儿,比如日本,你们猜最紧张的会是谁?所以,各位一定是懂的!

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