氫彈原理大傢都知道,為何印度還沒造出來?三相彈究竟有多難?

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接續前一系列:印度核武器!

偶興趣的朋友可以去翻本ID前一篇文章:1998年印度宣佈成功試爆氫彈!11年後科學傢爆料:那隻是一個啞彈。有關印度核武器的歷史,如果不想去翻舊賬,那麼下文簡要敘述一下!

1998年5月13日下午15點45分,印度在博克蘭地區同時試爆瞭三枚核武器,據印度官方稱其中一枚是熱核武器,也就是俗稱的氫彈,但在2009年,印度一位參與瞭該計劃的科學傢稱印度確實制造瞭氫彈,但引爆失敗!那麼到現在已經過去瞭24年,印度還能制造出氫彈嗎?

全球擁有核武器的國傢盡管不多,但也有十來個,但擁有氫彈的國傢就隻有5個,或者說到目前為止全球公開測試過氫彈的國傢就隻有5個。

氫彈真的很難嗎?印度還能不能制造出來?

核武器分為原子彈和氫彈,其中原子彈是重核裂變技術,這個原理基本就是高中知識點,其中的關鍵就是核材料以及引爆的高能中子發生器,和中子反射器,另一個就是內爆式或者槍機式的核材料引爆時機的掌握。

盡管造原子彈也是需要相當的技術,但隻要突破瞭核材料這個難關之後,武器級的原子彈技術難度對於一個中等科技水平的國傢來說真的不是很難,比如各位如果要說日本分分鐘突破原子彈,種花傢是相信的,因為日本很有可能已經擁有瞭原子彈制造技術。

左:槍機式、中:內爆式:右:“二相氫彈”

氫彈的原理也不復雜,簡單地說就是氫核材料聚變,而這個聚變就是用原子彈來引爆的一種結構,盡管很多國傢都造出瞭氫彈的“扳機”原子彈,但想要引爆氫彈就不是一般國傢所能玩的瞭,它的結構主要有兩種,一種是前蘇聯失敗的千層餅結構改進的於敏構型,另一種是美國突破的T-U構型,據說全球的氫彈最原始版本就是這兩種,前蘇聯抄作業的T-U構型,中國則是獨立研發的於敏構型。

不過無論是哪種,其原理都是初級原子彈的爆炸後的“高溫高壓”引爆氫彈的聚變材料,早期的熱核裝置用的氘和氚的氣體,因此需要有一套制冷系統,體積十分龐大!而目前所用的則是氘化鋰-6,這是常溫下是一種白色固體狀物質,方便運輸,但在“高溫高壓下”會轉換成氘和氚。

這個過程非常關鍵,因為氫彈爆炸的高溫到達時氘化鋰-6早就被炸飛瞭,因此這個高溫高壓並不是各位理解的樣子,而是使用原子彈爆炸時的X射線的輻射壓聚焦於氘化鋰-6,隨後原子彈裂變產生的中子抵達,與氘化鋰-6反應生成氚,並在輻射壓以及後續的原子彈爆炸致密壓縮下,氘和氚聚變,氫彈爆炸。

這個結構的關鍵有兩個,一個是X射線的輻射聚焦,另一個則是中子反射聚焦,之後則是裂變爆炸對次級核彈進行加熱,這三個是有時間先後的,X光速抵達最快,中子輻射次之,核爆炸加熱最慢,但這些都在電光火石的時間內完成個,要麼經過N次試爆獲得數據,要麼超級大牛科學傢計算出來,美國是前者而中國則是後者。

盡管和過去相比現代有瞭超級計算機,但沒有模型與數據,就算超級計算機也是白瞎,而就目前來看,要建立這個模型的試驗數據已經不太可能獲取到瞭,因此印度估計在這一關上瞎瞭,當然主要是他們沒有像於敏這樣的大神級科學傢。

不過各位要瞭解一下的是,這隻是初級氫彈!也就是武器級的氫彈,由於隻有“二級”核彈,其X射線輻射壓和中子量以及引爆原子彈初級核彈當量都不大,因此它的威力是比較有限的,真正超級威力的不是這種初級核彈,而是傳說中的三相彈。

氫彈王者:三相彈

百度上所謂的三相彈解釋是錯誤的,那個隻是利用瞭氫彈爆炸的高能中子直接讓鈾-238裂變,這種裂變-聚變-裂變的氫彈叫做“增強型氫彈”,而且它由於外部包裹的鈾-238或者235的裂變產物會極大的污染環境,因此也被稱為骯臟的氫彈。

真正的三相彈是裂變-聚變-聚變-聚變-聚變........結構的!為什麼隻有三相卻接瞭那麼多聚變?其實三相彈就是一個說法,它後面接幾個次級是可以“隨意而為”的,隻要模型搞定瞭,往後接就是瞭。

它的原理其實和原子彈引爆次級氫彈的原理是一樣的,原子彈以X射線輻射壓壓縮次級,中子轉換氘化鋰-6成氚,核爆引發聚變,其次級氫彈爆炸時也存在這樣的過程個,因此它可以繼續引爆下一個次級,然後再下下個次級,一直到無窮多個。

從理論上來看三相彈是沒有當量限制的,早在上世紀60年代,美國就給出過一個100億噸的三相彈模型,前蘇聯則直接引爆過1億噸當量的沙皇氫彈,縱觀氫彈的外觀形狀,完全已經失去瞭內爆式原子彈的那種卵形,三相彈的發展必須是長條形,否則這個結構沒有空間可以續接。

像印度這些國傢,早已過瞭氫彈研制的最佳時間,突破武器級氫彈的可能性已經沒有瞭,接下來的三相彈更是不可能,更不要提什麼中子彈等這些第三代核武器瞭!

何為第三代核武器?

原子彈和氫彈爆炸都伴隨著核輻射、光輻射以及熱能和沖擊波等,第三代核武器則是一種定向釋放的核武器,比如X射線、電磁脈沖以及中子輻射等,比如EMP核彈和中子彈就是兩種極端的應用之一。

EMP就是放大瞭核爆過程中的電磁脈沖,其產生的強電磁脈沖會導致受影響區域內的所有未做EMP級電磁屏蔽的設備感應到強大的電流而燒毀。

而中子彈則是放大瞭核彈爆炸過程中的中子輻射,它是利用鈹反射層的中子增值效應,它會在受到能量高於1.9MeV的中子撞擊後變成鈹-8,但瞬間會分裂成兩個氦四,同時釋放出兩個中子!過程如下:

原理很簡單,但首先得過瞭氫彈這一關!用原子彈行不行?也是可以的,隻是中子的量級差別有點大,因為原子彈的中子需要維持鏈式反應,因此跑出來的都是漏網之魚,而氘氚原子聚變即可產生一個中子,而且聚變反應不需要吸收中子,並且同樣裝藥重量的氘氚原子數量是重核的上百倍,請問那個更多?顯然是氫彈!

因此印度想要走第三代核武器的路線是走不通的,有一個跨不過去的氫彈障礙橫亙在那裡,而且現在也過瞭核試驗的時代,未來印度就老老實實的發展經濟吧。

原子彈威力不夠大,數量可以彌補嗎?

相信有很多朋友都認為,原子彈雖然威力不大(一般上限為30~50萬噸當量為極限),但是我造個萬兒八千也是很讓人害怕的不是嗎?

答案是不可能!原因很簡單,因為原子彈成本太高瞭,各位知道廣島爆炸的鈾原子彈裝瞭多少核裝藥嗎?大約是50千克,隻有1千克不到的鈾發生瞭裂變,產生瞭不到1g左右的質量虧損,釋放的能量大約略小於2萬噸TNT當量。

因為裂變需要鏈式反應,它需要一定的時間才能“全部”裂變完成,但原子核裂變時釋放的高溫高壓會讓核材料分崩離析,之後中子撞擊不到原子核就無法產生裂變,核反應過程結束,因此在這個結束時間之前能參與的裂變原子是非常有限的,即使是現代原子彈也很難超過20%,因此要達到20萬噸的TNT當量的核武器,就需要50千克鈾-235。

但鈾的價格極高,而武器級的鈾更是離譜,因為隻有鈾-235才能裂變,自然界提取的鈾元素中隻有0.72%才是鈾-235,需要通過極其復雜分離方式才能將其分離出來,比如各位耳熟能詳的離心機就是,消耗的能量極大。

另一種核彈則是钚-239,自然界隻有痕量存在,它需要通過鈾-235的裂變堆中生產,過程則是鈾-238原子獲取到中子後經過兩次衰變成為钚-239,成本同樣也是極高。

因此這些制造出瞭原子彈的國傢,如果要維持一個龐大的核武庫,其消耗的成本基本是天文數字!據WIKI的資料,印度總共也就130枚至140枚原子彈,按20萬噸當量算,最多3000萬噸,一枚氫彈可以全覆蓋!那麼問題來瞭,氫彈就很便宜嗎?

答案是比原子彈成本低多瞭!

因為用來制造氫彈的“扳機”原子彈隻需要3-5千克左右,氫彈的核裝藥的氘和氚,氘很便宜,氚很貴,而且超級貴,但真正的氫彈並不需要氚,而是氘化鋰-6,上文已經說明瞭,高溫能分解出氘,中子反應能讓鋰-6變成氚,鋰-6盡管比例比較少,但成本並不高!簡直就是自來水啊,還有沒有天理?氫彈不僅威力超級大,而且成本還那麼低,沒錯,氫彈就是這麼樸素!

看完本系列的朋友應該是心裡有數瞭,氫彈的難度太大瞭,除瞭5大常任理事國以外,目前並沒有其他國傢突破氫彈,也許有些個特殊的國傢擁有氫彈,但並不能自行生產,對於這種能毀滅世界的核武器,五常的態度是一致的,假如哪個國傢搞出瞭這玩意兒,比如日本,你們猜最緊張的會是誰?所以,各位一定是懂的!

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  • 本文由 发表于 2022年6月28日
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