美國真無法長期保存氫彈?數量3750枚!美國務院公佈核武器數量

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2021年10月5日(北京時間6日)美國國務院罕見公佈瞭庫存的核武器數量,扭轉瞭特朗普時期美國政府對於核武的態度,稱這將有助於全球控制此類武器的傳播。

截止2020 年 9 月,美國武器的數量,包括處於活動狀態的武器和長期儲存的武器,為 3,750 件。低於一年前的3805枚和2018年的3785枚,而更早的2003年時數量為10000件,而在1967年時則是罕見的達到瞭31255枚

美國核武器數量連年下降,真的是因為核武器無法長期保存嗎?

從1967年時的3萬多枚到2020年的3000多枚,數量幾乎下降瞭90%,一個讓大傢頗為感慨的話題再次被想起,因為一直以來就有一個傳聞,說的是美國的核武器結構無法長期保存,每隔幾年就要更換核裝藥,因此要保證核武庫的話,需要一個龐大的核武庫數量,成本十分高昂!

而我國由於結構完美,可以長期保存,隻需要一個有限數量的核武即可,隨著美國經濟開始走下坡路,捉襟見肘的經費下再也無法保持龐大的核武庫,因此削減核武庫也是必然的!

美國的核武器真無法長期保存?

要回答這個問題必須要簡單瞭解下核武器的原理。就一般而言核武器分為兩種,一種裂變材料裝藥的原子彈,另一種則是裂變引發聚變的氫彈,主流就這兩種,盡管都是核武器,但原理卻大不一樣。

美國MK 41氫彈

裂變彈(原子彈)

裂變彈的原理是核武器中最簡單的,用的是快中子引發裂變材料鈾-235或者钚-239的原子核裂變,其分裂後產生多餘中子再引發周圍原子核裂變引起鏈式反應,而原子彈爆炸產生的能量則是來自原子核裂變時的質量虧損。

另一個則是裂變裝藥存在臨界,也就是超過一定形狀的大小後,其自發裂變的中子能包裹在內並產生鏈式反應(達不到原子彈爆炸的條件),因此核裝藥會有兩種裝藥方式,一種是槍機式,另一種內爆式,引爆時才達到臨界質量。

原子彈的當量無法做大,有兩個原因,一個是裂變材料非常昂貴,另一個則是裂變效率很差,上述中的引爆結構非常復雜,比如廣島原子彈鈾-235裝藥64千克,但隻有1千克發生瞭裂變,2%的比例都不到,現代最先進的原子彈利用率也很難超過20%。

聚變彈(原子彈引爆的氫彈)

原子彈盡管結構比較簡單,但在發明瞭氫彈後,大部分國傢都放棄瞭這種結構,因為氫彈盡管利用的是原子彈引爆時的X和伽馬射線的“泡沫材料”反射聚焦到氘氚核材料,引發氘氚材料的聚變。

但對原子彈的裝藥量卻沒多少要求,隻要能引爆氫彈即可,因此成本就大大降低瞭!所以那些玩透瞭氫彈的國傢都將自己的核武庫換成瞭氫彈,要不然這裂變材料本來就很寶貴,卻浪費在瞭發揮不出用途的原子彈中,實在是太浪費瞭。

這氘很便宜,難道氚也很便宜嗎?

重水中的氫就是氘,盡管買來做實驗有點小貴,但對於裂變材料簡直就是白菜價!那麼氚呢?好萊塢大片中《蜘蛛俠》中的氚價格高到幾千萬美元一千克,是真的嗎?

確實是真的,但氫彈中用的卻不是氚,而是氘化鋰!氘和鋰都不貴,氘化鋰生成也很簡單,原子彈爆炸時的高溫會讓氘化鋰分解,而其中的鋰-6會在中子到達時生成氚,其反應過程如下:

所以氫彈中最貴“部件”就是原子彈,當然氫彈的外殼也有可能包裹鈾-235和鈾-238制成增強型版本,利用的是中子嬗變以及捕獲中子裂變的原理,再次引發裂變過程增強氫彈爆炸的能量。

但氫彈的問題是很難制造小當量的,動不動就幾百萬噸起步,而原子彈最小當量可以下降到千噸級別,所以想要制造“手提箱”級別的原子彈,還是裂變彈為主。

無法長期保存的謠言究竟是怎麼來的?

氫彈的成本比原子彈低,氘化鋰不會衰變可以長期保存,唯一有問題的是原子彈,就像引信一樣定期檢修即可,那麼問題來瞭,無法長期保存氫彈的謠言究竟是怎麼來的呢?

這得追溯到1951年5月第一個氫彈裝置“喬治”的結構,這個裝置重達62噸,使用的是液態氘氚作為聚變材料,為瞭讓這兩種“氫”保持液態,需要龐大的制冷與壓縮系統,因此這種氫彈根本不具備實用價值,隻能用作氫彈原理的驗證。

因此這種液態的氘和氚確實無法長期保存,液氫泄漏的問題在液態氘和氚上表現的淋漓盡致,所以過不瞭多久這氚和氘就跑光瞭,而且氚的半衰期為12.43年,無論制造麼化合物,都無法改變氚半衰期,所以氫彈壽命不長久!但在1954年,美國人第一顆實用型氫彈就在比基尼島上爆炸成功瞭,用的就是幹式氫彈氘化鋰。

所以並不會有什麼無法長期保存的東西,但維護也是必不可少的,盡管這個成本不高,但數量多瞭管理與維護成本也不低,但真正貴的是搭載彈頭的ICBM(洲際彈道導彈),所以搞那麼多彈頭幹嘛,原子彈對轟,幾百枚和幾萬枚效果差瞭不大,打個比方就是把一塊地犁一遍和十遍的區別。

延伸閱讀:究竟什麼是三相彈?

大很多朋友誤將氫彈外面包裹瞭一層裂變材料的叫做三相彈,其實那隻是一個增強型的二相彈,裂變-聚變-裂變,真正的三相彈則是裂變-聚變-聚變,這種才是三相彈。

氫彈的結構非常神奇,它可以不斷串聯形成N相彈,其原理其實和原子彈引爆氫彈的原理是一樣的,隻是它一次引爆的氘氚是有限的,但串聯起來的N相彈可以將氫彈的當量無限提升。

1961年10月30日在新地島試爆的沙皇氫彈就是這種多級串接的結構,有傳聞稱我國的洋蔥結構(於敏構型)改成這種結構花瞭不少力氣。至於最高當量,據說泰勒曾主持實際設計過10億噸氫彈的結構模型,而理論模型則達到瞭100億噸。

Edward Teller 和 Enrico Fermi

當然沙皇氫彈隻有1億噸(設計當量),實際爆炸當量約為5800萬噸,這是人類制造過的最強大的爆炸物,那些10億噸和100億噸的爆炸物,想找個試爆的地方都難!

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  • 本文由 发表于 2021年10月7日
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