氫彈的原理都知道,很多國傢傾盡全力也造不出,到底難度在哪裡?

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知識都裝在書裡,為什麼你就沒有考上清華北大?

這個答案估計大傢應該非常熟悉,不過本文卻並不打算以這樣的方式就草草瞭事,因為生產核彈的有些技術,還真不是腦子聰明就可以瞭!

原子彈研制的難點在哪裡?

原子彈也稱裂變彈,它的原理是重核裂變,比如鈾-235的原子核被中子撞擊後分裂成氪-92和鋇-141,就如下圖那樣:

當然這並沒有結束,因為多出來的中子會繼續向其它原子核撞擊形成鏈式反應,但在這個過程中有幾個問題,首先是原子核的比例占據很低,就如一個體育場中的籃球,中子大都會錯過,所以要足夠多的原子核堆在一起;

另一個則是那些跑出去的中子盡量讓它們跑回來繼續撞擊原子核,以增加反應效率。因此原子彈生產的問題點就出來瞭:

第一個撞擊原子核的中子是怎麼來的?需要一大坨鈾原子,保證中子能撞擊到原子核(這就是臨界質量的來歷)高效反射中子的材料到哪裡去找?

除瞭這些外,還有一個致命的問題,能裂變的鈾-235在的含量隻有0.72%左右,其他的都是鈾-238,也就是說我們找到瞭鈾礦,也提煉出瞭鈾,但最後一大塊鈾中卻隻有0.72%是我們能用的,而武器級至少需要95%的濃度,那麼怎麼辦?

需要將其分離出來,同位素分離方法倒是挺多,比如離心法、氣體擴散法和激光法,但沒有一個是省油的燈,現在流行的都是氣體離心法,將鈾制成六氟化鈾氣體,然後利用鈾235和238之間的僅僅相差3個中子質量的差異將其離心法分離,程序繁瑣,設備眾多,制造難度頗大,能量消耗也極大。

等濃縮鈾也搞定瞭,那麼原子彈引爆模型,達到瞭臨界質量的鈾塊不能放在一起,因此必須分離,在起爆瞬間用炸藥推動擠到一起,然後中子發生器一頓照射,然後裂變,跑出去的中子被反射回來繼續裂變。

但問題是這一句話的事情卻要保證這個模型必須做到萬無一失,要不然晚瞭早瞭中子能級不足反應差瞭....就是一個炸得不完整的臟彈或者根本就是個“棒槌”!這需要大量的核試驗才能搞定,而現在則有瞭超級計算機可以模擬,但問題是計算機模擬的數據也來自實際試驗,並且這個試驗數據和模型是絕密的,誰特麼會告訴你?

但現在誰敢冒天下之大不韙核試驗?你要敢試那就等著被制裁吧,比如XX,應該挺慘的,都快沒法過日子瞭,所以你要想想看,我們的兩彈一星的功勛科學傢多偉大,在當年國際上禁止核試驗還沒有形成氣候時,我們就已經搞定瞭所有想要測試的數據,可以在超級計算機中來模擬啦,到現在才可以轉過身來要求人傢不能亂搞核試驗,哈哈,腦子好使,人聰明就是好。

國際原子能機構

現在想要搞就慘瞭,IAEA盯著你的重水堆(可以生產钚,另一種造原子彈的材料),美國盯著你傢的離心機,就像伊朗的離心機,美國處心積慮的搞出病毒來破壞它的速度控制系統,讓其損壞等等,這伊朗玩個核彈得有多難?

氫彈研制的難點在哪裡?

大傢都知道,氫彈的爆炸需要原子彈作為“扳機”,這原子彈過不瞭關,那麼氫彈一定無法過關,這不是量變到質變的問題,而是技術架構突破與材料技術,少一個不行。

氫彈的引爆模型

首先我們要瞭解下氫彈核聚變的原料,一般氫彈用的都是氘和氚核聚變,但各位一定會發現幾乎所有氫彈介紹的資料中關於氫彈的裝藥是氘化鋰,這讓大傢有點鬱悶瞭,這氘化鋰中的氘還有點關系,但氚在哪裡?

你不要擔心科學傢搞錯瞭,而是他們使用瞭一種極其巧妙的思維,因為氘和氚都是氣體,如果要大威力氫彈的話就要將其液化,氘和氚其實就是氫的同位素,化學性質很接近,液化很難,而且需要強大的制冷設備,所以美國試爆的第一個氫彈裝置重達60多噸。

這玩意兒根本就沒法用,所以科學傢就想出瞭一個辦法,因為原子彈爆炸時不是會釋放大量的中子麼?將這些中子利用起來,讓氘化鋰中的鋰-6,獲得中子後轉變為氚。

還能放出5MeV能量,額外所得,相當不錯!那麼鋰-6變成瞭氚,那個氘化鋰中的氘自然被釋放瞭,所以氘和氚就是這麼來的,與氘和氚是氣態相比,氘化鋰可是固態,不僅密度高,而且還無需“冷藏”,要多方便有多方便。

氘和氚產生瞭,那麼如何讓它們聚變呢?

這不原子彈爆炸瞭嘛,高溫高壓就能讓氘和氚引爆瞭,很多文章中就是怎麼寫的!如果你信瞭那就好吧,下面不用看啦。引爆氘和氚的確實有部分是高溫和高壓,但卻不是你以為的高溫和高壓,而是原子彈爆炸產生的伽馬射線和X射線這些能量聚焦到氘和氚上產生的高溫高壓。

那不就結瞭嗎?很難嗎?問題恰恰就在這兩個上面,原子彈爆炸產生的中子如何高效的作用於氘化鋰產生氘和氚,另一個問題是但中子速度盡管很快,但它也快不過伽馬射線和X射線的光速,所以等中子到達讓氘化鋰-6嬗變稱氘和氚時X射線早已到達,這個咋整?

在這個問題中解決的關鍵是聚焦中子以及聚焦伽馬射線和X射線,這個模型以及使用的材料就是絕密中的絕密瞭,如果你沒法用筆或者超計算機計算出來的話,那就老老實實地的去一次一次核試驗,但問題是誰讓你試驗啊,制裁死你!

內華達地下核試驗場(簡稱NTS),1951年設於西部內華達州最南端、在拉斯維加斯西北約100公裡的荒野上。

瞭解原理到解決問題的差距可就遠瞭,有部分是堆砌技術就可以實現的,有部分則不行,必須在理論上有所突破,否則永遠都是量變,它也許能促成質變,但時間可能就無法如你所願。

因此我們有像於敏、鄧稼先、程開甲、彭桓武、錢三強、郭永懷、王淦昌等一大批付出無數心血的科學傢,有他們是中華之幸,感恩他們,緬懷他們!

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  • 本文由 发表于 2021年11月19日
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