氢弹

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比基尼环礁的核试

氢弹,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)合法拥有热核武器,2017年9月朝鲜民主主义人民共和国公开测试氢弹技术。

概要

氢弹反应机制

氢弹的设计细节是被严格保密的,氢弹的构型一直是五大联合国安全理事会常任理事国的最高机密。然而其基本原理已被公众广泛得知。在接近三十年的时间里,这个方案的基本特征都作为国家机密秘而不宣。它的特征包括

1、将核弹的爆炸分成两个阶段,一个是用于引发次级核爆的初级核爆,另一个就是威力更大的次级核爆。
2、通过初级核弹中核裂变产生的X-射线对次级核弹进行压缩,这个过程称为对次级核弹的辐射内爆。
3、在内压缩以后,通过次级核弹内部的裂变爆炸对次级核弹进行加热。

由于这个设计方案使用氢同位素聚变反应来产生中子,它被认为是氢弹的秘密。然而,在绝大多数应用中,它的毁灭性的能量都是来自于铀的核裂变,而不是氢的核聚变。最初,这个方案用于数百万吨当量的热核武器,但是由于它也非常适用于小型核武器,中、美、英、苏俄基本上是使用此方案,但在工程设计与制造氢弹的构形设计为五大常任理事国私藏,被列为最高机密。

原理
热核武器的基本原理与太阳等恒星相似,利用核聚变产生能量,但其反应不受控,瞬间释放全部能量。在目前的应用阶段,就其原理来说,它并不是“纯净”的核聚变武器;确切的说,它应该叫“三相弹”,也称作“氢铀弹”。

泰勒-乌拉姆设计方案是当前世界上绝大部分核武器所使用的核武器设计概念。它以两个主要的贡献者命名:爱德华·泰勒和斯坦尼斯拉夫·乌拉姆。他们在1951年为美国提出了这个设计方案。

氢弹原材料
目前的氢弹需要由原子弹的核裂变产生的超高温来引发核聚变反应,单纯使用核聚变反应的氢弹还是假想阶段。

要完成一颗氢弹的核聚变材料,主要有氘、氚、氘化锂6。另外,氢弹常见原料也可以是铅、铀-238、钚、铍。

爆炸过程
它的爆炸过程大致是:核裂变—核聚变—核裂变。它的核装料中,最外部是铀-238,里面包裹着一个氢弹。它的特点是,借助热核反应产生的大量中子轰击铀-238,使铀-238发生裂变反应。这种氢铀弹的威力非常大,放射性尘埃特别多,所以是一种“肮脏”的氢弹,其具有了空前绝后的威力。

各国的发展

美国

美国氢弹之父爱德华·泰勒于1958年。

美国的氢弹,有人叫做Teller-Ulam bomb

1950年1月,美国总统杜鲁门决定研制氢弹。氢弹的研究工作由匈牙利籍犹太裔科学家爱德华·泰勒领导。爱德华·泰勒被称为美国氢弹之父。1951年泰勒在占有了乌拉姆的一个创新构想,并将其开发成第一个可行的爆炸当量达百万吨级氢弹设计。乌拉姆及泰勒的贡献就成了后来的泰勒-乌拉姆设计方案。利用原子弹促进爆炸时产生的高温,使氘发生核聚变反应。

1951年5月,氢弹原理试验准备工作就序,试验弹代号“乔治”,在太平洋上的恩尼威托克岛试验场进行。极其笨重(达62吨)的试验装置放在60余米的钢架上,装置以液态氘作为核聚变原料,并有冷却系统使氘处于极低温。试验证明爆炸威力大大超过原子弹。

1952年11月1日又一个氢弹试验装置“常春藤麦克”在太平洋的埃内韦塔克环礁上爆炸。该装置高6米,直径为1.8米,重达65吨,看上去像个大暖瓶,爆炸威力达1000万吨TNT当量。相当于广岛型原子弹的500倍。“常春藤麦克”体积比一辆载重汽车还大,它必须装有笨重的制冷系统,这样的装置飞机、导弹都无法运载,没有什么实战价值。

1954年,美国的第一颗实用型氢弹在比基尼岛试验成功。

苏联
1953年8月,苏联宣布氢弹试验成功,当量40万吨。其方案是采用锂的一种同位素锂─6和氘的化合物──氘化锂作核燃料。氘化锂是固体,不需冷却压缩,制作成本低、体积小、重量轻、便于运载。这种氢弹称为“干式”氢弹,所以苏联是第一个成功把氢弹实用化的国家。

1955年,萨哈罗夫留在萨罗夫主导研发并设计制造出苏联首枚百万吨级氢弹,并成功试爆有史以来破坏力最大核武器——沙皇炸弹,爆炸当量超过5000万吨。安德烈·德米特里耶维奇·萨哈罗夫被称为苏联氢弹之父。

英国
英国于1957年5月15日拥有氢弹。

中国
中国氢弹之父于敏率领的研制团队于1966年12月28日成功地进行氢弹原理试验,当量30万吨。1967年6月17日由飞机空投的330万吨当量的氢弹试验获得成功。

法国
法国在美国曼哈顿计划协助下核技术有长足进展,于1968年8月也拥有氢弹。

朝鲜
朝鲜民主主义人民共和国于2017年9月3日宣称成功试爆氢弹,成为联合国五大常任理事国外,唯一制作出氢弹的国家。而其真实性有待商榷。


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