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上至5800萬噸,下至幾千噸,氫彈當量是如何控制的?

氫彈,一種依靠原子彈爆炸能力來推動自身聚變反應的武器,其爆炸當量是原子彈所無法比擬的。

從人類歷史上引爆的氫彈來看,其爆炸當量的差距可以非常大,大的如大伊萬(5800萬噸當量)這種影響全球通訊,小的當量只有幾千噸。那麼問題就來了,氫彈的爆炸當量是如何控制的呢?

氫彈的當量會受三個環節影響:

第一個是氘化鋰的多少,氘化鋰是氫彈聚變的材料,數量越多,聚變反應的次數也就越多,當量自然越大;

第二個是氘化鋰轉化為氘的概率,氫彈聚變反應的過程大體是這樣的,氘化鋰轉化為氘氘氘反應聚變為氦-3氦-3釋放中子中子碰撞其它的氘產生鏈式反應。這是一個循環,碰撞到氘化鋰的中子越多,氘化鋰轉化為氘是有概率越大,當量越高;

第三個是核裂變,氫彈的爆炸過程分為裂變聚變裂變,核聚變必須在核裂變的環境下進行。第一次裂變的時間、溫度,都將決定接下來聚變的程度,一旦時間太短、溫度不夠,聚變最終就會失敗,當量下降。

想要控制氫彈的爆炸當量,各國都是對這三個環節進行調節,具體表現為控制中子源的數量、炸藥透鏡的重量和X射線透鏡的效率。

所有有核國家在進行氫彈的第一次試爆時,一般都會把當量調節地比較大,因為核技術向來是機密,各國都不一定有底,害怕第一次試爆會失敗,所以寧願放置更多的氘化鋰,或將X射線調到最大。增加成功幾率的同時,當量自然也就上升了。

印度彈道導彈

1998年,印度試爆了一枚不到5萬噸當量的氫彈,當時印度宣稱他們的氫彈技術成功了,但國際社會普遍不認可印度,因為當量實在太低了。

印度這枚氫彈的當量不該這麼低,一般認為是技術方面還未達到要求,其核聚變過程不充分,只有少量氘化鋰發生了聚變,這就導致威力不足。

氫彈的結構是分層的,從內到外分別是鈈-239—氘化鋰塊體—鈾-235—炸藥透鏡—鈾-238殼體。氫彈引爆首先發生在炸藥透鏡這一層,其爆炸產生的衝擊波不僅向外發散,也會向內作用。

在衝擊波的作用下,本就處於臨界質量的鈾-235超過臨界值,同時向內部擠壓氘化鋰塊體和鈈-239。鈈-239、鈾-235、鈾-238殼體都會釋放一定數量的中子,創造出第一次核裂變的環境。

溫度一旦提高,氘化鋰便會從塊體變為離子態,緊接著就是氘化鋰轉化為氘,與中子碰撞發生核聚變的過程。

在這一過程中,如果炸藥透鏡的技術不到位,衝擊波的威力會減小,爆炸方向也會偏離,那麼其他步驟都會受影響,比如只有一部分鈾-235超過臨界值,那麼接下來的核裂變、核聚變都缺少了環境。

美國歷史上發生過很多次氫彈當量過小的試爆實驗,基本上是炸藥透鏡出現了問題,哪怕預測爆炸當量有幾萬噸,最終測出來的可能只有幾噸,因此這種現象又被稱為「臭彈」。

曼哈頓工程,世界上第一枚原子彈在這裡誕生

原理是一方面,製造工藝、技術又是一方面,比如鈈-239的提取非常困難,許多國家的工業都無法支持;又比如炸藥透鏡的運用需要建立在大量實驗數據和先進感測器的基礎,耗時耗力耗錢。

外加國際上對於核武器的限制,所以至今研究出氫彈的也就這麼幾個國家。

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