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氫彈的原理都知道,很多國家傾盡全力也造不出,到底難度在哪里?

 星辰大海種花家 2021-11-19

知識都裝在書里,為什么你就沒有考上清華北大?

這個(gè)答案估計(jì)大家應(yīng)該非常熟悉,不過本文卻并不打算以這樣的方式就草草了事,因?yàn)樯a(chǎn)核彈的有些技術(shù),還真不是腦子聰明就可以了!

氫彈的原理都知道,很多國家傾盡全力也造不出,到底難度在哪里?

原子彈研制的難點(diǎn)在哪里?

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后分裂成氪-92和鋇-141,就如下圖那樣:

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當(dāng)然這并沒有結(jié)束,因?yàn)槎喑鰜淼闹凶訒^續(xù)向其它原子核撞擊形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng),但在這個(gè)過程中有幾個(gè)問題,首先是原子核的比例占據(jù)很低,就如一個(gè)體育場中的籃球,中子大都會錯(cuò)過,所以要足夠多的原子核堆在一起;

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另一個(gè)則是那些跑出去的中子盡量讓它們跑回來繼續(xù)撞擊原子核,以增加反應(yīng)效率。因此原子彈生產(chǎn)的問題點(diǎn)就出來了:

  • 第一個(gè)撞擊原子核的中子是怎么來的?

  • 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(zhì)量的來歷)

  • 高效反射中子的材料到哪里去找?

除了這些外,還有一個(gè)致命的問題,能裂變的鈾-235在的含量只有0.72%左右,其他的都是鈾-238,也就是說我們找到了鈾礦,也提煉出了鈾,但最后一大塊鈾中卻只有0.72%是我們能用的,而武器級至少需要95%的濃度,那么怎么辦?

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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(kuò)散法激光法,但沒有一個(gè)是省油的燈,現(xiàn)在流行的都是氣體離心法,將鈾制成六氟化鈾氣體,然后利用鈾235和238之間的僅僅相差3個(gè)中子質(zhì)量的差異將其離心法分離,程序繁瑣,設(shè)備眾多,制造難度頗大,能量消耗也極大。

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等濃縮鈾也搞定了,那么原子彈引爆模型,達(dá)到了臨界質(zhì)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,然后中子發(fā)生器一頓照射,然后裂變,跑出去的中子被反射回來繼續(xù)裂變。

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但問題是這一句話的事情卻要保證這個(gè)模型必須做到萬無一失,要不然晚了早了中子能級不足反應(yīng)差了....就是一個(gè)炸得不完整的臟彈或者根本就是個(gè)“棒槌”!這需要大量的核試驗(yàn)才能搞定,而現(xiàn)在則有了超級計(jì)算機(jī)可以模擬,但問題是計(jì)算機(jī)模擬的數(shù)據(jù)也來自實(shí)際試驗(yàn),并且這個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和模型是絕密的,誰特么會告訴你?

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但現(xiàn)在誰敢冒天下之大不韙核試驗(yàn)?你要敢試那就等著被制裁吧,比如XX,應(yīng)該挺慘的,都快沒法過日子了,所以你要想想看,我們的兩彈一星的功勛科學(xué)家多偉大,在當(dāng)年國際上禁止核試驗(yàn)還沒有形成氣候時(shí),我們就已經(jīng)搞定了所有想要測試的數(shù)據(jù),可以在超級計(jì)算機(jī)中來模擬啦,到現(xiàn)在才可以轉(zhuǎn)過身來要求人家不能亂搞核試驗(yàn),哈哈,腦子好使,人聰明就是好。

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國際原子能機(jī)構(gòu)

現(xiàn)在想要搞就慘了,IAEA盯著你的重水堆(可以生產(chǎn)钚,另一種造原子彈的材料),美國盯著你家的離心機(jī),就像伊朗的離心機(jī),美國處心積慮的搞出病毒來破壞它的速度控制系統(tǒng),讓其損壞等等,這伊朗玩?zhèn)€核彈得有多難?

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氫彈研制的難點(diǎn)在哪里?

大家都知道,氫彈的爆炸需要原子彈作為“扳機(jī)”,這原子彈過不了關(guān),那么氫彈一定無法過關(guān),這不是量變到質(zhì)變的問題,而是技術(shù)架構(gòu)突破與材料技術(shù),少一個(gè)不行。

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氫彈的引爆模型

首先我們要了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(fā)現(xiàn)幾乎所有氫彈介紹的資料中關(guān)于氫彈的裝藥是氘化鋰,這讓大家有點(diǎn)郁悶了,這氘化鋰中的氘還有點(diǎn)關(guān)系,但氚在哪里?

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你不要擔(dān)心科學(xué)家搞錯(cuò)了,而是他們使用了一種極其巧妙的思維,因?yàn)殡碗岸际菤怏w,如果要大威力氫彈的話就要將其液化,氘和氚其實(shí)就是氫的同位素,化學(xué)性質(zhì)很接近,液化很難,而且需要強(qiáng)大的制冷設(shè)備,所以美國試爆的第一個(gè)氫彈裝置重達(dá)60多噸。

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這玩意兒根本就沒法用,所以科學(xué)家就想出了一個(gè)辦法,因?yàn)樵訌棻〞r(shí)不是會釋放大量的中子么?將這些中子利用起來,讓氘化鋰中的鋰-6,獲得中子后轉(zhuǎn)變?yōu)殡啊?/p>

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還能放出5MeV能量,額外所得,相當(dāng)不錯(cuò)!那么鋰-6變成了氚,那個(gè)氘化鋰中的氘自然被釋放了,所以氘和氚就是這么來的,與氘和氚是氣態(tài)相比,氘化鋰可是固態(tài),不僅密度高,而且還無需“冷藏”,要多方便有多方便。

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氘和氚產(chǎn)生了,那么如何讓它們聚變呢?

這不原子彈爆炸了嘛,高溫高壓就能讓氘和氚引爆了,很多文章中就是怎么寫的!如果你信了那就好吧,下面不用看啦。引爆氘和氚的確實(shí)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(chǎn)生的伽馬射線和X射線這些能量聚焦到氘和氚上產(chǎn)生的高溫高壓。

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那不就結(jié)了嗎?很難嗎?問題恰恰就在這兩個(gè)上面,原子彈爆炸產(chǎn)生的中子如何高效的作用于氘化鋰產(chǎn)生氘和氚,另一個(gè)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(dá)讓氘化鋰-6嬗變稱氘和氚時(shí)X射線早已到達(dá),這個(gè)咋整?

氫彈的原理都知道,很多國家傾盡全力也造不出,到底難度在哪里?

在這個(gè)問題中解決的關(guān)鍵是聚焦中子以及聚焦伽馬射線和X射線,這個(gè)模型以及使用的材料就是絕密中的絕密了,如果你沒法用筆或者超計(jì)算機(jī)計(jì)算出來的話,那就老老實(shí)實(shí)地的去一次一次核試驗(yàn),但問題是誰讓你試驗(yàn)啊,制裁死你!

氫彈的原理都知道,很多國家傾盡全力也造不出,到底難度在哪里?

內(nèi)華達(dá)地下核試驗(yàn)場(簡稱NTS),1951年設(shè)于西部內(nèi)華達(dá)州最南端、在拉斯維加斯西北約100公里的荒野上。

了解原理到解決問題的差距可就遠(yuǎn)了,有部分是堆砌技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)的,有部分則不行,必須在理論上有所突破,否則永遠(yuǎn)都是量變,它也許能促成質(zhì)變,但時(shí)間可能就無法如你所愿。

氫彈的原理都知道,很多國家傾盡全力也造不出,到底難度在哪里?

因此我們有像于敏、鄧稼先、程開甲、彭桓武、錢三強(qiáng)、郭永懷、王淦昌等一大批付出無數(shù)心血的科學(xué)家,有他們是中華之幸,感恩他們,緬懷他們!

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