在1987年，洛斯阿拉莫斯国家实验室开始...

henanhujaa

在1987年，洛斯阿拉莫斯国家实验室开始制造W88氢弹，这是美国投产的最后一款核武器。

此后，美国再也没有研制过新型核武器，也没有生产核武器。

在今天的技术条件下，到了W88这个层次，基本上也就是接近理论极限了。

从罗斯福时代的曼哈顿工程开始，到里根时代末期，美国核武器完成了从“小机械”、“小男孩”到W88的演变。

在1945年爆炸成功的代号为“小机械”的核弹，是人类历史上所爆炸的第一件核武器。此后，一件“小机械”的复制品被美国空军的B-29轰炸机投放到了长崎，也就是代号为“胖子”的那枚。

在1949年9月，一件“小机械”的几乎是100%的准确复制品在哈萨克斯坦爆炸成功，那是斯大林的第一件核武器，也是美国之外的第一件核武器。

在波茨坦会议上，杜鲁门当着丘吉尔的面向斯大林暗示美国的原子弹研制成功，但是斯大林当时却几乎是毫无反应。事后丘吉尔和杜鲁门在自己的回忆录中都写到，当时他们认为斯大林大概是没有听懂杜鲁门的话究竟是什么意思。

不过，由于贝利亚所领导的克格勃的出色工作，斯大林当时对美国原子弹研制之了解，几乎是同杜鲁门一样多。

事后莫洛托夫回忆到，当时斯大林故意装聋作哑，不去理会杜鲁门和丘吉尔的暗示。但是，在杜鲁门和丘吉尔失望地离开斯大林之后，斯大林立即找来莫洛托夫和朱可夫，向他们转述了杜鲁门和丘吉尔刚刚所说出的话语，并且一针见血地指出这是为了给英美统治集团抬高身价，然后朱可夫立即建议斯大林命令库尔恰托夫加速研制工作。

在波茨坦会议之后不久，“小男孩”被B-29轰炸机投放到了广岛，接着则是“胖子”降临长崎，从此使得日本成为原子弹受害国。

从1945年到1949年，库尔恰托夫手下的苏联科技天才们一直在远远比他们的美国同行要艰苦得多的条件下开展科研工作。那个时候，贝利亚所领导的克格勃已经成功地搞到了“小机械”的所有机密材料，就连中子源（也就是原子弹扳机）的材料是什么都也是一清二楚。

库尔恰托夫的团队建议对美国的“小机械”进行某些修改，以增加效率。但是，考虑到技术风险和政治任务的紧迫性，贝利亚否决了库尔恰托夫的建议，而是命令库尔恰托夫原样复制出“小机械”。终于，到了1949年9月，苏联在哈萨克斯坦将RDS-1爆炸成功，从而结束了美国的核垄断。

虽然苏联成功地爆炸了原子弹，但是斯大林命令苏联政府继续严格保密，真理报也没有对苏联原子弹爆炸成功进行任何报道。

但是，原子弹爆炸这种事情是无法保密的。几天之后，一架装备了放射性物质探测器的美国飞机在距离苏联不远的地方成功采集到了苏联原子弹爆炸落尘的样品。

这些样品被迅速地送到洛斯阿拉莫斯国家实验室，在那里，美国科技界的顶尖人物对于来自苏联的放射性落尘进行了在当时的技术条件下最详尽的分析，然后洛斯阿拉莫斯实验室里的科学家被召到华盛顿去参加白宫听证会。

在听证会上，美国政要最开始根本就无法相信作为二战主战场的苏联经过了战争摧残之后居然能够在如此之短的时间内也搞出原子弹。一些高级官员提出，这也许根本不是苏联原子弹爆炸，而是苏联的核工厂发生了工业事故，比如说爆炸，因此导致的放射性物质扩散。

但是，洛斯阿拉莫斯的科学家则详尽地解释到放射化学分析所得出的科学结论是如何来的。“是的，核工厂如果发生爆炸事故也会有放射性物质泄露，但是，放射性物质和放射性物质不同。。。”

最后，杜鲁门接受了美国科学界顶尖人物的结论：斯大林也拥有了自己的原子弹。

次日，纽约时报以“RUSS HAVE A-BOMB”为头版标题，发布了美国科学家的结论。

美国科学家的结论不但包括斯大林的原子弹爆炸成功，放射性物质的确是由于核爆炸引起的而非由于核工厂爆炸事故所引起的，还包括一个令美国情报机构感到毛骨悚然的结论--------那就是苏联第一颗原子弹几乎是美国的小机械的100%的精确复制品。

这个结论，诱发了罗森堡案件，最后罗森堡夫妇被美国法院送上电椅，进而在当时的国际大局势下，引起了美国国内的麦卡锡事件。

在麦卡锡事件横行的最高峰，包括美国第一颗原子弹的总设计师奥本海默在内的人都受到了严格的审查和监控，将对方扣上“通共分子”（Commie）的帽子是在政坛或者商界置对方于死地的捷径，美国政府机构内部也有几万人受到冲击，大批联邦政府雇员被解雇。

后来，美国内部有人将麦卡锡事件同斯大林的清洗进行了一次对比，认为两者的性质其实都是差不多，而且规模也差不多。

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在50年代初期，由于朝鲜战争、斯大林对东欧的控制以及苏联原子弹爆炸成功的影响，杜鲁门命令美国科技界全力推进“超级炸弹”的研制。

在苏联，由于RDS-1的成功，苏联科学家终于有了不那么紧迫的政治压力，从而可以验证一些自己的想法了。很快地，被贝利亚所否决的库尔恰托夫修正方案被苏联科技界所试验，并获得了很好的效果。

无论是“小机械”/“胖子”，还是“小男孩”，它们都是没有采用助爆设计的纯裂变弹。其中，小机械是内爆式钚弹，采用汉福德工厂所生产的武器级钚元素为装药，而小男孩则是枪式铀弹，采用橡树岭合金作为装药。

对这些炸弹的第一批改进，就是采用助爆设计。

假设没有助爆设计，那么一枚原子弹的爆炸威力最多只能做到大约七八万吨，然后就无法做得更大了。事实上，投放到广岛的小男孩和投放到长崎的胖子其威力都没有超过两万吨。

采用了助爆设计，那么一枚加强型原子弹的爆炸威力可以做到大约二十万吨，然后也无法做的更大了。

但是，杜鲁门命令美国科技界所研制的“超级炸弹”，则是采用完全不同的原理，其威力是没有理论上限的。设想一枚爆炸威力是一千万吨甚至是五千万吨乃至更大的炸弹，同“只有”不到两万吨当量的原子弹相比，其军事应用前景无疑是极为诱人的。

最初的“超级炸弹”之设计方案是将一枚原子弹放在一只巨大的盛放有液态氘的容器中，这也就是所谓的“经典构型
”，在苏联则被萨哈罗夫称为是“萨哈罗夫第一个方案”。

人们期望通过原子弹爆炸时的能量，能够获得几百万摄氏度的高温，从而诱发氘聚变。

但是，通过理论计算，科学家们很快地发现，这个所谓的“经典构型”注定是无法成功的，那些氘将被原子弹所炸飞，仅有极为少量的氘有望产生聚变反应。

类似的理论计算，在莫斯科和北京都有人做过，并且也都得到了相同的结论：经典构型注定是要失败的。

当时，在美国的科技界一些高级人员中，甚至有氢弹注定无法在地球上得以实现的悲观论调。。。

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萨哈罗夫第二方案。。。

由于理论计算得出结论：经典构型无法成功，几乎所有的核聚变材料都将被原子弹爆炸所炸飞，而几乎不可能发生核聚变反应。

另外，当时人们所能够想出来的核聚变材料主要是液态氘，如何保持如此多的氘处于液态，也是一个工程学上的大难题。即便是成功地保持氘的液态，那么一系列低温设备也是极为庞大笨重的，根本无法投入作战使用。

因此，在美国科技界对于氢弹的可行性持有怀疑态度的论调逐渐抬头。

与此同时，在苏联，俄国科学家也已经通过理论计算而发现萨哈罗夫第一方案，也就是经典构型，是注定无法成功的。

为了设法减缓核聚变材料在火球中的扩散速度，萨哈罗夫提出了代号为“千层饼”的设计，这也就是所谓的萨哈罗夫第二方案。在这个设计中，裂变燃料和聚变燃料被分成薄层交替的混合起来，其设计初衷是设法利用裂变材料的高密度与惯性以及裂变材料本身的爆炸来设法使得出于夹层之中的聚变材料不至于一下子被全副炸飞。

几乎是与此同时，苏联科学家金茨堡则发明了使用氘化锂-6作为聚变燃料装药。同直接使用液态氘作为聚变燃料相比，使用氘化锂-6作为聚变燃料具有极大的优越性，主要是因为氘化锂-6在常温常压下是固体，因此免除了维持液态氘的庞大复杂的低温冷却设备，从而使得整个装置的体积和重量有可能使用飞机来投放。

终于，在1953年8月12日，也就是斯大林逝世的几个月之后，苏联使用轰炸机投掷下来了代号为RDS-6S的核爆炸装置，这是一件采用了萨哈罗夫第二方案和氘化锂-6装药的核武器，结果获得了40万吨的当量，几乎是广岛原子弹威力的20多倍。苏联人声称，这是世界上第一枚氢弹。

以萨哈罗夫和泽利多维奇为首的苏联顶尖科学家对萨哈罗夫第二方案的理论最大威力进行了计算，结论是使用萨哈罗夫第二方案，核爆炸装置的威力最多只能达到一百万吨，不可能得到更大的威力。

但是，苏联情报部门很清楚地了解，早在1952年11月1日，美国在埃内韦塔克环礁爆炸了一件爆炸威力超过了一千万吨当量的核装置，那个东西的威力几乎是广岛原子弹的450倍。

从经典构型通过理论计算而被否决，到1952年11月1日美国成功爆炸一件威力超过了一千万吨当量的核装置，在此期间，在洛斯阿拉莫斯究竟又发生了些什么事情呢？

henanhujaa

爱德华-泰勒和斯坦尼斯拉夫-乌拉姆。。。


在1950年1月，杜鲁门总统下令继续开发“超级炸弹”。两个月之后的1950年3月：杜鲁门总统下令全速研制“超级炸弹”。

从1950年3月到1950年圣诞节，洛斯阿拉莫斯的美国科技界顶尖人物对经典构型进行了大量的理论分析，结论是原子弹制造的高温无法点燃氘-氘聚变。为了解决这个问题，美国科学家又在聚变燃料中加入了氚。

斯坦尼斯垃夫·乌拉姆在1950年计算得出氚用量必须要十分大，极大地降低了超级炸弹的经济性。即使点燃过程能够实现，由于氘核聚变的反应截面太小，能量无法有效传递至冷区以产生链式聚变反应；产生的能量将小于逃逸的能量，在不压缩热核材料的情况下，由于轫致辐射而散失的能量太大。

要来解决这个问题，就必须对聚变燃料施加高压，以防止聚变燃料在发生聚变反应之前，就被原子弹的爆炸所“吹散”。在60年代中期的北京，毕业于哈佛大学数学系的中国科学家秦元勋就做过类似的计算，结果人们发现，对聚变燃料所必须施加的压力是如此之高，以至于“任何一种化学炸药或者是工程机械”都也无法提供如此的压力。当然了，这个计算过程，在1950年的夏天和秋天，早已被美国科学家所进行过一次。

真正的突破口发生在1951年的3月，那个时候，泰勒和乌拉姆写成《On Heterocatalytic Detonations I》，提出“流体力学透镜和辐射镜”的概念，泰勒-乌拉姆构形从此诞生：初级爆轰产生的冲击波和辐射能都可以用来压缩次级中的热核燃料，提高了能量的效率，不再需要大量的氚。

泰勒-乌拉姆构型的要点在于：

1. 将氢弹初级（也被称为是“扳机”，就是那枚原子弹）和氢弹次级（即聚变燃料）分开

2. 氢弹次级的聚变热核材料在被点燃前先会被压缩

3. 用来压缩次级的物理机制是初级的裂变能量通过热X射线传导至次级聚变的，这些X射线将加热包裹着次级燃料的外壳，从而导致次级装药外壳被“汽化蒸发”，而这个次级外壳的汽化蒸发过程会对次级装药产生所谓的“烧蚀压力”

简单点描述泰勒-乌拉姆构型的工作方式就是：

1. 作为氢弹初级的原子弹爆炸

2. 氢弹初级爆炸时所产生的能量暂时被存放在辐射空腔中（也就是整个氢弹的外壳，即X射线反射镜）

3. 氢弹初级爆炸时所产生的能量主要以X射线的方式释放出来

4. 这些X射线加热X射线反射镜，从而使得X射线反射镜被加热到极高的温度，进而也释放出大量的X射线

5. 由X射线反射镜所产生的X射线将照射包裹着氢弹次级燃料的外壳（即所谓的氢弹次级推进层）

6. 氢弹次级推进层吸收了大量X射线，最外层表面开始汽化蒸发

7. 被汽化的那部分在蒸发时产生反作用力（即烧蚀压力）

8. 强大的烧蚀压力开始压缩氢弹次级燃料

这样，氢弹次级燃料就会受到极强的压力，从而被高度地压缩。一些科学计算表明，对于美国的W80氢弹来说，在爆炸一瞬间，氢弹次级推进层所能够为氢弹次级燃料施加的压力超过了六千五百万吨！

在如此强大的压力下，氢弹次级燃料经过了极高的压缩，因此就来得及在被原子弹爆炸的冲击波“吹散”之前完成大部分氢弹次级燃料的聚变反应，从而释放出聚变能量。

在1952年11月1日，美国引爆了第一个基于泰勒-乌拉姆构型的核聚变爆炸装置。在这个装置中，充当次级装药的仍然还是液态氘。为了保持液态氘的低温，因此整个装置十分庞大，体积居然跟一栋小别墅差不多，重量则接近70吨。当然了，在实际当中，这样庞大沉重的装置事实上是毫无军事意义的，因为不可能将这个东西通过飞机或者导弹来投掷。

但是，这次代号为“迈克”的试验，释放出了威力相当于一千零四十万吨TNT炸药的能量，其爆炸威力几乎相当于广岛原子弹的450倍之多！

1954年4月25日：美国进行使用固体热核燃料的核武器试验，也就是不再使用液态氘，而是使用常温常压下为固体的氘化锂-6作为氢弹次级装药。这一次，是美国的第一件实用氢弹试验，同时也是美国所做过的爆炸威力最大的一次核试验，那枚氢弹的爆炸威力是一千五百万吨。

此后不久，美国空军正式装备了爆炸威力为两千五百万吨TNT炸药的Mk.41氢弹，一架B-52轰炸机可以携带两枚Mk.41氢弹。也许有人看过库布里克所拍摄的电影“奇爱博士”，在那部讽刺电影中，有一个情节的确是真实的，那就是美国空军在冷战高峰期，经常部署携带了两枚Mk.41氢弹的B-52进行所谓的战略值班飞行。

henanhujaa

萨哈罗夫第三方案。。。

在1953年，苏联成功地爆炸了基于萨哈罗夫第二方案的“千层饼”之后，苏联总算是有了一件可以被飞机所投掷的威力颇为强大的武器。毕竟，千层饼的威力也是广岛原子弹的20倍。美国在1952年的迈克试验威力虽然十分强大，但是那个东西无法被飞机所投掷，根本无法装备部队，而苏联的千层饼试验则是直接从轰炸机上投掷下来的，可以直接装备部队。

但是，萨哈罗夫和泽尔多维奇等人并不因此而满足。经过仔细的理论计算，他们发现，萨哈罗夫的第二方案之理论上限大约是一百万吨当量。如果要来进行威力更大的核爆炸，那么萨哈罗夫第二方案是不可能的。

与此同时，美国方面在仔细检验了苏联的千层饼试验后，发现里面的确是有相当大的聚变成分，跟聚变成分很小的助爆型原子弹的确是有区别的。

由于千万吨级别当量的核爆炸根本无法保密，因此萨哈罗夫和泽尔多维奇也很快地得到了情报------美国人已经搞成了当量超过一千万吨的核爆炸装置。

萨哈罗夫和泽尔多维奇等人，这时就开始告诉他们的研发团队：让我们彻底忘掉过去的一切方案（主要是指萨哈罗夫第二方案，即“千层饼”），从头来寻找另外一条道路。

到了1954年1月，萨哈罗夫第三方案开始诞生，也就是将氢弹的初级和次级分开，而不是象千层饼那样将裂变燃料与聚变燃料分层混合在一起。

之所以将氢弹的初级和次级分开，是因为需要在初级的冲击波到达次级将其打散之前让X射线到达次级，完成辐射内爆快速和高度的压缩热核材料，并将热核材料点燃。由于冲击波从初级到次级只有毫秒量级，如果不能在这么短的时间内点燃次级，氢弹就失败了。同时初级的引爆炸药也不能破坏氢弹的整体结构，否则也将失败。而采用辐射内爆的好处是可以充分利用初级释放的能量，并实现对次级实现更高的压缩比，为热核材料的点火和自持燃烧创造充分的条件。

为了避免次级装药被过早“吹散”，因此，必须将初级和次级分开，而且还要利用初级所释放的能量对次级进行压缩。

在美国的1954年4月的使用氘化锂装药的氢弹爆炸之后，大约是1954年4月，苏联科学家也在理论上认定了分级构型（即萨哈罗夫第三方案，也就是美国的泰勒-乌拉姆构型）是制造出威力没有理论上限的超级炸弹之要点。相比之下，萨哈罗夫第二方案（即“千层饼”）的威力理论上限却是只有一百万吨。

1955年6月，苏联科学家完成了RDS-37的理论方案。在1955年11月22日，RDS-37爆炸成功，这是苏联的第一件采用分级构型的热核装置。同千层饼一样，RDS-37也是从飞机上被投掷下来的，也就是说可以直接装备部队使用。为了避免产生过大影响（部分原因大概是苏联核试验场建设滞后，因此必须缩减爆炸威力以避免产生意外伤亡），RDS-37的设计威力超过了三百万吨，但是在试验前被缩减到一百六十万吨。尽管如此，由于RDS-37在试验时遇到了逆温层，因此很大一部分能量被逆温层反射到地表，最后还是产生了试验场之外的民房倒塌，并且有三个平民在房屋倒塌时不幸遇难。

不管怎样，到了1955年的圣诞节，苏联科学界总算也可以宣称----------我们彻底掌握了氢弹技术。

对了，在试验前缩减氢弹的实际威力对于苏联来说绝不是1955年11月22日的RDS-37爆炸这一次，其后的1961年，苏联科学界又在RDS-220上干了同样的事情。

在1960年，赫鲁晓夫为了展示苏联国力，要在核试验威力上彻底地盖过美国人的那次一千五百万吨当量，因此赫鲁晓夫命令苏联科学界制造RDS-220氢弹。

最后，RDS-220氢弹如期完工，它的设计爆炸威力是。。。。。一亿吨

可是，在一亿吨当量的巨型氢弹完工之后，苏联科学家们为寻找一个合适的试验场却发了愁。由于RDS-220的设计爆炸威力是一亿吨，因此即便是对于苏联这样的国土面积来说，也无法找到一个合适的试验场地好来满足“避免核试验产生意外伤亡”的这条基本要求。

因此，经过赫鲁晓夫的亲自批准，苏联科学家们又故伎重演，将缩减RDS-37爆炸威力的那一套给用到了RDS-220上，主要措施是用铅来代替一部分铀。

经过了威力缩减之后，RDS-220的爆炸威力“仅有”约五千万吨。

1961年10月30日，一架图-95轰炸机将一枚经过了威力缩减之后的RDS-220投掷在新地岛试验场，结果产生了一朵比珠穆朗玛峰还要高7倍多的巨型蘑菇云，那朵超级蘑菇云宽40公里，高60公里，爆炸时所产生的火球直径长达4600米，冲击波还震碎了远在一千多公里之外的芬兰的一些玻璃窗。。。

受到如此威力的核爆炸之鼓舞，赫鲁晓夫在联合国大会上居然脱下了皮鞋在桌面上敲打，并且大声咆哮“也不看看如今你的老娘是谁”。

此后，世人将RDS-220起了个绰号叫“沙皇炸弹”，在西方也有人管它叫“赫鲁晓夫炸弹”。那是迄今为止地球上威力最强大的一次核爆炸，如果没有意外的话，这个世界纪录可能以后永远都将归赫鲁晓夫所有。

henanhujaa

级间结构与我的个人推测。。。

氢弹之所以如此困难，技术难点主要是在于“需要在初级的冲击波到达次级将其打散之前让X射线到达次级，完成辐射内爆快速和高度的压缩热核材料，并将热核材料点燃。由于冲击波从初级到次级只有毫秒量级，如果不能在这么短的时间内点燃次级，氢弹就失败了。同时初级的引爆炸药也不能破坏氢弹的整体结构，否则也将失败。”

关于氢弹的这个级间结构，是各个超级大国所最严格保密的绝密技术。

在今天，虽然关于核武器的越来越多的技术被相继解密，一些当年的氢弹绝密设计，比如说等离子体发生器的存在，初级与次级的分开等等，这些东西已经被美国官方解密。但是这个级间结构却仍然还是处于高度保密状态，美国方面甚至至今都没有官方证实过级间结构的存在。

我的个人推测是，早期氢弹，他们的级间结构多半是极其简单的，那就是将初级和次级之间保持较大的距离，即便是使用了X射线透镜的中国氢弹，在初级和次级之间有一只X射线透镜来当能量通道，多半也是将初级与X射线透镜之间保持一点距离。

假设，我们来拆开1967年中国爆炸的第一枚氢弹，那么我们也许会发现里面几乎是空空如也，一只初级球在氢弹的一端，还有一只次级球则在氢弹的另一端，在初级与次级之间，靠近次级则是一只外观呈现柱型的X射线透镜，但是，X射线透镜并不是紧靠着初级球的。

之所以使得初级和次级之间保持一定的距离，是为了进行一场物理学中的速度竞赛。

引爆初级的化学爆轰炸药不能破坏氢弹的整体结构，确切点说，是引爆初级的化学爆轰炸药在次级聚变发生之前，不能破坏氢弹的整体结构。

冲击波从初级到次级之间的传播速度是声速，与此同时，X射线从初级到次级之间的传播速度则是光速。这之间的速度差是大约29万公里/秒，假设初级和次级之间的距离是一米，那么冲击波从初级到次级的时间大约是1毫秒，而X射线从初级到次级的时间则是大约3.45纳秒（毫微秒），这个时间差就是用来压缩次级并且引爆次级的时间。从1毫秒到3.45纳秒之间，大约是接近一百万纳秒的时间，或者说一千微秒。

当然，这个估计是极为粗糙的，但是大致原理就是这样的。

级间结构，就是要保证氢弹次级在氢弹的初级爆炸时，能够有大约几百微秒的时间来完成次级的被压缩和引爆。

我们来重复一下氢弹爆炸的整个过程，为了简化模型，我们假设是最原始的氢弹，也就是不使用助爆设计的初级，同时，我们假设初级使用钚来做弹芯，使用贫铀来做中子反射层，使用铝来做化学爆轰冲击波反射层。此外，我们还假设初级使用球形弹芯，没有使用两点中空引爆设计，但是却使用了弹芯悬挂技术。在初级和次级之间的能量输运，则是使用X射线透镜来实现，也就是类似于中国1967年第一颗氢弹那样的能量输运技术设计。在次级，假设使用氘化锂-6做次级装药，使用贫铀来做次级推进层，使用钚来做火花塞。

在这样的假定下，整个过程大致是这样的：

1. 包围着初级的化学爆轰透镜的雷管开始被引爆

2. 由至少两种爆炸速度不同的炸药所构成的化学爆轰透镜被雷管引爆

3. 由于爆炸速度不同，因此化学爆轰冲击波的波形在精心设计下，形成了对初级的化学内爆。与此同时，还有一部分化学爆轰冲击波的能量，则以冲击波的形式，开始以声速向次级传播。

4. 对初级的化学内爆首先接触到的是初级的化学爆轰冲击波反射层，也就是包裹着初级弹芯的那层铝

5. 铝在内爆冲击波的作用下，开始压缩被铝所包裹的那层贫铀

6. 贫铀开始向初级弹芯的中心位置运动（使用了弹芯悬挂技术，因此绝大多数中子反射层并不直接同钚球相接触）

7. 贫铀被加速了几厘米之后，砸在了钚球上

8. 钚球被压缩，迅速地超过了临界。几乎是与此同时，中子枪开始向钚球发射大量中子以轰击钚原子核

9. 由中子枪所发射的中子，其中的一部分同钚球内的钚原子核相接触

10. 吸收了中子的钚原子核开始裂变，并释放出大约2-3个新生的中子。对于武器级钚元素来说，这个数字基本上可以用3来代替。

11. 新生的中子开始向外逃逸，在逃逸的过程中，有的又同钚球内的其他钚原子核相接触，结果就是重复第10步，还有的一些则逃出了钚球，在这部分中子当中，有的顺利穿过中子反射层（也就是包围着钚球的那层贫铀），还有的则打击到中子反射层的铀原子核上。由于钚裂变所产生的中子速度还不够快，因此基本上不足以引起贫铀原子核的裂变，这部分打击到铀原子核上的中子，其中的一部分又被反弹回了钚球，这就是重复第8步。值得注意的是，离开初级的中子大致是以光速的十分之一的速度向外传播的。

12. 钚球中的相当一部分钚完成了裂变，并释放出能量。这一部分能量，最开始主要是以X射线的形式所释放出的。

13. 以X射线的形式所传播的能量，以光速向外传播

14. 一部分X射线通过夹在初级和次级之间的X射线透镜，被聚焦到次级推进层上

15. 次级推进层被X射线所急剧加热，吸收了高能X射线的那部分次级推进层的最外层在极高的能量的作用下被气化，开始蒸发并离开次级推进层

16. 在次级推进层的最外层被蒸发之际，对次级推进层的中下层开始产生巨大的反作用力

17. 次级推进层的中下层开始对次级进行压缩。

18. 在次级的最核心位置的火花塞也开始被压缩。

19. 火花塞达到临界状态，在内部的自发裂变所产生的中子和第11步来自初级以光速的十分之一的速度向外传播初级中子的作用下，火花塞开始裂变。

20. 火花塞裂变的中子开始轰击次级装药中的锂-6原子核

21. 锂-6原子核在中子的轰击下，变成氚原子核，也就是中子造氚过程

22. 次级装药中的氘原子核与氚原子核在高温高压下产生聚变反应，并释放出了大量快中子和大量的聚变能量

23. 由次级聚变所释放出的快中子，速度远比初级裂变所释放的中子更快，因此快中子所携带的能量更大。这些快中子所释放的能量是如此之大，以至于可以引起贫铀原子核的裂变。一部分次级聚变所产生的快中子追上制造次级推进层的贫铀原子核甚至是制造初级中子反射层的贫铀原子核，并导致了一部分贫铀原子核的裂变，进而产生了最后一次能量释放

24. 整个氢弹的能量被释放，火球开始形成

henanhujaa

聚苯乙烯、硼和级间结构。。。

一些片言只语显示，在现代氢弹设计中，初级与次级之间的级间结构可能存在有掺杂了硼元素的聚苯乙烯。

所谓的聚苯乙烯，其实就是制造一次性饭盒的那种白色泡沫塑料，也是今天的所谓“白色垃圾”的最主要成分。

在这里，聚苯乙烯的作用应该主要是充当等离子体发生器。聚苯乙烯可以使得X射线从X射线反射镜到次级推进层之间的一部分X射线被吸收，从而至少可以达到两个效果：

1. 次级推进层所接受的X射线是比较均匀地同时散布的，避免次级推进层应力不均，进而影响次级装药被压缩的效果。

2. 吸收了X射线能量的聚苯乙烯自身将变成高温等离子体，其温度可以达到几百万摄氏度。这些等离子体，可以为次级提供一部分压力，并且为次级的聚变反应创造出高温的外部环境。

之所以要在聚苯乙烯中掺入一些硼元素，主要应该是为了避免来自初级裂变部分的中子过早到达次级，进而诱使次级火花塞过早点火。

硼原子核的一个重要特点是可以吸收中子。这样一来，氢弹初级裂变部分所产生的中子就会被硼元素吸收掉一部分。最后要达到的效果是在次级压缩完成时，初级中子才到达次级，进而展开次级氘化锂-6装药的中子造氚过程。

henanhujaa

2.52, 2.95......当年这些数字都是绝密的

2.52是铀-235分裂时所释放出的中子的平均数量

2.95是钚-239分裂时所释放出的中子的平均数量

terguun

聚苯乙烯、硼和级间结构。。。

一些片言只语显示，在现代氢弹设计中，初级与次级之间的级间结构可能存在有掺杂了硼元素的聚苯乙烯。

所谓的聚苯乙烯，其实就是制造一次性饭盒的那种白色泡沫塑料，也是今天的所 ...
henanhujaa 发表于 2012-3-18 20:02

今天这个信息社会，还拿核武棒子乱挥的人，充其量还是个孩子，就是比谁的膀子粗，

社会变化不止这点东西。

henanhujaa

更小的体积、更轻的重量、更大的比威力。。。


在1945年投向广岛的那颗代号为“小男孩”的原子弹，爆炸时产生了相当于大约一万八千吨TNT炸药的能量。那颗“小男孩”是一个重量高达4.04吨的沉重物体，它的长度是3.2米，它的直径则达到了0.71米，里面使用了64公斤的武器级高浓缩铀作为核装药。

今天美国的W88核弹头，一般认为重量是低于360公斤（有传闻说其真实重量甚至是低于200公斤），长度为1.75米，最大直径则是0.55米，它的爆炸威力则大约是四十七万五千吨TNT炸药。

由这些数据不难看出，如同当年的ENIAC到今天的Intel Core i7那样，核武器的发展也是十分迅速的。

迄今为止的美国核武器历史上，美国所做过的当量最大的一次核试验就是1954年3月1日在比基尼环礁的所进行的代号为Castle Bravo的核爆炸试验，那次的爆炸威力达到了一千五百万吨当量。

在Castle Bravo的试验成功的基础上，美国空军装备了Mk.41氢弹，爆炸威力相当于两千五百万吨。这个Mk.41氢弹的重量为4.85吨，它的长度为3.76米，直径达到了1.32米。如此的体积和重量，只有B-52和B-47这样的重型战略轰炸机才能够携带，无法将之装到导弹上去。

由于防空系统的迅速发展，重型轰炸机的突防成功概率已经是越来越低了，而且轰炸机的造价也是扶摇直上。与之形成鲜明对比的是，导弹的突防成功概率仍然还是极高的。

从另一个角度来看，由于核武器的作用范围同爆炸威力的方根成正比，因此投放一枚大威力核武器，其杀伤效果反倒还不如投放多枚中等威力的核武器。

比如说，假设一件三百万吨当量的氢弹在天安门广场爆炸，那么它对北京市的破坏作用事实上要远远低于十件二十万吨当量的氢弹在北京市不同地区同时爆炸。若是前者，由于海淀区距离天安门广场的直线距离超过了14公里，那么清华大学和北京大学的校舍基本上还能够完好无损；相反，若是后者，那么清华北大就也化为等离子体了。

更何况制造一枚低技术大威力核武器所需要的核材料，足以制造多件高技术中等威力的核武器，而更多的核武器，往往也意味着更高的投放成功概率。

因此，氢弹的下一步发展就是所谓的“氢弹小型化”，要制造出体积更小，重量更轻的核弹头，来同战略导弹配合使用。

henanhujaa

如何实现小型化

氢弹小型化，属于是高级核武器技术，迄今为止只有四个国家掌握，它们分别是美国、俄国、中国和法国。

以美国为例，美国的第一件干式氢弹于1954年爆炸成功，但是代表美国氢弹小型化之顶峰的W87/W88氢弹则是80年代中后期的事情。

再来以中国为例，中国的第一件氢弹于1967年爆炸成功，但是直到90年代初期和中期的江泽民时代，中国还在做核试验，就是为了在禁止核试验公约出台之前，彻底突破氢弹小型化问题。

英国的情况比较特殊，在政治作用下，英国放弃了核武器的发展，而是装备美国的核武器。今天，英国装备的核武器主要是美国的W76氢弹，也就是前几年在英美科学界掀起过轩然大波的“W76可靠性危机”的那个型号。

由于氢弹小型化属于绝密技术，因此所有的细节都是严格保密的。不过，在90年代末期美国的考克斯报告和李文和案件，却可以给人们掀开氢弹小型化技术的冰山一角。

一般说来，要考察氢弹小型化进程，最好是观察中国的例子，因为中国的核武器技术在氢弹小型化方面并不差，基本上也达到了美国W88的水平，而且中国所做过的核试验的次数也是五个常任理事国中最少的。还有一点就是，中国的核武器技术，在西方的探讨比较多，而且在中国的各种回忆录和博客也比较多，因此只要有心，长时间积累之后，不难发现某些蛛丝马迹。

众所周知，1967年中国的第一颗氢弹爆炸，这枚氢弹是一件十分初级的氢弹，它的技术特征如下：

1. 使用高浓缩铀作为初级装药
2. 初级采用内爆式设计
3. 初级没有采用氘氚助爆设计
4. 初级采用贫铀做中子反射层
5. 能量输运主要依靠X射线透镜来完成，而制造X射线透镜的材料似乎是铝
6. 次级直接采用氘化锂-6装药
7. 次级推进层采用天然铀/贫铀作为材料
8. 初级的化学爆轰透镜由TNT和RDX两种炸药所构成
9. 初级的中子源采用氘化铀源
10.整个氢弹的设计冗余度很大，不太讲究体积和重量上的优化

对之进行优化，从不同角度来进行优化，方法很多。但是，大体说来，主要措施如下：

1. 采用钚作为初级装药，在中国这是1968年才第一次进行的，钚达到临界所需要的质量比铀要少，这是由钚和铀的不同物理性质所决定的。不过，要生产钚，就必须使用重水堆或石墨堆，还需要乏燃料棒后处理设施。因此，生产设施庞大，难以隐蔽，容易被外部势力所察觉并先发制人地予以“外科手术”式的打击。另外，钚的物理性质和机械性质十分特殊，金相变化比较复杂，必须使用镓来稳定钚合金的机械加工性质，还需要一套比较特殊的精密机械加工设备。

2. 采用铍作为初级中子反射层，铍的物理特性决定了它比使用铀制作的中子反射层更轻，效率更高。但是，高纯度的铍之冶炼和加工是不太容易的，而且铍有剧毒，加工时的劳动保护很是问题。

3. 使用氘氚气体助爆设计，在原子弹核心部位以1：1的比例加入1-3克的氘氚混合气体，可以在爆炸时产生大量的中子，从而极大地降低初级的体积和重量。

4. 改进化学爆轰透镜，曼哈顿工程时期的化学爆轰速度基本上可以达到500米/秒，而今天的核大国和工业大国基本上都是能够达到2000米/秒，今天的初级工业化国家（印度、朝鲜）基本上能够达到2000米/秒。更大的化学爆轰速度，可以将初级的临界状态维持得更长，从而使得初级的反应更充分，裂变材料的利用率更高。

5. 采用弹芯悬挂技术，也就是在中子反射层与弹芯之间保持一点距离，钚球/铀球由几根支架顶在中子反射层球体的内部中心位置。这样做是为了让化学爆轰时，中子反射层能够在化学爆轰透镜的推动下向前移动几厘米，如同使用锤子来敲钉子时，若直接将锤子按在钉子上用力，效果反倒不如将锤子后移几厘米，然后猛地一砸。最后取得的效果，也是尽可能维持更长时间的初级临界状态。

6. 两点引爆技术，这主要是建立在对钚的力学性质极为了解的基础上，同时也要求对二维数学模型以及整个核物理过程有着极为精湛的掌握，还需要大量核试验与高能物理试验所得到的绝密科技数据。当然，其计算量所需要的超级计算机也是一个问题。使用这个方式，初级不再是球形，而是椭球形，因此两点引爆技术及其衍生技术往往也被称之为“非球形初级”。据说，这一点即便是中国，也是到了80年代中期才开始掌握，而且似乎也因此而做过失败的核试验。一般情况下，似乎可以认为，两点引爆技术，是美国的W-58氢弹与W-87/W-88氢弹在技术上的主要分水岭，也是中国在华国锋时代就已经掌握了的JL-1弹头与江泽民时代末期的JL-2弹头在技术上的主要分水岭。

7. 非球形次级，比如说圆柱形次级。美国的W-80氢弹就是采用圆柱形次级，这样做的好处是可以减小氢弹的直径，从而使得氢弹在长宽高上更加适合细长的巡航导弹之容积要求。当然了，圆柱形次级同球形次级相比，数学模型复杂了一个数量级，盖因圆柱形次级必须是二维模型，而球形次级则是一维模型。

8. 使用钚铀复合弹芯、进一步提高初级裂变材料的密度。。。

9. 使用氘中子枪而非钋铍中子源

10.使用HEU材料制作次级推进层和X射线反射镜，比如说W88氢弹就是这样做的。当然了，其代价是成本直线上升。

11.针对弹头的体积空间特性进行优化。这一点在W87氢弹和W88氢弹上有其明显，美国的W87氢弹是装备MX导弹的，而W88导弹则是装备三叉戟导弹的。这两种氢弹，是迄今为止的美国“末代氢弹”，在里根时代末期完成研制，一直到今天仍然还是美国最先进的核武器。两种氢弹的主要不同是，弹头都是圆锥形，当然了，这也是多弹头分导的需求所导致的基本大条件。但是，W87的初级在圆锥的底座一端，而W88的初级则是使用一个“类似于花生米”的非球形初级，这个初级则是在圆锥的头锥一端，因此W88的次级则是在容积较大的圆锥底座一段。由于氢弹的主要爆炸威力来自于氢弹次级部分，因此更大的次级体积，意味着更大的爆炸威力。最后的结果就是W88的爆炸威力大约是四十七万五千吨，而W87的爆炸威力则是只有三十万吨。

总之，氢弹小型化属于是今天的几个屈指可数的大国的绝密技术，主要是建立在雄厚的国力和先进的科技之基础上的。实现氢弹小型化的过程中，所采纳的手段很多，更多的优化细节，都是他们最为绝密的东西。

不过，氢弹小型化，也是一个降低氢弹设计冗余度的过程。大幅度地降低冗余度，容易导致的一个负面作用就是可靠性有可能出现问题。几年前，在英美科学界掀起了轩然大波的W76氢弹危机就是一个典型例子。今天，W76氢弹几乎是英国的唯一装备的型号，在美国也是占据了半壁江山。但是，这种当量为十万吨，可是重量仅有164公斤的氢弹，由于冗余度过低，因此完全有可能发生哑火事件，也就是打出去之后无法达到预定的十万吨设计威力，甚至干脆就炸不响。主要争论的焦点在于W76为了达到非常低的重量和非常小的体积，因此很多关键环节的设计冗余度过低，有参与了W76氢弹设计的美国科学家披露说，这个W76的X射线反射层的厚度居然跟易拉罐的铝皮差不多，很是担忧这个环节会不会出问题。

terguun

如何实现小型化

氢弹小型化，属于是高级核武器技术，迄今为止只有四个国家掌握，它们分别是美国、俄国、中国和法国。

以美国为例，美国的第一件干式氢弹于1954年爆炸成功，但是代表美国氢弹小型化之顶峰的W87/ ...
henanhujaa 发表于 2012-3-19 16:26

我反对过多的宣传核武民用小型化的帖子，你还是在德国进行推广吧，德国愤青更需要你，

我主张非暴力，抵制大面积杀伤的暴力技能宣传，

harlag

那一天我出生了