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发表于 2011-8-31 22:20:24
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在70年代，曾经有一次中国氢弹试验失败的事情。
由于技术原因，那枚氢弹只有初级部分爆炸了，而次级部分没有被成功点燃。因此，本来应该是三百万吨当量的氢弹，到头来只有大约一万吨的实际威力。
那次试验失败，美国方面在很短的时间内就发觉了，主要手段就是依靠放射化学分析。由于那次试验也是大气层试验，因此当然也有大量的核尘埃漂流到了全球各地。通过采集并分析这些核尘埃，美国方面立即判断，这是一次失败的氢弹试验，由于种种原因，次级没有被正确点燃。
氢弹的初级，就是一枚小型原子弹。这枚小型原子弹也经常被叫做氢弹扳机，它的作用就是通过自身的爆炸而点燃次级，从而释放出聚变的能量。当然了，在实际当中，被点燃的次级也可以被用来点燃第三级。今天的大多数氢弹都是三级氢弹，它们的威力从千吨到千万吨当量不等。事实上，氢弹完全可以被做成是更多的级数，在理论上氢弹是没有爆炸威力的上限的。也就是说，理论上你完全可以做出来一枚足以炸毁整个地球的氢弹。事实上，当我们抬头看到太阳的时候，我们观看的就是一枚威力极为巨大的天然的氢弹。
原子弹的威力是有理论上限的，一般说来，普通的原子弹很难做到十万吨当量以上。为了提高原子弹的威力，人们通过聚变助爆技术，在原子弹的核心部位放置上氘氚元素，从而能够得到威力被大大增强的原子弹，这也就是所谓的助爆型原子弹，或曰加强型原子弹。不过，一般说来，这种加强型原子弹的威力很难超过五十万吨。当然了，在实际当中，也的确曾经爆炸过威力超过了五十万吨的加强型原子弹。不过，如此威力的加强型原子弹，从核材料利用来说，是一种极大的浪费。须知，武器级核材料的生产，那都是拿钱来砸出来的，武器级核材料，其价格远非相同重量的黄金所能够相比。
为了得到更大的威力，人们开始将目光盯着聚变。苏联的萨哈罗夫博士曾经设计出过一种名曰“千层饼”的核装置，那个东西的威力能够达到七十万吨，事实上在第一次试验千层饼的时候，威力就已经超过了四十万吨。但是，千层饼虽然有相当的聚变成分，却还不能算是一种真正的氢弹。千层饼的威力，一般认为是不可能超过一百万吨的。
美国所试验的第一枚真正的氢弹，威力就是一千五百万吨。
为了能够做到真正的氢弹，就必须突破高压这一关。
在最开始的时候，人们认为，只需要将聚变材料放置在原子弹的周围，就可以被原子弹爆炸时的高温所引爆。可是，后来通过理论计算，人们发现，由于种种原因，这种方案是不可能成功的，那些聚变材料更多的将被原子弹在爆炸时全部炸飞，而不会发生多少聚变反应。
终于，美国的Teller和Ulam设计出了一种方案，这个方案就是所谓的分级构型，也称为多级构型。它的要点在于，在聚变材料的周围包裹上一层铀，然后将这些被铀所包裹的聚变材料放置在一个原子弹也就是扳机的旁边。被铀所包裹的聚变材料被称为是次级，而那层铀被称为是次级推进层。然后，再来用一个铀制作的外壳将扳机与次级给封装在一起，这个外壳则被称为是X射线反射镜。当然，在扳机和次级之间还有大量填充物，这些填充物一般说来被认为是使用聚苯乙烯制作的，而且里面还掺了硼元素。不过，也有说法是这些填充物的材料并不是聚苯乙烯而是聚乙烯，但是这种说法不多见。这些填充物，则被称为是“等离子体发生器”。
在爆炸的时候，首先是初级也就是做扳机的那颗小原子弹爆炸，由于原子弹爆炸时的绝大多数能力是以X射线的形式释放出来的，因此如何来利用好这些X射线就是要点。
这些携带了巨大能量的X射线被X射线反射镜所反射并聚焦到次级上，次级推进层在高能X射线的作用下，产生了极大的压力，从而提供了对次级装药也就是聚变材料的压缩。等离子体发生器则使得这种压缩变得均匀，而且那些泡沫塑料由于吸收了大量的高能X射线与伽玛射线后也变成了高温高压的等离子体。掺入等离子体发生器内的那些硼则是被用来防止初级的中子流过早地破坏次级的压缩过程。
经过了难以想象的巨大压强的压缩之后，高压这个条件也就达到了。如果没有这个条件，聚变材料都会被炸飞，而无法形成有效的聚变。
接下来，就是聚变反应在高温高压的条件下发生，从而释放出巨大的能量，同时也释放出携带有很高能量的快中子。在常温下，中子所携带的能量是很低的，被称为是热中子。快中子和热中子的不同之处就在于他们所携带的能量不一样，换言之，中子飞行的速度不同。由于携带了很高的能量，那些无法被热中子所打击产生裂变的铀-238元素可以被快中子诱发裂变。这个道理，大约与你被一个扔过来的钥匙砸一下同你被一枚飞出枪口的子弹打一下的后果是完全不同的一般。被用来制作次级推进层和X射线反射镜的铀，基本上都是铀-238，它们现在也在聚变反应所释放的海量高能快中子的打击下，开始发生了裂变，并释放出巨大能量，这也就是所谓的第三级。
当年赫鲁晓夫为了盖过美国，曾经命令苏联科学家制作一枚当量超过一亿吨的氢弹。结果，在氢弹制作完毕之后，人们开始发愁了，由于这枚氢弹的威力过于巨大，因此即便是以苏联之大的国土面积，都也无法找到一个合适的实验场地。经过上报批准之后，人们将这枚氢弹的威力缩减到了“仅有”五千万吨。为了缩减爆炸当量，一个重要的措施就是苏联科学家将一些第三级的铀给换成了铅。
当然，也完全可以拿铀-235来做第三级，这样效果更好。但是，由于造价的关系，很少有人这样做。
在60年代的中国，由于时代背景，中国科学家决心研制出自己的氢弹来。据说，当时中国科学家也是从国外的公开媒体报道中的某些片言只语中获取了灵感。当然了，很多事情，对于行内人士来说，都是一层窗户纸，一捅就破。
很多说法是中国的氢弹在构造上同美国的不一样。具体是什么地方不一样，我们也无从得知，毕竟，氢弹是这个地球上被保密程度最高的东西。
不过，在某些公开发表的文章中，个人猜测，这一点倒的确是merkit ulan自己前不久根据一系列公开资料的片言只语经过认真思考之后的原创：中国氢弹是使用的X射线透镜，而非X射线反射镜，来完成初级到次级的能量传送。换言之，美国氢弹是反射，中国氢弹是折射。
制作X射线反射镜的材料一般都是原子序数很高的元素，比如说铀。
制作X射线透镜的材料则是原子序数不高，但是密度却不小的材料，比如说铜，铝等。
两个东西，都是为了完成X射线从扳机到次级的聚焦。
当然了，在现代氢弹设计中，很可能是结合着X射线反射镜和X射线透镜来一起使用的，以获取更高的效率。
氢弹出来之后，还面临着小型化的问题。也就是在保持足够威力的前提下，设法降低核装置的体积和重量，使之便于被投放。
为了搞氢弹小型化，最重要的一关就是初级小型化，其次则是次级小型化。在90年代末期，美国曾经有个所谓的考克斯报告（COX REPORT）纷纷扬扬，当时还有个李文和案件，而人民日报也刊登了长篇大论说考克斯报告是一片胡言。不过，也是由于李文和案件，北京才第一次公开承认自己早已掌握了氢弹小型化技术和中子弹技术，此前都是国外专家的推测，从未得到北京的官方承认。
初级小型化的技术途径也很多，比如说：
使用钚作为弹芯主要材料，由于钚的物理性质，它做出来的弹芯可以更小更轻
复合弹芯技术，也就是钚结合一小部分的高浓缩铀部件
尽可能地提高弹芯材料的密度
采用中子反射层，比如说使用铍来包裹整个弹芯，以反射中子，从而提高裂变效率
采用化学爆轰冲击波反射层，比如说再来使用一层铝夹在弹芯与高能化学炸药之间
弹芯悬挂技术，也就是在弹芯与化学爆轰冲击波反射层之间保留一点距离，类似于敲钉子时，不要将锤子直接按在钉子上，而是先将锤子往后拿一下，再来用力一砸
使用两点起爆技术，这个技术难度很大，据说中国也只是在90年代初期才掌握，而且这个技术也是考克斯报告的焦点之一
改进化学炸药，以取得更好的轰击效果
等等等等。。。
对于次级来说，小型化的最重要手段应该就是来搞一个被称为是“火花塞”的东西放置在次级装药的中心轴位置。这个所谓的火花塞，也是拿裂变材料所制造的，其作用应该是提供更高程度的压缩，并释放大量中子。
当然，整个氢弹的结构，也有很多的优化。
到了今天，公认美国最新的W88氢弹，也就是美国在80年代末期所研制成功那个东西，代表着氢弹小型化的最高水平，而且也已经接近今天的技术条件下的优化极限了。
类似水平的氢弹，中国也能够达到，而且达到的时间比美国人所估计的要更早。其实，这也是考克斯报告的一个诱发因素。
个人估计，最迟在2020年之前，印度应该也能够达到类似的水平。
至于俄罗斯，他们的核武器设计之总体水平只可能比中国更高。 |
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发表于 2011-9-2 09:46:51
