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全世界的氢弹都已经报废,只有中国有30枚?

一直以来就有个说法,全世界只有中国才有能长期保存的氢弹,其他国家的氢弹无法长期保存,不久就好更换核装药维护,成本极高!事情真的是这样吗?

氢弹的结构是怎么样的?

氢弹的原理倒不复杂,利用的是轻核聚变的原理,比如太阳上正在发生的就是氢的同位素氕的质子链反应,但现代科学技术达不到氕氕反应,而且反应速度也不够,因此选择的是氢的同位素氘和氚的聚变反应。

只是常规条件下氘氚聚变也达不到,因此氢弹的氘和氚都是初级原子弹引爆的,起爆时候,原子弹首先起爆,高爆炸药起爆,将原子弹中的铀或者钚压到超过临界质量,然后中子发射器启动,裂变的原子弹被引爆。

但原子弹产生的X射线和γ射线会先于冲击波到达次级氢弹的氘氚混合物,并且在氢弹外层会有一层反射聚焦X射线和γ射线的材料,据说是一层泡沫,射线以光速抵达变超压氘氚混合物,引发聚变!

氘氚核材料会在这个过程中持续聚变,一千克铀完全裂变大约只有2万吨TNT的当量,但1一千克氘氚混合物完全聚变可达8万吨TNT当量,因此氢弹的威力远比原子弹威力要强大得多!

氢弹的成本到底贵不贵,真的不能长期保存吗?

原子弹的核装药是铀-235或者钚-239,两者材料,前者铀-235的价格是2000-3000元/克,钚-239自然界痕量,一般为人工制造)则超过2万元/克,假如大当量核弹,那么要大量的铀或者钚,而且裂变效率很差,不到20%,所以原子弹的当量不太可能超过30万吨。

广岛的枪机式(上)和长崎的内爆式原子弹(下)

而氢弹的“扳机”原子弹只要最小当量即可,比如中子弹(原子弹引爆+特殊结构的氢弹)的当量甚至可以做到1000吨当量!

装进炮弹的中子弹

那么氢弹的核装药贵吗?氘就是重水中的去掉氧后的重氢,氚就比较少了,制造很困难,一般用中子轰击锂-6生产,成本极高,而且氘氚都是气体,要高密度部署在氢弹内必须液化,需要强大的制冷装置,比如美国的第一个氢弹装置总质量高达60多吨。

还有一个致命的缺点是氚还有一个12.43年的半衰期,会通过β衰变变成氦-3,尽管氦-3也很宝贵,但无法在氢弹中被“引爆”,所以每隔一段时间就得更换氚,氚的价格可是高达2000万美元一千克,这不是要命么?

氢弹中的核装药真的一定时间就要换吗?

也许谣言就是这样来的,氚价格很贵,每隔几年就要换,所以全世界都崩溃了,只有中国人不用换,真的是这样吗?其实这样说就是当科学家傻子了,因为氚可以用锂-6通过中子轰击生产,而中子在原子弹起爆时多得不要不要的!

因此高智商的科学家就想到了氘化锂-6,自然界有锂-6(7.5%(自然状态下3.75%))和锂-7(92.5%),两者可以使用激光同位素分离或者离子交换分离,所以锂-6并不不难取得。而氘化锂-6则更简单,氘和锂-6加热生成氘化锂-6。

氢弹起爆时,X和γ射线经过反射层光速抵并压缩达氘化锂-6,形成高温分解出氘和锂-6,随后抵达的中子轰击锂-6变成氚+氦-4,当然氢弹需要的是氚!

X和γ射线超高压下氘氚达到聚变条件,此时的聚变仍然将释放出中子,因为氘氚聚变成氦-4必定会多一个中子,将继续诱发锂-6嬗变成氚和氦四,并且这个过程在氢弹爆炸过程中会不断持续进行,相当于边爆炸,边生产氢弹所需的原料。而此时引爆的原子弹冲击波还没有到达次级氢弹的位置。

引爆氢弹的原子弹,只要入门级别的原子弹即可,氘化锂-6价格也不贵,所以从成本上看氢弹要比原子弹成本低得多(相同当量),而且氢弹的当量无上限,而原子弹一般是30万吨TNT的当量。

这也是美国在核武库中取消原子弹的原因,因为制造一颗大当量的原子弹,可以制造几十颗氢弹了,谁还要这种威力不大却有死贵的核弹呢?但有一点必须要提醒的是,氢弹的引爆原理很简单,但工程结构极其复杂,真正掌握引爆精髓的只有T-U构型和于敏构型!

因此中国人的第一颗氢弹就是实战用的空投型,这一点曾令全世界目瞪口呆,你不得不佩服于敏老爷子计算之精确,除了联合国五常以外,那些玩出原子弹,却怎么都制造不出氢弹的国家只能干瞪眼。

全球核力量

延伸阅读:什么是三相弹?

在了解三相弹之前先了解下中子弹和二相弹,中子弹主要释放中子为主,氢弹爆炸时本身就会释放大量的中子辐射,但要作为中子弹远远不够,在外层加上一层铍,利用铍元素的中子倍增效应达到大量释放中子的目的。

铍的中子增殖效应

铍在吸收一个中子后会变成2个氦四原子,并且释放出2个中子,这就是中子弹大量中子的来源!

二相弹:一般的氢弹都是二相弹,氢弹为了反射中子,会在外壳包裹一层铀-238,它在获得大量中子后会变成铀-239,从而可以被热中子撞击裂变,铀-235很贵,238就是废材(或者增殖堆的原料),所以三相弹成本也不高,但威力巨大,因为可以有一半的能量来自裂变,毕竟中子足够多,想干啥都可以。

三相弹:很多误区就是二相弹被误认为是三相弹,因为它的结构是:

原子弹处级+氢弹次级+原子弹次级

看起来确实是三相,但这种叫做二相弹,真正的三相弹的次级是另一颗二相弹,比如原子弹初级引爆后,氢弹次级引爆,再在氢弹次级下挂一个氢弹次级,利用X和γ射线超压引爆这个次级,而且可以一直往下挂,变成N相弹,从理论上来看,挂到100亿吨TNT当量是么有问题的!

三相弹:2个次级氢弹

前苏联的沙皇炸弹就是一亿吨的当量,后来发现没地测试才减装药到5000万吨,但实际爆炸当量为5300万吨!当然美国也不甘落后,他们曾设计出1.2亿吨的引爆结构,甚至还计划设计10亿吨的氢弹!

不过现在曾经入役的最大当量也就2500万吨,而现役最大就400万吨,完全足够了用了,一枚就能抹掉一个千万人口的大城市,夫复何求呢?