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美国真无法长期保存氢弹?数量3750枚!美政府公布核武器数量

2021年10月5日(北京时间6日)美国国务院罕见公布了库存的核武器数量,扭转了特朗普时期美国政府对于核武的态度,称这将有助于全球控制此类武器的传播。

截止2020 年 9 月,美国武器的数量,包括处于活动状态的武器和长期储存的武器,为 3,750 件。低于一年前的3805枚和2018年的3785枚,而更早的2003年时数量为10000件,而在1967年时则是罕见的达到了31255枚

美国核武器数量连年下降,真的是因为核武器无法长期保存吗?

从1967年时的3万多枚到2020年的3000多枚,数量几乎下降了90%,一个让大家颇为感慨的话题再次被想起,因为一直以来就有一个传闻,说的是美国的核武器结构无法长期保存,每隔几年就要更换核装药,因此要保证核武库的话,需要一个庞大的核武库数量,成本十分高昂!

而我国由于结构完美,可以长期保存,只需要一个有限数量的核武即可,随着美国经济开始走下坡路,捉襟见肘的经费下再也无法保持庞大的核武库,因此削减核武库也是必然的!

美国的核武器真无法长期保存?

要回答这个问题必须要简单了解下核武器的原理。就一般而言核武器分为两种,一种裂变材料装药的原子弹,另一种则是裂变引发聚变的氢弹,主流就这两种,尽管都是核武器,但原理却大不一样。

美国MK 41氢弹

裂变弹(原子弹)

裂变弹的原理是核武器中最简单的,用的是快中子引发裂变材料铀-235或者钚-239的原子核裂变,其分裂后产生多余中子再引发周围原子核裂变引起链式反应,而原子弹爆炸产生的能量则是来自原子核裂变时的质量亏损。

另一个则是裂变装药存在临界,也就是超过一定形状的大小后,其自发裂变的中子能包裹在内并产生链式反应(达不到原子弹爆炸的条件),因此核装药会有两种装药方式,一种是枪机式,另一种内爆式,引爆时才达到临界质量。

原子弹的当量无法做大,有两个原因,一个是裂变材料非常昂贵,另一个则是裂变效率很差,上述中的引爆结构非常复杂,比如广岛原子弹铀-235装药64千克,但只有1千克发生了裂变,2%的比例都不到,现代最先进的原子弹利用率也很难超过20%。

聚变弹(原子弹引爆的氢弹)

原子弹尽管结构比较简单,但在发明了氢弹后,大部分国家都放弃了这种结构,因为氢弹尽管利用的是原子弹引爆时的X和伽马射线的“泡沫材料”反射聚焦到氘氚核材料,引发氘氚材料的聚变。

但对原子弹的装药量却没多少要求,只要能引爆氢弹即可,因此成本就大大降低了!所以那些玩透了氢弹的国家都将自己的核武库换成了氢弹,要不然这裂变材料本来就很宝贵,却浪费在了发挥不出用途的原子弹中,实在是太浪费了。

这氘很便宜,难道氚也很便宜吗?

重水中的氢就是氘,尽管买来做实验有点小贵,但对于裂变材料简直就是白菜价!那么氚呢?好莱坞大片中《蜘蛛侠》中的氚价格高到几千万美元一千克,是真的吗?

确实是真的,但氢弹中用的却不是氚,而是氘化锂!氘和锂都不贵,氘化锂生成也很简单,原子弹爆炸时的高温会让氘化锂分解,而其中的锂-6会在中子到达时生成氚,其反应过程如下:

所以氢弹中最贵“部件”就是原子弹,当然氢弹的外壳也有可能包裹铀-235和铀-238制成增强型版本,利用的是中子嬗变以及捕获中子裂变的原理,再次引发裂变过程增强氢弹爆炸的能量。

但氢弹的问题是很难制造小当量的,动不动就几百万吨起步,而原子弹最小当量可以下降到千吨级别,所以想要制造“手提箱”级别的原子弹,还是裂变弹为主。

无法长期保存的谣言究竟是怎么来的?

氢弹的成本比原子弹低,氘化锂不会衰变可以长期保存,唯一有问题的是原子弹,就像引信一样定期检修即可,那么问题来了,无法长期保存氢弹的谣言究竟是怎么来的呢?

这得追溯到1951年5月第一个氢弹装置“乔治”的结构,这个装置重达62吨,使用的是液态氘氚作为聚变材料,为了让这两种“氢”保持液态,需要庞大的制冷与压缩系统,因此这种氢弹根本不具备实用价值,只能用作氢弹原理的验证。

因此这种液态的氘和氚确实无法长期保存,液氢泄漏的问题在液态氘和氚上表现的淋漓尽致,所以过不了多久这氚和氘就跑光了,而且氚的半衰期为12.43年,无论制造么化合物,都无法改变氚半衰期,所以氢弹寿命不长久!但在1954年,美国人第一颗实用型氢弹就在比基尼岛上爆炸成功了,用的就是干式氢弹氘化锂。

所以并不会有什么无法长期保存的东西,但维护也是必不可少的,尽管这个成本不高,但数量多了管理与维护成本也不低,但真正贵的是搭载弹头的ICBM(洲际弹道导弹),所以搞那么多弹头干嘛,原子弹对轰,几百枚和几万枚效果差了不大,打个比方就是把一块地犁一遍和十遍的区别。

延伸阅读:究竟什么是三相弹?

大很多朋友误将氢弹外面包裹了一层裂变材料的叫做三相弹,其实那只是一个增强型的二相弹,裂变-聚变-裂变,真正的三相弹则是裂变-聚变-聚变,这种才是三相弹。

氢弹的结构非常神奇,它可以不断串联形成N相弹,其原理其实和原子弹引爆氢弹的原理是一样的,只是它一次引爆的氘氚是有限的,但串联起来的N相弹可以将氢弹的当量无限提升。

1961年10月30日在新地岛试爆的沙皇氢弹就是这种多级串接的结构,有传闻称我国的洋葱结构(于敏构型)改成这种结构花了不少力气。至于最高当量,据说泰勒曾主持实际设计过10亿吨氢弹的结构模型,而理论模型则达到了100亿吨。

Edward Teller 和 Enrico Fermi

当然沙皇氢弹只有1亿吨(设计当量),实际爆炸当量约为5800万吨,这是人类制造过的最强大的爆炸物,那些10亿吨和100亿吨的爆炸物,想找个试爆的地方都难!