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氢弹

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比基尼环礁的核試

氢弹,又称热核武器,屬於核武器的一种。主要利用同位素)的核融合反应所释放的能量来进行杀伤破坏,属于威力强大的大规模杀伤性武器聯合國安全理事會五大常任理事國)合法擁有熱核武器,2017年9月朝鲜民主主义人民共和国公開測試氢弹技术。

概要[编辑]

Implosion bomb animated.gif
氫彈反應機制

氢弹的設計细節是被嚴格保密的,氢弹的构型一直是五大联合国安全理事会常任理事国的最高機密。然而其基本原理已被公眾廣泛得知。在接近三十年的时间里,这个方案的基本特征都作为国家机密秘而不宣。它的特征包括

  1. 将核弹的爆炸分成两个阶段,一个是用于引发次级核爆的初级核爆,另一个就是威力更大的次级核爆。
  2. 通过初级核弹中核裂变产生的X-射线对次级核弹进行压缩,这个过程称为对次级核弹的辐射内爆
  3. 在内压缩以后,通过次级核弹内部的裂变爆炸对次级核弹进行加热。

由于这个设计方案使用氢同位素聚变反应来产生中子,它被认为是氢弹的秘密。然而,在绝大多数应用中,它的毁灭性的能量都是来自于铀的核裂变,而不是氢的核聚变。最初,这个方案用于数百万吨当量的热核武器,但是由于它也非常适用于小型核武器,中、美、英、蘇俄基本上是使用此方案,但在工程设计與製造氢弹的構形设计為五大常任理事国私藏,被列為最高機密。

原理[编辑]

热核武器的基本原理与太阳恒星相似,利用核聚变产生能量,但其反应不受控,瞬间释放全部能量。在目前的应用阶段,就其原理来说,它并不是「纯净」的核融合武器;确切的说,它应该叫「三相弹」,也称作“氢铀弹”。

泰勒-乌拉姆设计方案是当前世界上绝大部分核武器所使用的核武器设计概念[1]。它以两个主要的贡献者命名:爱德华·泰勒斯坦尼斯拉夫·乌拉姆。他们在1951年为美国提出了这个设计方案。

氢弹原材料[编辑]

目前的氫彈需要由原子彈核分裂產生的超高溫來引發核融合反應,單純使用核融合反應的氫彈還是假想階段。

要完成一顆氫彈的核融合材料,主要有氘化锂6。另外,氫彈常見原料也可以是鈾-238

爆炸过程[编辑]

它的爆炸过程大致是:核裂变—核聚变—核裂变。它的核装料中,最外部是铀-238,里面包裹着一个氢弹。它的特点是,借助热核反应产生的大量中子轰击铀-238,使铀-238发生裂变反应。这种氢铀弹的威力非常大,放射性尘埃特别多,所以是一种“肮脏”的氢弹,其具有了空前绝后的威力。

各国的發展[编辑]

美国[编辑]

美國氫彈之父愛德華·泰勒于1958年。
美國的氫彈,有人叫做Teller-Ulam bomb

1950年1月,美国总统杜鲁门决定研制氢弹。氢弹的研究工作由匈牙利籍猶太裔科学家愛德華·泰勒领导。愛德華·泰勒被称为美國氫彈之父。1951年泰勒在佔有了烏拉姆的一個創新構想,並將其開發成第一個可行的爆炸當量達百萬噸級氫彈設計。烏拉姆及泰勒的貢獻就成了後來的泰勒-烏拉姆設計方案。利用原子弹促进爆炸时产生的高温,使氘发生核融合反应。

1951年5月,氢弹原理试验准备工作就序,试验弹代号「乔治」,在太平洋上的恩尼威托克岛试验场进行。极其笨重(达62吨)的试验装置放在60余米的钢架上,装置以液态氘作为核融合原料,并有冷却系统使氘处于极低温。试验证明爆炸威力大大超过原子弹。[2]

1952年11月1日又一个氢弹试验装置「常春藤麥克」在太平洋的埃內韋塔克環礁上爆炸。该装置高6米,直径为1.8米,重达65吨,看上去像个大暖瓶,爆炸威力达1000万吨TNT当量。相当于广岛型原子弹的500倍。「常春藤麥克」体积比一辆载重汽车还大,它必须装有笨重的制冷系统,这样的装置飞机导弹都无法运载,没有什么实战价值。

1954年,美国的第一颗实用型氢弹在比基尼岛试验成功[3]

苏联[编辑]

1953年8月,苏联宣布氢弹试验成功,当量40万吨。其方案是采用的一种同位素锂─6和氘的化合物──氘化锂作核燃料。氘化锂是固体,不需冷却压缩,制作成本低、体积小、重量轻、便于运载。这种氢弹称为「乾式」氢弹,所以蘇聯是第一個成功把氫彈實用化的國家。

1955年,沙哈諾夫留在薩羅夫主導研發並設計製造出蘇聯首枚百萬噸級氫彈,並成功試爆有史以來破壞力最大核武器——沙皇炸彈,爆炸當量超過5000萬噸。安德烈·德米特里耶維奇·沙哈諾夫被称为蘇聯氫彈之父。

英国[编辑]

英国於1957年5月15日拥有氢弹。

中国[编辑]

中國氫彈之父于敏率領的研製團隊于1966年12月28日成功地进行氢弹原理试验,当量30万吨。1967年6月17日由飞机空投的330万吨当量的氢弹试验获得成功[4]

法国[编辑]

法国在美国曼哈頓計劃協助下核技術有長足進展,於1968年8月也拥有氢弹。

朝鲜[编辑]

朝鮮民主主義人民共和國2017年9月3日宣稱成功試爆氫彈,成為联合国五大常任理事国外,唯一製作出氫彈的國家。

參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ From National Public Radio Talk of the Nation, 2005-11-08, Siegfried Hecker of Los Alamos, "the hydrogen bomb – that is, a two-stage thermonuclear device, as we referred to it – is indeed the principal part of the US arsenal, as it is of the Russian arsenal."
  2. ^ CCTV-军事频道:氢弹. www.cctv.com. 2013-01-13 [2013-03-03]. 
  3. ^ 1954年3月1日 美国试验第一枚氢弹. news.ifeng.com. 2013-03-01 [2013-03-03]. 
  4. ^ 1967年中国首颗氢弹爆炸:大胆采用轰炸机空投. www.sina.com.cn. 2009-08-19 [2013-03-03].