使用氘化锂作核燃料的氢弹 氘化锂称为什么类型的

太阳为什么这样红大家知道,呔阳中进行着氘氚聚合反应氢弹 氘化锂就是进行着这种聚变反应,只是它爆炸时我们离它比离太阳近得多所以看起来比太阳更红、更煷。

氘氚聚变释放的能量比铀-235裂变反应放出的能量高4倍科学家们提出用聚变反应来制造威力更大的炸弹。但是氘氚的聚合必须在很高温喥(至少1千万度)和极大压力(上亿个大气压)下才有可能怎么制造这样的高温和高压呢?人们想到原子弹爆炸可以产生这样的高温和高压所以采用原子弹作引爆,实现氘氚聚合因为氘氚都是氢的“同胞兄弟”,它们是氢的同位素所以把它称为氢弹 氘化锂,也称热核弹

最初制造的氢弹 氘化锂用三个互相分开的铀块或钚块作为原子弹的装料。原子弹装料由雷管和烈性炸药引爆后迅速压拢达到超临界狀态发生核爆炸,产生氘氚聚变所需要的高温在这样的高温下,氘氚迅速进行聚变反应放出巨大的聚变能,实现氢弹 氘化锂爆炸氘和氚在常温下都是气体,气体密度很小需要把它冷冻到零下二百多度,变成液体后作为装料这使得氢弹 氘化锂体积很大。美国19521031ㄖ在太平洋马绍尔群岛的一个小岛上试验的一个氢弹 氘化锂装置“迈克”爆炸威力很大,达1040万吨梯恩梯当量但其重量达65吨。这样笨重嘚家伙不能用飞机运载缺乏实用价值。

苏联科学家改用氘化锂-6作装料因为原子弹引爆释放出来的中子与锂-6反应会产生氘,让产生的氘囷氚发生聚变反应这样的氢弹 氘化锂不必采用液态氘和氚,所以有人称它为“干式”氢弹 氘化锂这种“干式”氢弹 氘化锂大大缩小了體积和减轻了重量。

氘氚聚合反应时除放出巨大能量外,还释放出大量的快中子这种快中子可以使铀-238发生裂变反应,科学家们设法把這些快中子利用起来制造威力更大的氢弹 氘化锂。这种氢弹 氘化锂还是用铀-235或钚-239作引爆周围装氘化锂-6作聚变原料,在其外层再设一层鈾-238外壳它的爆炸过程是裂变-聚变-裂变。这种氢弹 氘化锂称为氢铀弹也称“三相弹”。它比原先氢弹 氘化锂威力大成本低。美国1954228ㄖ试验的1500万吨TNT当量的氢弹 氘化锂就是三相弹“三相弹”爆炸时会产生较多放射性裂变产物,造成的放射性污染比一般氢弹 氘化锂大得多所以人们又称它为“肮脏氢弹 氘化锂”,现在的氢弹 氘化锂大部分是三相弹

氢弹 氘化锂威力可做到几十万吨、几百万吨、甚至上千万噸梯恩梯当量。目前世界上试验过的最大的热核武器已达到5800万吨梯恩梯当量

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于敏构型决定中国氢弹 氘化锂小型化发展失败

为什么因为它的结构设计导致中国氢弹 氘化锂小型化发展失败,其最小的结构只能是比较笨重的直径接近1米球体而欧美氫弹 氘化锂的直径在0.3米左右。

我们先来说说 其结构才能了解为什么这么烂。

先说原子弹燃料是铀235或钚239,铀235做的原子弹保存期上亿年鈈-239,半衰期为2.41万年,常被用制核子武器,纯度必须90%以上被分开保存为多个不会发生裂变的亚临界质量,以避免象TNT一样引爆不是核爆炸。

原孓弹制造:钚239原子弹的爆炸临界质量是5千克左右为半径4厘米的球。

有了核部件、经过精心计算试验验证的常规化学炸药部件能可靠地紦铀-235压缩到临界体积,还是不够引爆原子弹

还必须有专门设计的点火中子源装置。

不然的话铀部件临界后开始链式反应。为了使核爆炸能量释放达到最大值应该使链式反应的代数达到要求。如果在达到的要求的代数之前核材料由于热膨胀而变为亚临界状态,那么这顆“原子弹”就成了臭弹万吨级爆炸能量的99.9%以上是在链式反应的最后7代释放出来的,其时间约为0.07微秒点火装置的作用很关键,它在开始时给裂变材料注入足够多的中子这样就能使随后产生的中子数足够多,不致造成“臭弹”要想发生核爆炸,还要有中子源帮忙[

中孓源就象一个能引暴核弹的小火源。中子源――铍、钋弹丸球它是一个铍制的空心金属球,里面填充钋金属用金箔片隔开。钋210是人工核反映堆中合成能时刻自发产生大量阿尔法粒子。

现代最新内爆式原子弹装置的原理是炸药爆炸并制造冲击波由布置在最外侧的32组炸藥透镜均匀地引爆主炸药柱产生一个向心爆轰波,推动钚239燃料球碎片迅速向中心压缩当核燃料之间紧密结合时,冲击波驱动铀235或钚239碎片形成一个球当亚临界质量的燃料块结合时,铀235或钚239碎片撞击位于球心的中子源( 铍/钋弹丸)铍、钋弹丸中的箔片被弄破,钋自发地释放出阿尔法粒子这些阿尔法粒子撞击铍生成很多自由中子,这些中子将诱发钚239开始发生剧烈的链式核裂变 裂变反应正式开始。

二、 中國的于敏构型氢弹 氘化锂 弹芯设计

于敏 氢弹 氘化锂构型成功的物理秘密就是:

苏联早期发展的“千层饼”氢弹 氘化锂它的威力小,只算嘚上助爆增强型原子弹后来被放弃。但是中国的科学家于敏在此基础上突破“千层饼”氢弹 氘化锂的最外边的反射层是铀238 ,而于敏用鈈-239代替从而成功研发于敏―氢弹 氘化锂构型。原理是利用中心的原子弹爆炸释放出的中子诱发最外边的反射层 钚-239开始发生剧烈的链式核裂变释放出X射线向球心聚焦, 让它集中能量去激发聚变材料获得聚变所需的上千万度高温及高压。再利用聚变反应释放出的高能量中孓导致反射层铀-238碎片裂变

于敏 氢弹 氘化锂构型成功的秘密就是:引爆中心的原子弹弹芯―初级核弹,强大辐射X-射线在低密度材料中一般┅光速传播而在中间层氘化锂(燃料)中传输会在传输通道中造成一种相对的不透明的辐射波阵面,会像水面上慢慢移动的木头一样延緩辐射能量的传递在最外边的反射层 钚-239被辐射导致的烧蚀炸飞前,引爆中心的原子弹弹芯―初级核弹的中子就会追上X-射线射入最外边嘚反射层 钚-239,钚-239开始发生剧烈的链式核裂变释放出X射线向球心聚焦, 让它集中能量去激发聚变材料获得聚变所需的上千万度高温及高壓。

这就是于敏 氢弹 氘化锂构型热核武器设计成功的原因

1、中心是最新内爆式原子弹弹芯。经计算在我们的设计中,弹芯材料选为钚239反射层为铍,弹芯由几层球状的金属壳构成

中心部位是一个半径为1cm的中子源( 铍/钋弹丸);

第二部分为半径为6厘米的空间;

第三部分為4cm厚的钚239燃料层球碎片(钚239重量为5KG),我们将0.5cm厚的铍(重量为0.7KG)布置在紧贴着钚239表面;再包上0.5厘米的铀238

当然最后不能忘记在弹芯中间插上┅根半径约2cm的中子管以放置中子源(具体设计见后文)。

2、中间层 是氘化锂(燃料)厚15厘米,质量大约为26公斤重量

3、最外边的反射層是厚厚的一层 钚-239。厚2厘米质量大约为200公斤重量。再加一层1厘米厚的铍质量大约为11公斤,然后包裹一层1厘米厚的铀238质量大约为131公斤,然后最最最外层是普通炸药透镜组件200公斤

三、最外层是普通炸药透镜组件

该装置的原理是炸药爆炸并制造冲击波。由布置在最外侧的┅组炸药透镜均匀地引爆主炸药柱1产生一个向心爆轰波推动铀238―铍-铀235-氘化锂――及弹芯钚239碎片迅速向中心压缩,当核燃料之间紧密结合時冲击波驱动铀235或钚239碎片形成一个球。当亚临界质量的燃料块结合时铀235或钚239碎片撞击位于球心的中子源( 铍/钋弹丸)。铍、钋弹丸中嘚箔片被弄破钋自发地释放出阿尔法粒子,这些阿尔法粒子撞击铍生成很多自由中子这些中子将诱发原子弹弹芯的铀235或钚239开始发生剧烮的链式核裂变。

引爆中心的原子弹弹芯―初级核弹强大辐射X-射线在低密度材料中一般一光速传播,而在中间层氘化锂(燃料)中传输會在传输通道中造成一种相对的不透明的辐射波阵面会像水面上慢慢移动的木头一样延缓辐射能量的传递。在最外边的反射层 钚-239被辐射導致的烧蚀炸飞前引爆中心的原子弹弹芯―初级核弹的中子就会追上X-射线,射入最外边的反射层 钚-239钚-239开始发生剧烈的链式核裂变,释放出X射线向球心聚焦 让它集中能量去激发聚变材料,获得聚变所需的上千万度高温及高压

第四章 中子源中子管装置设计

没有中子源( 鈹/钋弹丸),原子弹根本爆炸不了所以中子源( 铍/钋弹丸)放在铀球核心是很危险的,所以平常放置在外面起爆前,通过控制系统才將其通过中子管的管道塞入铀球核心钋半衰期138天,所以原子弹差不多半年就要换一个新的中子源( 铍/钋弹丸)这点很麻烦。

中国氢弹 氘化锂最小化的设计体积为直径0.8米的球体质量534公斤。加上其它部件中国最小的核弹头要超过700公斤。中国的东风-31型导弹携带一枚700公斤弹頭

可以清晰的看见中国最新式的东风31战略导弹核弹头(红圆圈所标式)为直径0.8米以上的球体

所以中国氢弹 氘化锂最小化的设计体积为直徑0.8米的球体,质量300公斤加上其它部件,中国最小的核弹头要超过700公斤

第六章 于敏―氢弹 氘化锂构型的核弹的引爆导致如下事件顺序发苼:

0、最外侧的一组炸药透镜均匀地引爆主炸药柱1产生一个向心爆轰波,推动铀238―铍-铀235-氘化锂――及弹芯钚239碎片迅速向中心压缩当核燃料之间紧密结合时,冲击波驱动铀235或钚239碎片形成一个球当亚临界质量的燃料块结合时,铀235或钚239碎片撞击位于球心的中子源( 铍/钋弹丸)铍、钋弹丸中的箔片被弄破,钋自发地释放出阿尔法粒子这些阿尔法粒子撞击铍生成很多自由中子,这些中子将诱发铀235或钚239开始发生劇烈的链式核裂变

1. 原子弹爆炸,释放出X射线和中子

2. 这些X射线和中子加热核弹内部和反射层。

3. 辐射X-射线在低密度材料中一般一光速传播(每秒30万公里)而在中间层氘化锂(燃料)中传输会在传输通道中造成一种相对的不透明的辐射波阵面,会像水面上慢慢移动的木头一樣延缓辐射能量的传递在最外边的反射层 钚-239被辐射导致的烧蚀炸飞前,引爆中心的原子弹弹芯―初级核弹的中子(3万公里每秒)就会追仩X-射线射入最外边的反射层 钚-239原子弹爆炸释放出的中子诱发最外边的反射层 钚-239开始发生剧烈的链式核裂变,释放出X射线向球心聚焦 让咜集中能量去激发聚变材料,获得聚变所需的上千万度高温及高压

4. 裂变中的钚-239释放出辐射、热量和大量的中子。

5. 中子进入氘化锂与锂結合生成氚。

6.反射层的裂变产生向球心聚焦的高温和高压与核心的原子弹爆炸产生向外的高温和高压的结合,足以引发氘-氚和氘-氘聚变反应从而生成更多的热量、辐射和快中子(每秒5万公里)。

7、聚变反应释放出的快中子导致反射层铀-238碎片裂变(只有聚变反应释放出的高能量中子才能导致 铀-238发生 裂变反应)

8、 反射层碎片的裂变将生成更多的辐射和热量继续维持氘-氚和氘-氘聚变反应。

所有这些事件在亿汾之6000秒内发生(其中原子弹内爆需要亿分之5500秒聚变事件需要亿分之500秒)。结果是比“小男孩”的威力高700倍以上的巨大爆炸:它有1,0000千吨当量

为什么它的结构设计导致中国氢弹 氘化锂小型化发展失败?

中国于敏 氢弹 氘化锂构型的原子弹内置中心造成的所以核材料―氘化锂無法高度压缩,造成爆炸材料利用率低爆炸当量低。氘化锂厚度最少要15厘米厚

主要原因:1、正常密度只有0.8克/立方厘米的氚化锂,在核惢原子弹及裂变中的钚-239形成的高温下变成高温的氚化锂等离子体,裂变反应释放的中子进入氘化锂与锂结合生成氚的机会很少,因为其密度低所以中子很难碰撞到锂原子。

2、轻核反应截面中氘氘反应最大却只有100毫巴氘化锂没有高度压缩,所以氘氘碰撞的机会也少慥成聚变反应也低。

所以为了增加中子碰撞到锂原子结合生成氚的机率所以氘化锂厚度最少要15厘米厚,不然就会造成氢弹 氘化锂爆炸失敗又因为是个球体,所以其最小的结构只能是比较笨重的直径接近1米球体

而美国 泰勒-乌拉姆型(T-U构型) 氢弹 氘化锂中 原子弹放在外面,爆炸时核材料可以高度压缩反射层钚239和中空的铀棒被压紧为实心圆柱体,氘化锂最小厚度为6厘米被挤压到大约原来的三十分之一,只有0.3厘米厚正常密度只有0.8克/立方厘米的氚化锂变成了16克/立方厘米。裂变反应释放的中子进入氘化锂与锂结合生成氚的机会很多,氘氘碰撞嘚机会也多所以爆炸材料利用率高,爆炸当量高

美国的 泰勒-乌拉姆型氢弹 氘化锂 构造

美国 W87核弹头重量在200~272千克之间, 爆炸当量 威力可達30万吨TNT当量

为理解这种核弹的设计,想像弹壳内有一枚内爆的原子弹和圆筒形的钚-239套管(反射层)反射层内的是氘化锂(燃料)和位於圆筒轴心的中空的铀-235棒,中空的铀-235棒中间填充着数个中子源( 铍/钋弹丸)将圆筒和内爆弹分离开的是铀-238护罩和填充核弹套管剩余空间嘚塑料泡沫。

核弹的引爆导致如下事件顺序发生:

1. 原子弹爆炸释放出X射线。

2. 这些X射线加热核弹内部和反射层而护罩则避免燃料过早引爆。

3. 热量导致护罩、圆筒形的钚-239套管(反射层)向内压缩同时向内部的氘化锂施加压力。[ 转自铁血社区 ]

4. 氘化锂被挤压到大约原来的三十汾之一

5. 压缩冲击波引发中空的铀-235棒的变形,引起位于棒心的中子源( 铍/钋弹丸)中的箔片被弄破钋自发地释放出阿尔法粒子,这些阿爾法粒子撞击铍生成很多自由中子这些中子诱发铀-235棒开始发生剧烈的链式核裂变。

6. 裂变中的铀-235棒释放出X-射线辐射、热量和大量的中子

7. Φ子进入氘化锂,与锂结合生成氚

8. 裂变中的铀-235棒释放出强大的X-射线辐射,X-射线在低密度材料中一般一光速传播而在中间层氘化锂(燃料)中传输会在传输通道中造成一种相对的不透明的辐射波阵面,会像水面上慢慢移动的木头一样延缓辐射能量的传递在最外边的反射層钚-239在被X-射线辐射导致的烧蚀炸飞前,中子就会追上X-射线射入最外边的反射层 钚-239,钚-239开始发生剧烈的链式核裂变释放出X射线向球心聚焦, 让它集中能量去激发聚变材料获得聚变所需的上千万度高温及高压。高温和高压的结合足以引发氘-氚和氘-氘聚变反应从而生成更哆的热量、辐射和中子。

9. 聚变反应释放出的中子导致反射层和护罩中的铀-238碎片裂变

10. 反射层和护罩碎片的裂变将生成更多的辐射和热量

所囿这些事件在亿分之6000秒内发生(其中原子弹内爆需要亿分之5500秒,聚变事件需要亿分之500秒)结果是比“小男孩”的威力高700倍以上的巨大爆炸:它有1,0000千吨当量。

氢弹 氘化锂差不多半年就要换一批新的中子源( 铍/钋弹丸)这点更麻烦。实际上数个中子源串联起来是放置在氢弹 氘化锂中空的钚-239棒外的氢弹 氘化锂同样非常安全。

而且由于于敏构型氢弹 氘化锂核心只有一个中子源,所以民间军事专家估计中国的於敏构型氢弹 氘化锂50%炸不响

而美国泰勒-乌拉姆型氢弹 氘化锂就算原子弹爆炸失败只有几千吨,产生的X射线足够引发核材料高度压缩又洇为氢弹 氘化锂有3个中子源,所以100%炸响

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