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為什么威力更大的氫彈反而更便宜?原子彈和氫彈到底有什么區別?

2022-03-01  星辰大海種花家   |  轉藏
   

原子彈和氫彈都屬于核武器,但兩者的差異卻十分巨大,最簡單的區別則是氫彈威力遠比原子彈大,而原子彈的單位當量成本卻比氫彈要高得多!

威力大的氫彈為什么成本更低?

大家都知道原子彈用的是裂變材料,所以有人將原子彈稱為裂變彈,它的原理則是重核裂變,能裂變的重元素很多,但一般用的都是鈾-235和钚-239,它們裂變的過程略有區別:

鈾-235遭遇一顆熱中子撞擊會裂變成鋇-141和氪-92,多余2-3顆中子又能讓更多的鈾原子核裂變,如下圖:

這就是鏈式反應的過程,一直到裂變“所有”鈾-235的原子都參與了裂變,而钚-239的裂變則如下:

盡管產物有些不一樣,但兩者能量釋放比例差不多,大約在0.094%,接近1‰左右,廣島的原子彈屬于鈾彈,64千克鈾大約有1千克產生了裂變,產生了1g的質量虧損,大約相當于2萬噸TNT當量。

原子彈成本也就在這里了,第一個鈾-235提純太困難,因為自然界的鈾只有0.72%屬于同位素235,其他都是238,這個不能裂變,所有要提純,這個能量消耗太大了。

離心機

另一個則是裂變效率太差,由于裂變材料存在臨界質量(到達一定質量后會自發裂變),因此要分開存放,比如廣島原子彈用槍機式(分兩塊,引爆時合在一起),長崎的原子彈則是內爆式,像花瓣一樣,爆炸時擠到一起。

這種方式引爆后裂變能量快速釋放會導致材料間距離越來越遠,因此裂變開始沒多久就中子就撞擊不到原子核了,所以裂變結束,留下了大量未裂變的材料被炸飛了,實在是太浪費。

假如按廣島原子彈造一顆百萬噸級當量的核彈,那么需要50*64千克=3.2噸鈾-235,能把當年二戰時的美國人干破產了,所以就算后來裂變效率搞了(20%,廣島原子彈才1.6%)也不會造很大,最大也就30~50萬噸,因為成本實在是太高。

為何氫彈的成本更低?

氫彈需要原子彈來引爆,氫彈怎么就更便宜了?道理很簡單,因為引爆氫彈的原子彈只需要入門級!而氫彈用的氘氚材料盡管很貴很貴,但卻可以用氘化鋰在原子彈爆炸過程中“現場生產”氘和氚,這玩意兒雖然不是白菜價,但也貴不到哪里去。

所以當原子彈引爆氫彈時,原子彈只需要千噸級甚至更低,此后的事情就交給中子了,氘化鋰受熱就會分解出氘,獲得中子后就會變成氚,如下圖:

所以你就知道了單位當量的氫彈要比原子彈成本低得多,而且氫彈還是可變當量的,也就是說我可以調整氫彈到底讓它爆多少當量,方便實用,簡單高效,只是它的引爆結構實在是太復雜了,所以全球除了聯合國五常以外,暫時還么有國家擁有氫彈,而有原子彈的國家差不多快十來個了。

無限威力的氫彈是真的嗎?

有人說氫彈的威力可以無限大,是真的嗎?

答案是肯定的!因為有一種結構,可以把氫彈串聯起來形成一個無限大當量的氫彈,而這種結構則叫做三相彈,說它是三相,但其實可以一直串聯形成N相彈,它的原理說起來倒是簡單的很,就是把原子彈引爆氫彈的那一套一直串接下去。

比如原子彈引爆時讓第一級氫彈中的氘化鋰-6分解成氘氚并聚變,然后第一級氫彈引爆讓第二級開始分解并聚變,如此這般一直下去,直到爆出一個無限大威力的氫彈。

比如沙皇炸彈就是一個三級串聯型氫彈,設計威力為1億噸TNT,實際試爆時減當量為5000萬噸,而美國人則打算造過10億噸級的氫彈,并且還曾設計過100億噸的爆炸模型,想想也是在是太可怕了。

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