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转 于敏构型决定神州氢弹小型化发展失败
作者:PBSNPR
发表时间:2017-07-25
更新时间:2017-07-25
浏览:159次
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于敏构型决定中国氢弹小型化发展失败

为什么,因为它的结构设计导致中国氢弹小型化发展失败,其最小的结构只能是比较笨
重的直径接近1米球体,而欧美氢弹的直径在0.3米左右。


我们先来说说 其结构,才能了解为什么这么烂。

一、原子弹弹芯设计

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,钚-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。

原子弹制造: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,能可靠地把铀-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,那么这颗“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。


中子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
药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。

核弹爆炸。

二、 中国的于敏构型氢弹 弹芯设计


http://i63.tinypic.com/4ghnat.jpg

于敏 氢弹构型成功的物理秘密就是:

http://i63.tinypic.com/2eogsxh.jpg

苏联早期发展的“千层饼”氢弹,它的威力小,只算得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”氢弹的最外边的反射层是铀
238 ,而于敏用钚-239代替,从而成功研发于敏—氢弹构型。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子导致反射层铀-238碎片裂变。

于敏 氢弹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。

这就是于敏 氢弹构型热核武器设计成功的原因。


如图所示:

http://i63.tinypic.com/2jffuz6.jpg

http://i68.tinypic.com/309ldg3.jpg

http://i67.tinypic.com/16lecd4.jpg

http://i64.tinypic.com/2ms334l.jpg

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;

第三部分为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一根半径约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、最外边的反射层是厚厚的一层 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

http://i67.tinypic.com/14trjmc.jpg

http://i67.tinypic.com/rrl2eu.jpg

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,这些中子将诱发原子弹弹芯的铀235或钚239开始发生剧烈的链式核裂
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。


核弹爆炸。

http://i65.tinypic.com/25f36oh.jpg

http://i67.tinypic.com/2yzab7t.jpg

第四章 中子源中子管装置设计

没有中子源( 铍/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,通过控制系统才将其通过中子管的
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。

如图所示:

http://i67.tinypic.com/2rf3jiv.jpg


第五章:

中国氢弹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公斤弹头

http://i63.tinypic.com/qpf22v.jpg

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。

所以中国氢弹最小化的设计体积为直径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—氢弹构型的核弹的引爆导致如下事件顺序发生:

http://i64.tinypic.com/1z4agjo.jpg


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开始发生剧烈的链式核裂变。

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
移动的木头一样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)就会追上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。

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,与锂结合生成氚。


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。

9、核弹爆炸。

所有这些事件在亿分之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。

为什么它的结构设计导致中国氢弹小型化发展失败?


中国于敏 氢弹构型的原子弹内置中心造成的,所以核材料—氘化锂无法高度压缩,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,在核心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,造成聚变反应也低。

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,
不然就会造成氢弹爆炸失败。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,
氘氘碰撞的机会也多,所以爆炸材料利用率高,爆炸当量高。



附件章

美国的 泰勒-乌拉姆型氢弹 构造

美国 W87核弹头重量在200~272千克之间, 爆炸当量 威力可达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)和位于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的塑料泡沫。

http://i63.tinypic.com/73hyrc.jpg

http://i65.tinypic.com/f9pjsn.jpg

http://i65.tinypic.com/2j28g80.jpg


核弹的引爆导致如下事件顺序发生:

http://i65.tinypic.com/2ry62v4.jpg

http://i67.tinypic.com/fnr57t.jpg

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。

4. 氘化锂被挤压到大约原来的三十分之一。

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,这些阿尔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. 中子进入氘化锂,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。在最外边的反射层钚-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,从而生成更多的热量、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。

11. 核弹爆炸。

http://i63.tinypic.com/53mvt0.jpg

12.

所有这些事件在亿分之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。

http://i65.tinypic.com/24ziv08.jpg

氢弹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中空的钚-239棒外的,氢弹同样非常安全。

而且,由于于敏构型氢弹核心只有一个中子源,所以民间军事专家估计中国的于敏构型
氢弹50%炸不响。

而美国泰勒-乌拉姆型氢弹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,又因为氢弹有3个中子源,所以100%炸响。




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