非国力雄厚而不成:成功造出氢弹需过6大难关

2016-01-30 10:01:00 解放军报 分享
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  相对原子弹,氢弹的威力更大。从原子弹到氢弹,是核武器质的飞跃。那么,想要造出一枚成熟且能够投入实战的氢弹,要过哪些难关呢?

  第一步:原理突破。氢弹是利用轻核聚变反应放出巨大能量的武器,从雷管引爆炸药到核爆炸结束,需要经过几十个物理过程。研究这些物理过程的规律,并在此基础上提出新的设计原理,是研制氢弹的关键。美国探索氢弹初期,就是在用大量裂变材料点燃少量热核材料,还是用少量裂变材料点燃大量热核材料上煞费苦心,最后采用“特勒-乌拉姆装置”奠定成功爆炸的基础,才使氢弹原理试验宣告成功。

  第二步:材料合适。核聚变材料主要有氘、氚,氘、氚是氢的同位素。氢在自然界中大量存在,但氚在自然界中极为稀少,人工制造的氚成本高、稳定性差,如何在常温常压下将气态的氘、氚制成适用于武器使用的材料?如何达到至少1000万摄氏度高温的聚变条件?如何研制数量足够多密度足够大的轻核材料?这些问题曾让无数科学家头疼不已。因此,选择合适的核聚变材料,使其达到高温、高密度,又能维持足够长的燃烧时间,是制造氢弹的诀窍所在。

  第三步:构型设计。氢弹构型是指各种材料的配置、形状和尺寸。1979年,美国曾发生了一起“《进步》杂志事件”,文章涉及了氢弹构型,被美国政府认为泄露了国家机密,引起诉讼。氢弹构型的具体细节,各有核国家至今仍守口如瓶。氢弹构型难以借鉴,只有通过大量的大规模理论及数值模拟计算,才能设计出有效的核装置。

  第四步:人才储备。研制氢弹需要核物理学、力学、光学、化学、电子学、材料科学、计算机科学等多个学科协同配合,背后需要的是强大的人才储备。早在1941年9月,美国刚开始研制原子弹的时候,物理学家恩里科·费米就向爱德华·特勒提出是否能利用原子弹爆炸点燃热核反应的问题,许多天才的科学家也都不同程度地谈及这个问题。因此,从上世纪40年代初开始,一大批多学科专业领域的科学家向氢弹研制发起挑战,最后由被誉为“氢弹之父”的科学家爱德华·特勒将理想变成现实。

  第五步:国力充足。氢弹的研究设计要比纯裂变原子弹困难得多,需要大量的新技术、新材料和新设备,涉及许多基础性工业和原创性科学领域。掌握氢弹的设计原理和制造技术,是一个国家科技水平和实力的全面反映,更是一个国家综合国力的重要体现。因此,不具备坚实的工业基础和一定的经济实力,不掌握必要的核技术,想制造出成熟的氢弹,只能是一厢情愿。

  第六步:试验验证。氢弹爆炸包含大量十分复杂的物理过程,尽管经过了半个多世纪的发展,但对其作用规律的认识和掌握还远远不够,氢弹的设计至今仍强烈依赖于设计人员的经验,只有大规模核爆炸试验才能对所研制的核装置的合理性进行有效验证。因此,核试验是研制发展氢弹必不可少的手段。按试验时的环境条件不同,核试验的方式有大气层核试验、地下核试验、高空核试验、水面及水下核试验,核试验方式的选择与试验目的紧密相关。地下核试验采用全封闭式爆炸,可避免场地大规模放射性污染,同时便于安排实时近区物理测量,对研究核武器原理以及核爆炸物理过程十分有利,还可以创造模拟高空环境的真空条件,进行高空核爆效应研究。所以,有核国家后期全部采用地下方式进行核试验。由于核爆炸具有巨大的破坏性,1996年9月10日,联合国大会通过了《全面禁止核试验条约》。《全面禁止核试验条约》规定:缔约国将作出有步骤、渐进的努力,在全球范围内裁减核武器,以求实现消除核武器,在严格和有效的国际监督下全面彻底核裁军的最终目标。所有缔约国承诺不进行任何核武器试验爆炸或任何其他核爆炸,并承诺不导致、鼓励或以任何方式参与任何核武器试验爆炸。

  (高桂清 作者单位:火箭军工程大学)

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  原子弹亦称裂变弹或裂变武器,是利用铀或钚等易裂变重原子核的链式裂变反应,在瞬间释放巨大能量的核武器。原子弹主要由引爆控制系统、炸药部件、反射层、核装料组成的核部件、中子源等构件组成,威力通常为几百到几万吨TNT当量。

  氢弹亦称聚变弹或热核武器,是利用核裂变装置爆炸的能量引发氢的同位素氘、氚等轻元素原子核发生自持聚变反应,在瞬间释放巨大能量的核武器。氢弹的威力可达几千万吨TNT当量。

  中子弹亦称加强辐射弹,是一种以热核材料氘氚聚变反应所产生的高能中子辐射为主要杀伤力,冲击波和光辐射效应降到很低的特殊性能核武器。它的爆炸威力不大,通常为千余吨TNT当量。对于集群和装甲目标,中子弹是一种有效武器。

责编:范辰言