为何战术核武可以做到几十吨当量?为何说中子弹也是氢弹的一种?

2020-08-13 21:09:33   




这两个问题其实是有直接关联的,因此瀚海狼山(匈奴狼山)放到一起讲。说起核武器尤其是氢弹,人们的第一印象往往是几百万甚至几千万吨当量。其实核武器的当量本身的上限和下限都没有特别明确的极限。比如氢弹的当量几乎可以做的无限大。只要有足够的氘化锂6作为热核燃料,被原子扳机引爆后就会持续的燃烧反应。理论上可以做成比太阳还大,因为恒星本身就是一颗颗不断内爆的超大氢弹。那么核武器是否可以做到的当量很小,近乎常规炸弹的当量呢?目前人类的技术已经可以做到当量几十吨TNT级别。基本和特别大型的常规炸弹的当量差不多了。实际上还可以更小些。但是因为技术难度太大,变得完全没有必要而已。因此核武器并不一定代表着大范围的超级大当量的猛烈爆炸。



不论是裂变核武器还是聚变核武器,也就是原子弹和氢弹。都有一个根本性问题就是最小反应截面。反应截面是什么?彻底说清楚比较复杂,简单来说,就是一个中子每次都能打中原子核的概率问题。比如原子弹的链式反应,一个中子击中一个重原子核,引发这个原子核的裂变,这个原子核分裂过程中再产生几个中子;这几个新中子再击中附近的原子核,引发连锁反应。如果这些重原子核之间的空隙太大,那么中子就可能击中不了附近的原子核。这种链式反应就终止了,外在表现就是原子弹无法爆炸。这等于在一个封闭房间或者说空间里,中子像子弹一样乱飞。而且会和乒乓球一样,来回反弹着乱飞。如果把一个重原子核看做一个人体,那么早晚会被反弹乱飞的子弹也就是中子击中。而如果把人体缩小成一个苍蝇大小,那么这个在有限空间里乱飞的子弹,就有可能打不中苍蝇。



因此确保在空间内反弹横飞的子弹,每次都能打中的,人体和苍蝇体积之间的最小体积。就是反应截面。比如在人体和苍蝇之间大小的物体之间每次都可以被反弹横飞的子弹打中的最新体积是一个橘子,那么这个橘子就是最小反应截面。那么反应截面有没有可能变化呢?也是可以变化的。变化的办法有2种,第1就是把空间压缩。比如苍蝇在一个房间大小的空间里,可能很久都不会被横飞的子弹打中;但是如果把苍蝇压缩到一个乒乓球大小的空间里,那么就有极高的概率被打中。第2就是让有限次数反弹横飞的子弹反弹更多的次数,自然就增大了打中的概率。因此二战末期,各国初次研发原子弹的时候,认为要让一个铀235裸球达到核爆的临界质量需要60公斤级别,但如果在这个球外面包一层中子反射层,相当于人为增大中子不断反射的次数,就可以让临界质量降低到10公斤级。而如果再采用高能炸药强行压缩核材料球,最终可以把临界质量缩小到3公斤。越来越省核装药。其实还可以进一步压缩省料,不过难度越来越高罢了。



中子弹是一种以高能中子辐射为主要杀伤手段的强辐射战术核武器,实际上它是一种靠微型原子弹引爆的超小型氢弹,它的弹体由上、下两个部分组成。上部是一个微型原子弹扳机,一般只需要2公斤左右的钚239当装药;而全球最高水平可只用0.75公斤,所以号称一斤半。中子弹的主装药是氘和氚的混合物,外面是用铍和铍合金做中子反射层;没有一般氢弹所必须有的铀238外壳,这样子高能中子便可自由逸出,从而释放出大量的高能中子。这些高能中子到达弹体外部的铍反射层后,会立即反射回来,并产生铍的增殖效应。从而有利于氘和氚发生更完全的聚变反应,铍的这种增殖效应,主要以中子流的形式向四周释放,在其爆炸过程中,中子流的能量占总能量的80%左右,因此核污染相对较小,高能穿透性中子流杀伤剂量较大。但爆炸的主要能量,仍然和大当量氢弹一样来源于氘和氚混合物的聚变反应,因此仍然是氢弹的分支。