標籤:氫彈熱核武器臟彈

三相彈也稱「氫鈾彈」。以天然鈾作外殼,其放能過程為裂變-聚變-裂變三階段的氫彈。在熱核裝料外包上一層鈾238外殼,聚變反應時,產生的高能中子使外殼的鈾238起裂變反應,釋放出更多的能量。爆炸威力十分巨大。

1基本信息

三相彈
名稱:三相熱核炸彈
英文名:Tri-phase Thermonuclear Bomb
型號:不詳
重量:不詳
體積:不詳

2概述

眾所周知,普通氫彈是在原子彈的基礎上,外麵包一層熱核材料(氘、氚),由裂變反應放出熱量導致聚變反應,進而釋放出更多的能量。因為它是通過重核裂變觸發輕核聚變,所以,在物理學上又將氫彈稱為雙相彈。三相彈是在普通氫彈外再包一層貧鈾(鈾238)材料。鈾238這種用於坦克裝甲和穿甲彈的廉價材料雖然平時很安分,但當氫彈發生核聚變時會產生大量高能中子,鈾238的鈾核會引起裂變,產生出能量和裂變中子,前者增強了殺傷威力,而後者反過來衝擊氫彈中的鋰-6材料,製造出新的氚,加劇新一輪的熱核聚變,接下來的良性循環不用再多說了。可見其原理是核裂變-核聚變-核裂變三個過程,所以叫三相彈。它使普通二相彈的威力得到了成倍提高。
大當量三相彈爆炸效果

  大當量三相彈爆炸效果

三相彈也稱氫鈾彈,爆炸時先由中心的鈾235或鈈239裂變產生超高溫,在這條件下氘(dao,符號D)和氚(chuan,符號T)【均為氫的同位素】進行熱核反應,如同氫彈一樣釋放出巨大能量,產生大量快速衝擊中子,其速度超出每秒五萬千米,能量很大,在這樣高速的中子流的持續轟擊下,外層的鈾-238這種平時不易裂變的原子也發生裂變,釋放巨大的能量,從而獲得氫彈和原子彈的雙重爆炸威力。同時,這種爆炸產生的鈾-238碎片很多,於地面形成的放射性污染也很嚴重,從殺傷力的角度來說更加威懾。
打個通俗的比方,有個叫原子彈的傢伙穿上件熱核材料做的馬甲就成了氫彈,後來又在外面套上件貧鈾材料(鈾238)做的防彈馬甲就改叫三相彈了。
前面說了,三相彈就是一種氫彈。印象中,世界上大多數氫彈,特別是用於戰略核武器的大當量氫彈,都應該是三相彈。雖然沒看到中國官方宣稱進行過三相彈試爆。
三相彈的製作不難,中國沒有它反而是不可思議的。三相彈是為增大威力而產生的,三相彈威力中差不多一半是來自裂變,所以造成的放射性沾染嚴重,是不環保的典型的臟彈。

3主要特點

製造成本較低廉
為了進一步擴大氫彈的威力、人們考慮到氘氚聚變反應時不僅放出巨大的能量,而且產生速度達每秒5萬公里的快速中子,不妨再利用這些快速中子轟擊鈾,使鈾核裂變。因此,人們在熱核材料外面加了一層鈾238製成的外殼,讓聚變反應中產生的快速中子轟擊鈾238的原子核,使其又發生裂變並放出大量能量,從而製成了威力更大的氫鈾彈。這種由裂變引起聚變,又發生裂變的氫鈾彈稱為三相彈。一般來說,三相彈的爆炸威力是裂變和聚變各佔一半。由於不存在使鈾238發生自持鏈式反應的臨界狀態問題,所以鈾238做成的殼可以很厚,裂變放出的能量可佔總能量的80%。採用這種結構的核武器,不僅威力大,而且鈾238是分離鈾235后的剩餘產物,價格低廉。

4威力

三相彈具有巨大殺傷破壞威力,它在戰略上有很重要的作用。
三相彈爆炸產生的蘑菇雲

  三相彈爆炸產生的蘑菇雲

1954年2月28日,美國在馬紹爾群島的比基尼環礁上進行了一次威力約為1500萬噸TNT當量的三相彈試驗,由於是地面核爆炸,爆后在南太平洋7000平方海里(約24000平方千米)地區的上空籠罩著致命的放射性煙霧,使得236名馬紹爾群島居民,31名美國人,23名日本漁民受到意外的放射性傷害,其中還有1名日本漁民於當年9月死亡。同年美國試爆的另一枚氫彈,代號為MK一17,也是一枚三相彈,彈長7.47米,重21 103千克,威力約1 100萬噸TNT當量 。這兩次三相彈試驗引起了美國對研製「乾淨」氫彈(裂變份額很小的氫彈)的關注。通常,三相彈的裂變份額隨威力的增大而緩慢減小。當威力為幾百萬噸TNT當量或更高時,裂變份額大都在50%左右。或者會更多,以致毀掉一個小國家。
受美國一系列核武器試驗的刺激,前蘇聯共產黨第一書記赫魯曉夫指示製造一顆更大的氫鈾彈來應對美國人的挑釁。在高層的直接領導和親自過問下,到1961年夏天,蘇聯的一顆1億噸當量的超級氫彈在「阿爾扎馬斯-16」絕密實驗室被製造出來了,但如何進行試爆,卻成了一個棘手的問題。因為要進行如此大當量的核試驗,很難找到合適的試驗場。過去,蘇聯的核武器主要是在新地島試驗場進行試驗,但是這個佔地8.26萬平方公里的試驗場卻遠不能滿足這顆氫彈的試驗要求。從理論上估算,這顆超級氫彈在新地島爆炸后,其殺傷半徑約為1000公里。一個研製者們事先未考慮到的問題擺在了眼前:沒有一個地方能進行試爆!後來,經過反覆論證,才決定採取一種折衷的辦法:裝藥量減為一半,即為原1億噸當量的一半 5000萬噸。1961年10月30日,一顆直徑為2.5米、長約12米、尾部有一個降落傘裝置的超級氫彈被裝在一架圖-95戰略轟炸機上迅速向1.5萬米升限爬升,向著投放點飛去,並按計劃在4500米的空中引爆。這架圖-95投彈完畢后飛速逃離,當飛行了250公里后,突然一道白光閃過,隨之飛機被一股氣浪沖得上下劇烈顛簸,在飛機身後,一個閃著橙紅色光芒的蘑菇雲迅速膨脹並盤旋上升。在爆炸的中心地帶,厚3米、方圓15-20公里的冰層被汽化,修築在爆炸地進行試驗的工事消失得無影無蹤,坦克的炮塔被毀,其他物體也橫七豎八地躺在地上,已經看不出原來的模樣。那些被用來做實驗的動物,已根本找不到影子了。在距離爆炸點500公里範圍內的動物大多全身脫毛,然後痛苦地死去。真是慘不忍睹,駭人聽聞。
赫魯曉夫炸彈「大伊萬」

  赫魯曉夫炸彈「大伊萬」

這顆被稱為「赫魯曉夫炸彈」 的核彈之王使蘇聯人奪回了第一把核彈交椅。美國軍界一些人試圖用1億噸級的核彈遏制蘇聯的優勢。但此舉並未獲得多數人支持,因為片面追求戰略核武器的大威力意義並不大。

5理論研究

反應原理
輕核聚變放出的能量比重核裂變多,但是輕核聚變的條件是相當苛刻的。因為原子核都帶正電,它們之間總有電性排斥力存在。為了使它們克服這種排斥力而結合起來,必須使它們以極高的速度運動、相互碰撞。提高原子核運動速度的最簡單方法就是把核聚變材料的溫度升到足夠高。據計算,若使聚變反應時氘核的平均速度為每秒300公里,所需的溫度至少在1千萬度以上。因此氫核聚變也稱熱核反應。熱核反應所要求的這種超高溫在自然界中只存在於太陽和恆星內部,在氫彈中必須人為地製造這種超高溫條件。為此,人們利用核裂變產生的熱量來提高溫度。
例如,第一顆三相彈就是首先使雷管引爆普通炸藥,將分開著的核裝葯(鈾或鈈)迅速壓攏而產生裂變反應,裂變反應產生了超高溫,使氘和氚的核外電子被剝離,成為一團內裸原子核和自由電子組成的氣體。氘核和氚核以每秒幾百公里的速度互相碰撞,劇烈地進行合成氦核的反應,放出大量的能量,完成三相彈的爆炸過程。
普通氫彈爆炸圖

  普通氫彈爆炸圖

用固體氘化鋰作為熱核材料的氫彈也是首先引爆原子彈,使重核裂變產生核聚變所需的超高溫,並生成大量的中子以轟擊鋰。
理論創新
從理論上講,熱核武器的威力是沒有限制的。因為熱核材料不受臨界質量的限制。從實際上講,熱核武器的威力可以做得相當大(幾十萬噸、幾百萬噸梯恩梯當量)、然而,威力越大的熱核武器造成的核污染也越嚴重,尤其是氫鈾彈。為此,人們作了改進,利用聚變反應製成了中子彈。
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