氢弹的构型是个什么东东?

谢邀,问对人了。氢弹的构型问题其实算不上什么机密,而是我们国内对“于敏构型”太过于炒作而让人觉得神秘了。如果真是什么顶级机密的话,为啥我们的小邻居清单研制成功了呢?就他们的科技水平来说,啧啧。详细地说下氢弹的构型:我们都知道氢弹是以原子弹为热源和中子源,通过核爆炸的形式点燃聚变材料的一种武器。这个部分的内容估计还是中学课本上给大家讲的。

大多数人对氢弹的理解也就到这个概念了。概念没啥错误,但是实施起来很难。要知道难点在哪里的话咱们就得先说下“湿式氢弹”了所谓的湿式氢弹是指氘氚聚变材料以液态存储,依靠原子弹为热源将氘氚加热到产生核聚变的氢弹类型。这种氢弹威力巨大但毫无实战意义。原因就在于:它们都像是一个小型化工厂到形式,以耐高压容器存储液态氘氚把原子弹放在容器边缘引爆。

例如上图的常青藤氢弹,重量超过5吨,高度超过6米,已经没有任何携带和投放的可能性了。但液态氢弹的优势在于构造简单,起爆容易。只要用原子弹在储液罐周围引爆,这个储液罐子内的核聚变反应就可以释放出极大的能量。原因也很好理解,这么大的一个氢桶为聚变反应提供了绝对足够大的反应窗口空间。微观上我们看到氘和氚聚变为氦核心并且会释放出一个中子的聚变反应似乎是毫无难度的,大家认为只要将氘和氚加热到一定温度就可以引发核聚变反应但从宏观上看,一个重达5吨的液体罐子怎么能在一瞬间加热到核聚变所需要的上亿度而不被原子弹炸碎就成了一个工程上的难题了。

依靠原子弹爆炸的热量实际上也是难以达到目的地。这里就利用了一个类似于微波炉的原理,从聚变材料内部快速加热,依靠的不是微波而是X射线。巨量的X射线其实也是有物质加热的能力的,当高能X射线照射到原子的时候,原子吸收能量增加动能——宏观上就是温度的上升。湿式氢弹的大储液罐子本身体积巨大从空间尺度上就增加了X射线命中原子的概率,从而就扩大了聚变窗口的尺度。

以至于湿式氢弹所需要的X射线辐射压只有7.3太帕。这是一个任何原子弹都能满足的辐射压指标。而且如果在一定尺度上扩大储液罐的尺寸和储液量对辐射压的需求还可以进一步降低。刚刚咱们说了湿式氢弹虽然好点燃,但是很难实用化,没有合适的运输工具来投放。为了解决这个问题就得将湿式氢弹的体积缩小。体积缩小是不是就和越大体积聚变窗口越大的理论相违背了呢?况且,湿式氢弹的体积还是无法进一步缩小,氘的泄漏问题和氚寿命问题都是需要进一步解决的湿式氢弹的缺点。

于是——真正具有实用价值的“干式氢弹”的设计需求就出来了。由于聚变材料体积尺度大幅度变小,它就需要依靠原子弹产生的X射线在很小的聚变窗口内来引发巨变反应。看上面的图C你会发现这是一个类似于反射体的结构,将原子弹爆炸时所产生的X射线聚焦到核聚变材料上。这个设计在我们的生活中也有实例——太阳能灶。这样之前湿式氢弹中原子弹爆炸四面八方射出的X射线就被汇聚到了一个点上,可以在辐射压在140太帕的等级上对聚变材料进行X射线加热。

这个概念就是咱们说的泰勒-乌拉尔构型。如果你能理解泰勒-乌拉尔构型的基础要点,现在我们回过头来看太阳能灶,这是反射聚焦,现在能不能想到另外一种汇聚太阳光的思路?——凸透镜啊!!!如果把原子弹爆炸所释放出的高能X射线经过折射聚焦是不是也能起到效果呢?这个就是于敏构型了。当然了,在于敏构型中并没有一个玻璃放大镜。

而是利用了更巧妙的方式环状的曲面结构。这个构型其实还是类似于我们生活中的东西——涅菲尔透镜。就是从更小的空间体积上达到了更大透镜的效果。看到这里大家就应该知道了所谓的构型其实就是设计方式,这个设计方式是决定了原子弹(核板机)爆炸后X射线的聚焦方式。其实这两种聚焦方式各有千秋,也谈不上谁好谁不好。当然了既然是X射线聚焦还有没有其他方式呢?也有!把光线从空间尺度上的聚焦转变为从时间尺度上的聚焦,也就是激光器。

目前各个大国都在研究X射线激光器。当使用功率足够大的X射线激光来照射聚变材料的时候,聚变材料就引发聚变反应。这时候,氢弹就可以脱离原子弹存在了,而且可以设置为0~∞TNT当量。这时候的氢弹才真正的可以作为干净的武器来使用。当然了,这种氢弹又得回到使用液态的氘氚的湿式状态,其实这时候更好地聚变材料就变成了氦3。


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