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氫彈的秘密及未來核武器:氫彈的奧妙在哪里

文章來源:經福謙   時間:2011-10-28 9:37:00 訪問數:

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    氫彈并不是用氫作燃料,而是用氫的同位素氘和氚作燃料。正如我們講的原子能不是原子放出的能,而是原子核放出的能一樣,氫彈是一個習慣的叫法。嚴格地講,原子彈應該是原子核彈,氫彈應該是氘氚彈。核武器物理專業按照核反應的性質來命名時,則稱原子彈為裂變彈,氫彈為聚變彈。

    氫元素在自然界里很多,氫彈為什么不燒氫呢?這個問題在第一章“太陽給予人們的啟示”中已經講到了。氫核就是質子,質子-質子聚變持續反應,要求保持溫度700萬度,密度20/厘米3 以上。在太陽中,這個條件是由太陽自身巨大的質量引力,不斷向內收縮造成的。在地球上現在還沒有辦法實現這樣的初始條件。

    我們知道,太陽的聚變過程,先是從氘-氘反應開始的。因為它需要的溫度較低,大約80萬度就可以點火。這比質子-質子聚變反應的條件低得多。在太陽上是這樣,因為質量大,有很強的引力收縮,只要點燃就可維持燃燒。在地球上, 目前溫度最低的聚變實驗是環形裝置托克馬克,溫度約120萬度,但氘不能維持很高的密度,以致點燃以后很快就熄滅了

    原子彈爆炸可以達到百萬度、千萬度。人們自然首先想到把氘氚材料放進原子彈里,肯定能發生聚變反應,就可以作成氫彈。但是原子彈爆炸以后,裂變材料會急速膨脹,溫度、密度迅速下降。氘氚沒能提高多少密度,反而立即散開了。即便開始反應一下,馬上就會熄滅。這樣,雖然有一些聚變反應的能量放出,但比裂變能量少得多,不能稱之為氫彈。這種辦法倒是可以加強裂變,所以只能稱它為加強型原子彈。之所以叫氫彈,應該是聚變反應放出的能量很多。

    從上看來,氫彈的原理并不深奧,因為人們從太陽那里已經得到了許多啟示。真正的奧秘是技術上如何實現,怎么創造高溫高密度同時結合在一起的條件。美國人稱泰勒為氫彈之父,是因為泰勒找到了制造氫彈的訣竅。這個訣竅一直保密,未能公開。但是后來俄國人、英國人、中國人、法國人都制造出了氫彈,他們都有自己的竅門。這說明訣竅并不絕,也許是殊途同歸。由于各國政府把氫彈設計技術嚴加保密,所以也有一些業余核武器愛好者,從已經公開的資料中分析研究,加上自己的智慧,提出了各種樣式的氫彈構形。圖4.1列出其中的幾種,供讀者欣賞。

圖4.1	業余設計者提出的幾種氫彈構形示意圖

4.1     業余設計者提出的幾種氫彈構形示意圖

    4.2是中國外文出版社《圖解科技大百科》的氫彈爆炸過程圖解。介紹了氫彈的構成、主要材料以及爆炸的物理過程。此書出版較晚,是一種科普介紹,它遠不如業余作者發表的內容詳細。業余作者廣泛閱讀文獻資料,包括政府已經公開的資料,經過分析,構思了自己的氫彈模型,因而曾被指控為“泄露氫彈秘密”,引起了一場官司。請看下節“一場氫彈秘密的訴訟。”

圖4.2	氫彈爆炸過程

4.2     氫彈爆炸過程

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