蛋白电泳仪:氢弹?核武器

                                            氢弹 核武器

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军事

   氢弹又称热核弹或热核武器，它是利用原子弹爆炸的能量做为“扳机”，将聚变燃料加热至几千万开以上，使之发生自持的聚变反应，在瞬间释放出巨大的能量。其威力在几十万至几千万吨梯恩梯当量。

　　利用核裂变释放的能量引发氘氚等轻核的自持聚变反应和伴随的裂变反应，瞬时释放巨大能量的武器。又称聚变弹或热核弹。氢弹的杀伤破坏因素与原子弹相同，因聚变装料 
无临界质量限制，武器威力可以大得多。原子弹的威力通常为几百至几万吨梯恩梯当量，氢弹的威力则可以大至几千万吨梯恩梯当量。同时，通过增强或减弱氢弹的某些杀伤破坏因素，还可以设计出特殊性能的核武器（如中子弹，减少剩余放射性弹）。由于产生聚变反应的轻原子核都带有正电荷，只有当它们的速度很高时才能克服正电荷间的静电斥力，发生显著的聚变反应。当热核装料的温度很高时，组成装料的原子核就具备了很高的速度（从而有很高的动能）。利用这种办法发生的聚变反应叫热核聚变反应，简称热核反应。轻核中氢的同位素氘和氚原子核间的斥力最小。因此常常被选作氢弹的装料。氘氚原子核间的反应方式有：　　

　　Ｄ＋Ｄ→Ｔ＋ｐ＋４.０３ＭｅＶ

　　Ｄ＋Ｄ→３Ｈｅ＋ｎ＋３.２７ＭｅＶ

　　Ｄ＋Ｔ→４Ｈｅ＋ｎ＋１７.６ＭｅＴ

　　式中，Ｄ、Ｔ分别代表氘核和氚核，ｎ、ｐ分别代表中子和质子，３Ｈｅ、４Ｈｅ分别代表氦C３核和氦C４核。当热核装料的温度为几百万至几亿开尔文时，氘氘反应的速率约比氘氚反应快１００倍。由于氘氚是气体或液体，使用起来不大方便。氢弹中常用的热核装料是固态氘化锂C６，其密度约为０.８克/厘米３左右。当锂－６吸收一个中子时，产生氚；氚与氘反应又产生中子，即进行氚－中子循环反应。氚、中子循环一代，消耗一个氘核和一个锂－６核，放出约２２.４兆电子伏的能量。在氢弹中，烧掉１千克氘化锂－６，释放４—５万吨梯恩梯当量左右的能量。创造自持聚变反应所必须的高温、高密度条件需要大量能量，目前只能靠核裂变爆炸来完成。因此氢弹里都有一个起引爆作用的裂变爆炸装置，即“初级”或“扳机”。氢弹的爆炸过程大致是这样的：初级发生链式裂变反应，放出大量中子和Ｘ射线；利用初级爆炸所创造的条件，聚变装料发生自持聚变反应，放出大量能量和聚变中子；聚变中子又进一步引器氢弹铀－２３８外壳中的核裂变，放出大量的裂变能量。１９５２年１１月１日，美国进行了世界上首次氢弹原理试验，代号“迈克”（Ｍｉｋｅ），威力在１０００万吨梯恩梯当量左右，连同液氘冷却系统的核装置总重６５吨。原苏联于１９５３年８月１２日进行了氢弹试验。中国是继英国之后第四个掌握氢弹设计技术的国家。１９６６年１２月２８日，中国成功地进行了氢弹原理试验，１９６７年６月１７日由飞机空投的威力达３３０万吨梯恩梯当量的氢弹试验又圆满成功。到２０世纪８０年代末为止，世界上已有美国、原苏联、英国、中国和法国宣布拥有氢弹。

为什么氢弹有“扳机”
 

　　打过枪的人都知道，枪是有扳机的。用手指扣动扳机，击针触发枪弹底火，靠弹壳内火药燃烧的推力，弹头就能飞出枪膛。氢弹也需要有“扳机”这样的“点火”装置，才能爆炸。当然氢弹的“扳机”远不是我们想像中枪的扳机的模样。

　　1962年11月11日，美国在马绍尔群岛的埃尼威托克珊瑚岛进行了代号为“迈克”的首次氢弹试验。当氢弹在钢架上起爆后，整个小岛连同巨大的钢架都在惊天动地的爆炸声中沉入太平洋深处，爆炸力比投掷在广岛的“小男孩”原子弹大500倍以上，冲击力使环礁炸成了一个深50米、直径两千米的巨坑。威力如此巨大的氢弹是用什么样的“扳机”点火起爆的呢？

　　我们知道原子弹爆炸是核裂变。氢弹爆炸与原子弹爆炸原理不同，是一种核聚变。某些较重的原子核，如铀-235、钚-239等的原子核，在受到中子轰击后，分裂成两个或数个质量相近的原子核，并释放出大量能量的过程，就是核裂变的过程。原子弹就是利用这一原理使核装料在极短的时间内发生核裂变释放出巨大能量而产生各种杀伤破坏效应的。

　　某些较轻的原子核如氘、氚相遇时，能够聚合成为较重的原子核，并释放出巨大能量。人们将这一现象称为核聚变。

　　要想使原子弹发生爆炸，只需要有相应的中子发生器适时提供若干“点火”的中子就可以了。可是，氢弹要发生爆炸，就没有那么简单了。

　　我们知道，要使两个原子核聚合在一起，形成一个重核，就必须克服带正电的原子核之间的排斥力。要冲破两个原子核之间的排斥力，就必须设法让一个原子核以极高的速度向着另一个原子核冲过去，一直冲到能够发生核聚变的距离上，那么，这两个原子核就结合在一起了。

　　物理学知识告诉我们，分子运动的速度会随着物质温度的升高而加快。因此，只要将轻核材料的温度升高到足够高，聚变反应就能够实现。

　　那么，实现聚变反应需要多高的温度呢？据计算，这一温度要在1000万摄氏度以上。而且，只有在1400万～1亿摄氏度的温度条件下，反应速度才大得足以实现自持聚变反应。到哪里去寻找这样高的温度源呢？一时，这一问题成了困惑科学家的重大难题之一。直到原子弹爆炸成功以后，人们才惊奇地发现，原子弹爆炸时产生的高温能够满足聚变反应所需要的高温条件，这就为人工实现热核反应铺平了道路。

　　于是，科学家在氢弹中设计了一个来“点燃”热核爆炸的起爆原子弹，并把它称为“扳机”系统。

　　原子弹“扳机”是怎样引爆氢弹的？让我们看看氢弹的结构和它爆炸的过程：氢弹是由3种炸弹组成：在它的弹壳里，有液态氘作为热核材料，里面是原子弹，由铀作为核装料，另外还有普通炸药作为引爆装置。整个爆炸过程虽然极短，但是步骤分明：当雷管引起普通炸药爆炸时，就将分开的核装料迅速压拢，使其达到临界质量，造成原子弹爆炸，即氢弹的“初级”爆炸；然后原子弹爆炸产生的几千万摄氏度高温，使氘和氚的核外电子流统统剥离掉，成为一团由裸原子核和自由电子所组成的气体，氘和氚以每秒几百千米的速度互相碰撞，迅速、剧烈地进行合成氦的反应，巨大的聚变能量迸发而出，就造成氢弹的“次级”爆炸。这就是原子弹“扳机”引爆氢弹的全过程。

       氢弹的产生及发展历史:

　1949年9月苏联的原子弹爆炸实验成功，使美国大为震惊，从便于战略考虑必须制造出威力更大的炸弹。

（图）（美国50年代研制出的第一颗航空投掷型氢弹－MK17型氢弹。它重达21吨，大小几乎如同一个小火车头）

　　1950年1月美国总统杜鲁门决定研制氢弹。氢弹的研究工作由匈牙利籍的科学家泰勒领导，利用原子弹促进爆炸时产生的高温，使氘发生聚变反应。1951年5月氢弹原理试验准备工作就序，试验弹代号 “乔治”，在太平洋上的恩尼威托克岛试验场进行。达62吨的极其笨重的试验装置放在60余米的钢架上，装置以液态氘作为核聚变装料，并有冷却系统使氘处于极低温。试验证明爆炸威力大大起过原子弹。

　　氢弹原理试验的成功，大大推进了制造真正氢弹的工作。1952年11月1日又一个氢弹试验装置 “迈克”在太平洋的恩尼威托克岛上爆炸。该装置高6米，直径为1.8米，重达65吨，看上去像个大暖瓶，爆炸威力达1000万吨梯恩当量。相当于广岛型原子弹的500倍。

　　“迈克”体积比一辆载重汽车还大，它必须装有苯重的制冷系统，这样的装置飞机、导弹都无法运载，没有什么实战价值。后来人们采用锂的一种同位素锂─6和氘的化合物──氘化锂作核燃料。氘化锂是固体，不需冷却压缩，制作成本低、体积小、重量轻、便于运载。这种氢弹称为 “干式”氢弹。1954年，美国的第一颗实用型氢弹在比基发岛试验成功。

　　1953年8月，苏联宣布氢弹试验成功。随后英国（1957年5月），法国（1858年8月）也拥有了氢弹。中国于1966年12月28日成功地进行了氢弹原理试验，1967年9月17日由飞机空投的300万吨氢弹试验获得成功。