【前沿∙核武器】解开氢弹奥秘

（本文文字摘自《科学世界》2015年第3期，作者：方晨，吴明静，吕旗，魏玉欣，王燕）

2015 年1 月9 日， 核物理学家、“两弹一星”功勋奖章获得者于敏院士获得了2014年度国家最高科学技术奖。半个世纪之前， 于敏为我国氢弹的成功研制起到了至为关键的作用。

于敏男1926年8月出生，天津宁河人。1949年毕业于北京大学物理系。历任二机部核武器研究所理论部副主任、核武器研究所副所长、所长，核武器研究院副院长.院科技委副主任.核工业部、核工业总公司科技委副主任。现任中国工程物理研究院高级科学顾问。1980年当选中国科学院数学物理学部委员(院士)。1999年获“两弹一星”功勋奖章。

龙头三次方

核武器威力巨大， 是一种超级杀伤性武器，甚至被认为是人类在地球上的终极武器。

20世纪50年代， 在多次受到核威胁的情况下， 为了自卫， 我国在经济、技术条件非常落后的情况下开始发展自己的核武器。1955年1 月1 5 日， 中共中央书记处召开扩大会议， 决定建设原子能工业。2015年， 正是我国核工业创建6 0 周年。

1964年10 月16 日， 我国第一颗原子弹爆炸成功。而在这之前的1960年， 第二机械工业部（二机部） 党组已经部署， 要求原子能研究所在氢弹原理方面开始进行探索。1 9 6 0 年1 2 月， 原子能所成立了“ 轻核理论组， 组长为黄祖洽。

于敏从20世纪50 年代开始一直在原子能所（ 1956 年之前的名称为近代物理所） 从事原子核物理方面的基础理论研究， 并取得了一系列高水平的研究成果。1961 年1 月1 2 日， 钱三强和于敏进行了一次谈话， 告诉于敏“ 经所里研究， 并报请上级批准， 决定让你作为副组长领导和参加“轻核理论组”， 参加氢弹理论的预先研究工作。于敏欣然接受了这个任务， 从自己喜爱的基础理论研究转人绝密的氢弹研制工作，一干就是几十年。他后来回忆说:“我毫不犹豫地表示服从分配。决心停下手头原子核理论基础研究，全力以赴转而摸索氢弹原理。钱先生的这次谈话，改变了我从事基础研究的夙愿，成为我终身奉献核武器研制的开始。”

    于敏和黄祖洽、何柞麻等一起领导轻核理论组，在4年的时间里研究了很多与氢弹有关的物理过程，探索氢弹的可能结构。这些工作为后来成功研制氢弹奠定了一些必不可少的应用基础。

1965年，于敏等原子能所“轻核理论组”的31位科研人员，带着预先研究的成果和资料，调到了核武器研究所理论部，与我国核武器研究的主力会合。于敏被任命为理论部副主任。

氢弹的研制是一个极其复杂的系统工程，理论、设计、试验、生产各部门缺一不可。这其中，理论部尤为重要，负责从理论上确定合理可行的方案，并对复杂的爆炸过程各环节做出精确计算，这是成功制造出氢弹的基础。氢弹研制涉及到理论物理、原子物理、核物理、中子物理、辐射输运、辐射流体力学、等离子体物理、凝聚态物理、爆轰物理、计算数学等非常多的学科。

原二机部刘西尧副部长把理论部称为是“龙头三次方”，因为中国核武器研制的龙头在二机部，二机部的龙头在核武器研究所，研究所的龙头在理论部。当时，理论部的主任是邓稼先，由于“龙头三次方”的重要性，二机部给理论部选调了包括于敏在内的7位副主任，号称“八大主任”，其中第一副主任是周光召。

研制氢弹的难度

原子弹是利用铀235或杯239这些重核发生的裂变反应，氢弹则是利用氛(氢2)和氖(氢3)这两种氢的同位素发生的聚变反应，氢弹这个名字也正是由此而来。

    科学家们在1938年发现了核裂变反应，而在此之前十几年，人们就已经知道核聚变的原理了。恒星 (如太阳)的能量来源就是核聚变。核聚变反应需要在高温高密度条件下让轻元素的原子核之间发生剧烈碰撞才能发生。在太阳的中心区域，巨大的引力使得氢原子核被非常致密地压缩在一起，而且温度高达上千万度，具备了核聚变发生的条件。但这样的条件在地球上是没有的，所以要实现核聚变，就必须人为创造出所需要的条件。

虽然与核裂变相比，人们对核聚变的了解更早，但是氢弹却是在原子弹之后才研制出来的，而且直到今天，掌握了氢弹制造技术的国家还是屈指可数，可见氢弹的研制非常困难。氢弹的具体结构和原理，至今仍被掌握了相关技术的国家列为绝密。

 根据目前一些公开资料的介绍，氢弹的基本结构主要包括3部分:裂变初级、聚变次级和辐射通道。初级中的裂变核燃料是杯239，次级中的聚变核燃料是氘化锂。初级核爆炸等过程中产生的中子与次级中氘化锂中的锂6反应，可以产生氚，这样就有了核聚变所需要的氘和氚。所以说，氢弹中的氚是现场造出来的。

轻核聚变核重核裂变

 核武器利用核反应的光热辐射、电磁脉冲、冲击波和感生放射性等来造成杀伤和破坏作用，又可分为裂变武器(如原子弹)和聚变武器(如氢弹)。有些核武器还通过控制某方面的性能来达到特殊的目的，如中子弹就是增强中子放射以达到杀伤人员的目的。

 原子核是由核子(带正电荷的质子和电中性的中子)组成的这些核子之所以能克服带正电荷的质子之间的库仑斥力而紧密地结合在一个非常小的空间里是因为核子之间存在一种比库仑力更强的“核力”，这是一种作用距离非常短的强相互作用力。

质子和中子具有一定的质量。但是由一定数量的质子和中子组成的原子核其质量会小于同样数量的自由质子和中子的质量之和这被称为“质量亏损”。根据爱因斯坦发现的质能方程亏损的质量对应着一定的能量这就是原子核的“结合能”，也就是核子组成原子核时释放出的能量一个原子核的结合能与它的核子数(即质子和中子的数量之和)之比，俗称为“比结合能”，相当于平均到每一个核子上的结合能。一个原子核的比结合能越大，它就越稳定。比结合能小的较不稳定的原子变为比结合能大的较稳定的原子，就会释放出能量。而这些能量就是核武器能量的来源。