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【前沿∙核武器】解开氢弹奥秘

发布时间:2015-6-8 13:56    来自: 科学世界


虽然将核子吸引在一起的核力比质子间的电荷斥力要强,但并不是原子核越大,核子越多,原子核就越稳定。因为核力是短程作用力,只能在相邻核子间发挥作用,而电荷斥力是长程作用力,相距较远的质子之间依然存在斥力,所以当原子核大到一定程度后,质子间总的斥力就会超过核力的作用,使得原子核变得不稳定。因此中等质量的原子核是比较稳定的,比结合能比较大,其中铁原子核的比结合能最大,重核和轻核的比结合能相对比较小。所以,重核裂变(原子弹)或是轻核聚变(氢弹)都会释放出能量。

氢弹爆炸时,首先由初级的炸药引发原子弹的核裂变反应,产生的高能光子流(X射线)经过辐射通道传向次级。次级的推进层(238或铀235)在光子流的作用下,依次对氘化锂层和裂变弹芯(235)进行压缩。裂变弹芯被压缩到超临界状态时,来自初级爆炸的中子引发链式裂变反应,又将氘化锂二次压缩,从而发生氘-氚聚变反应。这被称为氢弹的“现场快速装配”,第一次装配由炸药完成,第二次装配由初级核爆炸完成。

在半个世纪之前,美、苏等核大国对于氢弹的相关信息都是绝对保密。不要说这些细节,即便是氢弹的基本结构,我国的核武器研究者们也完全不知道。可以说,我国氢弹的研制完全是从一片空白开始的。

多路探索,百日会战

氢弹是现代战略核武器的真正主力,它的威力比原子弹要大得多,而且还可以通过特别的设计来加强或减弱某些方面的破坏力,达到不同的战术技术性能,因而用途也更为广泛。

继原子弹之后,20世纪50年代,美国、苏联、英国又先后进行了氢弹试验。19651月,毛泽东指示“原子弹要有,氢弹也要快。”周恩来明确下达了尽快研制氢弹的任务。理论部调研了所有可能得到的公开资料,确定了第一个氢弹的研制目标。

目标确定后,首先要从理论上确定可行的技术方案。为了尽快在原理上取得突破,理论部决定分兵作战,展开“多路探索”。在彭桓武、朱光亚、邓稼先的领导下,黄祖洽、于敏、周光召各自带领一队人马,组成3个攻关小组,同时展开探索。为了活跃思想、共同提高,不同的小组在各自攻关的同时,还经常进行交流和研讨。当时几乎每周都要召开称为“鸣放会”的学术讨论会,从副部长刘西尧、副院长彭桓武,到邓稼先、周光召、黄祖拾、于敏等理论部主任,直到刚毕业的大学生,只要有想法,谁都可以畅所欲言,有不同意见随时可以争论。

 1965927日,于敏带领着研究室的部分成员来到上海郊区嘉定县城外的华东技术研究所,准备利用我国自行研制的大型通用数字电子计算机J501(运算速度每秒5万次)完成百万吨加强型原子弹的优化设计。他们在国庆前赶到上海,是为了利用国庆节假日期间空出的机时集中攻关。突破氢弹理论设计的“百日会战”的序幕由此拉开。

于敏从众多模型中挑出3个用不同核材料设计的模型,对计算结果进行深人分析,同时将分析结果向大家报告,一起讨论。于敏发现,在加强型原子弹中,聚变材料虽然能加强原子弹的威力,但远远不足以支持聚变材料的自持燃烧,“只有利用原子能,并且把它作为驱动力,进行内爆压缩。”

于敏抓住这个关键问题,反复思考、计算如何利用原子能压缩热核装置。经过几天几夜的苦苦思索、分析和估算,新的氢弹构型逐渐形成。根据于敏的思路,大家又计算了几个新的模型,果然实现了自持燃烧。于敏马上给邓稼先打电话,邓稼先次日就赶到上海,和大家一起分析计算结果,对新模型表示了肯定。

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