請(qǐng)注意：是“壓縮”，不是“濃縮”。我們一般聽到的濃縮鈾、濃縮钚，是指材料中裂變?cè)剽?35、钚239的比例很高。壓縮，就是另一碼事了。
這將解釋很多人的一種疑問：如果原子彈被子彈炮彈打中，會(huì)不會(huì)發(fā)生核爆炸？原子彈“安全”嗎？
昨天我們已經(jīng)從動(dòng)畫中看到，如果核材料不多，中子很容易飛出去，無法引起足夠的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。如果把這堆核材料壓得更密實(shí)呢？
因此核材料的密度，也是影響其臨界質(zhì)量的重要因素。通過數(shù)學(xué)推理可以知道：核材料的密度提高一倍，中子撞上原子核的概率能提高一倍；球體的半徑減小一半，也能保證中子有同樣的撞擊概率；球體半徑小一半，體積縮小到八分之一，密度增加一倍，合計(jì)起來，臨界質(zhì)量變成原來的四分之一。
因此形成裂變反應(yīng)的最佳辦法，并不是弄那么一大堆鈾235，而是把一小堆鈾使勁壓縮。俗話說：濃縮的才是精華，壓縮的也是精華啊。
什么辦法可以快速壓縮這個(gè)鈾球呢？高能炸藥爆炸后的沖擊波。這就是“內(nèi)爆式原子彈”的基本原理。
但要把本來不發(fā)生核爆炸的一小塊鈾235、钚239，壓成可以核爆炸的小球，并不容易。
第一，炸藥是分成很多塊包在核材料外，而且有很多引信保證它們同時(shí)引爆。
第二，最最重要：每塊炸藥內(nèi)部有兩種顏色，代表它里面有兩種炸藥，爆速分別有高低（爆速，就是爆炸波傳播的速度）。
最外面的高爆速炸藥，是個(gè)碗型。它被雷管引爆后，爆炸波以球面往內(nèi)傳，內(nèi)層低爆速炸藥的中心就先被引爆。然后逐漸往外，等邊緣的低爆速炸藥也被引爆時(shí)，爆炸面已經(jīng)變成一塊球面弧形。幾十塊拼起來，就是個(gè)球形的爆炸面，繼續(xù)向內(nèi)傳，到達(dá)核材料的外表面。這樣，才能保證核材料按照一個(gè)精準(zhǔn)的球形壓縮。
中心有一個(gè)中子發(fā)生器，也叫中子點(diǎn)火器。在槍式原子彈上一般也有這東西，能猛地放出很多中子，讓裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)開個(gè)好頭。它的一種典型結(jié)構(gòu)是這樣的：從內(nèi)往外，由釙球、金屬箔片、鈹塊、金屬外殼組成。釙球能產(chǎn)生很多阿爾法粒子，但被箔片限制住了。受到爆炸壓縮，箔片破裂后，阿爾法粒子撞擊鈹，產(chǎn)生很多中子。
核材料被壓縮到一個(gè)高密度后，臨界質(zhì)量降到本身質(zhì)量大小，這時(shí)中子發(fā)生器也被“壓破”，放出內(nèi)部的中子，形成核爆炸。
所以內(nèi)爆式原子彈的設(shè)計(jì)制造很講究，一定要對(duì)炸藥的爆炸力學(xué)、核物理的計(jì)算很精確，炸藥、核材料、外殼等各部分的制造工藝都要求很高。
內(nèi)爆式原子彈的引爆自然也非常嚴(yán)格，周圍幾十個(gè)雷管必須同時(shí)精確引爆。那種一槍打到炸藥上引爆原子彈的事情，一般只能造成“臟彈”效果。
如果炸藥爆炸不精確同步，比如一側(cè)炸藥先炸，那還有可能在產(chǎn)生正常的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)前，把核材料“吹”撒向另一側(cè)。原子彈就變成了只有常規(guī)爆炸、放射性污染的“臟彈”。
而且必須是球形壓縮，否則核材料的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)將進(jìn)行得不好，降低爆炸效率。那些炸藥塊采用兩種爆速的炸藥，就是為了這問題?？聪聢D：如果只是簡單的一種炸藥，中間部分會(huì)先引爆、先壓縮，爆炸波就不會(huì)同時(shí)傳到核材料表面。壓出的不是完美球形，就會(huì)嚴(yán)重影響核材料的裂變反應(yīng)、原子彈的爆炸效率。
還有一種簡單辦法降低臨界質(zhì)量，是在核材料外包裹一層可以反射中子的材料。鈹、鈾238就比較合適。鈾238不僅能反射中子，而且因?yàn)槊芏却?，還能減緩核材料在爆炸過程中的膨脹，讓鏈?zhǔn)椒磻?yīng)維持較長時(shí)間，提高原子彈的爆炸威力。因此在原子彈中，經(jīng)常有一個(gè)外包的鈾238層。
常溫常壓下，鈾235穿個(gè)238馬甲后，臨界質(zhì)量能降到15千克，不到原來的三分之一，钚239能降低到10~11千克。因此中子反射層，是原子彈上很常見的一項(xiàng)結(jié)構(gòu)。
10多千克的高濃度核材料，也不少了。因此在原子彈上，鈾、钚等核材料的“濃縮”提煉是關(guān)鍵一步，高能炸藥、精確引爆的“壓縮”，也是非常關(guān)鍵的一步。
而且這個(gè)壓縮的同步，要求非常高。引爆電路，雷管里火藥燃燒的速度，雷管安裝點(diǎn)的精度，各炸藥塊的安裝精度，里面高低爆速炸藥的分層結(jié)構(gòu)，炸藥的內(nèi)在質(zhì)量，核材料的表面精度、內(nèi)在密度，都會(huì)影響最后的壓縮過程。稍微偏差一點(diǎn)，毫秒、微秒級(jí)別，就不是精確的球面壓縮了，嚴(yán)重降低核爆炸效率。
看完這個(gè)，你應(yīng)該能明白：內(nèi)爆式原子彈從某種意義上來說，是很安全的。甭說掉地上了、挨炮彈了，就是你自己搞一套引爆裝置，也未必能正確引爆它，形成核爆炸。內(nèi)爆式原子彈被意外撞擊、中彈的最壞結(jié)果，是某一處炸藥被引爆，然后其它炸藥也被引爆，但核材料沒法被“引爆”，只會(huì)被普通炸藥的沖擊波吹散，變成“臟彈”。
但從危害上來說，“臟彈”遠(yuǎn)大于普通炸彈。其實(shí)甭管原子彈、炸彈、子彈，即便是美國所謂的“附帶損傷小”的炸彈，壓根沒炸藥的炸彈，對(duì)人類社會(huì)來說都很不安全，甚至附帶損傷更多、更不人道。
核材料、炸藥，本是人類征服自然的智慧結(jié)晶。安不安全，其實(shí)在于引爆它們的人心。
下次說回正題，氫彈咋回事。
聯(lián)系客服
