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氢弹

氢弹是核武器的一种,是利用原子弹爆炸的能量点燃氢的同位素(D)、(T)等质量较轻的原子的原子核发生核聚变反应(热核反应)瞬时释放出巨大能量的核武器,又称聚变弹 、热核弹热核武器。氢弹的杀伤破坏因素与原子弹相同,但威力比原子弹大得多。

氢弹(hydrogen bomb)是核武器(nuclear weapon), 是二代原子弹(nuclear weapon),又称聚变弹 、 热核弹。

热核反应基本公式:

核武器是指利用能自持进行核裂变聚变反应释放的能量,产生爆炸作用,并具有大规模杀伤破坏效应的武器的总称。

其中主要利用铀235钚239等重原子核的裂变链式反应原理制成的裂变武器,通常称为原子弹;主要利用重氢(dao H,)或超重氢(chuan H,氚)等轻原子核的热核反应原理制成的热核武器或聚变武器,通常称为氢弹、三相弹氢铀弹、三级效应超级炸弹。

还有一种新型核弹,即中子弹(neutron bomb)。中子弹实际上是一种小型氢弹,只不过这种小型氢弹中裂变的成分非常小,而聚变的成分非常大,因而冲击波和核辐射的效应很弱,但中子流极强。

1951年5月美国在太平洋上的恩尼威托克岛试验场进行氢弹试验。但其是一个极其笨重(达62吨)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原料,并有冷却系统使氘处于极低温。基本不具备实战价值。

1953年8月,苏联宣布氢弹试验成功,当量40万吨。苏联是第一个成功把氢弹实用化的国家。但是其构造问题导致爆炸比较小。

1954年3月1日,美国的第一颗实用型氢弹(也是真正意义上的氢弹)在比基尼岛试验成功。预测当量600万吨,实际当量高达1500万吨。随后,在美国帮助下,英国于1957年5月15日进行了第一次氢弹实验。

1966年12月28日中国成功地进行氢弹原理试验,当量30万吨。1967年6月17日上午8时20分,由飞机空投的330万吨当量的氢弹试验获得成功。

1968年8月,法国也拥有氢弹。美国从爆炸第一颗原子弹到爆炸第一颗氢弹用了7年零3个月,英国用了4年零7个月,苏联不到4年,法国是8年零6个月,中国用了2年零8个月。

2015年12月10日媒体报道, 朝鲜领导人金正恩宣布该国已有氢弹,并准备好将该武器用于维护国家主权。 朝鲜在2005年正式宣布拥有核武器。2006年、2009年和2013年,平壤进行了多次地下核试验,引起国际社会的抗议。2012年12月,该国使用“银河三号”运载火箭发射了“光明星三号”二期卫星。以日本美国、和韩国为首的许多国家担心,朝鲜可能实际试射了洲际弹道导弹。

2016年1月6日,朝鲜宣布第一枚氢弹成功试验。

轻核的聚变反应比重核裂变现象发现得早,但氢弹却比原子弹出现得晚,历史第一颗氢弹在1952年才试制成功,而可控制的聚变反应堆由于障碍重重,至今仍是科学技术上尚未解决的一个重大问题,原因是要实现轻核聚变反应的条件比实现重核裂变的条件要困难得多。

轻核聚变反应发生反应只能在极高的温度(>4000 0000℃)和足够大的碰撞几率条件下,才能大量发生。引爆氢弹极为困难,引爆需要在氢弹内部安放小型核弹,瞬间达到反应条件温度。

人们常用同等爆炸威力的TNT(三硝基甲苯)的质量来衡量核武器的威力。(也使用黑火药来衡量。)

大卫克罗无后座力炮(可变当量)

0.001-0.002

质量仅23kg,美国投放的最轻量级的核弹

广岛原子弹(小男孩)

1.3

枪式铀235裂变弹

长崎原子弹(胖子)

2 - 2.2

内爆式钚239裂变弹

W-76

10

8枚装备在三叉戟一型导弹上

B-61Mod3

0.03/0.15 /6 /17

自由落体炸弹,4度可变当量

B-61Mod10

0.5

自由落体炸弹 可用战术飞机投放,如F/A-18,A-10

W-87

30

10枚装备在和平卫士导弹上

W-88

47.5

8枚装备在三叉戟二型导弹上

Castle Bravo

1500

美国最大当量的测试弹头

EC17/MK17
  EC24/MK24

B41/MK41

2500

美国装备部队的最大当量弹头,由B-36携带,自由落体炸弹

沙皇氢弹

5000

苏联最大当量的测试弹头

杀伤力不仅是由于爆炸产生的巨大热量,释放的各种射线也是主要方式。

三相弹是装备得最多的一种氢弹。在其三相弹的总威力中,裂变当量所占的份额相当高。一枚威力为几百万吨TNT当量的三相弹,裂变份额一般在50-左右,放射性污染较严重,所以有时也称之为“脏弹”。

氢弹的运载工具一般是导弹或飞机。为使武器系统具有良好的作战性能,要求氢弹自身的体积小、重量轻、威力大。因此,比威力的大小是氢弹技术水平高低的重要标志。当基本结构相同时,氢弹的比威力随其重量的增加而增加。20世纪60年代中期,大型氢弹的威力已达到了很高的水平。小型氢弹则经过了60年代和70年代的发展,威力也有较大幅度的提高。

但一般认为,无论是大型氢弹还是小型氢弹,它们的威力似乎都已接近极限。在实战条件下,氢弹必须在核战争环境中具有生存能力和突防能力。因此,对氢弹进行抗核加固是一个重要的研究课题,此外,还必须采取措施 ,确保氢弹在贮存、运输和使用过程中的安全。在某些战争场合,需要使用具有特殊性能的武器。至80年代初,已研制出一些能增强或减弱某种杀伤破坏因素的特殊氢弹,如中子弹、减少剩余放射性武器等。

中子弹是一种以中子为主要杀伤因素的小型氢弹 。减少剩余放射性武器(Reduced-Residual-Radioactivity weapon)亦称RRR弹,也属于一种以冲击波毁伤效应为主,放射性沉降少的氢弹 。一枚威力为万吨级TNT当量的RRR弹 ,剩余放射性沉降可比相同当量的纯裂变弹减少一个数量级以上,因而是一种较好的战术核武器。

从总的趋势来看,对氢弹的研究,更多的注意力可能会转向特殊性能武器方面。

氢弹比原子弹优越的地方在于:

1、单位杀伤面积的成本低;

2、自然界中氢和锂的储藏量比和钍的储藏量还大得多;

3、所需的核原料实际上没有上限值。

4、威力比原子弹

1、在战术使用上有某种程度上困难。

2、含有氚的氢弹不能长期贮存,因为这种同位素能自发进行放射性蜕变。

3、热核武器的载具,以及储存这种武器的仓库等,都必须要有相当可靠的防护。

氢弹的研制是在第二次世界大战末期开始的,自从原子弹试爆之后,因为它能产生上千万度的超高温,也为日后研制氢弹开创了条件,美国在研制氢弹初期,经过了多次试验都没有成功,1950年以后美国又重新开始试验,并且利用电脑对热核反应的条件进行了大量计算之后,证明在钚弹爆炸时所产生的高温下,热核原料的氘和氚混合物确实有可能开始聚变反应,为了检查这些结论,他们曾经准备了少量的装在钚弹内进行试验,结果测得这枚钚弹爆炸时产生的中子数大大增加,说明了其中的氘氚确实有一部分会进行热核反应,于是在这次试验后,美国加紧了制造氢弹的工作,终于在1952年11月1日,在太平洋上进行了第一次氢弹试验,当时所用的氢弹重65吨,体积十分庞大,没有实战价值,直到1954年找到了用固态的氘化锂替代液态的氘氚作为热核装料之后,才缩小了体积和减轻重量,制出了可用于实战的氢弹,随着科学技术的发展,氢弹与洲际弹道飞弹的结合就为现代世界带来了以暴制暴的恐怖和平,使得人类进入按钮战争的时代,任何一个核子强国在战争中使用氢弹,也就是世界末日的来临!

所有被制造出的氢弹当中,威力最大的是由苏联所制造的,当量为五千万吨的超大型氢弹,但因为过于笨重及庞大,难以搬运,欠缺实用性,因此早已退役。

现今俄、美两国都在积极发展新的核原料和各种新型号的核弹头,使核武不断地小型化,随着核弹头小型化的发展,分导式飞弹携带的核弹头越来越多,进一步提高了核子武器的威力。

氢弹是现代战略核子武器的主力,氢弹起着核威慑的作用,氢弹作为战略核武还在向小型化、定向化方向进一步发展,这种核子武器在和平时期具有新的安全参数,而在战时则能有效并可靠地摧毁目标。

氢弹(hydrogen bomb)1942年,美国科学家在研制原子弹的过程中,推断原子弹爆炸提供的能量有可能点燃氢核,引起聚变反应,并想以此来制造一种威力比原子弹更大的超级弹 。1952 年11月1日,美国进行了世界上首次氢弹原理试验。从50年代初至60年代后期,美国、苏联、英国中国法国都相继研制成功氢弹,并装备部队。

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超过原子弹。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TNT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,它必须装有笨重的制冷系统,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。

苏俄氢弹核试验世界上至今为止最大一次核爆炸

为了在核竞争中压服美国,苏联军方决定在新地岛试验场进行新的核爆炸试验。

开始计划的核爆当量为1亿吨TNT,计算出爆炸威力的半径为1千公里时,由于离新地岛750公里即有城市和人口稠密居住区。军方直接请示赫鲁晓夫后决定把装药量减少一半,为5千万吨当量。专家测算,假如被投在纽约,城市也会立刻化为灰烬。即使在很深的地铁下面也难以幸免。因为所有出入口都将被烈焰熔化。离爆炸中心700公里以内的城市也在劫难逃。爆炸实验最后决定在新地岛试验场进行。试验场占据了整个新地岛,覆盖面积为8.26万平方公里。

1961年10月30日早上,重26吨的“大伊万”氢弹被装进了1架图-95战略轰炸机。飞机从距离试验场1000公里以外的摩尔曼斯克奥列尼机场起飞。上午11时32分,“大伊万”在试验场上空爆炸。飞机以最快的速度离开了投弹地点,并在爆炸前飞出了250公里,可是爆炸产生的剧烈的冲击波来势更快,巨大的轰炸机被一会儿抛上一会儿抛下,像在惊涛骇浪中一般。其身后形成了一个新地岛居民乃至世界上所有生命谁也未曾见过的恐怖万分的蘑菇火云,迅速膨胀并盘旋上升。热核反应所产生的电磁扰动3次传遍全球,通红的蘑菇云高达70公里。 世界上至今为止最剧烈的一次核爆炸产生!

核爆炸后,4000公里以内的所有的飞机、导弹、雷达、通讯等设备全部都受到不同程度的影响。苏军整个通讯失去联系的时间长达一个多小时。而其对手美军也遭了殃,首当其冲的是最靠近苏联国土的阿拉斯加和格陵兰岛,美军驻阿拉斯加和格陵兰岛上的北美防空司令部的电子系统大都受损,雷达无法操作,通讯中断。由于太过恐怖,对环境破坏太过于严重,威力过度没有意义,从此以后世界各国再未进行过如此疯狂的核试验。

氢就是太阳的主要物质,太阳核心的温度极高,达到1500万℃,压力也极大,使得由氢聚变为氦的热核反应得以发生,从而释放出极大的能量。太阳距离地球大约为1.5亿公里,距离地球那么远,除原子能和火山、地震、潮汐以外,太阳能是地球上一切能量的总源泉。由此可知氢弹的核聚变能力比一代原子弹的核裂变厉害很多。地球的火山爆发温度也不过是几千度或者几万度,而太阳的核心高达1500万℃,足以摧毁一切。

1908年出生于匈牙利

爱德华特勒于1908年1月15日出生于匈牙利首都布达佩斯的一个犹太家庭,父亲是一名律师,母亲是钢琴家。和爱因斯坦一样,将近两岁才张口说话的特勒在小学就显露出超人的数学才能。苦于父亲的压力,特勒在德国莱比锡大学学习的是物理,但他从来没有放弃对数学的钻研。1930年,特勒获得了莱比锡大学的物理博士学位,并在德国的一所大学任教。

1935年移居美国

1935年,由于纳粹势力的甚嚣尘上,特勒和妻子米奇被迫离开德国前往美国执教于乔治华盛顿大学,直到1941年才离开该校,而他就是在那一年成为美国公民。

1939年研究原子弹

1939年,特勒和其他两名资深核物理学家一起,竭力支持爱因斯坦向当时的美国总统富兰克林罗斯福写信,说明研制开发原子弹的必要性。在白宫的授意下,由著名核物理学家、“原子弹之父”奥本海默牵头,在新墨西哥州的拉斯阿拉莫斯成立秘密实验室,研制原子弹。1943年,特勒携妻带子离开芝加哥大学,加入了奥本海默制造原子弹的“曼哈顿计划”,并成为该计划的主要研究人员之一。1945年7月16日,世界上第一颗原子弹在新墨西哥州试爆成功。

第一枚氢弹试爆成功

1949年,当苏联研制成功第一枚原子弹之后,特勒力促杜鲁门总统加快氢弹的研究。他也因此重返拉斯阿拉莫斯实验室,全力以赴投入到氢弹的研制工作中去。1952年11月1日,世界上第一个热核聚变装置在太平洋上的恩尼威托克岛爆炸成功。特勒名副其实地成为了“氢弹之父”。

与此同时,特勒又说服政府在1952年成立了第二个核武器实验室利弗莫尔国家实验室,他首先出任顾问,于1954年出任副所长,1958年到1960年出任所长。在此之后一直在那里担任顾问,直到1975年退休。

“奥本海默风波”

在利弗莫尔实验室任职期间,他首次公开批评主持曼哈顿计划的著名科学家奥本海默,认为他当时提出的氢弹研制计划进展太慢,以至于让苏联后来居上。之后他又受聘于胡佛研究所担任顾问。他制造更具威力核弹的雄心壮志,遭到了主张集中精力制造原子弹的奥本海默的反对。两人的交恶从此开始。

在“麦卡锡主义”盛行的20世纪50年代,奥本海默被怀疑成“苏联间谍”而接受联邦调查局的调查,而特勒则是该案的重要证人之一。在听证会上,虽然他没有直接指认奥本海默为间谍,但他所作的“奥本海默诸多行为都令人费解”的暧昧证词却直接导致1954年奥本海默面临间谍罪的严厉指控。他这种做法遭到了当时诸多知名科学家的非议。

“星球大战”计划

特勒对于国防的特殊情结,源于其早年在匈牙利革命和纳粹时期的亲身经历。他的这种情结并没有随着氢弹的研发成功而消退。到了20世纪80年代,特勒又意识到了世界各国弹道导弹的威胁。他因此向当时的里根政府提出了旨在防御突发导弹袭击的“星球大战”计划,从而再次深远地影响了美国的国防政策,他也因此成为在民主共和两党间左右逢源的“冷战卫士”。

虽然在工作上十分严谨,但生活中的特勒却是一个兴趣广泛而不乏幽默感的人。特勒不仅是一名乒乓好手,还经常演奏莫扎特等人的钢琴曲。即使在他中风后,医生问及他是否是那位“著名的特勒博士”,特勒幽默地回应说:“不,我是那个臭名昭著的特勒博士。”

评论

爱德华特勒是美国的“氢弹之父”。虽然氢弹爆炸成功是当时两个超级大国相互进行军备竞赛的产物,也给人类带来了严重而深刻的和平危机,但是,它无疑是人类科学和技术巨大进步的标志性产物。氢弹的成功爆炸宣告了人类可以也能够利用轻核能源时代的到来,尽管还不是完全可控的“热核聚变”利用方式。

于敏的身份是核物理学家,直到80年代中期,都是核武器理论研究的主要负责人。

1999年9月18日,在“表彰为研制‘两弹一星’作出突出贡献的科技专家大会”上,他第一个被江泽民授予由515克黄金铸就的“两弹一星功勋奖章”,并代表科学家发言。

中国氢弹之父

西方习惯将理论突破中起重大作用的人称为“××之父”,于敏认为“××之父”的称呼不科学,说:“核武器的研制是集科学、技术、工程于一体的大科学系统,需要多种学科,多方面的力量才取得现在的成绩,我只是起了一定的作用,氢弹又不能有好几个‘父亲’。”

一腔热血

于敏家的客厅里悬挂着诸葛亮《诫子书》中的一句“淡泊以明志,宁静以致远”。于敏最欣赏的诗句是“出师未捷身先死,长使英雄泪满襟”,他评价诸葛亮是“知其不可为而为之,为了理想奋斗终生,是一个政治家、军事家、道德楷模,最可贵的是他鞠躬尽瘁、死而后已的精神”。

记者称他为诸葛亮式的人物,于敏说:“我比诸葛亮差远了,他是中华民族的英雄,我只是萤火之光,怎能与皓月争辉。”

第二次世界大战结束后,安德烈萨哈罗夫开始对宇宙射线的研究。1948年,他参与了伊戈尔库尔恰托夫领导的苏联原子弹计划,苏联在1949年8月29日对研制的第一种原子装置进行了测试。1950年移居保密行政区萨罗夫后,萨哈罗夫在研制氢弹的过程中扮演了重要的角色,苏联在1953年8月12日对研制的第一种核聚变装置进行了测试。同年,萨哈罗夫得到了科学博士学位,被选为苏联科学学会的会员,并获得了他的第一个社会主义劳动英雄荣誉。随后萨哈罗夫继续留在萨罗夫主导研发苏联首枚百万吨级氢弹,并在1955年进行了测试。有史以来破坏力最大的曾引爆的核武器沙皇炸弹也是基于萨哈罗夫设计制造的。萨哈罗夫曾提出兴建一个受控核聚变反应堆托卡马克,直至现在仍是大部分同类研究的基础,他和伊戈尔塔姆曾共同提出以环面状的磁场限制高热的离子化等离子体,以控制托卡马克的核聚变。萨哈罗夫亦曾提出感应重力,作为量子重力的替代理论。安德烈萨哈罗夫是苏联著名的核物理学家,曾被称作苏联的‘氢弹之父”。诺贝尔奖金评选委员会主席在发奖仪式上对萨哈罗夫作了如下评价:‘安德烈萨哈罗夫对和平作出了巨大贡献,他以伟大的自我牺牲精神,在极端困难的条件下,以卓有成效的方式,为实施赫尔辛基协议所规定的各项价值观念而进行了斗争。他为捍卫人权、裁军和所有国家之间的合作而进行的斗争,其最终目的都是为了和平。”

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