核弹头是如何小型化的?

Zz3415

科技发展啊,小型化的核弹可以当火箭筒打你信不信?(但是发射手跑得掉,跑不掉就不好说啦)

原子弹的裂变本身不是需要很大空间的问题,只是人们需要的当量要求不同而使得弹头大小有变化。美国就有20吨当量的RGP火箭弹大小的核炮弹:

M-338无后坐力炮,射程2720米

话说,原子弹核裂变的小型化(裂变弹)实现才使得氢弹的聚变反应(聚变弹)实现成为可能。比如于敏构型的氢弹全重仅1吨左右,爆炸当量确是331万吨!比美国T-G(泰勒-乌拉姆)构型体积要小很多。

目前,原子弹的小型化基本是将当量减小就可以使弹头小型化,而且裂变弹的小型化已经是炉火纯青了,看图:

这是105mm的手提箱式核弹装置,当量1~10千吨TNT

还有某国的一次阅兵式上展示的战士背包,W君当时看得是一个激灵啊。。。。


军武数据库

首先,核弹本身就不需要很大的体积。尤其是现在的核聚变氢弹。

根据爱因斯坦的质能公式E=mc^2,要释放能量需要有质量损失。由于系数非常大(光速c的平方),所以很小的能量损失便会产生巨大的能量。而铀235的裂变反应(原子弹)和氘和氚的聚变反应(氢弹)中均有可观的质量损失,因此均能产生大量能量。

按照目前的业界标准,制造一枚50万当量TNT级别的核弹,只需要约4千克钚和约20千克高浓缩铀。

剩下的那么多的体积和重量,只不过是为了让核弹能够起爆的各种配套设施,核装药没多少。

下面举几个美军现役核弹头的例子,就知道现在的氢弹可以小型化到什么样子了。

“战斧”巡航导弹的W80弹头

这是一种小型热核弹头,核聚变原理,T-U两级构型,当量可变,从5千吨到15万吨TNG。

主要用于尺寸严格受限的各型巡航导弹的战斗部,如空军的ALCM和ACM系列,海军的“战斧”等。

尺寸很小,物理包重130公斤,直径300毫米,长度0.8米.

NB之处就是飞行中(in-flight)调整爆炸当量,最小当量就是只引爆用作为“扳机”的核聚变初级,也就是当原子弹用,约5千吨TNT;最大威力就是核聚变次级也引爆,达到15万吨。

到1990年生产了总共2117个,根据核裁军条约,保留有400个,2014年开始翻新。

最先进的W88,洲际导弹一次能带12个

1999年被官方自称为“美国最先进的核弹头”,装备“三叉戟”潜射洲际导弹,用Mk 5型再入载具时最多可以装载12枚W88弹头,但根据美俄核裁军协议,最多只能带8个。

是典型的T-U构型氢弹的进一步发展,有一个椭球型的核裂变初级,和一个球形核聚变次级。但又填充了大量U238等高浓度核裂变材料来增加威力。这种“裂变-聚变-裂变”弹有时候也被成为“三相弹”,算是氢弹的升级版。

因此W88的尺寸不大,高1.7米,直径0.55米,重量小于360公斤,允许洲际导弹携带更多的弹头,或者射程更远,而威力也不小,47.5万吨,算是现役最大的导弹用核弹头!


默虹美国海军学习小站

其实,核武器,特别是氢弹小型化的关键,在于“如何高效率的压缩核材料”,包括压缩裂变及聚变材料。如果只靠“炸药压缩”,那不可能做到目前这样的“小型化”。所以,采用“扳机”发出的x射线来压缩“被扳机”,使得“被扳机”释放出最大的能量,就是“关键因素”之一了。目前,各国的“第二代核武器”均采用相同的原理和相似的结构。所以,不用再说什么“于敏构型”了,那是当初中国为了打破美苏的“核垄断”而自行研究的一种氢弹结构。不可否认的是,那只是一种“早期结构”。中国的核武器,不可能停留在“早期结构”上,一定会不断进步的,就像美苏做到的那样。

至于如何将“扳机”发出来的x射线“引导”到“被扳机”上,还能够产生“聚合的”压缩波,来“四面八方”的压缩“被扳机”,那是核武器中绝密的绝密,核大国都是这样。没有人会说出来的。当然我更不知道了。这个“秘密”,是由一本瑞士公开出版的《第四代核武器》一书中披露的,至少我是从那本书上看到的。

另外当然还有“秘密”,就是怎样提高“初始中子数”。而“扳机”产生的中子,也被充分利用于“被扳机”的“引爆”中了。但如何避免“提前引爆”的困难,也是“机密中的机密”。大家可以自行脑补。

还有什么关键,我就不知道了。


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