核彈頭是如何小型化的?

Zz3415

科技發展啊,小型化的核彈可以當火箭筒打你信不信?(但是發射手跑得掉,跑不掉就不好說啦)

原子彈的裂變本身不是需要很大空間的問題,只是人們需要的當量要求不同而使得彈頭大小有變化。美國就有20噸當量的RGP火箭彈大小的核炮彈:

M-338無後坐力炮,射程2720米

話說,原子彈核裂變的小型化(裂變彈)實現才使得氫彈的聚變反應(聚變彈)實現成為可能。比如於敏構型的氫彈全重僅1噸左右,爆炸當量確是331萬噸!比美國T-G(泰勒-烏拉姆)構型體積要小很多。

目前,原子彈的小型化基本是將當量減小就可以使彈頭小型化,而且裂變彈的小型化已經是爐火純青了,看圖:

這是105mm的手提箱式核彈裝置,當量1~10千噸TNT

還有某國的一次閱兵式上展示的戰士揹包,W君當時看得是一個激靈啊。。。。


軍武數據庫

首先,核彈本身就不需要很大的體積。尤其是現在的核聚變氫彈。

根據愛因斯坦的質能公式E=mc^2,要釋放能量需要有質量損失。由於係數非常大(光速c的平方),所以很小的能量損失便會產生巨大的能量。而鈾235的裂變反應(原子彈)和氘和氚的聚變反應(氫彈)中均有可觀的質量損失,因此均能產生大量能量。

按照目前的業界標準,製造一枚50萬當量TNT級別的核彈,只需要約4千克鈈和約20千克高濃縮鈾。

剩下的那麼多的體積和重量,只不過是為了讓核彈能夠起爆的各種配套設施,核裝藥沒多少。

下面舉幾個美軍現役核彈頭的例子,就知道現在的氫彈可以小型化到什麼樣子了。

“戰斧”巡航導彈的W80彈頭

這是一種小型熱核彈頭,核聚變原理,T-U兩級構型,當量可變,從5千噸到15萬噸TNG。

主要用於尺寸嚴格受限的各型巡航導彈的戰鬥部,如空軍的ALCM和ACM系列,海軍的“戰斧”等。

尺寸很小,物理包重130公斤,直徑300毫米,長度0.8米.

NB之處就是飛行中(in-flight)調整爆炸當量,最小當量就是隻引爆用作為“扳機”的核聚變初級,也就是當原子彈用,約5千噸TNT;最大威力就是核聚變次級也引爆,達到15萬噸。

到1990年生產了總共2117個,根據核裁軍條約,保留有400個,2014年開始翻新。

最先進的W88,洲際導彈一次能帶12個

1999年被官方自稱為“美國最先進的核彈頭”,裝備“三叉戟”潛射洲際導彈,用Mk 5型再入載具時最多可以裝載12枚W88彈頭,但根據美俄核裁軍協議,最多隻能帶8個。

是典型的T-U構型氫彈的進一步發展,有一個橢球型的核裂變初級,和一個球形核聚變次級。但又填充了大量U238等高濃度核裂變材料來增加威力。這種“裂變-聚變-裂變”彈有時候也被成為“三相彈”,算是氫彈的升級版。

因此W88的尺寸不大,高1.7米,直徑0.55米,重量小於360公斤,允許洲際導彈攜帶更多的彈頭,或者射程更遠,而威力也不小,47.5萬噸,算是現役最大的導彈用核彈頭!


默虹美國海軍學習小站

其實,核武器,特別是氫彈小型化的關鍵,在於“如何高效率的壓縮核材料”,包括壓縮裂變及聚變材料。如果只靠“炸藥壓縮”,那不可能做到目前這樣的“小型化”。所以,採用“扳機”發出的x射線來壓縮“被扳機”,使得“被扳機”釋放出最大的能量,就是“關鍵因素”之一了。目前,各國的“第二代核武器”均採用相同的原理和相似的結構。所以,不用再說什麼“于敏構型”了,那是當初中國為了打破美蘇的“核壟斷”而自行研究的一種氫彈結構。不可否認的是,那只是一種“早期結構”。中國的核武器,不可能停留在“早期結構”上,一定會不斷進步的,就像美蘇做到的那樣。

至於如何將“扳機”發出來的x射線“引導”到“被扳機”上,還能夠產生“聚合的”壓縮波,來“四面八方”的壓縮“被扳機”,那是核武器中絕密的絕密,核大國都是這樣。沒有人會說出來的。當然我更不知道了。這個“秘密”,是由一本瑞士公開出版的《第四代核武器》一書中披露的,至少我是從那本書上看到的。

另外當然還有“秘密”,就是怎樣提高“初始中子數”。而“扳機”產生的中子,也被充分利用於“被扳機”的“引爆”中了。但如何避免“提前引爆”的困難,也是“機密中的機密”。大家可以自行腦補。

還有什麼關鍵,我就不知道了。


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