中国的氢弹神话谁能复制?

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中国的氢弹神话谁能复制?

联合国的五大常任理事国地位的确立,除了作为二战的主要出力国、战胜国的老本钱外,就是都拥有可进行实战的氢弹这一大杀器作为后盾。能在危急关头依靠给对手造成重大而深远的劫难来保障自己的利益。这是现阶段任何常规武器都无法达成的威慑效果。

从原子弹到氢弹,作为先驱者的美国用了7年零3个月;苏联被认为有间谍嫌疑,速度是4年零3个月;英国用了4年零7个月;法国遇到了不少障碍,英国人帮他们少走了点弯路,耗费了8年6个月;中国从原子弹到氢弹的过程仅用了2年零8个月。如果从氢弹原理试验成功算起,则还要再提前半年。而美国要按照中国的第一颗实战化氢弹做标准才算的话,就还要再延长1年4个月。

如此之快的速度和当时国际社会对中国贫穷落后的印象出入极大,以至于后来的国际原子能交流时还有外国专家问钱三强这是为什幺。然而只收获了“理论准备得早”和“材料准备得早”这两句模糊的回答。

现在已突破原子弹的后发国家中,印度已经半只脚踏入氢弹的门槛,朝鲜则声称已掌握氢弹技术。他们现在的科技水平或许和70年前的中国差不太多,而信息来源则更加广泛,他们真的能掌握氢弹吗?中国的氢弹神话能否再度出现?

网上关于氢弹的讨论有很多。从已公开的原理而言,大家都知道是用原子弹来使氘化锂6达到高温高压的状态产生聚变反应。在上一期的原子弹原理中提到过,原子弹的关键是如何有效压缩裂变材料以达成临界条件。而氢弹的关键,也在于如何利用原子弹的能量来有效的压缩和加热聚变材料,而不是在聚变反应发生前将其轰散。

从现今已出版的各种资料猜测,氢弹的T-U构型关键在于利用原子弹产生的X射线加热聚变材料外围放置的泡沫塑料,使其迅速成为高温高压的等离子体来对聚变材料进行加热和压缩。使聚变材料达到足够的温度和密度而燃烧。也就是所谓的两级结构。中国的“于敏构型”也属于这个范畴,只是在细节设计上(据猜测是能量传递方式)有所不同。

各国的氢弹发展历程

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犹太裔科学家爱德华·泰勒领导,利用原子弹促进爆炸时产生的高温,使氘发生核聚变反应。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。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。试验证明爆炸威力大大超过原子弹。

又一个氢弹试验装置“常春藤麦克”在太平洋的埃内韦塔克环礁上爆炸。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。“常春藤麦克”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,没有什幺实战价值。

在五常核军备竞赛的上世纪5、60年代,这个两级模型的独立提出是非常艰难的。由其是苏联和法国。

美国“氢弹之父”泰勒在遇到数学家乌拉姆之前也没搞清楚能量到底该怎幺传递。为了验证2级结构,美国人引爆了一个装满液态氘氚的“大冰柜”Mike,它高60米,重达62吨,试验当量1100万吨,然而没有任何实战价值。美国可实战的空投氢弹试验要等到“红翼”行动,威力380万吨。时间在Mike试验的3年之后。

苏联核武负责人马雷舍沃沉醉于“夹层饼”构型的氢助爆原子弹的40万吨威力(1953年8月)而自认为这就是氢弹了。在萨哈罗夫提出两级构型后还要求他按“夹层饼”这条路走下去。幸好萨哈罗夫阳奉阴违,直到1955年11月,采用两级构型的真正氢弹试验成功(1600万吨),苏联才算真正掌握氢弹。而此时距离苏联第一颗原子弹爆炸已是5年11个月了。

英国也出现过在助爆结构和两级结构之间的纠结,甚至提出过“汤姆/迪克/哈利”这样的三级结构设想。同时也对美苏的核试验尘埃进行了收集分析,确定了在两级之间有屏蔽层的设计思路。在比较了流体和辐射的能量传递差别以后,选择了辐射传导和压缩的方式进行了氢弹原理试验。

法国初期并未追求大威力核弹,直到中国爆炸了第一颗原子弹才着急起来。然而也在助爆原子弹上花了太长的时间。直到中国突破氢弹之时还未完成。戴高乐总统很不开心,把研究负责人招去批了一通。在最后的关头法国人还纠结于提出的3种构型方案该先试验哪一个。幸好最后有英国人告诉他们选“最简单”的那个,帮法国人加快了几个月的研发进程。,法国在太平洋Fangataufa岛成功地进行了第一次热核武器试验,重约3吨,当量260万吨。

中国的氢弹

相对而言,中国的没有那幺多条件来进行大量的核试验,因而在理论研究上做足了工夫。再加上于敏解决了一系列的热传导难题,并选择了正确的技术路径。在仅做了一次收集数据用的加强原子弹试验(25万吨)之后就直接进行了氢弹原理试验(30万吨)并取得成功。半年后就完成了实战化的氢炸弹试验:重1吨的空投氢弹,威力330万吨。从这次试验的氢弹威力/重量之比可以看出,中国氢弹的设计水平起点很高。

根据何祚庥院士的回忆,于敏有了以辐射作为压缩聚变材料为主方式的构型想法是在1964年之前,是这意味着中国已经一只脚踏入了氢弹的大门。此时距氢弹原理试验成功还有2年。这两年期间发生了生幺,遇到了什幺问题,又是如何解决的,都不再公开。

印度韩国等国家可以氢弹吗?

对于印度等后发国家而言,可以在各国公开的核武器技术细节的基础上进行研究。然而有人帮忙走这半步也未必是什幺好事情,这半步到底是怎幺得来的,产生这个结论的过程中有哪些必须掌握的前提技术?在不进行踏踏实实的理论研究重新计算是无法得知的。而各大国在氢弹之前都做过威力达数十万吨的氢加强原子弹试验,以收集轻核反应的特征数据。在全面禁止核试验成为国际共识的今天,贸然进行这种大威力核试验是否会招致强大的国际政治压力和经济制裁?重压之下耗费巨大的核工业和科研体系能否再正常运行都是通往氢弹之路的门槛。

自己做实验成本高,五常也都签署了条约不再进行大气层内的核试验。像英国那样通过收集美苏试验残留来分析的道路也被彻底封死了。而五常向物理学界公布的数据则有可能是不靠谱的。周光召曾经推翻过苏联人给的原子弹数据,于敏也曾算出美国公开的氚-氚反应截面数据不对。可以说现在的国际环境对于想独立突破氢弹的国家而言,几乎是釜底抽薪。

无论如何,踏踏实实的理论研究是必不可少的先决条件,而通过轻核聚变试验收集基础数据也是必要的。

最后说个笑话吧:一位参与氢弹研发的老前辈曾想写点关于氢弹的科普文章。然而快写完的时候,于敏让他晚点发表。因为当时印度的氢弹还差临门一脚,正好卡在瓶颈上。中国当年突破这个瓶颈用了两三年,印度大概用个五六年应该就差不多了。别因为这篇科文章给了他们启发。然而老前辈从江时代等到习时代,印度依旧没有突破氢弹技术。最后老前辈无奈的告诫别人:印度人太不可信……

看来,氢弹的大门,总归不是那幺好突破的。

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