为什么氢弹的威力比原子弹要大成百上千倍？

莳花家曾经在一篇文章中质疑《碟中谍》中的钚弹TNT当量不成能跨越500万吨，计较成果最多只有5-6万吨的当量，而这已经是中等威力的原枪弹了，因为以裂变为道理的原枪弹TNT当量很少会达到几十万吨以上！但氢弹似乎就没有限制，甚至只有一个下限！为什么会这样？

一、氢弹和原枪弹的道理

尽管两者都是耳熟能详，但可能很少有人深究过两者的道理，那么再来简单领会下！

1、原枪弹

一般铀弹利用的U235核材料，在铀原子捕捉一颗自由中子后裂变为Ba56和Kr36！

您会发现，56+36=质子数为92号的铀元素，而中子数144+89=233，则少了2颗中子，这两少了的中子就当作了自由中子，会在铀材料内四处乱窜，若是碰着下一个铀原子核，那么就会继续裂变而释放出更多的自由中子，最重形当作链式反映！而这个能自觉形当作链式裂变的铀块质量就是临界质量（太小中子轻易经由过程原子内的间隙溜出去）！质量损掉就在这个裂变过程中发生，原子核割裂，数目没有变，但质量转变了，因为质子与中子内的夸克强感化力发生了转变，最终表示就是质量吃亏了！

铀235裂变时质量损掉约为：0.0946%

钚239裂变时质量损掉约为：0.0961%

2、氢弹

氢弹一般利用氘氚聚变或者氘化锂-6，锂-6在热中子的辐射时会发生Li(n,α)H反映而获得氚，而氘氚的核聚变反映是为：

D+T→4He+n+17.62MeV

反映时辰要求的温度为：4×10^7K，是所有聚变材猜中能找到焚烧温度最低的材料！

氘氚聚变会发生一个多余的中子，这也是当前正在开辟的核聚变局限地点，中子处置比力麻烦，当然也可以来处置核废料，出产核燃料，但在实现之前一切都为时尚早！

氘氚聚变的的质量损掉约为0.7%！

同样是质量吃亏，聚变的比例要比裂变高7.4倍摆布，当然这是氢弹的能量要比原子高的一个原因！

二、氢弹从道理上来看威力只有原枪弹的十倍不到，为什么有万万吨级氢弹却没有万万吨级的原枪弹？

布局差别是两者威力不同的另一个主要身分！

1、裂变材料的临界质量

上文有申明过小的质量会让自由中子穿透铀块而无法撞击下一个铀原子核，简单的理解这个能让中子在跑出去之前撞击到下一个原子核的最小质量就是临界质量！若是裂变材料不会衰变的话就完美了，因为可以无限加大裂变材料的质量以求能量最大化！

但很可惜衰变的缓中子一样可以激发链式反映，是以U235这些材料必需要避免发生跨越临界质量的变乱，这个后果可不是一般的严重！

是以原枪弹在装药时必需分隔放置，起爆时才能将其归并，并但愿它在被炸散前有尽可能多的铀原子介入裂变，但很可惜往旧事与愿违，好比抛掷在广岛的那颗名为“小男孩”的原枪弹，铀235的装药两为64千克，但只有约1千克的铀原子介入了裂变，发生了约1克的质量损掉，其释放的能量半斤八两于2万吨TNT！

是以原枪弹存在一个临界质量，无论是加大当量仍是减小当量都存在不小的难度，大了核装药的布局设计很是坚苦，小了需要在外部包裹中子反射材料，当然中子反射材料是巨细都需要的，增添反映效率，避免热中子华侈！

三、氢弹的扳机

上文申明了氘氚聚变需要4×10^7K，即跨越四百万度的高温，很显然通俗的爆炸达不到这个温度，但原枪弹可以轻松达到这个要求，是以原枪弹被作为了氢弹爆炸的扳机！是以氢弹会有一个爆炸威力的下限，即起爆的那颗原枪弹的威力！原枪弹的难点是若何设计架构与中子反射，而氢弹的难点除了中子仍然要操纵外，还有若何将超压聚焦在氢弹的聚变材料上而达到聚变焚烧前提！

四、氢弹的构型

全宿世界的氢弹只有两种构型，一种是T-U构型，另一种则是于敏构型，前者是泰勒-乌拉姆构型（Teller–Ulam design，缩写：T-U design），两者在布局不同上是比力大的！于敏构型改良于前苏联的千层饼型布局，当然前苏联的千层饼布局无法解决威力小的问题被抛却，但于敏颠末切确计较将外层的铀238改换当作钚-239，从而当作就了一代经典的于敏构型氢弹！

我们常见的氢弹图示大都是T-U构型

于敏构型的氢弹布局，是一个千层球饼的外形！

从理论上来看，无论是T-U构型仍是于敏构型，聚变材料的并没有原枪弹那样各类前提限制，是以在大当量的氢弹中可以利用优化布局加大装药量来实现，这使得氢弹的威力当作百上千倍的增添，而上限只是人类是在是找不到一个更大的无人区来测试设计制造出来的氢弹，好比前苏联的大伊万（原始当量为1亿吨，减装为5000万吨，现实爆炸当量为5800万吨）

发表于 2019-08-12 02:00
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