為什么氫彈的威力比原子彈要大成百上千倍？

蒔花家曾經在一篇文章中質疑《碟中諜》中的钚彈TNT當量不成能跨越500萬噸，計較成果最多只有5-6萬噸的當量，而這已經是中等威力的原槍彈了，因為以裂變為道理的原槍彈TNT當量很少會達到幾十萬噸以上！但氫彈似乎就沒有限制，甚至只有一個下限！為什么會這樣？

一、氫彈和原槍彈的道理

盡管兩者都是耳熟能詳，但可能很少有人深究過兩者的道理，那么再來簡單領會下！

1、原槍彈

一般鈾彈利用的U235核材料，在鈾原子捕捉一顆自由中子后裂變為Ba56和Kr36！

您會發現，56+36=質子數為92號的鈾元素，而中子數144+89=233，則少了2顆中子，這兩少了的中子就當作了自由中子，會在鈾材料內四處亂竄，若是碰著下一個鈾原子核，那么就會繼續裂變而釋放出更多的自由中子，最重形當作鏈式反映！而這個能自覺形當作鏈式裂變的鈾塊質量就是臨界質量（太小中子輕易經由過程原子內的間隙溜出去）！質量損掉就在這個裂變過程中發生，原子核割裂，數目沒有變，但質量轉變了，因為質子與中子內的夸克強感化力發生了轉變，最終表示就是質量吃虧了！

鈾235裂變時質量損掉約為：0.0946%

钚239裂變時質量損掉約為：0.0961%

2、氫彈

氫彈一般利用氘氚聚變或者氘化鋰-6，鋰-6在熱中子的輻射時會發生Li(n,α)H反映而獲得氚，而氘氚的核聚變反映是為：

D+T→4He+n+17.62MeV

反映時辰要求的溫度為：4×10^7K，是所有聚變材猜中能找到焚燒溫度最低的材料！

氘氚聚變會發生一個多余的中子，這也是當前正在開辟的核聚變局限地點，中子處置比力麻煩，當然也可以來處置核廢料，出產核燃料，但在實現之前一切都為時尚早！

氘氚聚變的的質量損掉約為0.7%！

同樣是質量吃虧，聚變的比例要比裂變高7.4倍擺布，當然這是氫彈的能量要比原子高的一個原因！

二、氫彈從道理上來看威力只有原槍彈的十倍不到，為什么有萬萬噸級氫彈卻沒有萬萬噸級的原槍彈？

布局差別是兩者威力不同的另一個主要身分！

1、裂變材料的臨界質量

上文有申明過小的質量會讓自由中子穿透鈾塊而無法撞擊下一個鈾原子核，簡單的理解這個能讓中子在跑出去之前撞擊到下一個原子核的最小質量就是臨界質量！若是裂變材料不會衰變的話就完美了，因為可以無限加大裂變材料的質量以求能量最大化！

但很可惜衰變的緩中子一樣可以激發鏈式反映，是以U235這些材料必需要避免發生跨越臨界質量的變亂，這個后果可不是一般的嚴重！

是以原槍彈在裝藥時必需分隔放置，起爆時才能將其歸并，并但愿它在被炸散前有盡可能多的鈾原子介入裂變，但很可惜往舊事與愿違，好比拋擲在廣島的那顆名為“小男孩”的原槍彈，鈾235的裝藥兩為64千克，但只有約1千克的鈾原子介入了裂變，發生了約1克的質量損掉，其釋放的能量半斤八兩于2萬噸TNT！

是以原槍彈存在一個臨界質量，無論是加大當量仍是減小當量都存在不小的難度，大了核裝藥的布局設計很是堅苦，小了需要在外部包裹中子反射材料，當然中子反射材料是巨細都需要的，增添反映效率，避免熱中子華侈！

三、氫彈的扳機

上文申明了氘氚聚變需要4×10^7K，即跨越四百萬度的高溫，很顯然通俗的爆炸達不到這個溫度，但原槍彈可以輕松達到這個要求，是以原槍彈被作為了氫彈爆炸的扳機！是以氫彈會有一個爆炸威力的下限，即起爆的那顆原槍彈的威力！原槍彈的難點是若何設計架構與中子反射，而氫彈的難點除了中子仍然要操縱外，還有若何將超壓聚焦在氫彈的聚變材料上而達到聚變焚燒前提！

四、氫彈的構型

全宿世界的氫彈只有兩種構型，一種是T-U構型，另一種則是于敏構型，前者是泰勒-烏拉姆構型（Teller–Ulam design，縮寫：T-U design），兩者在布局不同上是比力大的！于敏構型改良于前蘇聯的千層餅型布局，當然前蘇聯的千層餅布局無法解決威力小的問題被拋卻，但于敏顛末切確計較將外層的鈾238改換當作钚-239，從而當作就了一代經典的于敏構型氫彈！

我們常見的氫彈圖示大都是T-U構型

于敏構型的氫彈布局，是一個千層球餅的外形！

從理論上來看，無論是T-U構型仍是于敏構型，聚變材料的并沒有原槍彈那樣各類前提限制，是以在大當量的氫彈中可以利用優化布局加大裝藥量來實現，這使得氫彈的威力當作百上千倍的增添，而上限只是人類是在是找不到一個更大的無人區來測試設計制造出來的氫彈，好比前蘇聯的大伊萬（原始當量為1億噸，減裝為5000萬噸，現實爆炸當量為5800萬噸）

發表于 2019-08-12 02:00
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