眾所周知,原子彈的威力巨大,一顆下去一座城市也會瞬間化為廢墟,但是在原子彈之后,又一強大的核武器出現在人們視野,那就是氫彈。早期美國向日本投下的2顆原子彈震驚世界,而這也是唯一一次原子彈用于實戰的案例,那么后來居上的氫彈到底有多大威力,其威力又相當于多少枚原子彈呢?
▲氫彈爆炸萬物皆滅
目前為止,全球只有5個合法擁有原子彈的國家,分別是美、俄、中、英、法。原子彈是第一代核武器,通過裂變引起爆炸,其爆炸的威力對任何國家來說都是毀滅性的。然而說起氫彈,原子彈卻和它沒有可比性。
▲1945年8月6日,日本,廣島市遭到原子彈襲擊,城市被毀。
原子彈的威力是有上限的,也就是臨界值,即維持核子連鎖反應所需的裂變材料質量。初代原子彈說白了就是使用高能炸藥使接近臨界質量的放射性物質,因爆炸沖擊波而被壓縮,從而引發一系列鏈式反應并釋放出巨大能量。
后來,科學家研究得出了一種提升核彈威力的辦法,那就是通過提升鏈式反應利用效率,增大核彈爆炸威力。傳統原子彈在爆炸時,需要釋放巨大能量,鏈式反應才會正常進行,而此時核原料早已被炸開,爆炸產生的鈾235又重回臨界質量并趨于穩定,不再發生鏈式反應。
▲內爆式原子彈結構
由此看來,原子彈爆炸時鈾235根本沒有完全消耗,利用率低下。于是科學家將目光放在了提升原子彈鏈式反應利用率上,并發明了氫彈。氫彈的爆炸過程分2部分,即先裂變再聚變,在裂變時通過鏈式反應產生高溫使得氘和氚發生聚變成為氫,接著釋放出中子流,以此來保障鏈式反應持續發生,從而大大提升核原料的利用率。
▲我國第一顆原子彈
原子彈實際上又是氫彈的雷管
有了原子彈后,就可以制造氫彈。氫彈的炸藥是用很輕的物質——氫化鋰、氘[dāo]化鋰,氘和氚[chuān]等做成的。氫彈的炸藥只能在幾千萬攝氏度的高溫下,產生熱核聚變反應,這時氘核和鋰在高溫下結合成氦核,并放出比原子彈更大的能量和更多的中子。所以要使氫彈爆炸,必須供給它2000萬攝氏度以上的高溫,這種高溫可以用原子彈爆炸來實現,因此原子彈實際上又是氫彈的雷管。氫彈爆炸,不是由鏈鎖裂變反應產生的,它是由聚合反應產生的。如果用氘或氚做氫彈的炸藥,在氫彈外面還可以包一層鈾-238,當這些炸藥爆炸時,會放出很多很快的中子,這些快中子又可以引起鈾-238的裂變。這樣可以増加氫彈的威力。這種氫彈實際是由原子彈—氫彈—原子彈組成的,所以又叫做三相熱核炸彈。
▲原子彈和氫彈構造圖
目前,最小的原子彈、氫彈,其威力為100噸TNT炸藥爆炸的威力;最大的戰略核武器——氫彈,其威力可以達到5000萬噸TNT以上炸藥的威力。原子彈、氫彈的種類很多,有原子地雷、原子水雷、原子魚雷、原子炮等,還有核導彈。最新又制造出一種中子彈,它是由一枚超小型原子彈點火的小型氫彈,它的威力約等于1000噸TNT級炸藥的威力。其爆炸殺傷半徑雖然只有200米左右,但中子殺傷半徑可以達到1000米。
因為引發核聚變的條件較為苛刻,所以氫彈需要以原子彈爆炸作為“引信”來引發核聚變,而早期的氫彈都是較為簡單的“二相彈”(核裂變-核聚變)結構。之后,各國為了進一步增加氫彈的殺傷力和輻射能力,在原本“二相彈”外圍又增加了一層貧鈾外殼再行核裂變,然后就出現了“三相彈”(核裂變-核聚變-核裂變)結構的氫彈
▲三相彈結構圖
不過,早期的氫彈殺傷力雖然大,但體型和重量也非常大,輕則數噸、重則20多噸(“沙皇”27噸氫彈),對于載重能力有限的導彈來說了,如此重量的氫彈很難被直接當作戰斗部,所以在之后的數十年中各核大國都在核彈(包括氫彈和原子彈)小型化方面狠下功夫,最終可以輕松搭載到導彈之上。
▲中國第一枚空投氫彈“狂飆一號
▲27噸重的“沙皇”氫彈號稱炸彈之王——大伊萬,是人類歷史上制造的不論在體積、重量、威力上都是迄今為止最強大的炸彈。
最早這枚炸彈設計的當量是一億噸,后來發現全世界根本就找不到一個合適的試驗場,簡而言之是沒處扔,扔下去丟哪兒都會炸到人,所以只好縮減到五千萬噸,在新地島炸就炸不到人了。
由于炸彈體積過于龐大,執行投彈的圖-95轟炸機必須改裝,將飛機內的燃油槽與機腹的炸彈艙門移除才能執行任務。
▲27噸重的“沙皇”氫彈號稱炸彈之王——大伊萬
爆炸產生的火球直徑就長達4600米,迅速席卷大地,之后又迅速擴散到轟炸機投彈的高度,爆炸后產生的蕈壯云在1000公里外都能看到,蕈壯云高度比珠穆朗瑪峰還高7倍多,爆炸后產生的地震波相當5.2級地震。
爆炸產生的熱風甚至可以讓遠在170公里以外的人受到3級灼傷,爆炸的閃光還能造成220公里以外的眼睛劇痛與灼傷,甚至造成白內障以及失明。爆炸所產生的暴風壓力就高達每平方吋300磅,足足吹送了將近1000公里的范圍。雖然這一次試爆是在空中試爆,但是往地球傳送的震波有5~5.25級的地震。
▲氫彈核爆
核爆產生的電磁脈沖將4000公里內的飛機導彈雷達通訊等設備均受到不同程度的影響,使蘇軍通訊失去聯系長達1個小時,美國靠近蘇聯國土的軍事基地上的軍事電子設備系統也受到影響,雷達無法操作,通訊中斷。
▲超級氫彈在地球核爆
距離測試地點55公里外的塞佛尼殖墾地中所有木造或磚造的房屋全毀;數百公里內的木造房屋均全毀,只有磚造或石造房屋殘留,但是都沒有門窗與屋頂。丟炸彈的飛機丟完就加大馬力沒命地往外跑,跑遲了就完蛋了。爆炸后所引發的大氣擾動環繞了地球三次。算下來,比香飄飄厲害三倍,我就問你厲害不厲害?
隨著科技的進步,核彈不斷得到改進,而原子彈的威力也越來越大,但是原子彈是有臨界值的,超過這個臨界值原子彈內的核材料便會自行反應,無法繼續做大。而氫彈則不同,在理論上氫彈的威力是沒有上限的。普通原子彈爆炸當量為50萬噸,而一枚氫彈爆炸當量高達5000萬噸TNT左右,相當于100枚原子彈爆炸產生的威力。如此大的威力也讓多國專家瞠目結舌,紛紛表示難以相信。
那為什么會造成這樣一個結果呢?主要是因為裂變材料存在臨界值,如果核裂變材料集中堆積超過一定重量,則會引起自發鏈式核裂變反應,也就是說可能有自爆的危險。理論上人類目前能夠制造的原子彈的最大上限約為80萬噸TNT當量,但是誰也不敢嘗試,因為太過危險,所以50萬噸已經是金字塔尖。除此之外,原子彈和氫彈比起來,還有一個先天不足,那便是轉換率太低。不管是槍式結構、內爆結構,核材料的裂變轉化率都很難突破20%。日本廣島爆炸的小男孩原子彈內部裝有60千克鈾235,最后成功裂變的只有約700克,轉換率只有約1%,而核聚變在理論上的質能轉化率則能達到裂變的4倍以上。
希望永遠不要發生核戰,因為核戰沒有贏家,沒有輸家,也沒有旁觀者。
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