假如地球上只有原子弹,没有氢弹,世界会是什么样子?
相信很多朋友都认为,原子弹和氢弹都是核武器,无论哪个都会导致核灾难,这有区别吗?但事实上根据两者的结构和威力的不同,差别可是大了去!
原子弹和氢弹在结构和威力上到底有什么区别?
原子弹和氢弹统称核武器,但原子弹和氢弹却有质的差别,熟悉核武器的朋友经常将原子弹称为裂变弹,而氢弹则称为聚变弹,两者的差别也就在这名字上!
铀弹:投掷在广岛的小男孩
裂变弹:原子弹
裂变弹利用的是重原子核裂变的原理,一般裂变弹有两种,一种是铀弹,另一种钚弹,铀弹用的铀-235作为裂变材料,而钚弹则是钚-239作为裂变材料,两者尽管原材料上有区别,但原理上并没有大的差异!
钚弹:投掷在长崎的钚弹胖子
链式反应
这是裂变武器必须跨过的一道难关,原因是重核原子在热中子撞击下会发生裂变反应,比如铀-235会裂变成氪-92和钡-141,并且丢失一点点质量(质能转换会产生巨大的能量),当然个中还有最关键的一点是中子增殖效应,也就是一颗热中子让重核裂变后,释放出2-3个中子的效果!如下图:
假如一种材料裂变后释放的中子小于1或者等于1,那么这种裂变材料无法作为合适的裂变弹制造材料,而如何让这些多余的中子去撞击下一颗原子核,这就是临界质量所要完成的任务!
因为原子核和原子的比例相当于体育馆内的篮球比例,因此这颗飞出原子核的中子要撞击到到下一个原子核是很困难的,必须要有足够多的核材料才能保证在飞出核材料外能撞击到下一颗原子核,这就是临界质量!
武器级钚环状物。重5.3公斤,直径约11公分,足够制作一枚核弹。它的形状有助于维系临界安全
但临界质量又有个超级麻烦的问题,因为裂变材料会衰变且存在自发裂变,简单的说如果一块核材料够大,那么它自发裂变的中子可能就会让自身处在临界状态或者超临界状态,这个后果是很严重的,会释放大量的热和辐射,比如日本东海村核燃料工厂就发生过超临界事故,最终结果是2名工人死亡!
因此原子弹内的核材料在存放时是分离的,引爆瞬间才会在爆轰压力下贴合在一起,然后注入中子引发链式反应,最终完成裂变弹的能量释放过程,也就是核爆炸!
不过有个问题,这个爆轰压到一起的原子弹裂变时会释放巨大的能量,会让它们很快被炸散,而链式反应时只有撞击到中子的原子核才会裂变,在这短短的微秒时间内,这个工作很难100%完成,甚至早期的广岛原子弹核装药利用率大约只有5%都不到,而现代原子弹也不超过20%!
所以原子弹的当量很难提高,一般也就几十万吨,比如汤姆克鲁斯的《碟中谍6:全面瓦解》中号称有500万吨的钚弹,而且用的是一个钚球,对于了解核武器的朋友来说简直就是侮辱,因为原子弹不会有500万吨的当量,并且核装药最烂也是个半球(枪机型),或者莲花型(内爆式)!
聚变弹:氢弹原理又是怎样呢?
氢弹原理比原子弹更简单,它是利用轻核聚变的原理,让两颗轻原子核结合在一起,产生的质量亏损释放出巨大的能量!
说起来简单,但做起来很难,它需要要一个超级极端的环境,比如上亿度的高温和超长的时间(氕氕聚变),当然科学家不会傻到去选择要很久才能聚变的材料,一般的都是氘氚(都是氢的同位素)聚变,这两种材料可以在满足上亿度高温以及超高压下很快聚变。
普通的化学能炸药爆炸无法形成这种条件,只有原子弹产生的高温高压才可以,所以要想造氢弹,必须等原子弹成功后才会考虑!而如何让原子弹爆炸的高温高压作用于氘氚材料让其聚变,才是最关键的!
据说并不是单纯的高温高压,而是让X射线如何聚焦在氘氚材料上才是关键,另外还有资料称,氢弹外壳有一层泡沫材料,它就是反射X射线的关键!
而只要达到了合适的条件,氘氚材料的任何位置都可以同时聚变,所以氢弹的核材料利用率相当高,并且比较容易加大装药量来制造巨大威力的氢弹,而且还有一个关键必须提醒下,铀-235裂变时质量亏损约0.0946%;钚239则约为0.0961%,而氘氚聚变时的质量亏损却接近0.7%,单纯从效率上来看,氢弹就是原子弹将近8倍,而装药量来操作下,那氢弹简直就是指数级增加!
比如全世界最猛的沙皇炸弹,原本装药量威力是1亿吨TNT当量,结果由于其威力实在太大,没地方测试,所以将其减装药一半,实际威力大约5800万吨TNT!
如果只有原子弹,没有氢弹,世界会是什么样子?
看完上文,大家也能猜到了!氢弹存在的唯一作用,就是阻止人家使用原子弹!而氢弹的另一个作用,就是核威慑!
因为氢弹动辄百万吨,甚至千万吨TNT当量,威力实在太大了,我们来模拟下1000万吨的氢弹投放在日本东京影响还有多大!
差不多整个东京就消失了,甚至还能影响到周边城市,氢弹的威力实在是太大了!假如换成50万吨的原子弹呢?
50万吨,几乎就是原子弹的上限,威力也就这么大,而更小的还有1000吨级别的手提箱型原子弹,所以假如地球上只有原子弹,那么相互投掷原子弹的概率是很高的,而假如各自都有了氢弹,大家都无法承受一枚超级氢弹带来的严重后果,所以大家你瞅瞅我,我瞅瞅你,都有毁灭对方的能力,那大家就达成默契了,谁都不敢先用,要不然核捆绑策略会让大家都毁灭!