聊核弹：比黄豆大不了多少，但没有这玩意，核弹是爆不了的

昨天开始重启核弹相关的内容，有粉丝提到要W君聊聊中子源，那么今天就开讲。

很多人喜欢核武器，关键就在于核武器的威力巨大，看起来很high。基本上也就知道一个临界质量的概念，但更深入的核武器机理就苦于现在市面上的资料太少太少，都只能知道一个大概而已。

在引爆核弹的时候不仅仅需要核弹中的铀和钚达到临界值，而且还需要一粒黄豆大小的元件，只有在它的参与下，核弹才可能被引爆。

这个小元件叫做中子源。为啥要中子源？这就牵扯到链式反应的启动问题了。

我都知道，当一个中子集中铀235原子的时候，这个原子获得了额外的中子后，就变成了铀236，然后会立刻分裂成钡144和氪89，144+89=233，这就说明在这次裂变的时候还放出了3个自由中子。于是在有足够密度的铀块内，这个裂变反应呈几何指数扩散开来。

这是核裂变反应的一个基本原理，但问题的关键点是——

图片最左边的第一个中子是怎么来的？物质和能量都不会凭空出现，也不会凭空消失，即便是上帝也很难在核反应之初就凭空创造出来一个中子。这里就要用到中子源了。

中子源是一种发生中子的装置。同样也是利用放射性原理

在早期核武器设计中，这个元件就是一个中空的小球，内部是钋210制成的中子发生器，在外部则镀有一层铍元素的铝合金球体铝胆，这层铍元素是中子反射层。可以阻止中子泄漏出来。

当原子弹被起爆的时候，核心被压缩，这时候中空的铝弹就会被击碎。铝胆外面电镀的铍层就很难再阻止中子外泄，于是链式反应就获得了第一个中子。

实际上，链式反应的引发所需要的中子数量并不多。引爆一枚广岛原子弹只需要大约8万个中子射入到裂变材料中就可以引发链式反应。说到80000这个数字看似很大，但是咱们在说到是原子层面的内容，80000个中子是很少的一个量。这样说吧每颗中子的质量只有
0.0000000000000000000000016克（不用数，小数点后面有23个0），为了计算这么小的辐射指标，就会用到毫居里或者微居里这样的单位，一个微居里代表1微克镭在一秒钟内裂变所产生的亚原子的数量。80000个中子大约是20微居里。

不要看中子源这么微小，他才是核弹能够正确起爆的关键因素。同时它也是能够更高效率利用裂变核心的关键部件，中子源产生的中子数量在核弹起爆之初确定了核材料中子俘获窗口的大小，直接影响核弹当量。

在昨天的文章中，还有很细心的读者提到了W80核弹中有一个装有氘和氚的小瓶子。

图中红色箭头所指

这个“小瓶子”是现代核弹的中子源，本身并不安装在核弹的核心处。而是通过了一个管道（仔细看图，会看到管道连接）连接到了核心的内部。如果再仔细看你会发现这个小瓶子外面还有一圈金属带，其实这是一个简单的粒子加速器。利用电场加速放出贝塔粒子的后的氚（也就是氦3）与氘相撞，产生聚变反应，同时也会放出中子。没有看错，这里“核聚变”，只不过加速器里面的气体比较稀薄，所以并不会产生太大的能量，但是产生的中子足够激发核弹的核心的链式反应。

为啥要用这种方法呢？

主要是因为，用电场加速粒子产生中子的装置可以通过调节电场电压在一定范围内控制中子的产生量，从而控制这枚核弹爆炸的当量。以B-61核弹为例子，通过控制中子产生量，这枚核弹核弹在不改变结构的前提下可以实现3000吨-30000吨TNT当量的变化，在打击小型战术目标用小当量输出，在打击大范围目标的时候则可以输出最大当量。在战场上使用就相当的灵活了。