有點(diǎn)意外嗎？W君給大家詳細(xì)講講。
最早的原子彈基本上都是體型驚人的。
如果和人比起來看那么我們可以看到胖子和的直徑就基本上和人一樣高了
同樣，最早的實(shí)戰(zhàn)型氫彈（蘇聯(lián)制造）也基本上是一人多高的直徑。
但是從原子彈來說，胖子（第一枚實(shí)際使用的钚彈）長度達(dá)到了3.25米，重量達(dá)到了了4.5噸，只能由重型轟炸機(jī)投擲。
但是要知道的是，這么重的一枚原子彈里面填充的钚-239卻只有6.4公斤重，如果要在原子彈重找到那一小塊钚-239眼神不好都找不到——圖中間的那個(gè)紅色小圓點(diǎn)，直徑大約只有92毫米。以W君的體力來說，一只手拎起來四個(gè)胖子的钚核心還是沒有任何問題的。
那么4.5噸的重量里面更多的炸藥和電子裝置。
在起爆的時(shí)候，內(nèi)爆式的钚彈由外部的多個(gè)雷管（黃色）同時(shí)引爆最外層的預(yù)制成型炸藥。外層炸藥的形狀大家是不是看著眼熟？沒錯(cuò)，這就是和聚能穿甲彈一樣的藥柱形狀。預(yù)制成型的高能炸藥（60%的黑索金40%的TNT）通過聚能后的爆轟波轟擊內(nèi)層的炸藥將爆轟波繼續(xù)加強(qiáng)。這樣的外層聚能結(jié)構(gòu)在胖子上有32個(gè)，其外形布置有點(diǎn)像咱們踢的足球。
在聚能炸藥向內(nèi)的方向上填充的是低能炸藥（圖中淺色部分），由70%的硝酸鋇和30%的TNT組成。在這個(gè)層面上的低能炸藥可以更好的維持聚能波能量。
再往內(nèi)部又是一層高能炸藥。這樣再次加強(qiáng)的爆炸能量就會(huì)擠壓泡沫鋁球殼體（中密度鋁發(fā)泡結(jié)構(gòu)的，灰色部分）使內(nèi)部的鈾殼（藍(lán)色，中子源）發(fā)出中子打到紅色的钚材料內(nèi)。這樣這枚92毫米直徑的金屬球就可以釋放出大約2.1萬噸TNT當(dāng)量的能量。
從這樣看一枚早期原子彈的大部分結(jié)構(gòu)其實(shí)都是為這個(gè)92毫米大小的小球服務(wù)的。只可惜這樣做的效率還是很低。重量6.4千克的钚核心最終爆炸后只有大約不到1千克的钚發(fā)生了裂變反應(yīng)。1千克是多少呢？ 大約相當(dāng)于兩枚Mk2手榴彈的重量。
從這個(gè)角度上來說，原子彈實(shí)際上是一個(gè)效率極低的武器。假使B-29轟炸機(jī)可以均勻的投放MK-2手榴彈一次扔下去9000枚MK-2手雷每個(gè)手雷精確的炸10平方米的空間，效果也并不比胖子原子彈差。唯一的問題其實(shí)就是不可能將手榴彈投得這么均勻。
說回原子彈，相對(duì)于早期制造的原子彈，現(xiàn)在的原子彈威力增大了很多，由于改進(jìn)了爆轟炸藥的結(jié)構(gòu)，原子彈的體積和重量也變小了很多。但由于鈾或钚材料臨界值的問題，原子彈造不大。在1952年美國爆炸的一枚“常青藤國王”原子彈已經(jīng)達(dá)到了裂變核武器的極限。
依據(jù)常青藤國王的設(shè)計(jì)，美國生產(chǎn)了一批Mark 18核彈。這是最大當(dāng)量的原子彈了，爆炸當(dāng)量達(dá)到了50萬噸。
但其中使用了超過100公斤的钚-239和超過了60公斤的鈾-235才取得了這樣的成績。
說來比較有戲劇性，常青藤國王的成功，并不代表美國要研制更大當(dāng)量的原子彈，而是——核武器小型化。在常青藤國王爆炸后，美國開始著手W54原子彈的設(shè)計(jì)和研發(fā)工作。利用了常青藤國王的極限設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出了爆炸當(dāng)量只有10-1000噸的超小型原子彈。
這枚原子彈重量僅有23公斤。
原子彈的效率高低主要是看原子彈內(nèi)部的核材料裂變參與率，還拿胖子來說，當(dāng)年的胖子爆炸過程中，6.4千克的钚-239只有不到1千克進(jìn)行了裂變反應(yīng)，同時(shí)裂變反應(yīng)中的钚只有1克左右被轉(zhuǎn)化為了能量，從材料利用率來說，钚的利用率只有15.6%，物質(zhì)-能量轉(zhuǎn)化率卻只有萬分之1.5。
原因就是在核爆炸發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的中子不足以長時(shí)間的維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
于是在核爆炸中產(chǎn)生更多的中子則成了主要的議題。在這種狀態(tài)下自然而然的就產(chǎn)生了氫彈。
在裂變過程中發(fā)生的能量可以促使氫元素進(jìn)行聚變，在聚變的過程中產(chǎn)生的中子可以反向的再促使核材料裂變。這樣一方面氫元素在聚變的時(shí)候釋放巨大能量，另一方面也提高了鈾或钚的利用率。
這樣就有了爆炸當(dāng)量上千萬噸的氫彈武器。例如常青藤行動(dòng)中的“麥克”，這是一枚氫彈，當(dāng)量1040萬噸。
雖然麥克的當(dāng)量很大，但要澄清的一點(diǎn)是——這枚氫彈釋放出的能量70%是裂變產(chǎn)生的能量，聚變產(chǎn)生的能量僅僅占30%
是不是該說沙皇炸彈了，那么咱們?cè)僬f下沙皇炸彈。
重達(dá)27噸的沙皇炸彈咱就不貼實(shí)物圖了，畢竟大家看的多了。
這是沙皇炸彈爆炸瞬間的照片——火球直徑8公里！當(dāng)時(shí)沙皇炸彈在10500米高度被轟炸機(jī)投下，自由落體到4200米高度爆炸，火球幾乎觸地。
但沙皇炸彈采取的結(jié)構(gòu)和中美的結(jié)構(gòu)都不一樣，是一種類似于千層餅的反復(fù)疊層結(jié)構(gòu)。這樣裂變材料和聚變材料相互疊加后可以持續(xù)反應(yīng)。核材料的利用率雖然不高，但反應(yīng)時(shí)間大大的延長。因此釋放出了5100萬噸TNT的當(dāng)量。可是也是因?yàn)槠渲亓刻?，體積過于龐大，因此一直無法實(shí)戰(zhàn)。
所以說氫彈的出現(xiàn)不僅僅是為了追求大當(dāng)量的的爆炸威力，也是為了更高的提高核裂變材料的利用率（從常青藤麥克就可以看出）。因此氫彈中聚變材料固然能產(chǎn)生更大的能量輸出但氫彈中的主角還是裂變能量。
而且有一個(gè)現(xiàn)象咱們要注意到，鈾-235和钚-239的富集十分困難，成本極高。而氘僅僅需要從水中就可以利用蒸發(fā)進(jìn)行分離。費(fèi)用要比裂變材料低幾萬倍。所以如果能依靠氘、鋰-7制造氫彈，那么整個(gè)氫彈的費(fèi)用要比同當(dāng)量的原子彈低很多（或許很意外，但事實(shí)如此），因此現(xiàn)在的核大國基本上都庫存氫彈了。
但是如果要考慮實(shí)戰(zhàn)效果就需要注意一點(diǎn)：任何爆炸的威力都和距離的三次方成反比。一枚100萬噸的核彈并不比一枚30萬噸的核彈的殺傷范圍大多少。因此過大當(dāng)量的核彈其實(shí)沒太大意義。
最終現(xiàn)代的核彈（原子彈和氫彈）基本上都是3-5萬噸一個(gè)級(jí)別、30-50萬噸一個(gè)級(jí)別。個(gè)別的可以做到300萬噸，但效費(fèi)比就很差了，殺傷力其實(shí)并沒有比兩枚50萬噸的核彈更高。
所以如果說威力誰大，理論上氫彈更大，但實(shí)際上在現(xiàn)役裝備中，氫彈原子彈的威力基本上都差不多。而且，目前五?；旧隙际菤鋸?，很少有原子彈了，對(duì)于新興核俱樂部國家的原子彈基本上也是4-5萬噸戰(zhàn)術(shù)核武器的級(jí)別。
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