利用氫的同位素氘、氚等輕原子核的聚變反應(yīng)瞬時釋放出巨大能量的核武器。亦稱聚變彈或熱核彈。氫彈的殺傷破壞因素與原子彈相同，但威力比原子彈大得多。原子彈的威力通常為幾百至幾萬噸梯恩梯當(dāng)量，氫彈的威力則可大至幾千萬噸。還可通過設(shè)計增強或減弱其某些殺傷破壞因素，其戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能比原子彈更好。
1942年，美國科學(xué)家在研制原子彈的過程中，推斷原子彈爆炸提供的能量有可能點燃輕核，引起聚變反應(yīng)，并想以此來制造一種威力比原子彈更大的超級彈。1952年11月1日，美國進(jìn)行了世界上首次氫彈原理試驗,代號是“邁克”(Mike)，試驗裝置以液態(tài)氘作熱核裝料，爆炸威力達(dá)1000萬噸以上。但該裝置連同液氘冷卻系統(tǒng)重約65噸,不能作為武器使用。直到以氘化鋰6為裝料的熱核裝置試驗成功后，氫彈的實際應(yīng)用才成為可能。從50年代初至60年代后期，美國、蘇聯(lián)、英國、中國和法國都相繼研制成功氫彈，并裝備部隊。
中國于1966年12月28日成功地進(jìn)行了氫彈原理試驗。1967年6月17日由飛機空投的300萬噸級氫彈試驗獲得圓滿成功。從爆炸第一顆原子彈到爆炸第一顆氫彈，中國只用了2年零2個月的時間，其速度是世界上最快的。
原理 聚變反應(yīng)是帶電原子核發(fā)生聚合的反應(yīng)。參加反應(yīng)的原子核必須具有足夠的動能，才能克服靜電斥力而彼此靠近，聚變反應(yīng)也才有可能發(fā)生。提高物質(zhì)的溫度，是使大量原子核增大動能的重要途徑。氫彈就是把熱核裝料加熱至幾千萬攝氏度以上而使之發(fā)生聚變反應(yīng)的。這種把物質(zhì)加熱至高溫發(fā)生的聚變反應(yīng)稱為熱核反應(yīng)。
挑選合適的熱核裝料，是人工實現(xiàn)熱核反應(yīng)的重要環(huán)節(jié)。氘和氚是氫的同位素，原子核間的靜電斥力最小，較低的溫度（幾百萬攝氏度）即可激發(fā)明顯的聚變反應(yīng)，而且反應(yīng)釋放的能量較大，因此選用含氘、氚的物質(zhì)作熱核裝料是較為合適的。
在氘、氚原子核之間發(fā)生的聚變反應(yīng)，主要是氘氘反應(yīng)和氘氚反應(yīng)。它們的反應(yīng)方程式是：
D+D→T+p+4.03兆電子伏
D+D→□He+n+3.27兆電子伏
D+T→□He+n+17.6兆電子伏式中D、T分別表示氘核和氚核，n、p分別表示中子和質(zhì)子，□He、□He分別表示氦3核和氦4核。當(dāng)熱核燃燒的溫度為幾百萬至幾億攝氏度時，氘氚反應(yīng)的速率約比氘氘反應(yīng)快 100倍，因此氘氚混合物比純氘的燃燒性能更好。另一種實用的熱核裝料是固態(tài)氘化鋰 6，它的密度可達(dá)0.8克／厘米□左右。當(dāng)氘化鋰6燃燒時，主要進(jìn)行氚-中子循環(huán)反應(yīng)，即：
D+T→□He+n+17.6兆電子伏
D+□Li→□He+T+4.8兆電子伏循環(huán)中氘氚反應(yīng)放出中子，產(chǎn)生的中子很快就造出氚來。兩個反應(yīng)都是放能的。氚、中子循環(huán)一代，燒掉一個氘核和一個鋰 6核，放出22.4兆電子伏的能量。在氫彈中，燒掉1千克氘化鋰6，釋放的能量可達(dá)4～5萬噸梯恩梯當(dāng)量。由于氘化鋰6中造氚和燒氚的過程結(jié)合得非常好,它比純氘容易燃燒，一般氫彈都用它作熱核裝料。
熱核反應(yīng)的先決條件是高溫。但要使熱核裝料燃燒充分，還必須使燃燒區(qū)的高溫維持足夠長的時間。為此就需創(chuàng)造一種自持燃燒的條件，使燃燒區(qū)中能量釋放的速率大于能量損失的速率。這種條件除與熱核裝料的性質(zhì)、裝量、密度、幾何形狀有關(guān)外，還與燃燒溫度和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。氫彈中熱核反應(yīng)所必需的高溫、高壓等條件，只能由原子彈爆炸來提供，因此氫彈里都裝有一個專門設(shè)計的起爆原子彈，通常稱之為“扳機”。
氫彈的具體結(jié)構(gòu)是保密的。但許多書刊曾對它作過種種描述，美國科學(xué)家E.特勒對氫彈爆炸過程曾作過如下圖所示的描述。
氫彈爆炸過程示意圖
三相彈 熱核反應(yīng)產(chǎn)生的大量高能中子，能引起鈾238核裂變。因此，為了提高威力,普通氫彈多以天然鈾作殼體。這種氫彈的放能過程有裂變—聚變—裂變?nèi)齻€階段，故稱三相彈或氫鈾彈。三相彈是目前裝備得最多的一種氫彈，它的特點是威力和比威力都較大。在其三相彈的總威力中,裂變當(dāng)量所占的份額相當(dāng)高。一枚威力為幾百萬噸梯恩梯當(dāng)量的三相彈，裂變份額一般在50％左右，放射性沾染較嚴(yán)重，所以有時也稱之為“臟彈”。
研究與發(fā)展 氫彈具有巨大殺傷破壞威力，它在戰(zhàn)略上有很重要的作用，美、蘇等國都不惜耗費巨資以提高其性能。對氫彈的研究與改進(jìn)主要在三個方面：①提高比威力和使之小型化；②提高突防能力、生存能力和安全性能；③研制各種特殊性能的氫彈。
氫彈的運載工具一般是導(dǎo)彈或飛機。為使武器系統(tǒng)具有良好的作戰(zhàn)性能，要求氫彈自身的體積小、重量輕、威力大。因此，比威力的大小是氫彈技術(shù)水平高低的重要標(biāo)志。當(dāng)基本結(jié)構(gòu)相同時，氫彈的比威力隨其重量的增加而增加。60年代中期，大型氫彈的比威力已達(dá)到了很高的水平。小型氫彈經(jīng)過60年代和70年代的發(fā)展，比威力也有較大幅度的提高。但一般認(rèn)為，無論大型氫彈還是小型氫彈，比威力似乎都已接近極限。從美國70年代初裝備的“民兵”Ⅲ導(dǎo)彈的子彈頭，可以看出氫彈在小型化和比威力方面的大致水平。這種子彈頭長1813毫米，底部直徑543毫米，重約180千克，威力近35萬噸梯恩梯當(dāng)量，其比威力約每千克2000噸梯恩梯當(dāng)量。目前尺寸最小的氫彈是美國研制的中子彈,它可用203毫米或 155毫米的榴彈炮發(fā)射。 由于熱核裝料沒有臨界質(zhì)量的限制，氫彈的威力原則上可做得很大。美、蘇為了顯示核威懾力量，在50年代至60年代初，曾研制過一些威力高達(dá)幾千萬噸的熱核武器。1961年蘇聯(lián)試驗了一個威力為5300萬噸梯恩梯當(dāng)量的熱核裝置，這是迄今當(dāng)量最大的一次核爆炸。要制造威力更大的氫彈，在技術(shù)上并不很困難。因此，一般不把威力大小作為衡量氫彈技術(shù)水平的標(biāo)志。
在實戰(zhàn)條件下，氫彈必須在核戰(zhàn)爭環(huán)境中具有生存能力和突防能力。因此，對氫彈進(jìn)行抗核加固是一個重要的研究課題。此外，還必須采取措施，確保氫彈在貯存、運輸和使用過程中的安全（見核武器安全）。
在某些戰(zhàn)爭場合，需要使用具有特殊性能的武器。至80年代初，已研制出一些能增強或減弱某種殺傷破壞因素的特殊氫彈，如中子彈、減少剩余放射性武器等。中子彈是一種以中子為主要殺傷因素的小型氫彈。減少剩余放射性武器（ Reduced-Residual-Radioactivity weapon）亦稱RRR彈,其特點是放射性沉降少。一枚威力為萬噸級的RRR彈,剩余放射性沉降可比相同當(dāng)量的純裂變彈減少一個數(shù)量級以上。由于它的殺傷破壞因素主要是沖擊波，因而是一種較好的戰(zhàn)術(shù)武器。
從總的趨勢來看，對氫彈的研究，更多的注意力可能會轉(zhuǎn)向特殊性能武器方面。
（彭先覺） |
