主题：【原创】点个大礼花弹过年-核弹是如何点着的 -- 黄河故人

中子弹跟其他热核武器的主要区别是中子弹用氚，而多数热核武器（普通所谓氢弹，wikipedia上面说的Teller-Ulam Design）用氘化锂6。这之间的区别来自中子弹出于“清洁”目的要尽量减少不必要的裂变材料。关于这其中原理英文wikipedia的核武器页说得很清楚，某翻译兼转述一下。

所有跟核武器设计有关的概念都出自三个反应式。第一个大家很熟悉，就是铀235被快中子击中裂变：

U235 + n = Sr95 + Xe139 + 2n + 180MeV (1)

这个很清楚明白。最开始铀有自发衰变，所以铀密集到一定程度根据这个反应式就可以不断产生快中子维持裂变，这个叫做链式反应。这个“密集到一定程度”到刚好能够维持链式反应换算到重量就是临界质量，上面我兄的文章说得很明白。

但是从大规模杀伤武器设计的角度来说裂变有一个问题，就是常规炸药初级压缩裂变材料到达超临界这种手段有一个上限，裂变材料太多了以后受到点火机构、常规炸药爆炸压缩速度等等限制，多余的裂变材料没法参与反应就白白浪费掉，当量没法做大。这时候就要靠聚变。这就引出第二个反应式，看过三防科普类文章的同志们应该也很熟悉：

D + T = He4 + n + 18MeV (2)

D是氘，T是氚，两者在高温高压条件下聚变成氦，放出一个快中子。因为聚变条件是高温高压不是快中子，这个反应不是链式反应，所以也就没有临界质量一说，只要能提供所需温度想放多少放多少，当量可以做得很大（听说过Tsar Bomba没有？一亿吨当量那个)。这就解决了裂变弹做不大的问题。

但是这里面还没完，一十八兆电子伏特看上去很美，但是其中有十四兆电子伏是要被快中子以动能的形式带走的，留在原地的只有反应放出的全部能量的20%而已。所以必须想办法利用快中子带走的十四兆电子伏。唯一实际的办法是用铅或裂变材料吸收快中子，如果把干脆不要吸收把快中子放出去咬人也算上就是两种。吸收的思路通向三相弹（这种思路同时也可用在改善裂变弹材料利用率上），放出去咬人的思路通向中子弹，美帝的叫法是“增强辐射武器” Enhanced Radiation Weapon，缩写是ERW。

上述反应式还有一个问题在于氚。氚是放射性元素，它的半衰期只有12.32年。这个鸟事情造成了两个麻烦，第一每几年把库存核弹头挨个拎出来翻新是一件既很不安全又很不专业的事情（为显得专业一些某得在这声明一句，现代热核弹设计初级都是用聚变加强过的，里面有个管子通向一个氚罐。但是显然换个氚罐跟把次级拆下来全面翻新不是一个数量级的麻烦）。第二，半衰期这么短的放射性元素自然界里显然没有，要用得拿反应堆造。美帝用的都是从重水堆里面来的，重水自己就不少钱了。这样实用的热核武器设计就要用到第三个反应，这引出了比较不太出名的核材料锂6。

Li6 + n = He4 + T + 5MeV (3)

如图所示，锂6在快中子轰击后生成氦和氚，这带来两个好处。第一用锂6代替氚随用随造，省了存储的麻烦；第二锂6是稳定元素氘也是稳定元素，这样把放射性元素氚挤出次级去了以后聚变材料就可以用氘化锂6（LiD）代替不好存放的氚气，这玩意常温下是固体，除了着水就玩完之外没啥缺点。这里面只缺一个中子源，但是我们知道裂变材料是很好的中子源。

下面以典型氢弹结构泰勒-乌拉姆设计（上面提到的Teller-Ulam Design）为例说明一下氢弹如何利用上述三个反应。

（一不做二不休，索性连wikipedia的原图一块抄来）

如图所示，上面那个圆球是初级，下面那个形状好像字纸篓的是次级。初级就是一个内爆式原子弹（这里用了氘氚增强裂变），字纸篓里面装着聚变材料氘化锂6，氘化锂6中间那根棍状物是裂变材料。图中这里写着钚，实际上只要能过临界提供快中子谁都行。

字纸篓还有个壳（图上写着铀238的那一层），这个壳的材料是机关所在，各有巧妙不同，暂且按下不表。

初级和次级之间填充的材料是泡沫塑料。这个东西在氢弹爆炸中也要用到，所以记得下次买大件家什的时候把里面的泡沫塑料留下，可以标上“核弹材料”然后放后院供人瞻仰。

让我们假设因为某些缘故（工作上不顺心啦，钓马子被LD发现啦，新来的实习生不够pp啦，欢迎大家发挥想象力），总捅李根同志在大洋彼岸悄悄的碰了一下小红按钮以示发泄。为叙述方便计，假设这中间所有环节全部呆掉，总之美国的弹道导弹唏哩呼噜象中午饭点奔向食堂的大学男生一样冲出了教室，更正，导弹井，然后奔向预设目标。洲际弹道导弹大概花了三到五分钟的时间冲出大气圈，然后在大气圈外兜上大约二十五分钟，期间放出各种气球箔条，当然还有若干货真价实的W88弹头，其中一个就是我们故事的主角。假设这一个很幸运的没被橡皮套鞋系统在再入段之前干掉，它就会直奔莫斯科而去。假设李根同志上午在华盛顿发脾气，那这颗W88弹头到达的时候正好是莫斯科郊外的晚上。

（同样来自wikipedia，美帝测试再入段载具图片。他们很有诗意的管这叫做“the Fingers of God”。）

核弹头再入大气层之后大约两分钟，引信来通知说预定高度到了，于是核弹开始引爆自己。首先是初级，经过精确同步的电子引信同时引爆初级外面的常规炸药，冲击波把初级的铀238外壳均匀的向内层的钚239/铀235核压缩，直到内层达到临界密度开始链式反应放出大量快中子。内层的温度和压力升高到一定程度之后，置于中央的少量氘氚开始聚变提供额外的快中子，帮助打碎更多的原子核，使得这颗初级放出比它的先祖更多的光和热。

在初级爆炸之后，它的能量通过某种效应转移到了次级。这可能是初级放出的X射线施加在次级上的辐射压力，据计算可以达到一千四百万个大气压；也可以是受到初级X射线辐射的泡沫塑料被加热到离子态并开始挤压次级，据计算可以达到七十五亿个大气压；目前最被接受的理论认为是次级的外壳受到初级X射线辐射的部分被加热到向外炸开，出于动量守恒向次级其余部分施加的压力，计算的结果是可以达到六百四十亿个大气压。出于显而易见的原因这些能量究竟是怎么转移的不方便实验验证，所以目前这些理论都还只是比较合理的推测。

总之，次级被向内压缩。首先开始变化的是氘化锂中央的裂变材料，它被压过临界密度，开始向它周围的氘化锂提供稳定的快中子。锂6在快中子的轰击下转化为氦、氚，还有能量。能量的积累迅速使氘和氚开始聚变，放出大量快中子。聚变产生的大量快中子或直接或经过反射，轰击到次级外壳上。

假如这是一颗三相弹头，次级外壳材料是裂变材料，它们在快中子的轰击下开始裂变，完成三相弹的最后一重核反应。

假如这是一颗“干净”的氢弹，那么它可能用铅之类稳定元素做次级外壳。但是如我兄所说，在聚变产生的大量快中子面前，它大概也要产生次生放射性。

假如这是一颗天下至毒的钴弹（对，三相弹也不是最狠的），快中子轰击下的钴外壳将转变为钴的放射性同位素钴60，就是常用作探地或医疗用放射源的那一种。钴60的半衰期是5.27年，每一克钴60的辐射强度是大约50居里，人体的吸收剂量是近距每克钴60大约0.5格雷每分钟，一般认为的致死剂量的20-40分之一。钴弹爆炸地区将在十五至二十年后重新适合人类居住，但是该地区一半的人口将不会活着看到钴弹爆炸后的第二个月。这是一种有可能消灭地球上所有生命痕迹的武器，wikipedia该词条描述钴弹杀伤原理的段落标题叫做“Weapon of global destruction”。

• 基本上脏的程度是三相弹>>裂变弹>>中子弹
• 试验用的核弹和杀人用的核弹辐射效果是不同的
• 这里，最后一段
• 2008年的老帖子