五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】别让数据名词骗了你——透视氢弹背后一些有趣的东西 -- 黄河故人

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    • 家园 黄河既然提到了英国的那颗弹弹,我也多说几句

      这颗当量70万吨的加强型原子弹是有史以来最大当量的裂变核武器,美国1952年爆炸的MK18也只有50万吨。不过,该弹真的是相当的败家——因为一颗就用去117公斤高浓缩铀,几乎是英国1年的产量,并且比威力还不如美国的那颗(只用了约60公斤)。并且,将这些总量远大于临界质量的高浓缩铀放在一颗弹里,使用和维护都非常麻烦和危险,一旦发生诸如载机坠落的事故,那几乎100%会发生自行裂变反应,到时候即使达不到全当量,但几千吨的威力还是有的。所以,为了伺候这么一个烫手山芋,英国人别出心裁地设计了一个安全装置:在内爆式结构的中心放进上万颗钢珠,以防止每块浓缩铀因事故或其它原因和相邻铀块接触。但是这么一来,另一个问题就产生了——万一战争爆发,你总得把那些钢珠弄出来吧。而这个过程,据测试发现至少需要45分钟,可以想象战时花的时间更长。

      所以,英国人的这型加强原子弹只是在氢弹形成战斗力前的一个“填补空缺”的武器,没服役几年就淘汰了。

      再多说一些,

      英国的原子弹在理论研究上是没多大困难,毕竟老大帝国的深厚底子摆在这儿,加上还有一批参加过曼哈顿工程的科学家(其中就包括那位有名的福克斯),真正难的是战后百孔千创的国民经济和几乎破产的政府财政,所以最后直到1952年才爆了第一颗。

      可氢弹就是另一回事了。它的重要性和威慑力自不用说,而且英美两国的特殊关系在战后、尤其是50年代那会因为去殖民化等一系列问题闹得很不愉快,加上美国显然希望在西方阵营里独掌这门绝技,所以对英国关上了核合作的大门。

      但当时英国还有那么一股约翰牛的韧劲(不像6、70年代日渐病夫化),所以就开始了自己的氢弹计划。自然难度很大,用一位科学家事后说的,就像是“一个瞎子在一间漆黑的房间里找一只黑猫”。不过一个有利的地方是他们能够分析1954年美国在南太平洋进行的“城堡”系列试验(也就是那个导致“第五福龙号”事件并间接催生日本那一批核辐射怪兽电影的试验)中的放射性尘埃,从而间接地推出氢弹的一些秘密。这样到了1956年终于有了眉目,而因为在苏伊士危机中惨败,英国政府也希望用氢弹来挽回一些面子。

      就这样1957-58年,英国在南太平洋的圣诞岛(今天好像不叫这个名字了)进行了4次氢弹试验。头两次均失败,爆炸威力远小于设计当量。直到第三次,也就是当年11月8日的Grapple Y试验中,才获得了真正的成功。而后1958年进行的4次试验也取得理想的成绩,并达到了初步的小型化(即我们的“1100”标准)。而且,英国的氢弹使用了球型次级,这个在当时也是一个独创、走了一条和美国人的圆柱型次级不同的路(无独有偶,我们1967年的那颗氢弹的次级据说也是球型)。

      但是,英国政府也意识到依靠自身实力,无法维持一个有效的核武库,而随着英帝国的衰落和殖民地的纷纷独立,从政治上说也没有必要。所以英国人随后就把自己的氢弹研制能力当作和美国人做交易的筹码,进而1958年年底,美英两国签署了全面核合作的协议。里面的内容就包括美国提供潜射核导弹供英国潜艇搭载,以及核弹头的设计图供英国人自行改进和生产,英国的核武研制,也纳入了美国的轨道。在这以后,英国就没独立设计过“完整的”核武器(注意这里的用词,事实上以后美国核武小型化的过程中,还是有英国专家的贡献),而那些在1957-58年试验过的国产氢弹设计,也被美国设计取而代之,从没有真正被批量生产过。

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      • 家园 任何超过临界质量的设计都不靠谱

        纯裂变武器受制于核材料的临界质量,做不大的。纯裂变超过10万都难。加了助爆也就是3、40万的水平。再后来搞裂变点裂变,当量再上升点。任何超过临界质量的设计都不靠谱,都被我小人之心地归纳为冷战时期的政治需要。

        英国的核试验历史比较清晰,请见这里。

        http://www.mod.uk/NR/rdonlyres/470D247F-7615-460C-9829-DDAF99F88D39/0/Key_Events.pdf

        之前做过3次grapple都不算太成功,11月8日grapple x才突破1m门坎。58年4月的grapple y才是英国正式掌握了t-u的标志。

        还有,我看过一些描述美英共享的文章,基本上都是牛牛自己有谱了,表弟才愿意共享的。很多东西都还是要讨价还价的,你拿苹果和我共享桔子之类。如果你从来没听说钴蛋这东西,那我是不会故意来让你头痛的。

        牛牛的实力还是很强的,和md的共享地位算是自己拼出来的。

        • 家园 应该算两次Grapple

          第一次和第三次都是不成功的聚变装置,

          第二次就是这颗大当量裂变弹,被对外宣称为是“氢弹”,甚至对投弹机组都保密。而当一位《每日邮报》的记者了解到这个隐情后,英国政府则干脆地以“有损国家利益”禁止他继续调查。

          英国人在当时的新闻发布中都宣称“3次氢弹试验”完全成功,结果全世界(估计除了美国政府和军方)都被蒙了好长一段时间,比如很多相关历史文章都说英国是1957年5月15日(即Grapple一号试验)爆炸第一颗氢弹、而不是Grapple X的11月8日。

          关于美英核共享我同意你的看法。事实上英国人同意公开自己的氢弹设计的前提就是美国人提供当时其主力核弹头MK28的全套图纸和技术信息。

      • 家园 英国和中国使用球形次级,一个重要的原因是

        球形对称可以转化为一维问题,比起圆柱对称的二维问题计算量要小一个数量级,而当时只有美国有这样的计算能力。对于美国来说,圆柱型次级的优点在于当量调节容易,同样的构型,要加大当量只要加长圆柱就行了,而且圆柱型也非常适合航弹。美国当时的核武库中,核航弹占了不小的比例。

        • 家园 我理解球形才是正解

          球型刺激的确简化了计算,兔子也碰巧用了球型。好处还是非常多的。从现有资料来看,w87/88号称接近工程上的极限,刺激也是球形。我理解,这里不是计算的问题,球形才是正解,英国佬实际上是帮了md一把。

          • 家园 球形次级貌似有这两点

            1.原料利用率高;

            2.当量做不大。反正兔子没有炸过1000万吨以上的,曾经有一次想法,但是后来测了不够。

            • 家园 “不够”是场地不够大还是因为球形次级上不了1000万?

              貌似60年代以后服役的千万吨级弹头就只有SS-18“萨旦”的2500万吨级别,据说是专门为澳大利亚和新西兰这种大城市没几个、又可能成为美国大后方的地方准备的。

              美国装在导弹上的最大当量弹头是“大力神II”上面的830万吨MK53,不过似乎是圆柱次级。

            • 家园 我的理解

              球形是针对核反应做的优化设计,原料利用率高。

              圆柱是针对弹体做的优化设计,弹体空间利用率高。

              弹体显然是往长里做好做,往胖里做不好做,所以球形的当量做不了太大

              中国最大的核武器试验是76年11月,400~500万吨。

              补充了一个历次中国核试验清单,觉得还是放在中国人那边好。

              /article/3487239

              • 家园 球形次级可以提高可靠性,弹体、当量都可以通过增加弹头实现

                至少大多数时候,10个100万吨好过1个1000万吨。

          • 家园 W88更接近上限吧,W87消耗裂变原料多了一些
            • 家园 战略科学家的眼光

              是的,88是接近理论极限的品种。这让我想到了前段时间讲朱光亚的文章。我们在2代热核武器上有点慢了,要不是有这些老科学家的眼光,差点没赶上末班车。

              战略科学家的眼光

              时间进入到20世纪80年代,中国的核武器技术发展正处于一个重要阶段,而美国核武器的设计水平已接近理论极限,很可能会加快军控谈判进程,促成国际上签订全面禁止核试验条约。

                1986年3月,核武器研究院院长邓稼先提出加快我国核试验步伐的建议。时任国防科工委科技委主任的朱光亚也一直在思考这个问题,他在看到邓稼先的建议后迅速给予支持,向中央领导作了汇报,并亲自参与组织、领导了具体规划方案的制定与实施。

              http://www.chinanews.com/gn/2011/03-03/2881118_2.shtml

              • 家园 谁进谁不进863,到什么程度,投入多少,紧迫与否
              • 家园 这个不就是863计划的一部分么?
              • 家园 朱老邓老于老报告,利我中华千秋万代

                邓老还是和生命赛跑写下了这个报告。

                朱光亚、李政道当年是一起被选派到美国学习的两名物理方面的学生。就两个,本来是黄昆和杨振宁,但是他们都已经去留学了。

                虽然李政道是第二年轻拿下诺贝尔奖的,也是从提出理论到拿下诺贝尔奖最快的,但是对于中国来说,拿炸药奖换核弹,拿李政道换朱光亚,不换。

                通宝推:柴门夜归,empire2007,暗香疏影月黄昏,
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