核武器的設計②(物理部分——增強型核彈構型1)
ps:本人所在學校沒有物理課,不懂核工程與核技術,本文僅做探討、娛樂、聊天之用,如有不正請指出。放到現(xiàn)實有一定危險性,擅自模仿本文任意實驗受到傷害后果自負。 上一期我們討論了槍式核彈和內爆型核彈的基本構型,如有朋友沒看可移步至cv17351467。
隨著冷戰(zhàn)加劇,小當量核彈顯然不被軍方看上眼了,這時急需一種能夠保持相當?shù)耐Φ耐瑫r盡可能少用核裝藥的武器,增強型核彈應運而生。 謹在此把mk-2型槍式核彈“小男孩”和mk-3型內爆型核彈“胖子”歸類于小當量核彈,因其核裝藥利用率奇低,性價比也相當?shù)?。同時還有難以制造,維護成本高等缺點,有些缺點如電池問題甚至是致命的,因此軍方研制了一種新核彈,代號“mk-4”
最初的增強型核彈
mk-4前身就是mk-3內爆式核彈,由其改進而來,外形從胖乎乎變?yōu)榧忓N形,猶如一條魚。下面是mk-3和mk-4的外形和內部構型
在mk-3型核彈核裝藥利用率低的問題,軍方對裝藥部分做出了兩大重要的改進: 1.
懸置彈芯
普通的內爆式核彈,其核裝藥和其外部的種子反射惰層之間是緊密貼合,毫無空隙的。
而mk-4型核彈則把彈芯用24枚鋁合金釘連接懸掛在惰層中,讓惰層與核裝藥留有一定的空隙,空隙的寬度約等于兩厘米。
可以想象用錘子敲木板上的釘子:假如把錘子放在釘子上然后發(fā)力,不論你的力再怎么猛,也比不上讓錘頭與釘頭之間留出一段空隙,然后猛然向下砸去的威力 所以,當核裝藥和惰層直接存在空隙時,外部炸藥的爆轟波能夠更快速的壓縮核裝藥,核裝藥從亞臨界質量到臨界質量的時間也會縮短,很大程度上減少了早期核彈提前點火的缺陷,從而使得更多原子核參與到鏈式反應中去,提高了威力。 2.
復合核裝藥
mk-4核彈的威力遠大于mk-3,還得益于第二項改進——復合核裝藥。在mk-4的彈芯中,不僅有Pu-239,還有U-235。其中,
Pu-239放在內圈,內側與中子源接觸,U-235放在外圈,內側與Pu-239接觸,兩者厚度相等,相加質量約等于胖子的裂變核裝藥。
當爆轟波抵達中心子源時,釋放出的中子讓Pu-239先發(fā)生裂變,然后帶動U-235裂變,這樣的快慢結合契合了核裝藥早期裂變反應的熱力差異,使得利用率增大,威力提升。
在核裝藥的選擇和使用上,mk-4型核彈也體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢。它可以使用純U-235彈芯和純Pu-239彈芯,而不單單只能用復合彈芯。你可以放入常用的核裝藥,他都能炸,但復合彈芯的威力可以達到4萬噸而假若你使用U-235彈芯,威力則只有2萬噸。 在研制這種核彈時,引發(fā)過相關人員的討論:mk-3型核彈的炸藥是由32塊炸藥透鏡組成的,那么可以在mk-4型核彈上使用60塊炸藥透鏡,提升爆轟的精確度,從而助裂變反應一臂之力。后來提案被否決了,仍然讓mk-4型核彈上運用了32塊炸藥透鏡。因為,為了確保核彈存儲時的安全,核裝藥都不會放在核彈內,而是和一部分惰層一起,呈一個圓柱體一樣被分離出來放在別處。當決定要進行核轟炸時,而且得是飛機升空后,才允許飛行員鉆進彈倉,把核裝藥塞進核彈里。在使用60個炸藥透鏡時,飛行員必須拆開4塊炸藥透鏡才能把核裝藥從推體和惰層的洞里塞進去,而使用32塊炸藥透鏡時,則只需要拆開一塊,就可以放入核裝藥,這樣大大減少了難度,縮減了時間,增加了安全性。但為了能在炸藥上有所改革,軍方決定從慢速炸藥入手,研發(fā)了一種比用在mk-3上的慢速炸藥“巴拉托”更加優(yōu)良,能夠聚焦能量的慢速炸藥。 此外,這種核彈的構型在理論上已經可以使用更高一級的增強型核彈“助爆型核彈”的彈芯了。也因此,如果有人看,評論留個言,下篇我們來討論助爆型核彈,別忘了點個關注哦