Re: [分享] 生產鈽-239的原理
※ 引述《rheumatism (風濕爺)》之銘言:
: 3.氫彈與核融合
: 氫彈原理以後會作影片解說,這邊先簡答
: 用核彈達到熱融合溫度,觸發核融合,稱為熱核彈,thermal-nuclear bumb
: 這就真的吃到飽了,兩種反應的產物都有
難得也遇到核彈控, 換我來接力講氫彈吧!
這年頭要土製氫彈, 最好的來源當然是 wikipedia.
https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_weapon_design
往下拉到 fusion-boosted fission 的章節.
看圖說故事比較快.
wiki 所揭露的是冷戰初期的美帝氫彈.
這個設計叫做 Swan device, 自己也有一個獨立的頁面.
https://en.wikipedia.org/wiki/Swan_(nuclear_primary)
1956 年的設計, 連電腦都還沒出現的時代.
它的斷面看起來像一隻眼睛對不對? 有一層層的洋蔥結構.
這些洋蔥結構就是所謂的 explosive lens, 氫彈最重要的設計.
由外到內請看圖, 依序是:
1. 高爆炸藥 (high explosive), 圖示灰色.
2. 鈹 (Beryllium), 圖示藍色.
3. 鈽 (Plutonuim), 圖示紅色.
4. 氚 (Tritium) & 氘 (Deuterium), 圖示橘黃.
然後有一層空隙叫做 air lens, 圖示灰色條紋.
眼睛的最左邊跟最右邊是起爆點, 那附近的用色是燃燒方向的意思.
寫 1/2/3/4 的都很好理解.
設計的目的, 就是要讓氚或氘所在的核心發生足夠的核融合.
核融合的條件其實就是溫度, 壓力與時間, 加上正確的燃料.
在足夠的溫度與壓力下, 維持足夠的時間, 氚或氘會發生核融合.
最近很熱門的雷射誘發核融合是這樣做的.
然後太陽跟所有的恆星也都是這樣做的.
氫彈呢, 就是用核分裂彈製造巨大的溫度跟壓力, 逼迫原子核融合.
岔題一下...
原子核是一種非常硬的東西.
它只會自己壞掉(專有名詞叫做衰變), 至於你用鐵鎚是敲不破的.
譬如 CERN 這個機構的專長就是破壞原子核.
世界上可以做這種趣事的單位不多, 都是高能物理的領域.
不過沒關係, 破壞氚或氘的條件就是溫度, 壓力與時間.
同時, 核融合沒有所謂的連鎖反應.
連鎖反應是核分裂或者一般化學反應的特性.
譬如誘發核分裂的都是中子流.
所以一串核反應之內, 只要可以自行提供更多的中子, 就會持續進行.
核分裂反應就會提到臨界狀態(用掉一個中子會還你一個中子).
或者超臨界狀態(用掉一個中子會還你一個以上的中子).
總之, 核融合的條件就是溫度, 壓力以及時間, 然後沒有連鎖反應.
所以氫彈的原理就是:「用一個小核彈炸出一個大核彈. 」
在電光石火之間, 要創造足夠的溫度與壓力, 把氚氘用光.
回到主題, 就是 Swan device 的洋蔥結構...
所以高爆炸藥負責製造高壓, 提供鈽層足夠的超臨界狀態讓核分裂啟動.
鈹層用來把核分裂的中子流儘可能地反射回鈽的所在, 再增強核分裂.
然後在鈽燒光的那一瞬間, 祈禱氚與氘發生核融合, 也一起燒光光.
這裡有個有趣的「核彈保鮮期」的問題.
因為氚的半衰期只有 12.4 年, 所以氫彈是會腐敗的. XD
如果缺乏定期保養的話, 氫彈會炸不開.
氚會變成氦三, 氦三這個東西會吸收中子, 所以會抑制鈽的核分裂.
簡單來說, 氫彈腐敗之後, 威力連內部那顆分裂彈都會減弱很多很多.
湯姆克蘭西《恐懼的總和》裡面就寫到這個情節.
恐怖份子的氚被氦三污染, 結果氫彈沒起爆, 連核彈威力都只剩下 1/4.
印象中是 30 萬噸的設計威力只剩下 1.5 萬噸.
俄軍的核彈也是這個原因被懷疑不知道還剩下幾成威力.
然而然而, 回到前面的 air lens 呢, 很奸詐地就查不到資料.
這個 air lens 是很關鍵的結構.
你看其他核心都是圓的, 高爆炸藥隨便猜也知道是橢圓.
然後 air lens 呢, 形狀跟材料就沒寫... google 也不講.
總不可能隨便灌空氣進去吧!!? 那個過程是電光石火欸.
為什麼那是關鍵? 很簡單: 傳遞壓力波的物質就是這一層 air lens.
如何讓鈽在起爆的過程中, 在氚與氘的核心中束縛足夠的時間?
關鍵就是這一層 air lens 的物性化性跟形狀.
至於起爆的核心, 很多科普書記都有寫: 看起來像恆星的中心.
這就是在描述溫度與壓力隨著時間變化的方程式.
只是說溫度高很多, 壓力比較小, 時間非常短.
這些是 Swan device 的概念, 雖然有秘密, 但不難理解.
然後還有更進階的 wiki 可以參考.
https://en.wikipedia.org/wiki/Thermonuclear_weapon
但這裡面很多段落讀起來都像科幻小說了, 也不知道是真是假. XD
只是............冷戰結束了, 核彈都上鎖了啊, 沒人設計新的.
看起來都是舊的抄來抄去, 反正試爆會炸開就好了.
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新詩練習:新鮮。踩破初春裡的狗大便;不經意的滄桑,滿溢著嫩黃的喜悅。
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補充一下,恆星核融合機制與氫彈不同,例如我們的
太陽主要是依賴量子穿隧,實際上恆星自身溫度的能
量使原子核本身的熱動能遠小於發生核融合突破庫倫
斥力的門檻
對, 這就是為什麼核融合還要考慮「壓力」的條件.
因為一開始物理學家就是想不通為什麼太陽有融合反應
恐懼的總和說air lens是用吸管做的
看到說氫彈是把核融合當中子源來引爆更多核分裂材料
,靠連鎖反應不夠嗎?
我記得這結構是個記者猜測的,實際結構一直是機密
印象中是用低震波介質常數材料來形成聚焦所需空間
跟形狀,實作好像是保麗龍
air lens只是調整外面第一級震波波前讓中間第二級HE
均勻起爆而已,比多點起爆雙炸藥式設計減少起爆裝置
數量&需要的時間精度
i大的彈種叫boosted fission, 大多數可變當量都是這
種做法。因為多出來的能量大多來自DU+高速中子的反
應,比起fusion的fallout多很多
現在不用氚囉~都改用氘化鋰 鋰被中子砸開後會產生氚
所以號稱有獨門氫彈保存技術的中國,必須要懷疑這
個說法
問一下比起作這種以核分裂彈引發核融合的,直接做
大顆核分裂彈沒有比較好嗎?
核分裂有臨界質量的問題
沒有 核分裂根核融合釋放的能量差一整個量級
要做到同威力會超大顆
那個超大顆的大小就會引發更多其他問題所以你可能只
能把很多個綁在一起一起引爆。結論是要更多受管制的
材料。核融合材料相對好產
對啊,核分裂彈有臨界質量,做太大顆它自己就炸了
晚上再來補充,看推文發現很多有趣的細節我沒講到
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首Po大家好 去年著手準備的核彈原理影片會在3月開始上傳 內容包括臨界質量、反射體(核彈稱為tamper)、槍式與內爆式引爆原理 這些都是公開資料,不用怕黑衣人破門而入 考量敘述不要過於雜亂,這個月會先上傳比較次要的部分,作為後續的引用資料17
感謝大家的反响,剛吃飽躺平,回覆網友的問題 1. 鈾-235與貧鈾彈 天然鈾的鈾-238佔99.3%,鈾-235佔0.7%,其他太微量的同位素可以忽略 鈾-235是惟一的易裂材料,理論上中子無須動能即可觸發核分裂 反應器的作法是將中子緩速到低能量,稱為熱中子7
這概念其實更好理解 既然我們能用炸藥爆炸 均勻壓縮核分裂材料來起爆核彈 那能不能用核反應的能量來起爆另一個核彈? 如果可以 那就能用串聯的方式放大核彈威力 已被公開的方式就是 泰勒-烏拉姆設計方案6
一直很想問這套小說的內容 第二本被撈起來的核武器是否可被實際製造?還是只停留在理論假設或電腦模擬? Robert Ferrigno 殺手的祈禱5
對, 這叫做 interstage, 非常之神秘... 大家看上面這段 wiki 在說什麼就好... 整段都在抱怨美國政府神神秘秘的, 氣死鄉民. 同時好幾句話也被加註 "citation needed."
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[問卦] 為何美國都不會像中俄那樣放話說要用核武美國自己有 核武,就算汰除的很多,但數量還是很驚人 常常看到 北韓 中國 都用核武威脅人 像中國的留島不留人 俄羅斯也是放話說要用核武 但美國好像都沒有這樣放話過? 都說 不要用核武,呼籲大家冷點這樣18
Re: [討論] 有生之年看到死手系統恕刪,留比較重要的 上面連結就是你所謂的核武器「當量」表 換算成MT應該是 1000kt = 1MT 可以看到俄國沙皇炸彈(氫彈)就有高達50MTX
Re: [問卦] 中國氫彈之父于敏是真有料還是吹的?先講講爆炸當量 這是去年著名的黎巴嫩港口大爆炸 估算威力為2000噸TNT 按這情況自己去想像10
[問卦] 美俄種香菇的話是核彈還是氫彈?有核彈的國家蠻多的 但有威力更強大的氫彈可就少了 假如核戰爆發的話 美俄會丟氫彈還是核彈啊? 有沒有掛2X
Re: [爆卦] 普丁:命令俄羅斯核武部隊戒備看來你不了解核彈 核彈有原子彈和氫彈 原子彈輻射大 氫彈爆炸的原理是聚變 只是可能用個小的原子彈來引爆而已 氫彈輻射小 威力大6
[問卦] 普丁說干涉者前所為有的後果是核彈嗎?前所未有的後果是什麼? 是核彈嗎? 干涉就賞你一顆核彈還氫彈還是沙皇 畢竟核彈,氫彈,沙皇 都是全世界沒有人經歷過的啊5
Re: [問卦] 中國核彈數量怎麼輸美國俄羅斯幾十倍?冷戰時期 生產過量,現在的原料又被限制很多 美國核彈5000多顆,想汰除的有一堆,保養麻煩又花錢,最後還是要封存 之前是2100多顆彈頭隨時都可以發射,現在是1900多顆核彈頭 冷戰生產的核彈威力比廣島核爆大很多,真的不是隨便都能丟的 沙皇氫彈之所以會出現,就是因為美國核彈數量過多5
Re: [新聞] 核戰威脅加劇 新聞週刊:拜登考慮「斬首: : : 拜登(左)考慮發動「斬首行動」,除掉俄國總統普廷。(彭博、美聯社,本報合成) : 2022/10/02 15:54 : 〔編譯陳成良/綜合報導〕美國《新聞週刊》(Newsweek)9月30日獨家披露,美國軍方X
Re: [新聞] 「台海有事」英軍可參戰!岸田文雄訪英我簡單講好了, 美日英一起來好了, 干預內政就吃核彈氫彈, 當然你也有,但可以來試試看, 你可以認為不會風險自負,1
Re: [問卦] 普通丟核彈世界就完了對吧放心啦 就算大家都丟核彈 人類也不會滅亡的啦 也就丟丟重大建設跟人口稠密區 炸鄉下小城無人區根本浪費炸彈
爆
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[情報] 烏軍官方殲敵統計&情報數則 (24/11/7)7
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