第699章 枪式!内爆式!核弹小型化!【瘦子
原子弹的基本原理很简单。
只要铀235的质量超过临界质量,“点火”中子源释放中子,就能启动链式反应。
基于这个原理,洛斯阿拉莫斯实验室理论部的诸多大佬们,很快就想到了一种简单结构。
这种结构被命名为【枪式】,属于简单粗暴的物理拼装。
枪式原子弹一般是细长圆柱形,整体结构和炮弹很类似。
枪式的核心原理是:
“通过高能炸药产生的冲击波,将两块亚临界质量的核材料在毫秒级时间内拼接在一起。”
“然后在合并的一瞬间,启动点火中子源,释放中子,发生链式反应。”
在枪式原子弹中,两块核材料被分别置于钢管的两端,后端核材料的后面装有高能炸药。
起爆后,冲击波使后端核材料以300/s的速度撞击到前段核材料,从而引爆。
这种方式很像寻常枪械中火药的推动过程,所以被命名为“枪式”,也称为“子弹法”。
这种方式的优点就是结构非常简单,技术门槛很低,甚至不需要复杂的核试验就能制造。
然而,枪式原子弹的缺点也很明显。
第一,威力有上限。
前后两端的核材料的质量必须低于临界质量。
也就是说,原子弹中核材料的总质量最多是临界质量的2倍,上限被锁死。
第二,材料利用率极低。
两块核材料中,能够发生裂变的材料只占1.5%,剩下的材料来不及反应就被炸飞了。
第三,“早燃”现象。
不管是铀原子核还是钚原子核,自然状态下都会自发地裂变,并释放出中子。
因此,有可能出现一种巧合的现象:
即两块核材料在充分接触之前,点火中子源还没开始发射中子时,就因为核材料的自发裂变,从而启动链式反应。
如此一来,爆炸效率将大大降低。
当然,这种情况很罕见。
正是由于这个原因,所以枪式结构只适用于铀235,而无法适用于钚239。
因为钚239的自发裂变概率远远大于铀235。
然而,当时铀235的量只够制造一枚枪式原子弹,无法进行这种结构的试爆试验。
换言之,枪式到底行不行,必须要验证一下。
于是,奥本海默大手一挥:
“利用钚239再制造一枚枪式原子弹,必须确保铀弹的可行性。”
这里大家可能纳闷:
“不是说枪式不适合钚239吗,怎么还要硬做”
这里的不适合只是风险大而已,并不是一定不行的意思。
有了奥本海默的死命令,理论部的大佬们很快拿出了解决方案。
他们把钢管的尺寸加长,这样一来,两个钚块距离更远。
而且后端钚块起爆后能获得更高的速度,降低自发裂变的影响。
最后,科学家一共制造出两枚枪式原子弹,它们的代号就是大名鼎鼎的【小男孩】和【瘦子】。
后者的长度是前者的2倍。
——
【小男孩】
类型:枪式铀弹;
装载核材料量:64kg铀235;
尺寸:长3米,直径0.71米,重量4.4吨;
tnt当量:理论2万吨,实际1.5万吨。
定位:实战弹,投放樱族广岛;
【瘦子】
类型:枪式钚弹;
装载核材料量:6.2kg钚239;
尺寸:长6米,直径0.61米,质量3.4吨;
tnt当量:理论3万吨,预计5000吨,实际2万吨。(远超预期)
定位:试爆弹;
——
小男孩一共装有64kg的铀235,但只有不到1kg的铀235发生了核裂变。
甚至更是只有不到1g的铀235真正转换为能量。
枪式结构的材料利用率确实低到令人心疼。
不然的话,樱族的投降或许还能更早点。
枪式原子弹的设计原理敲定后,计划还在继续,因为钚239还有剩余,不能浪费。
但把钚239用于枪式,毕竟还会有隐患在。
因此,奥本海默需要为钚239设计一种新的引爆结构,再制造一枚原子弹。
于是,他把目光看向了第二种设计方案:内爆式。
这是一种精密控制的向心压缩引爆方法。