第699章 枪式!内爆式!核弹小型化!【瘦子(第2页)
其核心原理是:
“中心有一个低于临界质量的大块核材料,然后在其周围均匀环绕着偶数个小块核燃料。”
“每个小块核燃料的后面都有等量的高能炸药。”
“接着,同时点燃高能炸药,产生的向心冲击波将所有小块核燃料全部挤到中心,与那个大块核燃料合并,超过临界质量。”
“然后点火中子源释放中子,启动链式反应。”
由于采取了环绕式的结构,所以内爆式原子弹的外形像一个身体大头脚小的大胖子,并不是笔直的结构。
根据原理就能看出,内爆式设计的技术复杂度极高。
需要精确控制小块核燃料的起爆时间和方向,形成均匀压缩波。
这个过程需要大量且复杂的数学计算,主要是各种偏微分方程。
后世大家经常听到“算盘打出原子弹”的说法,算的就是这些东西。
前面说过,不管是美国还是后来的华夏,其实采用的都是计算机计算。
只有几个关键方程和参数,才需要人工仔细核对,算盘用途没有想象中大哈。
而且改动其中任何一个尺寸参数,都需要重新计算。
比如,把8个小块改成10个小块,原子弹的威力是提高了,但小块的动力学模型又变了。
洛斯阿拉莫斯实验室理论部中,冯诺依曼、泰勒、费曼等大佬负责的就是这部分的计算。
而且研究内爆式的小组足足有600名成员,可见其难度。
虽然内爆式原子弹的设计非常复杂,但是优势也显而易见。
第一,内爆式设计可以同时适用铀235和钚239。
因为相比枪式的两块核材料相撞,内爆式是好几块甚至十几块同时相遇才会爆炸。
就算某一块自发裂变了,也不影响整体的功能。
因此,“娇气的”钚239可以放心采用这种结构。
第二,材料利用率高。 内爆式的材料利用率可以达到20%以上,这大大减少了核材料的浪费。
第三,内爆式可以制造小型化核弹。
枪式中,两块核材料的体积是机械相加,即是利用正常密度下增加裂变物质数量的方式来超越临界质量。
但是在内爆式结构中,由于高能炸药更多,因此能产生更高的压力,核材料的密度可以进一步被压缩。
而根据核理论,核材料的密度越高,则临界质量就越小。(应该比较好理解)
内爆式可以制造更小当量的原子弹,相应的重量也会减轻,能够搭载到导弹上。
所以在后世,内爆式成为了原子弹的主流设计,它标志着核武器小型化的开端。
当然,以上所说的只是内爆式最浅显的原理,真正的设计极其复杂,要用到很多知识。
为了不被请去喝茶,这里就不详细赘述了。
原理敲定后,奥本海默对于内爆式原子弹有着十足的信心。
格罗夫斯问他:
“这枚原子弹的设计原理无法试爆怎么办”
奥本海默霸气地说道:
“我以人格担保,内爆式不需要试验,可直接用于实战!”
格罗夫斯连喊666。
因为他知道,就算反对也没用,剩下的钚239只够制造出一枚内爆式原子弹。
想试验也没材料了。
他只能选择相信奥本海默,相信对方背后1000多位科学家的智慧。
而这枚原子弹,就是后世大名鼎鼎的【胖子】。
——
【胖子】
类型:内爆式钚弹;
装载核材料量:6.4kg钚239;(铀弹的十分之一)
尺寸:长3.3米,直径1.5米,重量4.5吨;
tnt当量:理论3万吨tnt,实际2万吨tnt。
定位:实战弹,投放樱族长崎;——
至此,曼哈顿计划历时三年,耗费无数财力物力,最终制造出3枚原子弹。
而最后一步,就是真正的试爆了!
经过多方考察,原子弹试爆的地点选择在洛斯阿拉莫斯实验室以北200公里的阿拉莫戈多沙漠地带8。
这里是美国的一处空军基地,试验场长38公里、宽29公里。
由于这个试验场名为“三一试验场”,所以本次爆炸又被称为“三位一体爆炸”,代号“三一”。
1945年7月15日,试验前一天,【瘦子】组装完毕,它被放置在一个高103米的铁塔上,准备引爆。