为什么,全世界现在只有中国拥有氢弹?我国这位科学家的贡献巨大
氢弹是核武器领域中威力最大的武器之一,其爆炸能量主要来源于核聚变反应,威力远超原子弹。
数据显示,一枚百万吨级氢弹的威力相当于数十枚广岛原子弹,而其重量和体积却可能更小。
氢弹的研发不仅需要深厚的理论基础,还需要强大的技术实力和工业体系支持。
当今全球公认的核大国中,只有我国仍然保存着相当数量的氢弹,而其他核国家要么已经完全销毁了氢弹,要么只保留着极少部分。
那么,为何只有中国可以大量拥有呢?关于这一切,还需从我国氢弹的研发说起。
谈及我国氢弹的研发史,有一个重要的人物一定不能忽视。
他就是被誉为“国产专家一号”的于敏。
作为我国氢弹原理突破的关键人物,于敏以其深厚的理论功底和卓越的创新能力,在极其困难的条件下领导团队完成了那项几乎不可能的任务。
于敏,1926年出生于天津一个小职员家庭,自幼便展现出了超凡的物理学天赋。
在北京大学理学院就读期间,他的成绩始终名列榜首,导师张宗遂曾感叹道:“没见过物理像于敏这么好的。”
新中国成立后,于敏进入著名物理学家钱三强领导的近代物理研究所,专心从事原子核理论研究。
他与合作者提出的“原子核相干结构模型”,填补了我国在该领域的空白,使他在35岁前就已成为国内顶尖的核物理学家。
然而,正当于敏在基础研究领域即将取得更大突破时,1961年,钱三强的一席谈话改变了他的人生轨迹——国家需要他转向氢弹理论的探索工作。
面对那一重大转变,于敏毫不犹豫地表示:“我服从分配。”
从此,他开始了长达28年隐姓埋名的科研生涯,甚至连他的妻子都不知道他在从事什么工作。
上世纪60年代初,我国对氢弹的认识几乎为零,加之国际上严密的技术封锁,国内既无经验可循,也缺乏必要的实验设备。
据当时参与研究的科学家回忆说:“当时的科研环境极为简陋,除了一些桌椅外,只有几、把算尺和一块黑板。
有一台每秒万次的计算机,还是全所所有的单位共有的,仅有5%的时间可以留给氢弹设计。”
可就是在那样的条件下,于敏与黄祖洽、何祚庥等科学家一起,开始了氢弹作用原理和可能结构的探索工作。
1965年9月至12月,氢弹研究工作进入关键时刻,于敏率领科研团队赴上海华东计算技术研究所,利用那里的计算机进行集中攻关。
那场后来被称为“百日会战”的科研战役,成为中国核武器发展史上的关键转折点。
当时的计算机性能有限,每次计算结果都打印在纸带上,于敏和同事们就盯着这些纸带上的数据变化,寻找热核反应的规律。
据中国工程院院士杜祥琬回忆,在一次计算中,于敏敏锐地发现一个物理量异常,坚持追查后发现是计算机的一个晶体管坏了。
那种通过物理直觉识别硬件错误的能力,令同事们叹服不已。
经过百日鏖战,于敏团队终于发现了实现氢弹自持热核燃烧的关键机制,找到了突破氢弹的技术路径,形成了从原理、材料到构型完整的氢弹物理设计方案。
1966年12月28日,我国成功进行了氢弹原理试验,验证了理论设计的可行性。
次年6月17日,由徐克江机组驾驶的轰-6甲型轰炸机在罗布泊上空投下我国第一颗全当量氢弹,330万吨TNT当量的爆炸震惊世界。
特别值得一提的是,从第一颗原子弹爆炸到第一颗氢弹试验成功,美国用了7年3个月,苏联用了4年,英国用了4年7个月,而我国仅用了2年8个月。
要知道,那一速度不仅创造了世界最快的热核武器发展速度,同时于敏团队研发的独特的氢弹结构,也为我国成为唯一拥有氢弹的国家奠定了基础。
我国氢弹之所以能够在当今世界独树一帜,关键在于其采用了与美国“泰勒-乌拉姆构型”截然不同的设计路线。
当时我国在技术封锁的背景下,没有办法获取美欧国家的氢弹模型,最后于敏经过多次研究论证,提出了一种独特的创新性方案。
那一方案,与美国“泰勒-乌拉姆构型”有着本质的不同,且更加小型化、更加稳定。
以美国为代表的“泰勒-乌拉姆构型”氢弹,采用“初级-次级”两级设计:
初级为钚裂变弹,用于产生高温高压条件。
次级为氘化锂热核装料,在初级爆炸产生的X射线辐射下发生聚变反应。
那种设计面临两大难题:
1、依赖氚元素增强反应效率,而氚的半衰期仅有12.43年,需要定期补充。
2、结构复杂,对起爆序列和辐射内爆的同步性要求极高,稍有偏差就会导致“哑弹”。
正因如此,“泰勒-乌拉姆构型”的氢弹有一个致命的缺点,那就是维护成本极高,且维护的技术性十分复杂。
这也是美苏冷战结束后,美俄大规模裁减热核武器的重要原因。据悉,美国在2011年底已经销毁了所有的氢弹。
而“于敏构型”的创新性,正好巧妙地规避了那些难题。
虽然具体细节仍属国家机密,但根据公开资料和科研人员的回忆,可以勾勒出这一设计的主要特点:
1、创造性地简化了热核点火和燃烧的物理过程,减少了对精密同步机制的依赖。
2、可能采用了特殊的材料配比和结构设计,使热核反应能够在不依赖或少量依赖氚的情况下自持进行。
3、优化了能量传递路径,提高了核材料利用效率。
中国科学院院士何祚庥曾回忆说:
“于敏想了个办法,他建议完全略去介质的运动,而首先构造一个静态无限大的中子增殖模型,专门计算中子的增殖速度,同时也就给出了升温速度。”
正是那种化繁为简的研究思路,使团队跳出了传统氢弹设计的思维定式,开辟了一条全新的技术路径。
上世纪80年代,于敏又率领团队在二代核武器研制中突破关键技术,使中国核武器技术迈上新台阶。
那一时期的发展重点包括:进一步提高小型化程度,增强突防能力,提升安全性和可靠性,以及开发特殊效应弹种等。
正是基于那样的研究,才研发出了东风-3中程弹道导弹,是我国第一种以氢弹为战斗部的战略武器,对我国武器装备有着伟大的贡献。
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