3月6日，一個(gè)疑問(wèn)終于有了答案，原來(lái)真正的原因是核武器！

但對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的核心“核武器”，估計(jì)大家都有一個(gè)疑問(wèn)，這個(gè)高中時(shí)都學(xué)過(guò)的核武器原理，為什么全球那么多先進(jìn)國(guó)家，有那么多頂尖的科學(xué)家都造不出來(lái)，為何會(huì)這樣？

核武器的原理是什么，遍地都是核電站卻造不出核彈？

核武器的基本原理有兩種，一種是原子彈，另一種則是氫彈，而各位經(jīng)常聽說(shuō)的臟彈或者中子彈以及三相彈的，這些又是這些核武器中延伸出來(lái)的概念，個(gè)中原理差別不大。

原子彈的原理：重核裂變

原子彈中常用的核裝藥為鈾-235或者钚-239，前者是自然界中天然存在，可以在鈾礦中提取，后者則只能在重水反應(yīng)堆中制造，不過(guò)兩者的同一個(gè)特點(diǎn)是裂變時(shí)都能釋放巨大的能像，其裂變過(guò)程與條件如下：

裂變后兩者的質(zhì)量虧損比差不多，所以同等質(zhì)量的鈾和钚裂變的能量也差了不大，另外有個(gè)重大的區(qū)別是鈾-235的臨界質(zhì)量要比钚-239大得多。

鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是裂變武器爆炸必須經(jīng)歷的過(guò)程，如裂變過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多余的3個(gè)中子，其會(huì)撞擊其他原子核繼續(xù)發(fā)生裂變，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，一直到中子再也無(wú)法撞擊到可以裂變的鈾-235原子核，裂變過(guò)程結(jié)束。

原子彈就被引爆了，其原理就是這么簡(jiǎn)單。

氫彈的原理：重核裂變的極端條件引爆氫彈

氫彈的原理就是用原子彈爆炸的高溫和高壓引爆氘氚核聚變材料，使其聚變成氦并且釋放出巨大的能量，其過(guò)程如下：

上圖是T-U構(gòu)型的氫彈在引爆時(shí)的過(guò)程，位于頂部的原子彈首先爆炸，極端的環(huán)境讓核聚變裝藥達(dá)到了聚變條件，將會(huì)發(fā)生如下聚變過(guò)程：

相同質(zhì)量的氫核聚變是重核裂變8倍以上，這也是氫彈的威力要比原子彈高得多的原因。

核電站利用的就是重核裂變?cè)?，將核燃料放在反?yīng)堆內(nèi)，然后用中子發(fā)生器對(duì)其照射產(chǎn)生裂變，然后用減速劑來(lái)降低中子能級(jí)，使它更容易撞擊到鈾-235原子核，再用水來(lái)吸收掉產(chǎn)生的熱量，燒開水輸出蒸汽推動(dòng)蒸汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，這就是一個(gè)核電站的原理。

如果功率太大，那么用中子吸收材料制成的棒插入核反應(yīng)堆，多余的中子被吸收，那么功率就降低了，如果全部吸收那么就停堆了，這就是可以控制核反應(yīng)堆啟動(dòng)、停止以及改變輸出功率等等。

全世界已經(jīng)有31個(gè)國(guó)家擁有核電站，總共有433座核反應(yīng)堆，正在建設(shè)的還有65座，未來(lái)計(jì)劃的還有158座，這個(gè)數(shù)量是不是非常驚人？

能造核反應(yīng)堆為什么不能造原子彈？

雖然原子彈和核反應(yīng)堆用的都是中子引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，但原子彈和核反應(yīng)堆完全是兩條路子，原子彈為了提高爆炸威力使用了快中子裂變體系，其需要高濃度的裂變材料作為裝藥。

而核反應(yīng)堆則是為了徹底使用核燃料，因此使用的是慢中子，所以在核反應(yīng)堆中會(huì)有所謂的減速劑，其實(shí)這就是用來(lái)減速中子的，比如早期的石墨堆，減速中子的就是石墨（切爾諾貝利核事故的反應(yīng)堆就是石墨堆），還有重水堆，用的是重水作為減速劑，還有則是輕水堆，直接使用處理過(guò)的水作為減速劑。

減速后的中子效率更高，因此可以用比較低濃度的核燃料，比如輕水堆可以低至20%濃度，而重水堆甚至可以直接燒鈾礦石。所以能造核反應(yīng)堆并不表示就能造出原子彈，不過(guò)有幾種情況倒是可能制造原子彈的核材料，下文會(huì)做個(gè)簡(jiǎn)單講解。

核武器的難點(diǎn)究竟在哪里？造原子彈的國(guó)家那么多，為何氫彈就那么幾個(gè)？

上文的快中子裂變體系要用高濃度鈾-235，也就是所謂的武器級(jí)，至少也需要90%以上，但自然界提取的鈾中只含有0.72%左右的鈾-235，其他的都是同位素鈾-238，所以遭遇的第一個(gè)難題就是濃縮。

在曼哈頓計(jì)劃中用了三種方法，電磁（“電磁型同位素分離器”）、氣體（“氣體擴(kuò)散法”）與熱（“索瑞特效應(yīng)”），不過(guò)現(xiàn)在用的都是離心法，它是利用235和238之間原子核質(zhì)量微小差別通過(guò)離心法分離，將鈾處理稱六氟化鈾氣體，然后離心機(jī)逐級(jí)提純，最終得到武器級(jí)鈾。

但這個(gè)一來(lái)成本太高，二來(lái)離心機(jī)這種設(shè)備制造難度也比較大，而且被國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)嚴(yán)密監(jiān)控，哪國(guó)要是敢弄出武器級(jí)鈾，必定會(huì)招致全方位的制裁。

另一個(gè)問(wèn)題則是快中子裂變體系，因?yàn)殁櫻b藥是具有臨界質(zhì)量的，因此存放時(shí)不能達(dá)到臨界質(zhì)量，但起爆時(shí)需要，因此原子彈分成了槍機(jī)式和內(nèi)爆式，從理論上來(lái)看，內(nèi)爆式威力顯然更大，因?yàn)闃寵C(jī)式的兩塊鈾裝藥質(zhì)量是有限制的。

因此原子彈引爆需要在起爆后核裝藥閉合瞬間發(fā)出快中子，然后引爆，此時(shí)還需要外部中子反射材料將逃出去的中子再擋回來(lái)，這些結(jié)構(gòu)配合天衣無(wú)縫才可以引爆一枚原子彈，否則要么就是裂變材料浪費(fèi)，變成一顆臟彈，要么啥都不會(huì)發(fā)生，所以需要大量的測(cè)試才可以。

但現(xiàn)在天上有衛(wèi)星盯著、地上有地震檢測(cè)儀盯著，哪位還想核試驗(yàn)一下？是不是不想混了??？

不過(guò)更準(zhǔn)確地說(shuō)，原子彈的門檻還真不高，只要豁得出去基本就能造出來(lái)，各位看XX、XX都是不要命了造原子彈，但各位卻不必?fù)?dān)心，由于原子彈由于其引爆結(jié)構(gòu)與核材料成本實(shí)在太高，所以當(dāng)量很少會(huì)超過(guò)50萬(wàn)噸，大家也不是特別害怕，畢竟再有錢也無(wú)法毀滅世界。

但氫彈就不一樣了，由T-U構(gòu)型的氫彈延伸出來(lái)的三相彈乃至N相彈其威力無(wú)限，那么問(wèn)題來(lái)了，原子彈可以引爆氫彈，怎么氫彈能造出來(lái)的國(guó)家還更少了呢？

原因也很簡(jiǎn)單，因?yàn)闊o(wú)論是于敏構(gòu)型還是T-U構(gòu)型，其最大的難點(diǎn)就是如何壓縮核聚變材料，并且各位熟悉的氫彈原理“原子彈高溫高壓引爆氫彈”只對(duì)了一半，因?yàn)檫@個(gè)高溫高壓來(lái)之復(fù)雜，堪稱世間難題。

氫彈中的核裝藥并不是氘和氚，氘很便宜，但氚卻極貴，而且兩種都是氣體，要裝到氫彈里還得低溫液化，得一些列外圍結(jié)構(gòu)，所以美國(guó)第一個(gè)“氫彈裝置”重達(dá)60多噸。

現(xiàn)代小型化的氫彈用的都是氘化鋰-6，因?yàn)殡囋诟邷叵戮湍芊纸獬鲭?，而?6在中子照射下會(huì)變成氚，那么引爆過(guò)程中就有幾個(gè)問(wèn)題需要解決了：

首先得產(chǎn)生氘和氚，而這兩個(gè)是由不同過(guò)程引發(fā)的，原子彈爆炸時(shí)會(huì)有大量的中子通量，會(huì)以極高的速度穿透大部分材料直接到達(dá)氘化鋰-6，產(chǎn)生氚。

而原子彈的高溫傳遞則需要更多的時(shí)間，當(dāng)那個(gè)玩意兒抵達(dá)時(shí)黃花菜都涼了，時(shí)間太慢，那么必須要一種更快的加熱方式，科學(xué)家想到了光速抵達(dá)的X和伽馬射線，因此在原子彈和聚變裝藥外圍包裹了一層X(jué)射線和伽馬射線的反射材料，將其能量聚焦到氘化鋰-6上。

其壓縮致熱效應(yīng)分解氘，中子產(chǎn)生氚，兩者時(shí)間差不多，然后原子彈爆炸過(guò)程中的持續(xù)照射會(huì)繼續(xù)壓縮氘和氚，然后......就開始聚變啦，

所以在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，各種時(shí)機(jī)的配合以及高效反射材料，以及聚變裝藥的位置形狀等等，都同樣需要無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)，當(dāng)然也可以用超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬，不過(guò)問(wèn)題是第一次模擬的數(shù)據(jù)也得從多次實(shí)際實(shí)驗(yàn)中取得后建模，否則就是紙上談兵，這個(gè)數(shù)據(jù)向誰(shuí)要？誰(shuí)又會(huì)給？

而且這N相串聯(lián)的氫彈威力實(shí)在太大，而且氘化鋰-6成本還低，造個(gè)氫彈比原子彈還便宜，這要是擴(kuò)散了可就罪過(guò)了，所以氫彈的構(gòu)型那是絕密中的絕密。

延伸閱讀：為什么要管制重水反應(yīng)堆？

各位應(yīng)該聽說(shuō)過(guò)伊朗的阿拉克重水反應(yīng)堆，國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)那是盯著不放，但布什爾核反應(yīng)堆卻沒(méi)人管，這是什么原因？

很簡(jiǎn)單，因?yàn)椴际矤柡朔磻?yīng)堆是輕水反應(yīng)堆，而阿拉克則是重水反應(yīng)堆，因?yàn)橹厮磻?yīng)堆可以制造钚，其過(guò)程如下：

那么問(wèn)題來(lái)了，輕水反應(yīng)堆中不是也有中子么，為什么不能生產(chǎn)钚？原因則是水減速中子效果不好，因此只能濃度比較高的鈾-235才能使用，而重水減速效率很高，可以使用低濃縮濃度的鈾-235，甚至鈾礦石。

但同時(shí)鈾-238吸收中子變成鈾-239，繼而變成钚-239，各位應(yīng)該是發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題，也就是說(shuō)重水堆運(yùn)行一段時(shí)間后，里面的廢物鈾-238就變成了原子彈重要核材料的钚-239，它的臨界質(zhì)量只有10千克，而鈾-235則為52公斤，造原子彈的門檻瞬間被拉低5倍。

所以國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)就盯著重水堆看，畢竟這多運(yùn)行一天就多找出很多钚-239，要是哪天有人發(fā)瘋了到處轟钚原子彈也是非?？膳碌模ㄩL(zhǎng)崎的胖子原子彈用的是钚-239）。（完）