核武器設計方案

核武器設計方案是指如何設計核武器 ， 使之能夠起爆引起核爆炸 。 設計核武器需要考慮物理上 、 化學上以及工程上的各種因素 。 核武器基本上可以分爲三種類型 ， 而這三種類型核武器爆炸時的主要能量來源在一般情況下都是核裂變 ， 而不是核聚變 。 純裂變武器 ： 這是第一代的核武器的設計 ， 也是唯一一種曾經在戰爭中使用的類型 。 這種核武器中使用的核裝藥爲鈾 - 235 （ U-235 ） 、 鈈 - 239 （ Pu - 239 ） ， 在爆炸時將核裝藥擠壓在一起 ， 使其達到產生鏈式反應的臨界質量 。 根據擠壓核裝藥的方式 ， 這種設計方案又可以分爲兩種 ： 槍式: 在這種方案中 ， 一部分裂變物質在常規炸藥的作用下射向另一部分裂變物質 ， 就像子彈打靶一樣 ， 從而使裂變物質達到臨界質量 。 內爆式: 在這種方案中 ， 常規高爆炸藥包裹着裂變物質 （ 可能是U - 235 ， Pu - 239 ， 或二者混合物 ） 。 當炸藥爆炸時 ， 向內擠壓裂變物質 ， 從而使裂變物質達到臨界質量 。 內爆式的核彈可以使用鈾或者鈈作爲核裝藥 ， 而槍式核彈只使用鈾 。 這是由於鈈 - 240會污染核裝藥 ， 並造成提前起爆 ， 使得其餘大量尚未進行裂變的材料被炸開 ， 從而降低了核彈的效率 。 聚變增強裂變彈 是內爆式核彈的一種改進 。 由於核裂變物質會被炸開從而停止鏈式反應 ， 很多裂變物質都被浪費了 。 這種核彈在爆炸前需要向核裝藥的中心注入氘和氚 ， 在覈爆炸時 ， 裂變核裝藥中心的高溫高壓環境可以使氘氚的混合氣體發生聚變反應 ， 產生了氦和中子 。 雖然核聚變所產生的能量與裂變產生的能量相比基本上可以忽略 ， 但是它產生的每一箇中子都將觸發新的核裂變的鏈式反應 ， 從而加速核裂變 ， 也極大的減少了可能被浪費的裂變物質 。 增強核彈釋放的能量可能是原來的兩倍甚至更多 。 二階段熱核武器 實際上是一種裂變增強聚變彈 （ 注意不要與前項所述混淆 ） 。 這種核武器由兩種核彈組成 。 爆炸時 ， 次級核彈將被初級核彈在爆炸時產生的X射線的能量引爆 。 這種輻射內爆要比前面提到的使用高爆炸藥引爆第一階段的方式效率更高 。 因此 ， 次級核彈釋放的能量要比初級核彈大很多倍 。 次級核彈可以設計爲最大化聚變能量的釋放 ， 但是實際上在大多數設計中 ， 核聚變僅僅是用來驅動或者提高裂變的效率 。 我們可以加入更多的階段 ， 使得到的炸彈能量達到數百萬噸當量甚至更高 ， 但是威力過於巨大反而喪失了實際用途 （ 美國於1961年裝備了三階段的2500萬噸當量的核彈即B41型核彈 ， 而蘇聯設計並測試了一個三階段的5000萬噸級核彈 ） 。 大多數核武器技術都是由美國發展完成 ， 儘管其中的一些技術後來由其他核大國獨立完成 。 以下的描述都是美國設計的特徵 。 早期的媒體一般都將純裂變核彈稱爲原子彈 ， 由於核爆炸的能量實際上來自於原子核而非原子 ， 原子彈這個名字並不恰當 。 而帶有聚變的核彈一般都稱爲氫彈 ， 但是由於所謂氫彈核爆炸能量的主要來源仍然是核裂變 ， 這個名字依然不夠恰當 。 業內人士一般將這兩種類型的核武器稱爲核彈和熱核武器 。 熱核武器的名字來源於核聚變一般都需要高溫 ， 但是它沒有指出核聚變的另一個條件 — — 高壓 ， 而這個條件是研製熱核武器時的一個祕密 。 由於需要保密 ， 很多核武器的術語都不甚精確 。