核武器設計方案

context: zh_tw: 從某種意義上說，裂變和聚變是相反的又互補的兩種反應。為了理解核武器是如何設計的，我們首先要明白裂變和聚變的相似之處和不同之處。下面的解釋使用了近似的數字
qas: question: zh_tw: 那解釋使用了什麼型別的數字？
en: What type of numbers does the explanation use?
answers: zh_tw: text: 近似的數字

context: zh_tw: 注意，反應中釋放出的總能量為 17.6 兆電子伏特，僅僅是裂變反應的十分之一。但是由於反應物的質量僅僅是裂變反應的十五分之一，單位質量的聚變物質釋放出來的能量更為巨大。然而由於主要的能量都被中子所帶走，而中子又不帶有電荷、質量又與氘氚原子核差距不大，它所帶有的能量不會被用來維持聚變反應，也不會產生能夠引起衝擊波和火焰的 X 射線。為了利用聚變所釋放的能量，在實踐中需要將中子源用重金屬包圍起來，比如鉛、鈾、鈽等等。如果 14 兆電子伏特的中子被鈾原子核（238 或 235）捕獲，將會引發鈾原子核的裂變反應，同時釋放出 180 兆電子伏特的能量，能量增加了十幾倍。
qas: question: zh_tw: 當中子被鈾原子核捕獲時，會發生什麼？
en: what happens when the neutron is claimed by the uranium?
answers: zh_tw: text: 裂變

context: zh_tw: 在裂變物質達到臨界質量以後，為了儘可能多的引發鏈式反應，需要使用中子源將大量地的中子迅速的提供給裂變物質。早期的核武器將一種稱為頑童的裝置放置在核裝藥的內部，這個裝置包括釙 - 210 和鈹，這兩部分被一個薄片分開。核裝藥內爆時，將會壓碎頑童，使兩部分金屬混合在一起，這樣釙衰變產生的 α 粒子會與鈹相互反應，從而產生自由中子。在現代的核武器中，中子源是一個包含有一個加速器的高電壓真空管，加速器用氘氚原子核轟擊氘氚的金屬化合物，產生的小規模聚變會釋放出能夠射入核裝藥的自由中子。這個方式可以更好地控制鏈式反應的起始時間。
qas: question: zh_tw: 調製中子發生器的代號是什麼？
en: What is the codename for a modulated neutron generator?
answers: zh_tw: text: 頑童

context: zh_tw: 1945 年設計胖子核彈時，其實已經考慮了中空核裝藥的設計，但是那時沒有足夠的時間來生產這種內爆系統並進行測試。由於緊迫的時間限制，人們認為簡單的實心核裝藥設計將更為可靠，但是該設計需要大量 U-238 作為填充物，一個非常厚的鋁殼來延長內爆衝擊波的作用時間，此外還需要三噸重的高爆炸藥。戰後，人們又重新開始考慮中空的核裝藥設計。顯然，中空的鈽可以在內爆發生時發生變形，向內部空洞擠壓，和實心核裝藥設計相比可以帶來更大的向內的動量。中空核裝藥自身就可以完成部分填充物的作用，這樣就不需要那麼多的 U-238 填充物、不需要鋁殼緩衝，也減少了對高爆炸藥的需求量。
qas: question: zh_tw: 需要什麼樣的小填充物？
en: What kind of smaller tamper would be required?
answers: zh_tw: text: U-238

context: zh_tw: 例如，在 1956 年 7 月 3 日進行的紅翼鶇行動的 Mohawk 核試驗中，名為笛子的次級與作為初級的天鵝連在一起。笛子長 59 釐米，直徑為 38 釐米，和天鵝的大小差不多，但是它的重量是初級的十倍，產生的能量是初級的 24 倍。同樣重要的是，次級笛子中活性成分的價值並不比初級天鵝貴。大多數的裂變材料來自價格便宜的鈾 - 238，而氚是在爆炸的時候現場製造的。只有次級級軸線上的火花塞需要是裂變物質。次級核彈如果是球形，內爆的密度將比柱形次級更大。這是因為球形使得內爆可以從各個方向向同一個點壓縮。然而，在當量超過一百萬噸的核彈中，次級如果是球形，直徑將會太大而使得用處受限。而在這些場合必須使用柱形。在 1970 年以後，多彈頭洲際導彈較小的、錐形的再入艙開始使用球形次級的戰鬥部，當量大概是幾百千噸。
qas: question: zh_tw: 必須裂變的唯一部分是什麼？
en: What was the only part that had to be fissile?
answers: zh_tw: text: 次級級軸線

question: zh_tw: 必須使用什麼形狀？
en: What type of shape does the necessity take?
answers: zh_tw: text: 柱形

context: zh_tw: 在隨後的 50 年裡，沒有人能提出製造核彈的更好的辦法。在五個擁有熱核武器的國家，美國、俄羅斯、英國、中國和法國，熱核武器都採用了二階段核彈的設計。其他擁有核武器的國家以色列、印度、巴基斯坦、和北朝鮮，可能擁有一階段核武器，很可能是聚變增強核彈。
qas: question: zh_tw: 印度和巴基斯坦可能擁有哪些型別的核武器？
en: What type of nukes do India and Pakistan possibly have?
answers: zh_tw: text: 一階段核武器，很可能是聚變增強核彈

context: zh_tw: 而這個設計在美國被命名為鬧鐘，其實這僅僅是一個沒有任何意義的代號。蘇聯的名字略有描述性，Sloika，是一種層狀的蛋糕，在相關蘇聯核武器發展史的中文文獻中通常被翻譯成 “千層餅”。1953 年 8 月 12 日，蘇聯測試了一顆單階段的蘇聯 Sloika 核彈。而在美國，這個設計的單階段核彈從未測試過，但是在城堡行動的核武器測試中，於 1954 年 4 月 26 日代號為 Union 的核實驗爆炸了一顆二階段熱核武器，武器代號為鬧鐘。試驗在比基尼環礁舉行，當量為 6.9 兆噸。
qas: question: zh_tw: “鬧鐘” 炸彈有多大？
en: How big was the Alarm Clock bomb?
answers: zh_tw: text: 6.9 兆噸

context: zh_tw: 7 月 19 日，原子能委員會主席 Lewis Strauss 說，乾淨的核彈 “從人道主義的角度來說... 非常重要”。然而，在兩天以後，低音管核彈的輻射版本在紅翼鶇行動中的 Tewa 核試驗中引爆。這枚核彈的當量是 5 百萬噸，87% 的能量來自裂變。這枚核彈的威力被刻意的降低了，以使放射性塵埃降落在一個很小的區域內。這枚核彈後來列裝，稱為 Mk-41 核彈。這枚核彈有三個階段，當量兩千五百萬噸，由空軍的轟炸機攜帶，但是從來沒有滿當量測試過。
qas: question: zh_tw: 同度巴松管的輸出量是多少？
en: what is the output of basson prime
answers: zh_tw: text: 5 百萬噸

question: zh_tw: 花了幾天才完成測試？
en: how many days did it take for testing to be done?
answers: zh_tw: text: 兩天

context: zh_tw: 在爆炸開始時，一枚同樣大小裂變 - 聚變 - 裂變核武器中聚變產物中的 γ 射線要遠遠比鈷 - 60 強；一小時後，要強 15000 倍；一週後，要強 35 倍；一個月後要強 5 倍；而六個月時才大致相等。隨後，裂變塵埃的放射性迅速下降，在一年後，鈷的放射性是放射性塵埃的 8 倍，5 年後是 150 倍。裂變產物中長壽命的放射性同位素會使得塵埃的放射性在 75 年以後再次超過鈷 - 60。
qas: question: zh_tw: 鈷 - 60 γ 射線釋放的裂變強度有多大？
en: How intense is the fission emitted from gamma radiation Co-60?
answers: zh_tw: text: 在一年後，鈷的放射性是放射性塵埃的 8 倍，5 年後是 150 倍。

context: zh_tw: 中子彈是一種二階段熱核武器，所有不必要的鈾都被移除以減小裂變的當量。爆炸產生的中子由聚變提供。中子彈在 20 世紀 50 年代被設計出來，在 70 年代由美國軍隊部署在歐洲。最後的中子彈於九十年代退役。
qas: question: zh_tw: 什麼是中子彈？
en: what is ERWs?
answers: zh_tw: text: 二階段熱核武器

context: zh_tw: 次級核彈在重入艙較寬的一端，因此它可以做得更大、威力也更大。而以前通常的安排是讓較重、密度較大的次級核彈放在窄端，這樣可以使它在從外層空間再入大氣層時有更大的空氣動力效能，也使龐大的初級核彈有更大的空間。由於這種新的結構，W88 的初級核彈使用了壓縮的常規高爆炸藥以節省空間 而不是通常的雖然巨大，但是更安全的不敏感高爆炸藥。返回艙可能放置在洲際導彈的尖端，以擁有更大的空氣動力效能。次級核彈中交替放置的裂變聚變材料使用了鬧鐘的設計方案。
qas: question: zh_tw: 工程師們把較重的次級火箭放在太空梭的哪一端？
en: Which end of a space shuttle do engineers put the heavy secondary rockets?
answers: zh_tw: text: 窄端

context: zh_tw: 適合庫存可靠的核武器很容易設計出來。只要試驗原型工作正常，它就可以武器化並大量地生產。但是理解實驗的原型為什麼能夠工作正常或者失敗就是一個困難的問題了。在核彈引爆到爆炸以前的短短時間內，設計人員會得到儘可能多的資料，並用這些資料來校正他們的模型。通常需要向模型的方程式內新增虛變數，以使模擬與實驗資料吻合。他們也需要分析放射性塵埃中的核武器殘渣，以看出發生了多少可能的核反應。
qas: question: zh_tw: 他們分析了什麼？
en: What did they analyze?
answers: zh_tw: text: 武器殘渣

context: zh_tw: 診斷用光導管是測試分析核武器的重要工具。測試裝置中的探針可以透過加熱一個金屬盤至白熾化來傳輸資訊，而事件可以在一個很長、很直的導管的遠端記錄下來。下面這張圖片展示了於 1954 年 3 月 1 日在比基尼環礁引爆的核彈 Srhimp。這次核試驗的代號為 Bravo，是城堡行動中的一環。核彈的當量為 1500 萬噸，是美國當時的最大的一枚核彈。圖片中一個人的剪影用以顯示核彈的大小。核彈在底部的兩端支撐。看起來像是支撐的光導管從爆炸室的天花板插入。右端的 8 根光導管（1）送出了初級核彈爆炸的資訊，中間的兩根光導管（2）記錄了初級核彈產生的 X 射線到達次級核彈附近的輻射通道的時間。最後的兩根導管（3）顯示了輻射到達輻射通道遠端的時間，而（2）和（3）的時間差就是通道的輻射傳輸時間。透過爆炸室以後，光導管變成水平的，並沿著比基尼暗礁上修建的通路傳遞了 2.3 千米，到達一個在 Namu 島上修建的遙控資料資料掩體
qas: question: zh_tw: 哪一個國家執行城堡 Bravo 試驗？
en: What country conducted the Castle Bravo test?
answers: zh_tw: text: 美國

question: zh_tw: 什麼是測試分析的重要工具？
en: What was a chief tool for test analysis?
answers: zh_tw: text: 診斷用光導管

context: zh_tw: X - 射線在低密度材料中一般一光速傳播，而圖中所示（2）（3）之間的傳輸通道中填充的泡沫塑膠就是這種低密度材料。而在引爆初級核彈時的強大輻射會在傳輸通道中造成一種相對的不透明的輻射波陣面，會像水面上慢慢移動的木頭一樣延緩輻射能量的傳遞。在次級核彈被輻射導致的燒蝕所壓縮的時候，初級核彈的中子就會追上 X - 射線，射入次級核彈，透過前面介紹的生產氚的核反應為聚變提供氚。這種鋰 - 6 和中子的反應會釋放出 5 兆電子伏特的能量，然而此時火花塞還沒有被壓縮，也因此沒有達到臨界質量，因此不會發生明顯地裂變和聚變。但是如果足夠的中子在次級核彈內爆完成前到達，會產生很關鍵的溫度區別。這被認為是 Livermore 的第一個熱核武器設計失敗的原因。這個設計的名字是 Morgernster，在城堡行動中代號為 Koon 的核試驗中引爆，試驗時間是 1954 年 4 月 7 日。
qas: question: zh_tw: Livermore 的第一個熱核武器的名稱是什麼？
en: What was the name of the first Livermore designed thermonuclear weapon?
answers: zh_tw: text: Morgernster

question: zh_tw: 如果溫度不對，可能會損壞什麼？
en: What can become damaged if the temperature is not right?
answers: zh_tw: text: 次級核彈內爆

context: zh_tw: 由於低當量的核彈頭也擁有毀滅性的破壞能力，武器設計人員永遠需要考慮到需要使用某種方式和操作流程以避免偶然地爆炸。
qas: question: zh_tw: 武器設計人員在整合機制和相關流程時的意圖是什麼？
en: What is the intent of weapon designers when incorporating mechanisms and associated procedures?
answers: zh_tw: text: 避免偶然地爆炸