1964年10月16日,我国第一颗原子弹在罗布泊沙漠爆炸成功,中国成为第一个拥有核武器的国家。消息传出,整个世界震惊了许久,才回过神来。因为全世界都没有想到,一个只被鄙视为“东亚病夫”的中国,会在短短几年内成功试爆原子弹!
造一颗原子弹有多难?
这个问题相信很多小伙伴都会嗤之以鼻。原子弹的原理和蓝图已经公开。只要有钱,分分钟就能建一个。真的有那么难吗?
原子弹的原理是什么?
原子弹的原理是重核裂变技术。典型的原子弹有两种,一种是铀弹,一种是钚弹。铀和钚都是裂变材料,但两者在原理上没有区别。重核裂变!
莉泽·迈特纳、奥托·哈恩、弗里茨·施特拉斯曼、奥托·罗伯特·弗里施等科学家在1938年发现了重核裂变。他们发现铀235在受到热中子撞击后会裂变成钡141和另一种未知物质。那时候还不知道是氪92,会同时释放2-3个热中子!
这2-3个热中子就是继续裂变的动力,因为它会引起更多的铀235原子核裂变,所以这是一个连锁反应,一旦开始,直到裂变材料被炸裂才能停止维持裂变直到!巨大的能量来自裂变过程中损失的质量,可以用爱因斯坦的质能方程计算。既然是光速的平方与质量的乘积,一点点质量就能产生难以想象的能量!
听上去很简单,但造一颗原子弹真的很难!
有两个问题。首先,原子核与原子的比例非常不同。中子很容易从原子核之间的巨大缝隙中逸出。因此,必须有足够大小的核材料来维持裂变。还有一个问题就是这种足够大的核材料会自发裂变,平时是拼不起来的。你觉得可怕吗?所以,我们必须设计一种方法,平时把它们分开存放,引爆的时候放在一起,维持足够长的时间裂变!
另一种是原子弹中使用的铀。天然铀99.3%以上是铀238,仅比铀235多三个中子。化学性质几乎相同,只是密度略有不同。因此分离难度大,一般采用扩散法、气相离心法和激光法进行分离,而气相离心法是现代分离武器级铀235(铀235)的必备设备。第一颗原子弹是用劳伦斯法分离的,劳伦斯法也就是电磁法)
离心原理
约200吨矿石可以生产1公斤铀,一颗原子弹至少需要15公斤铀(使用中子反射器避免中子损失),稍微保险一下就需要30多公斤,而且分离时间长,成本高,需要有雄厚的工业基础,否则就不要入手了铀235提纯!
曼哈顿计划于1942年8月13日正式命名,一直到1945年7月16日第一颗实验性原子弹在墨西哥沙漠试爆成功。总共耗时3年,耗资约20亿美元,动员了13万人,其中90%用于核材料的生产和核材料生产厂的建设!
当然除了这两个,中子源、反射层、铀块封装模型、原子弹结构等等都是绊脚石。你可以想象得到原材料或将其制成原子弹的各个步骤,似乎没有一步是省油的灯!
为什么我的国家能在短短几年内取得成功?
我国1958年毛主席提出了两弹一星的研究计划,但由于种种原因,两弹一星项目直到1962年11月才正式启动,所以从正式研制开始原子弹,应该从62年11月开始!1964年10月16日,第一颗原子弹在罗布泊试验成功。用了不到2年的时间。曼哈顿计划有13万人和20亿美元。又过了三年。为什么我们的国家在两年内取得了成功?
主要有3个原因
第一是一批具有强烈爱国心的顶尖科学家,他们是于敏、王大珩、王希冀、朱光亚、孙家栋、任新民、吴子良、陈方云、陈能宽、杨家驰、周光钊、钱学森、屠守岳、黄维禄、程凯嘉、彭焕武、王淦昌、邓稼先、赵九章、姚桐斌、钱骥、钱三强、郭永怀,当这包括英雄氢弹和火箭的研制,但对我们来说没有区别,都是大英雄!
第二个是建国初期我们打下的重工业基础。这是一个颇具前瞻性的计划。重工业的建立难度很大,投资也很大,但一旦运作良好,产生的价值是无法估量的!现在铸造业的基础是在当年的工业基础上发展起来的!如果当时决策失误,我国很可能就像现在的印度一样,什么都生产不出来!
当然不能忘记苏联在这方面的援助。虽然有一部分是出于政治原因,最后是花钱买的,但是对于产业的提升却是实实在在的。比如几千人去苏联学习,还有7000千瓦的重水反应堆和1.2米的离心分离器,也是1958年运到中国的,对中国的原子弹制造起到了很大的作用
第三是我们的动员制度。全世界都可以调动国家的力量做一件事情国内只有中国一个,更何况,2020年发生的疫情,全世界第一个被完全控制的国家,只有中国,而且中国还是一个国家近14亿人口,难度堪比高考!
我国从原子弹到氢弹只用了32个月因为原子弹是引爆氢弹的“扳机”,只有原子弹爆炸的高温高热才能引起核聚变氘核和氚核!
更值得一提的是,中国第一颗氢弹是实用的空投型,让世界各国都有些傻眼。他们居然跳过了氢弹装置,直接空投了。这让折腾了7、8年的法国尴尬不已,戴高乐甚至直接怒火中烧,中国人搞得定,法国人搞不定?
庆幸的是,我们生活在一个见证奇迹的时代。嫦娥五号已经从风暴海北部的鲁姆克火山带回了月球岩石。天问一号正在火星探索途中,将于明年5月登陆火星。它将带给我们振奋人心的消息。未来,对火星进行采样的天问二号,将把火星上的土壤带回来,真正做到世界第一!
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