□本刊记者沈原
2015年3月，朝鲜公布了最高领导人金正恩视察核工厂的新闻报道和图片，引发世界舆论的广泛关注，其中报道展示的朝鲜原子弹小型化核心部件，更是证明了朝鲜不但在原子弹小型化技术领域取得了突破性成果，而且透露出其原子弹构型属于内爆式原子弹。那么，内爆式原子弹的结构、原理是怎样的？它是怎样实现起爆的？本刊记者为此专门采访了核武器专家陈俊祥和叶本治研究员，请他们来为大家科普介绍内爆式原子弹。
何为内爆式原子弹
问：朝鲜公开报道最高领导人视察核工厂后，核专家们很快便判断出朝鲜研制的是内爆式原子弹，这是基于什么原因？
答：与氢弹不同，原子弹的大体原理和结构实际上已经不是什么秘密了，美国就曾经在学术杂志上公开过最早在日本广岛和长崎投放的两枚原子弹“小男孩”和“胖子”的基本原理和大体结构。所以世界上研制原子弹的国家基本都了解这些。至于进一步的详细结构，除了一些国家是立足自主研发和钻研外，也通过不同的渠道在各个国家之间传播。比如印度的原子弹研制就得益于苏联提供了原子弹的结构和原理技术。原子弹大体上分为枪法原子弹和内爆式原子弹，内爆式原子弹采用球体内爆结构和原理，因此外形上看其核心部件就是一个球体，这也是核专家们仅从外观就可以判断朝鲜原子弹采用结构和原理的根本原因所在。
图注：世界第一枚实际投放的原子弹“小男孩”，它是一枚枪法原子弹
图注：枪法原子弹原理，采用推一块挤另一块的方式来达到超临界状态
问：那么什么是内爆式原子弹？
答：我们知道，普通的炸弹是从装药中心点起爆，产生的爆轰波向外传，驱动外壳膨胀破裂，形成弹片飞散，从而产生攻击杀伤力，我们称之为“外爆式炸弹”。而内爆式原子弹恰恰与它相反，是把常规炸药放在球面上，球心布置核装料。从炸药的外表面起爆，爆轰波向内传，使被压缩的物质向中心汇聚，被压缩到很高的密度。再具体些讲，内爆式原子弹是用内聚的冲击波压缩原先处于次临界状态的核装料，通过压缩来提高其密度，使之转变为超临界状态，从而引发链式反应，引爆原子弹。这与枪法原子弹不同，枪法原子弹是把核装料分成次临界状态的两块，在其中一块的后面引爆常规炸药，将其推压向另一块，两块核装料通过挤压效应达到超临界状态，从而引发链式反应，引爆原子弹。
问：内爆式原子弹的引爆原理具体是怎样的？
答：位于内爆式原子弹外球面的常规装药爆炸后，通过爆轰波向内传导能量，使得中心的物质密度、压力和温度数值越来越大。根据资料，炸药爆轰的压力约为30万个大气压，再加上内聚过程中能量的汇聚作用，就可以把作用于核装料的压力提高到数百万个大气压的水平，甚至还可以更高。
这样一来，处在内爆式原子弹球心部分的核装料，在内爆冲击波作用下被压缩到极大的力度状态，这时由于单位体积内原子核数增加而导致原子核间距缩短，从而大大提高了链式反应中中子撞击原子核的几率，从而大大增加了发生裂变和链式反应的几率；与此同时，压缩作用也会使球形装料的外表面积减少，有利于减少从外表面逃逸出去的中子数，从而进一步提高了裂变材料产生裂变的几率。上述两种效应的综合作用，促使核装料朝着深超临界方向快速转变。因此，内爆式原子弹也被形象地称作是“压紧型”原子弹。
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发表于 2016-4-24 19:03
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