Re: [分享] 生產鈽-239的原理

看板Military作者Muscovy (三分熟的鬧鐘)時間1年前 (2023/02/10 01:21)推噓6(6推 0噓 25→)

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※ 引述《rheumatism (風濕爺)》之銘言： : 3.氫彈與核融合 : 氫彈原理以後會作影片解說，這邊先簡答 : 用核彈達到熱融合溫度，觸發核融合，稱為熱核彈，thermal-nuclear bumb : 這就真的吃到飽了，兩種反應的產物都有難得也遇到核彈控, 換我來接力講氫彈吧! 這年頭要土製氫彈, 最好的來源當然是 wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_weapon_design 往下拉到 fusion-boosted fission 的章節. 看圖說故事比較快. wiki 所揭露的是冷戰初期的美帝氫彈. 這個設計叫做 Swan device, 自己也有一個獨立的頁面. https://en.wikipedia.org/wiki/Swan_(nuclear_primary) 1956 年的設計, 連電腦都還沒出現的時代. 它的斷面看起來像一隻眼睛對不對? 有一層層的洋蔥結構. 這些洋蔥結構就是所謂的 explosive lens, 氫彈最重要的設計. 由外到內請看圖, 依序是: 1. 高爆炸藥 (high explosive), 圖示灰色. 2. 鈹 (Beryllium), 圖示藍色. 3. 鈽 (Plutonuim), 圖示紅色. 4. 氚 (Tritium) & 氘 (Deuterium), 圖示橘黃. 然後有一層空隙叫做 air lens, 圖示灰色條紋. 眼睛的最左邊跟最右邊是起爆點, 那附近的用色是燃燒方向的意思. 寫 1/2/3/4 的都很好理解. 設計的目的, 就是要讓氚或氘所在的核心發生足夠的核融合. 核融合的條件其實就是溫度, 壓力與時間, 加上正確的燃料. 在足夠的溫度與壓力下, 維持足夠的時間, 氚或氘會發生核融合. 最近很熱門的雷射誘發核融合是這樣做的. 然後太陽跟所有的恆星也都是這樣做的. 氫彈呢, 就是用核分裂彈製造巨大的溫度跟壓力, 逼迫原子核融合. 岔題一下... 原子核是一種非常硬的東西. 它只會自己壞掉（專有名詞叫做衰變）, 至於你用鐵鎚是敲不破的. 譬如 CERN 這個機構的專長就是破壞原子核. 世界上可以做這種趣事的單位不多, 都是高能物理的領域. 不過沒關係, 破壞氚或氘的條件就是溫度, 壓力與時間. 同時, 核融合沒有所謂的連鎖反應. 連鎖反應是核分裂或者一般化學反應的特性. 譬如誘發核分裂的都是中子流. 所以一串核反應之內, 只要可以自行提供更多的中子, 就會持續進行. 核分裂反應就會提到臨界狀態（用掉一個中子會還你一個中子）. 或者超臨界狀態（用掉一個中子會還你一個以上的中子）. 總之, 核融合的條件就是溫度, 壓力以及時間, 然後沒有連鎖反應. 所以氫彈的原理就是：「用一個小核彈炸出一個大核彈. 」在電光石火之間, 要創造足夠的溫度與壓力, 把氚氘用光. 回到主題, 就是 Swan device 的洋蔥結構... 所以高爆炸藥負責製造高壓, 提供鈽層足夠的超臨界狀態讓核分裂啟動. 鈹層用來把核分裂的中子流儘可能地反射回鈽的所在, 再增強核分裂. 然後在鈽燒光的那一瞬間, 祈禱氚與氘發生核融合, 也一起燒光光. 這裡有個有趣的「核彈保鮮期」的問題. 因為氚的半衰期只有 12.4 年, 所以氫彈是會腐敗的. XD 如果缺乏定期保養的話, 氫彈會炸不開. 氚會變成氦三, 氦三這個東西會吸收中子, 所以會抑制鈽的核分裂. 簡單來說, 氫彈腐敗之後, 威力連內部那顆分裂彈都會減弱很多很多. 湯姆克蘭西《恐懼的總和》裡面就寫到這個情節. 恐怖份子的氚被氦三污染, 結果氫彈沒起爆, 連核彈威力都只剩下 1/4. 印象中是 30 萬噸的設計威力只剩下 1.5 萬噸. 俄軍的核彈也是這個原因被懷疑不知道還剩下幾成威力. 然而然而, 回到前面的 air lens 呢, 很奸詐地就查不到資料. 這個 air lens 是很關鍵的結構. 你看其他核心都是圓的, 高爆炸藥隨便猜也知道是橢圓. 然後 air lens 呢, 形狀跟材料就沒寫... google 也不講. 總不可能隨便灌空氣進去吧!!? 那個過程是電光石火欸. 為什麼那是關鍵? 很簡單: 傳遞壓力波的物質就是這一層 air lens. 如何讓鈽在起爆的過程中, 在氚與氘的核心中束縛足夠的時間? 關鍵就是這一層 air lens 的物性化性跟形狀. 至於起爆的核心, 很多科普書記都有寫: 看起來像恆星的中心. 這就是在描述溫度與壓力隨著時間變化的方程式. 只是說溫度高很多, 壓力比較小, 時間非常短. 這些是 Swan device 的概念, 雖然有秘密, 但不難理解. 然後還有更進階的 wiki 可以參考. https://en.wikipedia.org/wiki/Thermonuclear_weapon 但這裡面很多段落讀起來都像科幻小說了, 也不知道是真是假. XD 只是............冷戰結束了, 核彈都上鎖了啊, 沒人設計新的. 看起來都是舊的抄來抄去, 反正試爆會炸開就好了. -- 新詩練習：新鮮。踩破初春裡的狗大便；不經意的滄桑，滿溢著嫩黃的喜悅。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 36.230.221.113 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Military/M.1675963307.A.D40.html

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