氫彈又稱熱核彈或熱核武器，它是利用原子彈爆炸的能量做為“扳機(jī)”，將聚變?nèi)剂霞訜嶂翈浊f(wàn)開以上，使之發(fā)生自持的聚變反應(yīng)，在瞬間釋放出巨大的能量。其威力在幾十萬(wàn)至幾千萬(wàn)噸梯恩梯當(dāng)量。
利用核裂變釋放的能量引發(fā)氘氚等輕核的自持聚變反應(yīng)和伴隨的裂變反應(yīng)，瞬時(shí)釋放巨大能量的武器。又稱聚變彈或熱核彈。氫彈的殺傷破壞因素與原子彈相同，因聚變裝料
無(wú)臨界質(zhì)量限制，武器威力可以大得多。原子彈的威力通常為幾百至幾萬(wàn)噸梯恩梯當(dāng)量，氫彈的威力則可以大至幾千萬(wàn)噸梯恩梯當(dāng)量。同時(shí)，通過增強(qiáng)或減弱氫彈的某些殺傷破壞因素，還可以設(shè)計(jì)出特殊性能的核武器（如中子彈，減少剩余放射性彈）。由于產(chǎn)生聚變反應(yīng)的輕原子核都帶有正電荷，只有當(dāng)它們的速度很高時(shí)才能克服正電荷間的靜電斥力，發(fā)生顯著的聚變反應(yīng)。當(dāng)熱核裝料的溫度很高時(shí)，組成裝料的原子核就具備了很高的速度（從而有很高的動(dòng)能）。利用這種辦法發(fā)生的聚變反應(yīng)叫熱核聚變反應(yīng)，簡(jiǎn)稱熱核反應(yīng)。輕核中氫的同位素氘和氚原子核間的斥力最小。因此常常被選作氫彈的裝料。氘氚原子核間的反應(yīng)方式有：
?。模?#8594;Ｔ＋ｐ＋４.０３ＭｅＶ
?。模?#8594;３Ｈｅ＋ｎ＋３.２７ＭｅＶ
?。模?#8594;４Ｈｅ＋ｎ＋１７.６ＭｅＴ
式中，Ｄ、Ｔ分別代表氘核和氚核，ｎ、ｐ分別代表中子和質(zhì)子，３Ｈｅ、４Ｈｅ分別代表氦C３核和氦C４核。當(dāng)熱核裝料的溫度為幾百萬(wàn)至幾億開爾文時(shí)，氘氘反應(yīng)的速率約比氘氚反應(yīng)快１００倍。由于氘氚是氣體或液體，使用起來(lái)不大方便。氫彈中常用的熱核裝料是固態(tài)氘化鋰C６，其密度約為０.８克/厘米３左右。當(dāng)鋰－６吸收一個(gè)中子時(shí)，產(chǎn)生氚；氚與氘反應(yīng)又產(chǎn)生中子，即進(jìn)行氚－中子循環(huán)反應(yīng)。氚、中子循環(huán)一代，消耗一個(gè)氘核和一個(gè)鋰－６核，放出約２２.４兆電子伏的能量。在氫彈中，燒掉１千克氘化鋰－６，釋放４—５萬(wàn)噸梯恩梯當(dāng)量左右的能量。創(chuàng)造自持聚變反應(yīng)所必須的高溫、高密度條件需要大量能量，目前只能靠核裂變爆炸來(lái)完成。因此氫彈里都有一個(gè)起引爆作用的裂變爆炸裝置，即“初級(jí)”或“扳機(jī)”。氫彈的爆炸過程大致是這樣的：初級(jí)發(fā)生鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，放出大量中子和Ｘ射線；利用初級(jí)爆炸所創(chuàng)造的條件，聚變裝料發(fā)生自持聚變反應(yīng)，放出大量能量和聚變中子；聚變中子又進(jìn)一步引器氫彈鈾－２３８外殼中的核裂變，放出大量的裂變能量。１９５２年１１月１日，美國(guó)進(jìn)行了世界上首次氫彈原理試驗(yàn)，代號(hào)“邁克”（Ｍｉｋｅ），威力在１０００萬(wàn)噸梯恩梯當(dāng)量左右，連同液氘冷卻系統(tǒng)的核裝置總重６５噸。原蘇聯(lián)于１９５３年８月１２日進(jìn)行了氫彈試驗(yàn)。中國(guó)是繼英國(guó)之后第四個(gè)掌握氫彈設(shè)計(jì)技術(shù)的國(guó)家。１９６６年１２月２８日，中國(guó)成功地進(jìn)行了氫彈原理試驗(yàn)，１９６７年６月１７日由飛機(jī)空投的威力達(dá)３３０萬(wàn)噸梯恩梯當(dāng)量的氫彈試驗(yàn)又圓滿成功。到２０世紀(jì)８０年代末為止，世界上已有美國(guó)、原蘇聯(lián)、英國(guó)、中國(guó)和法國(guó)宣布擁有氫彈。
為什么氫彈有“扳機(jī)”
打過槍的人都知道，槍是有扳機(jī)的。用手指扣動(dòng)扳機(jī)，擊針觸發(fā)槍彈底火，靠彈殼內(nèi)火藥燃燒的推力，彈頭就能飛出槍膛。氫彈也需要有“扳機(jī)”這樣的“點(diǎn)火”裝置，才能爆炸。當(dāng)然氫彈的“扳機(jī)”遠(yuǎn)不是我們想像中槍的扳機(jī)的模樣。
1962年11月11日，美國(guó)在馬紹爾群島的埃尼威托克珊瑚島進(jìn)行了代號(hào)為“邁克”的首次氫彈試驗(yàn)。當(dāng)氫彈在鋼架上起爆后，整個(gè)小島連同巨大的鋼架都在驚天動(dòng)地的爆炸聲中沉入太平洋深處，爆炸力比投擲在廣島的“小男孩”原子彈大500倍以上，沖擊力使環(huán)礁炸成了一個(gè)深50米、直徑兩千米的巨坑。威力如此巨大的氫彈是用什么樣的“扳機(jī)”點(diǎn)火起爆的呢？
我們知道原子彈爆炸是核裂變。氫彈爆炸與原子彈爆炸原理不同，是一種核聚變。某些較重的原子核，如鈾-235、钚-239等的原子核，在受到中子轟擊后，分裂成兩個(gè)或數(shù)個(gè)質(zhì)量相近的原子核，并釋放出大量能量的過程，就是核裂變的過程。原子彈就是利用這一原理使核裝料在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生核裂變釋放出巨大能量而產(chǎn)生各種殺傷破壞效應(yīng)的。
某些較輕的原子核如氘、氚相遇時(shí)，能夠聚合成為較重的原子核，并釋放出巨大能量。人們將這一現(xiàn)象稱為核聚變。
要想使原子彈發(fā)生爆炸，只需要有相應(yīng)的中子發(fā)生器適時(shí)提供若干“點(diǎn)火”的中子就可以了?？墒?，氫彈要發(fā)生爆炸，就沒有那么簡(jiǎn)單了。
我們知道，要使兩個(gè)原子核聚合在一起，形成一個(gè)重核，就必須克服帶正電的原子核之間的排斥力。要沖破兩個(gè)原子核之間的排斥力，就必須設(shè)法讓一個(gè)原子核以極高的速度向著另一個(gè)原子核沖過去，一直沖到能夠發(fā)生核聚變的距離上，那么，這兩個(gè)原子核就結(jié)合在一起了。
物理學(xué)知識(shí)告訴我們，分子運(yùn)動(dòng)的速度會(huì)隨著物質(zhì)溫度的升高而加快。因此，只要將輕核材料的溫度升高到足夠高，聚變反應(yīng)就能夠?qū)崿F(xiàn)。
那么，實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)需要多高的溫度呢？據(jù)計(jì)算，這一溫度要在1000萬(wàn)攝氏度以上。而且，只有在1400萬(wàn)～1億攝氏度的溫度條件下，反應(yīng)速度才大得足以實(shí)現(xiàn)自持聚變反應(yīng)。到哪里去尋找這樣高的溫度源呢？一時(shí)，這一問題成了困惑科學(xué)家的重大難題之一。直到原子彈爆炸成功以后，人們才驚奇地發(fā)現(xiàn)，原子彈爆炸時(shí)產(chǎn)生的高溫能夠滿足聚變反應(yīng)所需要的高溫條件，這就為人工實(shí)現(xiàn)熱核反應(yīng)鋪平了道路。
于是，科學(xué)家在氫彈中設(shè)計(jì)了一個(gè)來(lái)“點(diǎn)燃”熱核爆炸的起爆原子彈，并把它稱為“扳機(jī)”系統(tǒng)。
原子彈“扳機(jī)”是怎樣引爆氫彈的？讓我們看看氫彈的結(jié)構(gòu)和它爆炸的過程：氫彈是由3種炸彈組成：在它的彈殼里，有液態(tài)氘作為熱核材料，里面是原子彈，由鈾作為核裝料，另外還有普通炸藥作為引爆裝置。整個(gè)爆炸過程雖然極短，但是步驟分明：當(dāng)雷管引起普通炸藥爆炸時(shí)，就將分開的核裝料迅速壓攏，使其達(dá)到臨界質(zhì)量，造成原子彈爆炸，即氫彈的“初級(jí)”爆炸；然后原子彈爆炸產(chǎn)生的幾千萬(wàn)攝氏度高溫，使氘和氚的核外電子流統(tǒng)統(tǒng)剝離掉，成為一團(tuán)由裸原子核和自由電子所組成的氣體，氘和氚以每秒幾百千米的速度互相碰撞，迅速、劇烈地進(jìn)行合成氦的反應(yīng)，巨大的聚變能量迸發(fā)而出，就造成氫彈的“次級(jí)”爆炸。這就是原子彈“扳機(jī)”引爆氫彈的全過程。
1961年夏天，蘇聯(lián)“阿爾扎馬斯—16”絕密試驗(yàn)室制造了一枚當(dāng)量為1億噸梯恩梯的超級(jí)氫彈。專家測(cè)算，假如這樣一顆超級(jí)氫彈被投在像紐約這樣的大城市，城市也會(huì)立刻化為灰燼。即使躲在很深的地鐵下面也難以幸免。因?yàn)榈罔F的所有出入口都將被烈焰熔化。離爆炸中心700公里以內(nèi)的城市也在劫難逃。爆炸實(shí)驗(yàn)最后決定在新地島試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行。試驗(yàn)場(chǎng)占據(jù)了整個(gè)新地島，面積為8.26萬(wàn)平方公里。
1961年10月30日，氫彈被裝進(jìn)了一架圖—95戰(zhàn)略轟炸機(jī)。然而，問題接踵而至，轟炸機(jī)如何在氫彈爆炸前及時(shí)離開殺傷區(qū)？氫彈最后決定將在距地面4.5公里高空爆炸，圖—95將在最高爬升高度15公里處投下氫彈，在氫彈爆炸前機(jī)組人員只有17分鐘可以逃生。試驗(yàn)開始那天，圖—95以最快的速度（亞音速）離開了投彈地點(diǎn)，并在氫彈爆炸前飛出了250公里。爆炸后發(fā)出的耀眼紅光直刺駕駛艙。所幸的是，機(jī)組人員已事先戴上了墨鏡。飛機(jī)風(fēng)馳電掣般地繼續(xù)逃逸，可是沖擊波來(lái)勢(shì)更快。它將飛機(jī)一會(huì)兒拋上，一會(huì)兒拋下。身后形成了一個(gè)新地島居民誰(shuí)也未曾見過的令人失魂落魄的蘑菇云，迅速膨脹并盤旋上升，直入大氣層。在“阿爾扎馬斯—16”博物館有一部紀(jì)錄這次爆炸情形的新聞紀(jì)錄片，至今沒有同觀眾見面。
在爆炸地點(diǎn)，厚3米、直徑為15～20公里的冰塊被融化。參加試驗(yàn)的人躲在2 00公里遠(yuǎn)的地下室里，就這樣他們也感覺好像被拋了起來(lái)，他們聽到了一聲威力強(qiáng)大的悶響，令人心驚膽戰(zhàn)，以為世界末日來(lái)了。放在爆炸地進(jìn)行試驗(yàn)的工事消失得無(wú)影無(wú)蹤。坦克炮塔被毀，帶著彎曲或折毀的殼體橫七豎八地躺在地上。爆炸地還放置了做試驗(yàn)用的動(dòng)物，但負(fù)責(zé)試驗(yàn)的人不忍心談起它們的情景。
“阿爾扎馬斯—16”試驗(yàn)室還研制過當(dāng)量為10億噸梯恩梯的氫彈。如果這種氫彈發(fā)生爆炸，海嘯將掀起高達(dá)1公里的巨大海浪。
