朝鮮半島近來(lái)一直是個(gè)熱點(diǎn)，特別是在朝鮮于2016年1月6日宣布成功試驗(yàn)了自己第一顆氫彈后，引發(fā)國(guó)際社會(huì)嘩然，危機(jī)持續(xù)加劇。
在熱議此事對(duì)國(guó)際社會(huì)、東北亞安全局勢(shì)影響的同時(shí)，不少機(jī)構(gòu)、媒體也對(duì)這一聲明表示懷疑，認(rèn)為那只是一次原子彈爆炸，而非氫彈，或者只是一顆助爆型原子彈。
那原子彈和氫彈之間到底有什么差別？為什么會(huì)有那樣的懷疑？要弄明白這問(wèn)題，得先知道些原子彈、氫彈的基本原理和結(jié)構(gòu)。咱們下面就稍微聊聊。
先附帶說(shuō)明一下：核彈、核武器，這倆概念還是有區(qū)別的。核彈，也叫核戰(zhàn)斗部、核彈頭，是指采用核裂變或核聚變?cè)矸懦瞿芰康谋ㄑb置。核武器，則是指配備核戰(zhàn)斗部的武器系統(tǒng)，比如核導(dǎo)彈，除了核彈頭還有火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、彈體；核炮彈、核地雷，得有適合發(fā)射、掩埋的外殼，以及碰炸、壓發(fā)引信等。
先講最簡(jiǎn)單的——核裂變?cè)�，槍式原子彈�?/SPAN>
原子彈是利用核裂變釋放能量。自然界中某些元素的原子核分裂成兩個(gè)小原子核后，它們的質(zhì)量合計(jì)起來(lái)，要比分裂前的小。多余的能量去哪了？根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程，這些消失得質(zhì)量變成了能量，而且非常大。
比如鈾235被一個(gè)中子撞擊后，會(huì)分裂為兩個(gè)小原子核，比如鋇和氪，或者氙和鍶、溴和鑭。同時(shí)放出2、3個(gè)多余的中子。1千克鈾235全部裂變后放出的能量，接近2萬(wàn)噸梯恩梯炸藥！如果用火車?yán)阕阈枰?/SPAN>340多節(jié)車廂，火車長(zhǎng)達(dá)5.2千米！
比較常見的裂變?cè)佑锈�、钚、釷等。它們各自有多種同位素（原子核里質(zhì)子一樣多，中子數(shù)卻不一樣），秉性也不盡相同。有的自己動(dòng)不動(dòng)就裂變，沒法控制，所以也不能用到原子彈上�，F(xiàn)在原子彈常用的裂變?cè)厥氢?/SPAN>235（質(zhì)子中子一共235個(gè)）、钚239。還有鈾238，經(jīng)常作為核彈里的輔助材料。
不過(guò)原子彈光有核元素還不行，還要讓它們根據(jù)人們的控制，能夠持續(xù)進(jìn)行裂變反應(yīng)。比如鈾235被一個(gè)中子撞擊分裂后，會(huì)放出2、3個(gè)多余的中子。如果這些中子撞擊到另外的原子核，引發(fā)一次，甚至更多次新的裂變，像鏈條一樣傳遞下去，就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
可如果大多數(shù)中子還沒撞上原子核，就飛到外面了，裂變反應(yīng)得規(guī)模就沒法變大，也就沒法形成核爆炸。
如果把這塊鈾材料加厚加大，裂變產(chǎn)生的新中子，就能在飛出去前，有足夠機(jī)會(huì)撞上原子核，結(jié)果一次裂變變成兩次，然后變成四次、八次……這就形成了核爆炸。一微秒內(nèi)，這個(gè)數(shù)量就能超過(guò)2億億億次！基本上一千克鈾里面的原子核都能被撞裂。
因此把核材料積累到一定數(shù)量，就能產(chǎn)生核爆炸，這個(gè)質(zhì)量就叫做臨界質(zhì)量。最簡(jiǎn)單的原子彈，就是把兩塊都不夠臨界質(zhì)量的核材料，猛地合到一起。
這叫做“槍式原子彈”，最簡(jiǎn)單的原子彈。理論上來(lái)說(shuō)，它只需要6個(gè)部件就夠了：2個(gè)分別為臨界質(zhì)量一半重量的鈾235，1根鋼管，1塊炸藥，1個(gè)雷管引爆器，1個(gè)中子發(fā)生器。國(guó)際政治驚險(xiǎn)小說(shuō)大師，弗雷德里克·福賽思的暢銷小說(shuō)《第四秘密議定書》，就是以此為背景創(chuàng)作的。
它的結(jié)構(gòu)是真簡(jiǎn)單。但它其實(shí)也有兩個(gè)致命缺點(diǎn)。第一，需要很多核材料。球形是最合理的，能以最小的體積讓中子最容易撞到原子核。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)純鈾235球體的臨界質(zhì)量約50千克（注意，是正常密度下），钚239球?yàn)?/SPAN>15～16千克。但這個(gè)量的核材料，需要龐大的核工業(yè)設(shè)施才能提煉制造出來(lái)。
第二是效率太低。你可以從上面的動(dòng)畫看出，中子要飛行比較長(zhǎng)的距離后，才能撞到原子核，產(chǎn)生下一次裂變，因此鏈?zhǔn)椒磻?yīng)規(guī)模擴(kuò)大的速度不算快。兩塊鈾還沒完全合攏前，距離接近到一定程度，自由釋放的一些中子就很容易引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、核爆炸。
所以這樣邊炸邊繼續(xù)裂變，還有提前爆炸，都會(huì)讓鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的效率比較低。很多核材料還沒來(lái)得及反應(yīng)，就被爆炸炸飛了。槍式原子彈中核材料的利用率不到10%。
1945年8月6日美國(guó)投到廣島的原子彈，代號(hào)“小男孩”，就是一顆槍式鈾彈，威力近2萬(wàn)噸梯恩梯當(dāng)量。但它的核材料利用率不到2%。
核爆炸的臨界質(zhì)量和體積，進(jìn)而是重量有關(guān)。顯然球形是最合理的，能以最小的體積讓中子最容易撞到原子核。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)純鈾235球體的臨界質(zhì)量約50千克，钚239球?yàn)?/SPAN>15~16千克。
除了體積，密度也是一個(gè)重要因素。俗話說(shuō)，濃縮的才是精華，原子彈也一樣。咱們下次講。
