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第二十六卷 未来启示 第二十一节 橙子

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    帝国制造的第二枚原子弹的代号为“橙子”这与其外形有很大的关系,与“雪茄”不一样。“橙子”采用的是“内爆式”结果,而不是“枪式”结构。另外所用的核材料为钚239,而不是铀235。

    最初的时候,帝国科学家是被迫才用钚239为原子弹的核材料的,一个最主要的原因就是,铀235的提纯效率相当低。按照当时的钠生产能力,所有的离心机每天24小时不停的工作,一年才能够生产出制造一枚原子弹所需要的铀235。这其实是整个“盘古计划”中最耗时的,用在实验爆炸装置,以及“雪茄”里的近8o公斤铀,足足生产了近4年的时间,如果不是如此的话,那么帝国早就造出第一枚原子弹了。而且科学家也不会想到用钚239来制造原子弹。

    钚239是从核反应堆里生产出来的,而且只能在重水反应堆里得到。

    这就是重水为什么至关重要的原因了。当时美国的“曼哈顿工程”也是计划用铀235做为核材料的,可问题是,美国也面临着生产铀235效率低下的问题。虽然美国的科学家也认识到,钚239很有可能是效率更高,核性能更好的核材料,可问题是,必须要依靠重水来减缓中子度。得到慢中子。从而生产出钚239。

    生产钚239的基本流程是铀235裂变释放出2到3个中子,这些中子轰击了铀238之后,铀238转变为钚239。因为铀239很不稳定,先衰变成为镎239,而镎239也不稳定。随即就衰变成为了最终产物钚第一座核反应堆建成的时候,唐帝国地核物理学家就现。钚239实际上是更高效地核材料。从此开始重点研制钚239的物理与化学性能。

    先面临的问题就是钚239地生产也需要用铀235。而且一个铀235原子只能产出o.8个钚239原子,也就是说,生产过程中。核原料实际上在损失。可这与制造原子弹所需要的高浓度铀235不一样,核反应堆里,所占的比例是很低地,也就百分之几而已,因此核反应堆所需要的核材料的提纯工作相对简单得多,这要比武器级铀235也生产成本低得多,如果从成本上计算。生产钚239甚至比提纯铀235更便宜。

    当时还有科学家提出了一个办法。即通过钚239裂变释放中子,然后轰击铀238,从而得到新的钚239,而且理论计算得出的结论是,这样地核反应堆(后来被成为“快中子反应堆”简称“快堆”而以前生产钚239的叫“慢中子反应堆”简称“慢堆”)所产出的钚239的数量还过了所消耗的钚239的数量,也就是说,在快堆里,钚239的数量是在持续增长地。只是,当时受到技术条件限制,特别是钚239的核敏感性的限制,所以帝国并没有建造快堆。用做武器,钚239的最大好处就是临界质量要比铀235低得多,理论计算结果是。8公斤的钚235就可以制造一枚原子弹了,这要比铀235的用量少得多。可同样的,钚239也有很多缺陷,不说别的,钚239是已知毒性最大的物资,5克钚239就足以毒死全球所有人,其笃信甚至过了核武器本身!也正是这一点,带来了很多问题。

    要生产钚239,就必须要建立大量的后处理工厂,而这是拖延“盘古计划”的另外一个绊脚石,光是建造这一系列的后处理工厂,就花掉了一年多的时间。相对而言,从核反应堆里得到的钚239在提纯方面反而要比通过回旋加器提纯钠历容易了许多。

    在建立起了钚239的生产线后,“盘古计划”才真正走上了快展的道路,如果仅用铀235制造原子弹的话,在29年,帝国最多只有两枚原子弹,而且其中一枚还是在实验中爆炸的。而且后来。特别是在快中子反应堆投产后。帝国就不再用铀235作为原子弹的核材料,全用钚239作为核材料。

    “橙子”的设计工作也正是在钚239的生产工作正式开始的时候提出来的,而且“内爆式”的结构也就是在这个时候提出来的,一个重要的原因就是,钚239的临界质量小,可以将原子弹的核心做得小一点,为“内爆式”奠定了基础,如果用铀235做核材料的话,用“内爆式”引爆法的难度就要高得多,这也是为什么后来的核国家在初期都是用“枪式”结构,以铀235为核材料的主要原因。

    实际上,“内爆式”与“枪式”的基本原理是一样的。在“内爆式”结构的原子弹中,其核心是一个低于临界质量的钚239球体,四周有多块未与中心球接触的钚239,通过引爆设置在外面的炸药,将外面的钚239金属块推向中央的球体,使核材料过临界质量,随即就引了核爆炸(只是“内爆式”的一种结构,后来还大有改进)因为爆炸会急剧压缩钚239,提高了核心材料的密度,因此可以进一步的减少质量,这就大大节约了昂贵的核材料。

    因为核爆炸的时间相当短暂,几乎是瞬间完成,因此就必须要严格控制各炸药块的起爆时间,要做到同时引爆,而炸药的燃烧度是肯定比不上核爆炸的度的。因此包裹在核材料四周的炸药分成了成百上千块,这么多地炸药块要同时起爆,而且误差时间在纳秒之内。这是“内爆式”最大地技术难题之一。这甚至对连接着炸药块的导线长度都有着极高的要求。同时每一块炸药地质量必须要非常精确。不然爆炸能量不等。射出去的钵凹的度就不等,到达的时间就不等。如果不能做到所有的钚239同时射中中心圆球的话,那么原子弹地爆炸当量就要降低

    很多。甚至不会生爆炸!

    为了尽善尽美,数百名爆炸方面的工程师花了两年的时间来进行设计与实验。而且后来还花了半的时间进行改进。而这是“盘古计划”中除了核物理之外。对技术要求含量最高的一块了。
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