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军阀李枭从1916开始

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第426章 第一代热核构型
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初夏的西京,气温回升得很快。白杨树的飞絮在街道上空打着旋儿,被偶尔驶过的重型卡车卷起,又轻飘飘地落在路边的绿化带里。 在这个季节,城市供暖系统的锅炉早已经停炉检修,但大西北的另一套能量消耗系统,却正处于前所未有的超负荷运转状态。 西京市北郊,计算科学研究所。 这里是整个大西北算力的绝对核心。地下二层的超大机房内,被誉为大西北硅基大脑的昆仑二号固态计算机阵列,正在发出低沉而持续的轰鸣。 由于点接触型锗晶体管在高温下容易出现热失控,机房内的空调系统被开到了最大档。冷风顺着地板下的风道呼啸而出,将室温死死地压在十八摄氏度。 机房外侧的数据分析室里,空气却显得有些沉闷。 七八个穿着白衬衫的年轻研究员,正围着一张宽大的工作台。桌子上堆满了从电传打字机里吐出来的长条形纸带,上面印着密密麻麻、常人看一眼就会觉得眼晕的数据矩阵。 “第三百二十次迭代,又崩了。” 一个戴着黑框眼镜的研究员,烦躁地将手里的铅笔扔在桌子上。铅笔在桌面上滚了两圈,掉在地上,发出清脆的响声。 “温度曲线在T等于零点零五微秒的时候,出现了断崖式下跌。压强数据直接归零。”他揉了揉发涩的眼睛,声音里透着深深的疲惫。 坐在他对面的是理论物理部的副主任,老陈。老陈四十多岁,头发已经有些稀疏。他没有像年轻研究员那样发脾气,而是默默地弯下腰,捡起那支铅笔,重新放回笔筒里。 “老陈,咱们的千层饼模型,是不是在根子上就出了问题?”年轻研究员忍不住问道。 老陈叹了口气,端起手边的搪瓷茶缸,喝了一口已经凉透的浓茶。 大西北在两万吨当量的裂变核弹上取得了成功,但李枭的战略胃口绝不仅限于此。面对美国和苏联庞大的战略纵深,两万吨的爆炸范围在宏观地图上不过是个小黑点。大西北需要一种当量在百万吨级、能够一次性抹平一个超大型城市群的终极武器——热核武器。 裂变弹的威力存在物理上限,因为核材料一旦超过临界质量太多,就会在起爆前自发引爆。而聚变反应则不同,只要能提供足够的温度和压力,理论上可以无限增加聚变材料,释放出没有上限的能量。 老陈他们正在推演的,就是大西北的第一代聚变武器构型,内部代号“千层饼”。 这个构型的原理听起来简单粗暴:像摊煎饼一样,将一层裂变材料和一层聚变燃料,交替重叠放置。外层再包裹上一层厚厚的高能炸药。 “按照最初的设想,”老陈指着图纸上那个像个大洋葱一样的模型,“炸药起爆,把裂变层往里挤压。铀-235达到超临界,发生裂变。” “裂变产生的高温,去点燃夹在中间的氘化锂,引发聚变。聚变产生的高能快中子,再反过来轰击铀-238反射层,产生更多的裂变能量。层层叠加,威力暴增。” 老陈苦笑了一下,指着那堆被判了死刑的打印纸。 “可惜,物理规律不是摊煎饼。咱们在算盘上打得挺好,但昆仑二号的流体力学模拟,狠狠地抽了我们一巴掌。” 在过去的几个月里,为了计算爆炸瞬间那复杂的热量传递和物质膨胀,大西北动用了刚刚扩建的计算机阵列,耗费了海量的电力进行模拟。 结果却令人绝望。 “热辐射的扩散速度太快了。”那个戴黑框眼镜的研究员接上话茬,他用手指在空中比划了一个爆炸的手势。 “裂变一开始,产生了一千万度的高温和庞大的X射线。但问题是,氘化锂这种聚变燃料,在这个温度下还没来得及发生聚变反应,就被裂变产生的巨大膨胀力给直接炸飞了!” 这就是千层饼构型的死穴。 裂变反应太暴烈,还没等聚变材料被加热和压缩到足够的程度,整个炸弹的结构就已经四分五裂。聚变材料像被风吹散的沙子一样,飘散在空气中,根本无法释放能量。 “咱们这几个月算出来的不是一颗百万吨级的氢弹,而是一颗夹着一堆废料、威力连两万吨都不如的"大号脏弹"。” 分析室里陷入了沉默。几个月的努力化为泡影,这种挫败感比连续熬夜更让人难受。 就在这时,实验室的门被推开了。 赵广陵教授夹着一个公文包走了进来。他的步伐不快,但每一步都显得很沉稳。 看到分析室里这死气沉沉的气氛,赵广陵并没有感到意外。他走到工作台前,看了一眼那些标着“失败”的数据纸带。 “怎么,都被流体力学方程给难住了?”赵广陵放下公文包,拉过一把椅子坐下。 “赵所长,"千层饼"这条路走不通啊。”老陈有些无奈地汇报,“裂变和聚变挨得太近了。裂变的能量还没点燃聚变,就把场子给掀了。” 赵广陵点了点头,从公文包里抽出一份新的文件。 “所以,我们不能把它们放在一个锅里炒。” 赵广陵站起身,走到旁边的黑板前。拿起粉笔,在黑板的左边画了一个圆圈,写上初级(裂变)。然后,在距离左边圆圈大约半米的地方,画了一个稍大的圆柱体,写上次级(聚变)。 最后,他在外面画了一个大椭圆,把这两个部分全都包裹在里面。 “既然挨得太近会炸散,那我们就把它们分开。”赵广陵用粉笔敲了敲黑板,“把原子弹作为"扳机",放在一头。把聚变燃料放在另一头。两者之间留出一段距离。” 老陈看着黑板上的新构型,眉头皱得更紧了。 “赵所长,分开放的话,初级爆炸的能量怎么传递给次级?中间隔着几十厘米的空气,等冲击波传过去,次级材料照样会被炸飞,根本达不到聚变需要的千万度高温和上亿个大气压啊。” “不用冲击波。”赵广陵转过身,眼中闪过一丝锐利的光芒。 “用光。” “光?”在场的研究员都愣住了。 “确切地说,是初级核爆在最初零点几微秒内释放出的海量软X射线。” 赵广陵在黑板上,从“初级”向“次级”画了无数条呈放射状的波浪线。 “在核裂变刚刚发生的瞬间,火球还没有膨胀。它释放出的大部分能量,是以X射线光子的形式辐射出来的。这些光子的速度,是光速。” “光速,远远快于物质膨胀产生冲击波的速度。” 赵广陵的手指顺着外面的那个大椭圆划过。 “我们用高密度的贫铀,制造一个厚重的外壳,把初级和次级封闭在这个外壳里。这个外壳,我们叫它辐射腔。” “当初级起爆,X射线以光速充满整个辐射腔。它们在贫铀外壳的内壁上反复反射,形成一个充满着高能光子的"辐射光子气"。” 老陈的眼睛渐渐亮了起来,他似乎抓到了某种思路,但又觉得缺了点什么。 “就算有X射线,它也只是热量,怎么产生上亿个大气压去压缩次级的聚变燃料?” 赵广陵微微一笑,在次级聚变燃料的外面,画了一层薄薄的壳。 “这就是核心所在。我们不能让X射线直接照射聚变燃料。我们在次级外面,包一层塑料泡沫或者低密度的聚合物。在这层塑料外面,再包一层高密度的贫铀推进层。” 赵广陵的语速开始加快,描述着那个发生在一微秒内的微观奇迹。 “X射线瞬间加热那层塑料泡沫。塑料在高温下变成等离子体。同时,X射线被外部的贫铀推层强烈吸收。” “贫铀推层的表面在吸收了巨量X射线后,瞬间发生爆炸性的气化,向外喷射出高温金属蒸汽。” 赵广陵做了一个火箭发射的手势。 “根据牛顿第三定律,作用力与反作用力。贫铀表面向外喷射蒸汽,就会产生一个巨大无比的向内反作用力——我们称之为"火箭效应"。” “这股反作用力,化作几千亿个大气压的辐射内爆压力,从四面八方,将内部的氘化锂聚变燃料,狠狠地向中心挤压!” 赵广陵在黑板上重重地画了几个向内的箭头,直指次级的中心。 “在这个无法想象的压力下,氘化锂的密度瞬间被压缩了几百倍。这时候,次级中心放置的一根由钚制成的火花塞,因为受到极度压缩而发生裂变,提供最后的点火温度。” “聚变,就在这一刻被点燃。” 分析室内鸦雀无声。 所有的研究员都被这个宏大而精妙的构想震撼了。 用一颗原子弹发出的光,去引发另一场爆炸,产生向内的挤压,最后点燃氢弹。 这个过程,裂变、辐射传输、物质气化、内爆压缩、聚变,环环相扣,时间尺度被压缩在百万分之一秒内。这不再是简单的炸药堆叠,而是一场在微观极限尺度上的能量舞蹈。 “这个构想……”老陈深吸了一口气,声音有些发颤,“太疯狂了。但是,在逻辑上,它确实是成立的。” 这是大西北在热核武器道路上迈出的关键一步。 “构想虽然提出来了,但这只是万里长城的第一步。” 赵广陵拍了拍手上的粉笔灰,神色变得凝重起来。 “这其中的变数太多了。X射线在辐射腔内的传输效率是多少?贫铀推层气化产生的压力到底有多大?次级会不会在压缩过程中发生破裂变形?” 赵广陵看着在场的研究员。 “这些问题,没有任何先例可以参考。我们只能依靠计算。” “把"千层饼"的数据全部封存。从今天起,计算中心的所有算力,全部转入"辐射内爆"构型的偏微分方程推演。” “我们要算出一个完美的辐射腔形状,算出一个能扛住几千亿个大气压压缩的次级结构。” 任务下达,整个计算科学研究所再次进入了连轴转的状态。 接下来的几个月,对于这些研究员来说,是一场对脑力和体力的极限压榨。 西京市的生活在厂房的轰鸣声中平静地流淌。菜市场里的蔬菜种类因为反季节大棚的推广变得丰富起来,工人们下班后可以去国营副食店买到新鲜的猪肉。 但在计算所,日夜没有了界限。 由于新构型的计算量呈指数级暴增,“昆仑二号”的算力被压榨到了极限。 为了加快进度,大西北甚至在西京市的几所大学里,招募了上百名数学系的女大学生。她们不需要懂复杂的原理,只需要掌握机械手摇计算机的操作。 在一个专门腾出来的大教室里,上百台黄铜外壳的机械计算机摆在长桌上。 女大学生们穿着统一的蓝色工装,手指飞快地在键盘上拨动数字,右手有节奏地摇动着手柄。 “咔哒咔哒咔哒……” 几百台机器同时运转的声音,像是一场机械的暴雨。 她们负责处理那些“昆仑二号”算不过来的、最基础的边界条件数值计算。一份份写满数字的草稿纸在她们手中传递,最终汇总到地下二层的数据分析室。 老陈已经连续三天没有回家了。他的办公桌下堆满了空掉的咖啡杯和揉成一团的废纸。 “辐射腔的内部形状不能是圆柱形。”老陈指着一张刚刚出来的计算结果,对旁边的助手说。 “X射线在圆柱形腔体内传输,到达次级两端的能量不均匀。这会导致次级被压缩时发生变形,变成一个不规则的椭球体。一旦变形,内部的压力就会失衡,聚变反应就无法进行。” “我们需要一个两头粗、中间细的"花生"形状,或者在辐射腔内部增加由聚苯乙烯泡沫制作的辐射通道,来引导X射线,让次级受到的辐射压力绝对均匀。” 随着计算的深入,各种闻所未闻的材料学问题也接踵而至。 聚变燃料的选择,成了工程实现上的一个大麻烦。 自然界中,最容易发生聚变的是氢的同位素——氘和氚。 但氘和氚在常温下都是气体。如果要用它们做炸弹,就必须把它们冷却到零下二百五十度,变成液体。 这就需要给炸弹配备一个庞大的制冷系统。那造出来的将不是一颗可以空投的炸弹,而是一个重达几十吨、只能建在地面上的三层楼高的大冰柜。这种被称为“湿式”氢弹的玩意儿,没有任何实战价值。 大西北需要的,是干式氢弹。燃料必须是固态的,可以在常温下保存。 目标锁定了氘化锂-6。 这是一种白色的结晶粉末。在常温下非常稳定。 奇妙之处在于,当它在爆炸瞬间受到裂变产生的中子轰击时,锂-6原子核会吸收一个中子,发生裂变,生成氦-4,同时释放出一个极其宝贵的氚原子。 这个瞬间生成的氚,立刻与氘发生聚变反应,释放出庞大的能量。 用固体的氘化锂,完美解决了制冷问题。 但是,天然锂矿石中,锂-6的含量只有微怜的百分之七点五。绝大部分是无法参与这种反应的锂-7。 如果直接用天然氘化锂,爆炸产生的氚太少,无法维持聚变。 必须将锂-6提纯。 这项任务落到了西北第四特种化工厂的头上。 八月,天气炎热。 四厂的一间防爆车间内,空气中弥漫着一股刺鼻的汞蒸汽味道。 这里正在进行锂同位素的提取。他们采用的方法,同样危险且充满毒性——锂汞齐交换法。 几座高达十几米的交换塔矗立在车间中央。 在塔内,溶解了锂金属的液态汞,从上方如雨点般喷洒而下。 而在塔底,水溶液向上泵入。 两种液体在塔内逆向流动,发生充分的接触。 在这个宏观的流体力学过程中,发生着微妙的微观化学置换。锂-6同位素,比锂-7更倾向于留在液态汞中。 “控制塔内温度。注意汞蒸汽泄漏报警器。”车间主任戴着防毒面具,紧盯着仪表。 这种交换过程的效率极低。液体必须在几十个塔之间反复循环数月之久,才能在底部的汞齐中富集到纯度达到百分之四十以上的锂-6。 随后,这些高浓度的锂汞齐被送入真空蒸馏炉。在高温下,剧毒的液态汞被蒸发回收,留下的,便是珍贵的锂-6金属。 这是一种用时间、电力和工人的健康风险换取微观同位素的残酷工业拉锯。 每一克高纯度的锂-6,其成本都远超同等重量的黄金。 回到计算所的地下室。 时间进入到了九月。 经过几个月的疯狂推演,第一代“辐射内爆”构型的数学模型,终于在纸面上画上了句号。 老陈拿着那份厚达几百页的最终报告,走进了赵广陵的办公室。 他的眼眶深陷,但眼神中却透着一种异样的狂热。 “赵所长。我们算出来了。” 老陈将报告放在桌子上。 “基于天罚级别的初级裂变弹作为扳机。次级采用高纯度氘化锂-6。外部包裹三厘米厚的贫铀推层。” “辐射腔形状采用修正后的花生构型。” 老陈咽了一口唾沫,报出了那个由“昆仑二号”计算出的理论数字。 “如果一切条件满足。” “这枚代号"狂风"的热核装置,其爆炸当量,将达到三百万吨TNT。” 三百万吨。 这是之前那枚天罚原子弹威力的整整一百五十倍。 赵广陵看着报告上的数据,没有说话。他知道,这仅仅是理论上的胜利。 从纸面的数学公式,到戈壁滩上那朵真正的蘑菇云。中间还要跨越无数道工程制造、材料加工和精密起爆的鸿沟。 但大西北的这台机器,已经在同位素和偏微分方程的狂欢中,找准了方向。 第一代简单叠加构型的受挫,并没有让大西北停下脚步,反而逼迫着这群物理学家和工程师,在微秒级的光辐射传输和流体力学内爆上,完成了更深层次的认知突破。
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