泰勒-乌拉姆构型
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泰勒-乌拉姆设计方案(英语:Teller–Ulam design,缩写:T-U design),是当前世界上绝大部分核聚变武器所使用的核武器设计概念[1]。由于这个方案使用氢同位素聚变反应来产生中子,它被认为是“氢弹的秘密”。然而,在绝大多数应用中,它的毁灭性的能量都是来自于铀的核裂变,而不是氢的核聚变。
在接近三十年的时间里,这个方案的基本特征都作为国家机密秘而不宣。它的特征包括
- 将核弹的爆炸分成两个阶段,一个是用于引发次级核爆的初级核爆,另一个就是威力更大的次级核爆。
- 通过初级核弹中核裂变产生的X-射线对次级核弹进行压缩,这个过程被称为对次级核弹的辐射内爆。
- 在冷压缩以后,通过次级核弹内部的裂变爆炸对次级核弹进行加热。
在环绕次级核弹的灼热的辐射通道与相对温度较低的次级核弹内部之间存在着温度差,辐射内爆正是利用这个温度差而形成的热机来传递能量。推送层的质量很大,它可以作为隔温层来保持这个温度差。推送层也是内爆的反射层,可以增加和延长对次级核弹的压缩。由于一般反射层使用铀-238作为制造材料,这种材料在俘获了聚变产生的中子以后会发生裂变,从而释放出更大的能量。在大多数采用了泰勒-乌拉姆设计的核弹中,推送层裂变是爆炸的主要能量来源。在推送层裂变的过程中还会产生大量的放射性产物,形成放射性尘埃。
1952年,美国在常春藤麦克核试验中对本设计的基本原理进行了测试。常春藤麦克试验中引爆的装置是一个专门制造的三层建筑,其中充满了液态氘。由于缺乏可移动性,它基本上无法被称为是炸弹。苏联于1953年8月12日引爆了世界上第一枚实用的氢弹,它的名字是RDS-6s Sloika,美国人给它的代号是Joe 4。它所使用的原理与常春藤麦克装置有些区别。在苏联,泰勒-乌拉姆设计方案被称为安德烈·萨哈罗夫第三方法,在1955年使用核弹RDS-6t Truba对设计进行了验证。类似的设备也在英国、法国设计出来,但是实验代号不为人所知。
它以两个主要的贡献者命名:爱德华·泰勒和斯坦尼斯拉夫·乌拉姆。他们在1951年为美国提出了这个方案。最初,这个方案被用于数百万吨当量的热核武器,但是由于它也非常适用于小型核武器,现在美、英、俄基本都使用泰勒-乌拉姆设计方案。