第七百四十一章 路線(xiàn)選擇
當(dāng)然,“槍法”構(gòu)型也不是完全放棄研究,而只是暫時(shí)擱置一段時(shí)間罷了,因?yàn)榈彤?dāng)量核、或者說(shuō)是戰(zhàn)術(shù)核武器基本上只能采用“槍法”設(shè)計(jì),只是目前戰(zhàn)術(shù)核武器對(duì)中國(guó)的意義遠(yuǎn)不如戰(zhàn)略核武器,再加上科研力量不足,因此只能有所取舍。
胡衛(wèi)東選擇了“內(nèi)爆法”構(gòu)型作為首先研究的方向,鈾與钚路線(xiàn)才有比較的必要,因?yàn)轭袥](méi)法采用“槍法”構(gòu)型,至少在二戰(zhàn)時(shí)期的技術(shù)條件下是這樣。所以如果選擇先易后難,從“槍法”開(kāi)始研究的話(huà),钚路線(xiàn)暫時(shí)就只能先到一邊涼去了......
鈾路線(xiàn)原本最大的優(yōu)勢(shì)是將濃縮鈾設(shè)計(jì)并加工成核比較簡(jiǎn)單,因?yàn)樗梢圆捎眉夹g(shù)難度相對(duì)較低、而且可靠性也高得多的“槍法”構(gòu)型,但既然胡衛(wèi)東決定采用“內(nèi)爆法”設(shè)計(jì),這個(gè)優(yōu)勢(shì)就完全沒(méi)有意義了。但是,鈾保存周期很長(zhǎng),相對(duì)來(lái)說(shuō)維護(hù)與補(bǔ)充所需要的成本就低了很多,而且可以保持核武庫(kù)始終穩(wěn)定在一定的規(guī)模之上,也是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì),但是這條路線(xiàn)的不足與局限也同樣不少......
鈾的提煉很困難,而且使用鈾作為“核炸藥”,對(duì)于核武器小型化其實(shí)是不利的,而核武器小型化是制造氫繞不過(guò)的一道坎。重要的是,中國(guó)是一個(gè)缺鈾的國(guó)家,而鈾235在天然鈾中僅占0.7%,其中僅有大約0.5%能夠提取出來(lái)。對(duì)天然鈾的利用率實(shí)在是太低了,以中國(guó)的國(guó)情。鈾路線(xiàn)怎么看都有些過(guò)于奢侈......
而钚則不同,因?yàn)樗梢岳梅磻?yīng)堆由占天然鈾總量99%以上的鈾238轉(zhuǎn)化而成,這對(duì)于缺鈾的中國(guó)來(lái)說(shuō),疑具有很大的吸引力。此外钚與鈾的化學(xué)性質(zhì)存在差異,而能夠采取相對(duì)簡(jiǎn)單的化學(xué)方法進(jìn)行分離提純,難度較小、消耗也較低。此外以钚239作為原子“核炸藥”的話(huà),所需的質(zhì)量只需鈾的幾分之一,這對(duì)于核武器的小型化具有很大的意義。
但是钚也有它的缺陷與局限性。首先是钚的物理特性較為特殊(注1,加工難度很大,這對(duì)于工業(yè)基礎(chǔ)薄弱的中國(guó)來(lái)說(shuō),是個(gè)不小的挑戰(zhàn),尤其“911工程”為了保密,基本上極少有外國(guó)人參與,只能依靠中國(guó)人自己的科技力量。難度因此暴增了數(shù)倍。其次是钚只能制作成復(fù)雜的內(nèi)爆式構(gòu)型,設(shè)計(jì)與制作的難度都比槍法大得多,但既然中國(guó)打算搞出氫,這條路再難也得走過(guò)去,因此這個(gè)缺陷反倒沒(méi)有討論的必要。
不過(guò)钚有三個(gè)缺陷還是難以回避的,由于钚239的半衰期比鈾235短得多(只有不到三萬(wàn)分之一。武器級(jí)钚里面還多少含有一些半衰期短的钚同位素(因?yàn)樗鼈円材軈⒓雍朔磻?yīng),而分離又比鈾235與鈾238難,因此一般不會(huì)選擇除去。,而核燃料的含量只要降一點(diǎn)點(diǎn)都會(huì)導(dǎo)致臨界體積大幅增加(所以武器級(jí)鈾要求90%以上的鈾235含量,因此钚的壽命就比鈾短得多。不能長(zhǎng)期保存,每過(guò)一段時(shí)間就得換核燃料。這就很自然地令維護(hù)成本大增。
因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題,選擇以钚路線(xiàn)為主的國(guó)家想要擴(kuò)大核武庫(kù)的規(guī)模就會(huì)天然受到限制,同時(shí)相對(duì)頻繁地?fù)Q核燃料不但會(huì)大大增加維持費(fèi)用,還會(huì)降低安全性和保密性。此外,钚239需要利用反應(yīng)堆來(lái)生產(chǎn),而反應(yīng)堆因?yàn)轶w積巨大、特征明顯,保密難度相對(duì)較大,同時(shí)也沒(méi)法轉(zhuǎn)移,可能會(huì)由于敵對(duì)國(guó)家的破壞而導(dǎo)致生產(chǎn)能力受損,而提純鈾235用的是離心機(jī),有必要時(shí)可以在較短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移到加安全的地方去......
而半衰期短也帶來(lái)了另外一個(gè)問(wèn)題,那就是钚239的放射性要比只需要簡(jiǎn)單防護(hù)的鈾235強(qiáng)得多,而且反應(yīng)堆中還會(huì)產(chǎn)生各種放射性強(qiáng)的短半衰期核素,以目前中國(guó)的科技水平,從事钚研究的話(huà),即使防護(hù)做得再好,參與人員的健康也將不可避免地受到一定傷害......
除了放射性,钚和钚化合物的毒性也是一個(gè)不小的麻煩,雖然胡衛(wèi)東知道后世上所謂“一片钚就能毒死全地球所有生物”的說(shuō)法純屬以訛傳訛,但钚有劇毒卻是不容否認(rèn)的,即使那些辟謠的說(shuō)法里也都承認(rèn)钚的毒性“和神經(jīng)毒氣差不多”,雖然只要不將其吸入體內(nèi)就不必?fù)?dān)心,但肯定會(huì)對(duì)研究人員以及日后生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)中一切參與者的生命和健康造成一定的危險(xiǎn)......
雖然钚路線(xiàn)存在種種缺陷,但由于中國(guó)缺鈾的先天不足,這條路線(xiàn)是必須得進(jìn)行研究的,何況其中不少技術(shù)工藝到了日后處理核電站廢料的時(shí)候也是必不可少的......
不過(guò),胡衛(wèi)東還是決定試驗(yàn)階段先搞鈾,以免走钚路線(xiàn)卻被加工這個(gè)環(huán)節(jié)卡住而耽誤了時(shí)間,從而導(dǎo)致中國(guó)錯(cuò)失入局的最佳時(shí)機(jī)。等到第一顆原子炸響了之后,再將重心轉(zhuǎn)回钚路線(xiàn)也不遲,反正距離氫爆炸肯定還有一段時(shí)間,同時(shí)那時(shí)反應(yīng)堆生產(chǎn)的钚也積累了多,材料工藝與機(jī)床技術(shù)也至少比現(xiàn)在會(huì)強(qiáng)一些,研究起來(lái)進(jìn)度會(huì)比現(xiàn)在。
注1:在一般情況下,钚有六種同素異形體,并在高溫、限定壓力范圍下有第七種(ζ存在。這些同素異形體擁有截然不同的密度和晶體結(jié)構(gòu)。因此钚對(duì)溫度、壓力以及化學(xué)性質(zhì)的變化十分敏感,各同素異形體的體積并隨相變而具有極大差異性,密度也因同素異形體而異。
諸多同素異形體的存在,造成钚的狀態(tài)易變,例如a型存在于室溫的純钚中。它屬于低對(duì)稱(chēng)性的單斜結(jié)構(gòu),因此具有易碎性、強(qiáng)度、壓縮性及低傳導(dǎo)性(a型的钚是熱與電的不良導(dǎo)體,這在金屬中極其罕見(jiàn)。。但只要稍微提高溫度,便會(huì)轉(zhuǎn)成具有可塑性和可鍛造性的β型。這就使钚的加工變得非常困難,對(duì)于剛剛步入工業(yè)國(guó)門(mén)檻的中國(guó)來(lái)說(shuō)尤其如此......未完待續(xù)。如果您喜歡這部作品,歡迎您來(lái)起點(diǎn)(qidian.投推薦票、月票,您的支持,就是我最大的動(dòng)力。手機(jī)用戶(hù)請(qǐng)到m.qidian.閱讀。)