轟擊其他的鈾235原子核,產生鏈式核反應。而在此分裂的過程中,鈾235原子核的質量會減少,根據愛因斯坦提出的相對論,即能量等於物質質量與光速平方的乘積,損失的質量就全部轉發為了光能,熱能,輻射能等種種能量,從而產生巨大的破壞效果。
在這個原理上,最重要的就是要讓鏈式反應持續的進行下去,而不能中斷,這樣才能夠使原子彈起爆成功。實際上,正個反應過程相當快,幾乎就是一瞬間的事情,持續時間用毫秒,納秒計算。而要保證鏈式反應完成,就必須要使核物質的數量達到一定的限度,這就是“臨界質量”。只要達到或者是超過了臨界質量,原子彈才能夠成功引爆,如果達不到臨界質量,就不會發生核爆炸,或者是爆炸威力降低很多,達不到設計要求。
準確的說,臨界質量實際上是一個相對數,即質量與核反應材料的密度有直接關係。這正是引爆原子彈的關鍵技術,科學家在這上面花了很長的時間進行理論研究。而且,最終找到了兩種比較可靠的引爆方式,一種叫“槍式”,另外一種叫“內爆式”。而這兩種引爆方式都還沒有進行過任何的試驗,仍然停留在理論研究的基礎之上,當然,在第一枚原子彈真正引爆之前,誰也不知道這些理論到底能不能變成事實!
第十二章 萬事俱備
“照你的意思說,不能像普通炸彈那樣,用雷管引爆?”
“引爆裝置就是原子彈的雷管,當然裡面裝的並不是雷汞。”
談仁皓朝四周看了一下,這個爆炸實驗室非常大,空間也很高,看樣子,在怎麼引爆原子彈的問題上,科學家還真是費了不少的力氣。
“那麼,你提到的那兩種引爆方式有什麼區別呢?”杜興也很是好奇,本來他只有聽的權利,沒有提問的權利。
“你說的是‘槍式’與‘內爆式’?”
談仁皓轉過了頭來,他也很好奇。
“其實,這兩種引爆方式……”
總體來說,“槍式”引爆法的原理是最為簡單的,即首先將兩塊核原料分開,每一塊的質量都低於臨界質量,其中一塊固定,另外一塊可以活動,並且在活動的一塊後面安裝高能炸藥。在需要引爆原子彈的時候,就直接引爆炸藥,將活動的核材料射向固定的那一塊,兩塊核材料融合後,其質量就超過了臨界質量,隨即引發鏈式反應,發生核爆炸。
“內爆式”引爆法的原理就要稍微複雜一點,準確的說,是製造難度要高得多。其基本原理就是利用炸藥爆炸時產生的壓力,將一塊沒有達到臨界質量的核材料進行高度壓縮,使其密度迅速提高,迅速超過臨界質量,隨即引發鏈式反應,發生核爆炸。
總體而言,“槍式”原理的製造難度並不大,對製造工藝的要求也不是很高,比較容易實現。可是其主要問題是對核材料的利用率並不高,至少都需要20公斤的鈾235才能製造一枚原子彈,而這需要幾萬臺離心機工作一年以上的時間。相反,“內爆式”對高能炸藥的爆炸時間一致性的要求相當高,必須要將環繞在核材料外的高能炸藥分成許多小塊,每一塊的安裝位置都要有嚴格的要求,而且引爆時間上也有著嚴格的要求,甚至對連線炸藥用的電線的長度都是有嚴格要求的。而其優點就是對核材料的利用效率高,純理論計算,6公斤鈽239就可以做成一枚原子彈了,而實際使用量也不會比20公斤多,大概在8到12公斤之間。另外,“內爆式”還可以控制原子彈的當量,也就是威力,這是比較重要的。
“那我們現在的研究工作進展得怎麼樣了呢?”聽完了潘澤康的介紹,談仁皓心裡也有數了,很明顯,僅僅只有核理論是不夠的。
“‘槍式’這邊基本上已經沒有問題了,我們做過幾次模擬實驗,都比較成功。只是現在‘內爆式’這邊還有點問題,主要就是炸藥的起爆時間沒有掌握好,正在抓緊研究。”潘澤康一邊說著,一邊朝門外走去,“我們的第一枚原子彈將採用‘槍式’引爆法,這主要是為了保險,如果各方面進展順利,那麼第二枚原子彈就將採用‘內爆式’。現在我們到下面的離心機房看看。”
還沒有走進離心機房,談仁皓就被那巨大的噪音給震住了。高速離心機的旋轉速度是相當驚人的,根據潘澤康介紹,這些離心機的壽命都很短,有的工作幾個小時就會出故障,而且其耗電量非常驚人,幾萬臺離心機一起工作的話,其需要的電能相當於一座20萬人口的中等城市。為此,還專門在幾十公里外建了一座燃油發電站呢。而當時帝國大部分的發電站都是燒煤的,或者