为什么裕民配置的氢弹比美国的威力大？

2014国家科学技术奖励大会在北京举行。我国著名核物理学家、核武器研究和国防高科技发展的杰出领导者之一于敏院士获得2014年度国家最高科学技术奖，是唯一获此殊荣的科学家。

于敏是新中国氢弹研究的关键人物。他解决了中国氢弹原理突破的一系列基础问题，提出了原理和构型基本完备的思想，起到了关键作用。1965 10，在于敏的亲自组织部署下，氢弹理论被打破。目前世界上只有两种氢弹构型，美国的T-U构型和中国的Yu敏感构型。此后，他长期领导核武器的理论研究和设计，解决了大量理论问题。

为中国核武器进一步发展到国际先进水平做出了重要贡献。自20世纪70年代以来，它在倡导和促进一些高技术项目的研究方面发挥了重要作用。

氢弹爆炸

1982获国家自然科学奖一等奖。1985、1987、1989三次获得国家科技进步奖。1994获得求是基金杰出科学家奖。

1999被国家授予“两弹一星”功勋奖章。1985荣获“五一劳动奖章”。1987获“全国劳动模范”称号。

由于核武器的保密性，于敏的一切长期处于高度保密状态。从1976到1988，于敏的名字是保密的。直到1988之后，于敏才获得了出国学术交流的机会。

因为工作，于敏第一次出国，以大学教授的身份访美。在不到一个月的时间里，虽然去过很多地方，但他一直像个“哑巴”:不方便问，不方便说，很不舒服。

提出氢弹的原理方案

在我国第一颗原子弹研制成功之前，有关部门已经做出安排，要求氢弹的理论探索先行一步。1960结束时，钱三强找于敏谈话，让他参与氢弹原理的研究。于敏毫不犹豫地答应了。在钱三强的组织下，以于敏为主的一批青年科学家悄然开始了氢弹技术的理论探索。从原子弹到氢弹，按照突破原理试验的时间对比，美国人用了7年零3个月，英国用了4年零3个月，法国用了8年零6个月，前苏联用了4年零3个月。

其中一个主要原因是计算的复杂性。而中国的装备就更不能比了。当时中国只有一台每秒万次的电子管计算机，95%的时间都分配给了原子弹的计算，只剩下5%的时间用于于敏负责的氢弹设计。

中国第一颗氢弹爆炸成功。

穷人有穷人的路，于敏的记忆力惊人。他领导下的工作组有计算尺，废寝忘食。一篇又一篇论文交到钱三强手里，一个个未知领域被攻克。四年来，于敏、黄祖洽等科技人员先后发表研究成果报告69篇，深刻认识了氢弹的许多基本现象和规律。

1964年9月，38岁的于敏带领一个小团队来到上海华东计算机研究所，努力计算了多个模型。但是这种型号笨重，功率比低，融合比低，不符合要求。于敏总结经验，带领科技人员计算了多个模型，找到了热核材料自持燃烧的关键，解决了氢弹原理方案的重要课题。于敏高兴地说:“我们抓住了牛鼻子！”

他立即给在北京的邓稼先打了一个耐人寻味的电话。为了保密，于敏用了一个只有他们听得懂的隐语:暗示氢弹理论研究已经有了突破。“我们几个人去打猎了...还抓了一只松鼠。”

邓稼先听到了好消息:“吃了一场好吃的吗？”“不，还不能煮...成为一个标本。.....但是我们有一个新奇的发现。它有特殊的身体结构，需要进一步的解剖研究，但...我们缺人手。”

“好吧，我马上去找你。”同年底，于敏开始从事核武器的理论研究，提出了氢弹研究中原理和构型基本完备的思想，解决了大量热核武器的关键理论问题，在平均场独立粒子领域取得了显著成就。

于敏

1967 6月17日，中国第一颗氢弹爆炸成功。

80年代初，于敏意识到惯性约束聚变在国防和能源方面的重要性。为了引起大家的注意，他在一定范围内作了“激光聚变热物理研究现状”的报告，并立即组织和指导了我国核理论研究的发展。

1986年初，邓稼先、于敏对世界核武器科技发展趋势进行了深刻分析，并向中央提出了加快我国核试验的建议。事实证明，这一建议在中国核武器发展中发挥了重要作用。

推荐阅读:氢弹的研制过程要经过五道门槛。

目前，只有联合国安理会的五个常任理事国被承认掌握了氢弹技术。第三次核试验不到两年，朝鲜真的是靠三次不完全的核装置试验，超越常规掌握了这项技术吗？我们来看看氢弹的研制通常需要多少门槛。

氢弹配置是首要难点。

首先是构型理论。氢弹技术在20世纪60年代成熟。随着近50年来各种相关资料的不断披露，氢弹的原理也逐渐暴露出来:目前仅有的两种氢弹构型是美国的泰勒-乌拉姆构型(简称t-u构型)和我国的于敏感构型，两者本质相似，即氢弹包括一次和二次，一次依靠裂变能发出的X射线引发二次聚变反应(。在这个过程中，“如何达到点火条件”是氢弹构型设计的核心；因此，初级裂变材料通常是铀或钚，次级聚变材料通常是氘、氚或氘化锂。

但是，即使初步了解了构型的总体布局，也只是完整构型设计的第一步——因为构型本身并不符合物理直觉——通俗地说，把次级放在原子弹旁边，应该是原子弹一旦爆炸，次级就会被“炸”扁，很难产生核聚变。

说到这里，不得不提一个故事，很多物理大师都是在这样的物理直觉上栽了跟头。比如前苏联，正是因为有很多优秀的力学专家，才在氢弹研制初期直观地认为“这条路堵死了”。美国“氢弹之父”泰勒还好一点。经过计算，他发现二次变形极限过高，需要加保护套。但是保护套会强烈吸收能量，导致无法点燃，所以他最初放弃了这个想法。直到后来乌兰再次提起这件事，泰勒才突然发现自己可能算错了其中一个关键细节，于是两人重新计算了一下，于是就有了所谓的“泰勒-乌兰配置”。

故事听起来很简单，但实际上这样一个反直觉的设计，既利用了原子弹的裂变能量，又保证了二次变形。显然，它在很多方面需要其他设计和验证的完美配合——这涉及到另外两个壁垒，“多学科协作”和“实验验证”。

“学科协作”和“实验验证”必不可少。

先说第二个层面，“多学科协作”的问题。“核武器”这个名字的寓意让很多人误以为核弹研究主要是核物理研究，其实不是。核武器物理设计的中心问题是辐射流体力学方程和材料特性方程(状态方程、化学和核反应方程、辐射自由程问题等)的耦合求解。围绕这一核心问题，形成了包括等离子体物理、原子分子物理、加速器物理、凝聚态物理、爆炸力学、热力学、光学(高速摄影与光子学、光谱学、激光物理等)在内的十余大类、数百个子学科。)、化学(放射性化学、固体化学、核化学等。)和计算机科学(超级计算机、大规模科学计算方法等。).这些学科交织成一个跨学科的网络。几乎每一个关键问题的解决都需要多学科的合作。一个国家，要建立这么多学科，每个学科都有相应的人才，需要相当强大的基础国力。

学科协调发展的难点在于核武器的作用过程具有瞬间性、高速性、高温性、高密度性和高能量性的特点，而这种极端条件下的研究往往不是上述学科的热门领域。因此，核武器理论设计所需的知识积累和参数积累很难从公开资料中获得，需要通过核武器研究部门的专项规划和专项研究来解决。

接下来是第三关“实验验证”，即必须建立能够重现这些极端条件的实验场地和设备，以验证关键参数。

如前所述，通过一个反物理感知构型实现氢弹，需要多方面的精细配合，设计问题归根结底还是工程问题，关键参数需要通过实验来确定。这也是美苏愿意花巨资进行数千次热核试验的原因。美国在这方面的技术极其先进，本以为未来可以通过海量试验数据和世界先进的超级计算机模拟核试验。但近两年来，其核武库的老化研究和新型核武器的设计，在计算机模拟能力上仍有差距。换句话说，核试验是核武器发展过程中不可避免的环节。

至于氢弹，无论哪个国家，都要经过“核爆炸装置——武器化原子弹——氢弹”的必经之路。氢弹二次点火的前提是一次必须有足够大的当量，足够轻的重量——这正是原子弹武器化的基本要求。而且，所有制造氢弹的国家都要先做一次增强型原子弹试验，即在原子弹核心中放入一些氘氚混合物，使其在原子弹爆炸的高温高压下发生聚变反应，释放出大量中子，从而加快外包裹裂变材料的裂变反应进程，大大提高裂变材料的利用效率。这就是“聚变辅助裂变武器”。这种试验对于验证当量计算调整、聚变时间和点火温度是非常必要的，而这些技术恰恰是发展氢弹设计的前提。

充足的核材料和国力是基础。

发展氢弹的第四关是要有足够的核材料。俗话说，巧妇难为无米之炊。对于氢弹来说，一次裂变材料和二次聚变材料缺一不可。裂变材料钚和聚变材料氚的生产都依赖于反应堆。外媒根据现有材料分析，推测朝鲜可能很难生产出足够的聚变材料。

最后一个层面是产业能力和经济能力的问题。核材料(铀、钚、重水、氘、氚、锂等)的生产。)需要庞大的同位素工厂，涉及重工业企业为反应堆生产关键部件，核试验本身也需要庞大的工程建设(地下核试验隧道绵延数公里，深度达到地下数百米)，以及复杂、精密、庞大的核试验设备。可以说，核武器及其试验的基础是对一个国家工业能力的全面检验；如果给出一个形象但不太严格的估计，可以说在各领域技术障碍已经消失的假设下，一个中小国家把全部工业产能投入运行一年，或许就可以进行一次氢弹试验。

从以上分析可以看出，要研制氢弹，需要解决多重技术、工业和经济困难。对于任何国家的科研人员来说，在氢弹构型理论和多学科协同设计上取得突破都是完全可能的。但是，任何人都不能脱离核武器试验的规律和实际生产能力。正常情况下，一个国家不可能在没有足够试验的情况下另辟蹊径到达氢弹试验成功的彼岸，也离不开对核材料生产和试验所需工业能力的限制。

车辆也是个问题。

除了氢弹本身的发展，任何一个想发展核武器的国家还面临着运载工具的问题。如果要使用核武器，必须要有运载工具，否则就相当于有子弹没枪。传统上，氢弹等战略核武器的运载工具主要包括飞机和导弹。目前主要是后者手段，尤其是弹道导弹。但是，要发展使用核弹头的弹道导弹，也有很多问题需要解决。

首先要完成核弹小型化的问题。弹道导弹的运载能力是有限的。如果核弹不能小型化，缺乏可靠性(比如要承受发射震动和大气层外的测试)，就不能用于弹道导弹。核弹小型化对中小国家也有障碍。有些国家可以突破核武器的原理，但很难做出实用的核武器，这与此密切相关。

其次，要突破再入难点。核弹头再入阶段是指核弹头从外部重新进入大气层的过程。在这个过程中，核弹头以十几倍音速的再入速度快速接近地面，弹体外部还要承受大气摩擦产生的高温。导弹外面的复合材料能否承受这种高温，也对一个国家的复合材料研发制造能力提出了很高的要求。同时，再入阶段还涉及打击精度、反导防御等更高要求。

另外，车辆本身的有效性和生存能力也是问题。一个国家发展火箭和初级弹道导弹不难，发展高性能导弹难。不考虑导弹本身的性能，就生存能力而言，便于陆地机动和长期储存的固体机动导弹明显优于液体机动导弹。固体导弹本身就有高低技术——要达到同样的运载能力，有的国家可以做出短小精干的型号，有的国家则无法实现导弹的相对小型化。

总之，发展包括氢弹在内的核武器及其运载工具不是一件简单的事情，对国家的综合国力、科技水平、社会组织结构都有极高的要求。在分析国际新闻的时候，我们也可以从技术层面去参考。