三相弹

三相弹也称“氢铀弹”。以天然铀作外壳，其放能过程为裂变-聚变-裂变三阶段的氢弹。在热核装料外包上一层铀238外壳，聚变反应时，产生的高能中子使外壳的铀238起裂变反应，释放出更多的能量。爆炸威力十分巨大。词条详细介绍了三相弹的概念、优点、威力、理论研究等。

中文名：三相热核炸弹

外文名：Tri-phaseThermonuclearBomb

类别：大规模毁灭性武器

原理：核聚变与核裂变

核武种类：第二类核武器

别称：氢铀弹

应用：战略核威慑

领域：核能

学科：核物理

1、基本概念

三相弹爆炸

众所周知，普通氢弹是在原子弹的基础上，外面包一层热核材料(氘、氚)，由裂变反应放出热量导致聚变反应，进而释放出更多的能量。因为它是通过重核裂变触发轻核聚变，所以，在物理学上又将氢弹称为双相弹。三相弹是在普通氢弹外再包一层贫铀(铀238)材料。铀238这种用于坦克装甲和穿甲弹的廉价材料虽然平时很安分，但当氢弹发生核聚变时会产生大量高能中子，铀238的铀核会引起裂变，产生出能量和裂变中子，前者增强了杀伤威力，而后者反过来冲击氢弹中的锂-6材料，制造出新的氚，加剧新一轮的热核聚变，接下来的良性循环不用再多说了。可见其原理是核裂变-核聚变-核裂变三个过程，所以叫三相弹。它使普通二相弹的威力得到了成倍提高。

三相弹也称氢铀弹，爆炸时先由中心的铀235或钚239裂变产生超高温，在这条件下氘(dao，符号D)和氚(chuan，符号T)【均为氢的同位素】进行热核反应，如同氢弹一样释放出巨大能量，产生大量快速冲击中子，其速度超出每秒五万千米，能量很大，在这样高速的中子流的持续轰击下，外层的铀-238这种平时不易裂变的原子也发生裂变，释放巨大的能量，从而获得氢弹和原子弹的双重爆炸威力。同时，这种爆炸产生的铀-238碎片很多，于地面形成的放射性污染也很严重，从杀伤力的角度来说更加威慑。

打个通俗的比方，有个叫原子弹的家伙穿上件热核材料做的马甲就成了氢弹，后来又在外面套上件贫铀材料(铀238)做的防弹马甲就改叫三相弹了。

前面说了，三相弹就是一种氢弹。印象中，世界上大多数氢弹，特别是用于战略核武器的大当量氢弹，都应该是三相弹。虽然没看到中国官方宣称进行过三相弹试爆。

三相弹的制作不难，中国没有它反而是不可思议的。三相弹是为增大威力而产生的，三相弹威力中差不多一半是来自裂变，所以造成的放射性沾染严重，但并非通常意义上的脏弹。

2、理论研究

理论基础

根据爱因斯坦相对论质能公式可以算出，聚变中每个氘核放出7.2百万电子伏特的能量。氘核中有2个核子，平均每个核子放出3.6百万电子伏特的能量。而一个铀核(铀235)裂变时放出的能量大约为200百万电子伏特，但铀核*有235个核子，平均每个核子放出0.85百万电子伏特的能量。这就是说，单位质量的氘聚变所放出的能量是单位质量铀裂变所放出能量的4倍，聚变比裂变可以提供更多的能量。因此，三相弹的威力比原子弹更大。1952年11月1日美国试验的第一颗三相弹就是利用氘氚聚变反应制成的，其爆炸力相当于1千万吨TNT炸药。这颗三相弹的威力虽比投在广岛的那颗原子弹大700倍，但它并不构成军事威胁，无实战价值，因为它的体积比载重汽车还大，重达65吨，根本无法用飞机或导弹运载。这颗三相弹如此庞大的主要原因是：为了在极短的时间(百万分之几秒)内有足够多的轻核燃料参加聚变反应，必须增大物质的密度，即增大原子核相互碰撞的机会、缩小原子核之间的距离。为此要把氘氚变成摄氏零下二百多度的液体，因而装置了笨重的冷藏设备。

反应原理

轻核聚变放出的能量比重核裂变多，但是轻核聚变的条件是相当苛刻的。因为原子核都带正电，它们之间总有电性排斥力存在。为了使它们克服这种排斥力而结合起来，必须使它们以极高的速度运动、相互碰撞。提高原子核运动速度的最简单方法就是把核聚变材料的温度升到足够高。据计算，若使聚变反应时氘核的平均速度为每秒300公里，所需的温度至少在1千万度以上。因此氢核聚变也称热核反应。热核反应所要求的这种超高温在自然界中只存在于太阳之类的恒星内部，在氢弹中必须人为地制造这种超高温条件。为此，人们利用核裂变产生的热量来提高温度。

例如，第一颗三相弹就是首先使雷管引爆普通炸药，将分开着的核装药(铀或钚)迅速压拢而产生裂变反应，裂变反应产生了超高温，使氘和氚的核外电子被剥离，成为一团内裸原子核和*电子组成的气体。氘核和氚核以每秒几百公里的速度互相碰撞，剧烈地进行合成氦核的反应，放出大量的能量，完成三相弹的爆炸过程。用固体氘化锂作为热核材料的氢弹也是首先引爆原子弹，使重核裂变产生核聚变所需的超高温，并生成大量的中子以轰击锂。

技术改进

对三相弹的研究改进主要在3个方面：

①提高比威力和使之小型化。

②提高突防能力、生存能力和安全性能。

③研制各种特殊性能的三相弹。

三相弹的运载工具一般是导弹或飞机。为使武器系统具有良好的作战性能，要求三相弹自身的体积小、重量轻、威力大。因此，比威力的大小是三相弹技术水平高低的重要标志。当基本结构相同时，三相弹的比威力随其重量的增加而增加。

20世纪60年代中期，大型三相弹的比威力已达到了很高的水平。小型三相弹则经过了60年代和70年代的发展，比威力也有较大幅度的提高。但一般认为，无论是大型三相弹还是小型三相弹，它们的比威力似乎都已接近极限。在实战条件下，三相弹必须在核战争环境中具有生存能力和突防能力。因此，对三相弹进行抗核加固是一个重要的研究课题。此外，还必须采取措施，确保三相弹在贮存、运输和使用过程中的安全。　把轻核聚变释放的巨大能量真正用于军事领域。这既是军事家们的需要，也为物理学家们提供了研究课题。经过人们的努力探求，终于用固态的氘化锂取代液态的氘和氚作热核装料。氘化锂是氘和锂的化合物。锂核受中子轰击进行核反应生成氚和氦：生成的氚又与氘化锂中的氘起聚变反应放出巨大能量该反应生成的中子又与锂核反应生成氚。以上两个反应互相结合，反应所消耗的氚从锂核的分裂反应中获得，而锂的分裂反应所需的中子可由氘氚反应提供。如此反复循环，在极短时间内即引起爆炸。这种改进后的三相弹无需冷却设备，因而体积小，重量轻、便于运输、成本低。从此，氢弹有了实战价值。

理论创新

从理论上讲，热核武器的威力是没有限制的。因为热核材料不受临界质量的限制。从实际上讲，热核武器的威力可以做得相当大(几十万吨、几百万吨梯恩梯当量)、然而，威力越大的热核武器造成的核污染也越严重，尤其是氢铀弹。为此，人们作了改进，利用聚变反应制成了中子弹。

3、性能优点

高杀伤力

三相弹(tri-phasebomb)能量释放过程经历由裂变到聚变再到裂变3个阶段，它在结构上的显著特点是以天然铀或浓缩铀作热核燃料的外壳。当氢弹爆炸时，热核聚变反应产生的大量中子(特别是高能中子)将进入壳体，引起铀核裂变，释放出能量和裂变中子，同时裂变中子也进入热核区，与氢核发生核反应生成氦。因此，这种氢弹结构可为热核燃烧创造更为良好的条件，加之铀壳本身释放的大量能量，使得氢弹的威力和比威力(即威力与重量的比值)成倍地提高。所以，高威力是三相弹的主要优点。三相弹的不足之处是裂变能量所占的份额大，因而放射性污染较严重。

制造成本较低廉

为了进一步扩大氢弹的威力、人们考虑到氘氚聚变反应时不仅放出巨大的能量，而且产生速度达每秒5万公里的快速中子，不妨再利用这些快速中子轰击铀，使铀核裂变。因此，人们在热核材料外面加了一层铀238制成的外壳，让聚变反应中产生的快速中子轰击铀238的原子核，使其又发生裂变并放出大量能量，从而制成了威力更大的氢铀弹。这种由裂变引起聚变，又发生裂变的氢铀弹称为三相弹。一般来说，三相弹的爆炸威力是裂变和聚变各占一半。由于不存在使铀238发生自持链式反应的临界状态问题，所以铀238做成的壳可以很厚，裂变放出的能量可占总能量的80%。采用这种结构的核武器，不仅威力大，而且铀238是分离铀235后的剩余产物，成本低廉。

4、作用威力

赫鲁晓夫炸弹

三相弹具有巨大杀伤破坏威力，它在战略上有很重要的作用。

1954年2月28日，美国在马绍尔群岛的比基尼环礁上进行了一次威力约为1500万吨TNT当量的三相弹试验，由于是地面核爆炸，爆后在南太平洋7000平方海里(约24000平方千米)地区的上空笼罩着致命的放射性烟雾，使得236名马绍尔群岛居民，31名美国人，23名日本渔民受到意外的放射性伤害，其中还有1名日本渔民于当年9月死亡。同年美国试爆的另一枚氢弹，代号为MK一17，也是一枚三相弹，弹长7.47米，重21103千克，威力约1100万吨TNT当量。这两次三相弹试验引起了美国对研制“干净”氢弹(裂变份额很小的氢弹)的关注。通常，三相弹的裂变份额随威力的增大而缓慢减小。当威力为几百万吨TNT当量或更高时，裂变份额大都在50%左右。或者会更多，以致毁掉一个小国家。

受美国一系列核武器试验的刺激，前苏联*第一书记赫鲁晓夫指示制造一颗更大的氢铀弹来应对美国人的挑衅。在高层的直接领导和亲自过问下，到1961年夏天，苏联的一颗1亿吨当量的超级氢弹在“阿尔扎马斯-16”绝密实验室被制造出来了，但如何进行试爆，却成了一个棘手的问题。因为要进行如此大当量的核试验，很难找到合适的试验场。过去，苏联的核武器主要是在新地岛试验场进行试验，但是这个占地8.26万平方公里的试验场却远不能满足这颗氢弹的试验要求。从理论上估算，这颗超级氢弹在新地岛爆炸后，其杀伤半径约为1000公里。一个研制者们事先未考虑到的问题摆在了眼前：没有一个地方能进行试爆!后来，经过反复论证，才决定采取一种折衷的办法：装药量减为一半，即为原1亿吨当量的一半5000万吨。1961年10月30日，一颗直径为2.5米、长约12米、尾部有一个降落伞装置的超级氢弹被装在一架图-95战略轰炸机上迅速向1.5万米升限爬升，向着投放点飞去，并按计划在4500米的空中引爆。这架图-95投弹完毕后飞速逃离，当飞行了250公里后，突然一道白光闪过，随之飞机被一股气浪冲得上下剧烈颠簸，在飞机身后，一个闪着橙红色光芒的蘑菇云迅速膨胀并盘旋上升。在爆炸的中心地带，厚3米、方圆15-20公里的冰层被汽化，修筑在爆炸地进行试验的工事消失得无影无踪，坦克的炮塔被毁，其他物体也横七竖八地躺在地上，已经看不出原来的模样。那些被用来做实验的动物，已根本找不到影子了。在距离爆炸点500公里范围内的动物大多全身脱毛，然后痛苦地死去。真是惨不忍睹，骇人听闻。这颗被称为“赫鲁晓夫炸弹”的核弹之王使苏联人夺回了第一把核弹交椅。美国军界一些人试图用1亿吨级的核弹遏制苏联的优势。但此举并未获得多数人支持，因为片面追求战略核武器的大威力意义并不大。

5、辐射危害

1、对空气环境、水源、土壤造成辐射性污染;

2、对人的影响表现在核辐射，也叫做放射性物质，放射性物质可通过呼吸吸入，皮肤伤口及消化道吸收进入体内，引起内辐射，y辐射可穿透一定距离被机体吸收，使人员受到外照射伤害。身体接受的辐射量越多，致癌风险越大，罹患甲状腺癌比例快速增加、白血病病例的增加数量、畸形婴儿出生率会升高。