氢弹和原子弹的区别,现存核弹头有哪些种类,各国拥有量多少?

  • 首先说下全球目前各国大致的拥核状况。

现在世界上拥核国家有9个,即美国、俄国、法国、中国、英国、巴基斯坦、印度、以色列、朝鲜,其拥核数量也大致是以上排名,从第一到第九。不过国际承认的拥核国家只有5个,即俄国、美国、法国、中国、英国,其他一些国家的拥核地位并未得到认可。其中印度和巴基斯坦宣布自己有核,未得到国际承认;以色列被公认有核,但自己没承认;朝鲜自称有核。

据瑞典斯德哥尔摩国际和平研究所(SIPRI )每年都要发布一份年鉴,其中就有全球核力量状况,这是一个世界公认的权威数据。2020年6月15日它们发布的年鉴中,发布的全球核弹头总储备量为13400枚,其中已部署战备值班弹头3720枚。这个已部署的数量统计只涵盖了美俄英法4国,其他国家大概没有公开资料,因此没有统计数据。

在拥有的核弹总量中,老大是俄罗斯,核弹头总量为6375枚,其中已部署1570枚;美国是老二,核弹头总量为5870枚,其中已部署1750枚;法国是老三,核弹头总量为290枚,已部署280枚;中国是老四,核弹头总量为320枚,没有已部署数据;老五是英国,核弹头总量为215枚,已部署120枚。

老六到老九都只有核弹头拥有量,没有已部署数据。它们分别是巴基斯坦,核弹头总量为160枚;印度,核弹头总量为150枚;以色列,核弹头总量为90枚;朝鲜,核弹头总量为30~40枚。

这些年,由于美俄一直进行裁减核武器谈判,整体上核武器拥有数量呈现下降趋势。据有关资料披露,美国在1967年拥有核弹头31255枚,到2020年下降了80%以上;俄国没有找到相关数据,但我们可以通过2011年SIPRI发布的年鉴中数据比较。

2011年,全球拥有核弹头20500枚,其中美国拥有核弹头8500枚,俄国拥有核弹头11000枚。到了2020年,全球减少了约35.6%,其中美国减少了31%,俄国减少了42%。这个数据表明,这些年减少的核武数量主要就是美俄,其他国家本来数量就不多,因此减得也极少,只是核试验越来越少而已(朝鲜除外)。

但我觉得无论怎么减,可能只是数量上的变化,把一些落后没多大作用的早期原子弹淘汰了。那些老旧笨重的核裂变武器,留着除了要花费一大笔维护费用,早就没啥优势了。而现在留下的都是后来开发的氢弹,体积小威力大,都是精华了。

  • 现在我们来了解一下核弹都有哪些种类。

核弹是从原子弹到氢弹发展起来的,早期开发的是原子弹,后来氢弹问世后,原子弹就渐渐退出了历史舞台。原子弹和氢弹都是核武器,因为都是通过原子核反应得到的能量。原子弹是核裂变武器,氢弹是核聚变武器,它们虽然都是核反应,但原理正好背道而驰,完全不一样。

  • 原子弹:

原子弹的原理是采用重元素,主要是铀235和钚239为原料,通过中子撞击,将大原子核分裂成相对较小的原子核,形成链式反应就爆发出巨大能量。

这个能量有多大呢?就是在裂变的连锁反应过程,铀235或钚239这种大原子核会分裂成两个相对较小的原子核后,质量会少那么一点点,少了约0.09%,也就是1公斤纯核燃料完全反应就会有0.9克损失掉,这些亏损掉的质量去了哪里呢?就是转化成能量辐射掉了,这就是核爆炸威力的来源。

这个能量有多大呢?就要用现代科学鼻祖爱因斯坦的质能方程来计算了。质能方程表达式为:E=MC^2,其中E就是能量,单位J(焦耳),M是质量,单位kg(千克);C为光速,单位m/s(米/秒)。

按照爱因斯坦的质能方程计算,核裂变每kg100%的铀235或钚239完全反应,就能够得到0.0009*(300000000)^2的能量,即81万亿J。每吨炸药的爆炸当量为4184000000J,因此1kg铀235全部裂变反应得到的能量就相当于1.9万吨炸药爆炸威力。

原子弹裂变材料纯度很难达到100%,而且由于反应条件等问题,也很难完成100%的反应就炸开了,因此其爆炸威力并不能完美达到全部质能转换。广岛原子弹装药铀235达到10kg,爆炸威力才达到约1.3万吨TNT当量,还没有达到纯铀7%的爆炸威力,即便如此,威力已经很惊人了。

  • 氢弹:

氢弹属于核聚变反应得到的能量,就是通过两个或更多的轻原子核,聚合成一个更重的原子核。在这个反应过程,也会亏损一部分质量,而且亏损比核裂变要大很多,达到0.7%,约为核裂变的7.8倍。因此,根据质能方程计算,核聚变释放的能量也比核裂变大7.8倍。

现在氢弹的主要聚变材料为氢的同位素氘和氚,还有锂的同位素锂6。这是元素周期表中最轻的元素。氢弹与原子弹比较,优越性主要有:1、威力更大,单位面积杀伤成本更低;2、聚变主要材料氢和锂在自然界广泛存在,比铀和钚的储量大多了;3、氢弹爆炸后的环境污染大大小于原子弹。

由于原子弹装药受到临界点限制,也就是只要药量达到一定质量,自己就会产生裂变反应,因此原子弹是无法制造很大的。世界上唯一用于实战的两颗原子弹,都是丢在了日本,一颗在广岛,爆炸威力约1.3万吨TNT当量;一颗在长崎,爆炸威力约2万吨当量。世界上最大的原子弹是美国研制的常青藤IVY,当量只达到50万吨;而世界上最大的氢弹是前苏联制造的大伊万,达到5000万吨当量。

何谓当量?就是按照TNT烈性炸药计算,1吨当量就相当于1吨TNT炸药爆炸的威力。理论上,氢弹制造的当量无上限。

  • 脏弹:

氢弹其实从来就不是纯的氢核聚变,而是原子弹的核裂变与核聚变的混合炸弹。这是因为核聚变的发生条件要求很高,需要几千万℃的高温。只有原子弹爆炸才能够产生这样的高温,这样,在制造氢弹时,就要在里面放置一个小原子弹,先让这个原子弹爆炸,利用爆炸获得的高温高压激发核聚变发生。

这个反应过程说起来话长,但这只是理论上有这样一个过程,实际爆炸时是瞬间发生的。

因此如果一些人硬要说只有纯粹的氢核聚变才叫氢弹,从一开始就没有这样的氢弹。所有氢弹都是原子弹+氢弹合成的,这种弹被称为“两相弹”。后来,人们为了增强爆炸威力,又在氢弹外围包裹了一层铀238,利用氢弹爆发产生大量高能中子,使外壳的铀238迅速发生核裂变反应,从而释放出更多的能量。这种炸弹无须增加很多成本,就能够让核弹威力成倍增加。

这种弹的反应过程为:核裂变-核聚变-核裂变,因此就叫“三相弹”。

三相弹的爆炸威力里面,核裂变反应和核聚变反应一般各占了五成。由于其中的核裂变产生的核污染会对环境造成很大危害,因此三相弹又被叫做“脏弹”。但“脏”归“脏”,由于“脏弹”可以做到体积很小,威力很大,而且成本低廉,广受青睐,现在已经成了各国核武器的主要力量。

  • 核武器威力取决于弹头和运载工具。

核武器并非核试验中当量越大,威慑力就越大。比如前苏联制造的最大氢弹“沙皇炸弹”当量达到5000万吨,但弹体重达到27吨。这样的炸弹厉害吗?当然厉害。但能威胁到老美吗?不能。因为要运送一个27吨的炸弹到老美的国土投放,那是一个难上加难的事情。

因此核弹在提升爆炸当量的基础上,做到小型化,运载工具的先进化,才能起到威慑作用。三相弹弹头威力大体积小,因此成为世界各国的主力弹头。如美国的W87弹头,一枚重量只有200多kg,当量却达到47.5万吨。

核弹头的运载工具主要有飞机和导弹,尤其是导弹技术,集中体现了一个国家的科技实力。现在的导弹的打击能力已经发展到了令人惊悚的阶段,一个导弹就可以运载10余个核弹头,洲际弹道导弹射程可以打到世界任何地方。

  • 几种最厉害的导弹。

俄罗斯R-36M弹道导弹,北约给出的代号为SS-18,外号叫“撒旦”。“撒旦”是基督教里魔鬼和毁灭的代名词,因此这款导弹被认为是人类最恐怖的武器,是毁灭世界的魔鬼。R-36M导弹射程达到1.6万km,可携带8~10枚核弹头,单枚当量可达50万吨,打击精度达到100米级别。我们想一想,其中一枚核弹掉下来,其爆炸威力就相当于近30多颗广岛原子弹,而一个导弹里面装了8~10枚弹头,世界最大的城市也消不了这样一枚导弹的打击,有些小国家一个导弹就可灭了。

这种导弹的威慑力被网友认为排在世界第一。除此之外,俄罗斯的SS-N-30“布拉瓦”潜射弹道导弹、RT-2PM2“白杨-M”弹道导弹等都不是吃素的,难怪俄罗斯老普那么横,其底气就在这里。

其次,是老美的UGM-133“三叉戟Ⅱ”D5型潜射弹道导弹。这款简称“三叉戟”的导弹,一枚最多可搭载14枚核弹头,且是海基导弹,主要布置在俄亥俄级核潜艇上,在世界各大海域隐蔽的游弋。一艘俄亥俄级核潜艇可搭载24枚“三叉戟”,而美军拥有能发射“三叉戟”的核潜艇就有14艘。也就是说一艘核潜艇装载的核弹头就达到了336枚,14艘潜艇加起来能够搭载多少核弹头,自己算吧。

“三叉戟”配置的核弹头一般为W87,当量为47.5万吨。W87的聚变材料可能是氘化锂-6,助爆剂为氘或氚,因此就是一种氢弹,但其起爆用的是铀235,外层包裹着一层铀238,因此是一种三相弹。

“三叉戟”射程可达7100km,虽然没有陆基弹道导弹远,但这种海基导弹可以随潜艇全球移动,谁知道在公海那个角落潜伏着呢?因此更能出其不意,而且是第二波打击的主要力量。

何谓第二波打击?就是当世界核大战启动后,全球核弹陆基目标都被摧毁了,这些潜伏在水中的核潜艇,只要还剩下一艘,就有反败为胜的机会,可以迅速组织反击,摧毁以为已经胜利的一方。

当然,中国核威慑力量也不可小觑,东风5B/C型弹道导弹被网友们列为世界第四,其射程可达15000km,几乎可打向世界任何地方,一个导弹可携带30万吨当量核弹头10枚。还有东风41,也是很厉害的大杀器。中国这方面资料披露较少,弄不好要说是泄露机密,就不多说了。

  • 世界核弹储备主要是氢弹。

由于原子弹诸多限制,人们研制出氢弹后,主要战略性武器发展方向就走向氢弹了,原子弹就渐渐退出了历史舞台。世界核弹发展过程是,1945年美国率先成功试爆了原子弹;1951年,美国成功试爆了第一颗氢弹。而后美苏在核军备竞赛中,氢弹发展很快。而且氢弹试爆就达到了40万吨~1500万吨当量,比投放在广岛的原子弹才1万多吨大多了。

同样重量的氢弹威力比原子弹大很多,因此真正淘汰退出的是落后笨重的原子弹,现在世界上留下的几乎都是氢弹。但氢弹从来就不是纯粹的“氢”弹,而是指两相弹和三相弹。

除了以上核弹种类,还有中子弹和核同质异能武器等,这里就不多说了。


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