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第426章第一代热核构型(第1/2页)
初夏的西京，气温回升得很快。白杨树的飞絮在街道上空打着旋儿，被偶尔驶过的重型卡车卷起，又轻飘飘地落在路边的绿化带里。
在这个季节，城市供暖系统的锅炉早已经停炉检修，但大西北的另一套能量消耗系统，却正处于前所未有的超负荷运转状态。
西京市北郊，计算科学研究所。
这里是整个大西北算力的绝对核心。地下二层的超大机房内，被誉为大西北硅基大脑的昆仑二号固态计算机阵列，正在发出低沉而持续的轰鸣。
由于点接触型锗晶体管在高温下容易出现热失控，机房内的空调系统被开到了最大档。冷风顺着地板下的风道呼啸而出，将室温死死地压在十八摄氏度。
机房外侧的数据分析室里，空气却显得有些沉闷。
七八个穿着白衬衫的年轻研究员，正围着一张宽大的工作台。桌子上堆满了从电传打字机里吐出来的长条形纸带，上面印着密密麻麻、常人看一眼就会觉得眼晕的数据矩阵。
“第三百二十次迭代，又崩了。”
一个戴着黑框眼镜的研究员，烦躁地将手里的铅笔扔在桌子上。铅笔在桌面上滚了两圈，掉在地上，发出清脆的响声。
“温度曲线在T等于零点零五微秒的时候，出现了断崖式下跌。压强数据直接归零。”他揉了揉发涩的眼睛，声音里透着深深的疲惫。
坐在他对面的是理论物理部的副主任，老陈。老陈四十多岁，头发已经有些稀疏。他没有像年轻研究员那样发脾气，而是默默地弯下腰，捡起那支铅笔，重新放回笔筒里。
“老陈，咱们的千层饼模型，是不是在根子上就出了问题？”年轻研究员忍不住问道。
老陈叹了口气，端起手边的搪瓷茶缸，喝了一口已经凉透的浓茶。
大西北在两万吨当量的裂变核弹上取得了成功，但李枭的战略胃口绝不仅限于此。面对美国和苏联庞大的战略纵深，两万吨的爆炸范围在宏观地图上不过是个小黑点。大西北需要一种当量在百万吨级、能够一次性抹平一个超大型城市群的终极武器——热核武器。
裂变弹的威力存在物理上限，因为核材料一旦超过临界质量太多，就会在起爆前自发引爆。而聚变反应则不同，只要能提供足够的温度和压力，理论上可以无限增加聚变材料，释放出没有上限的能量。
老陈他们正在推演的，就是大西北的第一代聚变武器构型，内部代号“千层饼”。
这个构型的原理听起来简单粗暴：像摊煎饼一样，将一层裂变材料和一层聚变燃料，交替重叠放置。外层再包裹上一层厚厚的高能炸药。
“按照最初的设想，”老陈指着图纸上那个像个大洋葱一样的模型，“炸药起爆，把裂变层往里挤压。铀-235达到超临界，发生裂变。”
“裂变产生的高温，去点燃夹在中间的氘化锂，引发聚变。聚变产生的高能快中子，再反过来轰击铀-238反射层，产生更多的裂变能量。层层叠加，威力暴增。”
老陈苦笑了一下，指着那堆被判了死刑的打印纸。
“可惜，物理规律不是摊煎饼。咱们在算盘上打得挺好，但昆仑二号的流体力学模拟，狠狠地抽了我们一巴掌。”
在过去的几个月里，为了计算爆炸瞬间那复杂的热量传递和物质膨胀，大西北动用了刚刚扩建的计算机阵列，耗费了海量的电力进行模拟。
结果却令人绝望。
“热辐射的扩散速度太快了。”那个戴黑框眼镜的研究员接上话茬，他用手指在空中比划了一个爆炸的手势。
“裂变一开始，产生了一千万度的高温和庞大的X射线。但问题是，氘化锂这种聚变燃料，在这个温度下还没来得及发生聚变反应，就被裂变产生的巨大膨胀力给直接炸飞了！”
这就是千层饼构型的死穴。
裂变反应太暴烈，还没等聚变材料被加热和压缩到足够的程度，整个炸弹的结构就已经四分五裂。聚变材料像被风吹散的沙子一样，飘散在空气中，根本无法释放能量。
“咱们这几个月算出来的不是一颗百万吨级的氢弹，而是一颗夹着一堆废料、威力连两万吨都不如的‘大号脏弹’。”
分析室里陷入了沉默。几个月的努力化为泡影，这种挫败感比连续熬夜更让人难受。
就在这时，实验室的门被推开了。
赵广陵教授夹着一个公文包走了进来。他的步伐不快，但每一步都显得很沉稳。
看到分析室里这死气沉沉的气氛，赵广陵并没有感到意外。他走到工作台前，看了一眼那些标着“失败”的数据纸带。
“怎么，都被流体力学方程给难住了？”赵广陵放下公文包，拉过一把椅子坐下。
“赵所长，‘千层饼’这条路走不通啊。”老陈有些无奈地汇报，“裂变和聚变挨得太近了。裂变的能量还没点燃聚变，就把场子给掀了。”
赵广陵点了点头，从公文包里抽出一份新的文件。
“所以，我们不能把它们放在一个锅里炒。”
赵广陵站起身，走到旁边的黑板前。拿起粉笔，在黑板的左边画了一个圆圈，写上初级（裂变）。然后，在距离左边圆圈大约半米的地方，画了一个稍大的圆柱体，写上次级（聚变）。
最后，他在外面画了一个大椭圆，把这两个部分全都包裹在里面。
“既然挨得太近会炸散，那我们就把它们分开。”赵广陵用粉笔敲了敲黑板，“把原子弹作为‘扳机’，放在一头。把聚变燃料放在另一头。两者之间留出一段距离。”
老陈看着黑板上的新构型，眉头皱得更紧了。
“赵所长，分开放的话，初级爆炸的能量怎么传递给次级？中间隔着几十厘米的空气，等冲击波传过去，次级材料照样会被炸飞，根本达不到聚变需要的千万度高温和上亿个大气压啊。”
“不用冲击波。”赵广陵转过身，眼中闪过一丝锐利的光芒。
“用光。”
“光？”在场的研究员都愣住了。
“确切地说，是初级核爆在最初零点几微秒内释放出的海量软X射线。”
赵广陵在黑板上，从“初级”向“次级”画了无数条呈放射状的波浪线。
“在核裂变刚刚发生的瞬间，火球还没有膨胀。它释放出的大部分能量，是以X射线光子的形式辐射出来的。这些光子的速度，是光速。”
“光速，远远快于物质膨胀产生冲击波的速度。”
赵广陵的手指顺着外面的那个大椭圆划过。
“我们用高密度的贫铀，制造一个厚重的外壳，把初级和次级封闭在这个外壳里。这个外壳，我们叫它辐射腔。”
“当初级起爆，X射线以光速充满整个辐射腔。它们在贫铀外壳的内壁上反复反射，形成一个充满着高能光子的‘辐射光子气’。”
老陈的眼睛渐渐亮了起来，他似乎抓到了某种思路，但又觉得缺了点什么。
“就算有X射线，它也只是热量，怎么产生上亿个大气压去压缩次级的聚变燃料？”
赵广陵微微一笑，在次级聚变燃料的外面，画了一层薄薄的壳。
“这就是核心所在。我们不能让X射线直接照射聚变燃料。我们在次级外面，包一层塑料泡沫或者低密度的聚合物。在这层塑料外面，再包一层高密度的贫铀推进层。”
赵广陵的语速开始加快，描述着那个发生在一微秒内的微观奇迹。
“X射线瞬间加热那层塑料泡沫。塑料在高温下变成等离子体。同时，X射线被外部的贫铀推层强烈吸收。”
“贫铀推层的表面在吸收了巨量X射线后，瞬间发生爆炸性的气化，向外喷射出高温金属蒸汽。”
赵广陵做了一个火箭发射的手势。
“根据牛顿第三定律，作用力与反作用力。贫铀表面向外喷射蒸汽，就会产生一个巨大无比的向内反作用力——我们称之为‘火箭效应’。”
“这股反作用力，化作几千亿个大气压的辐射内爆压力，从四面八方，将内部的氘化锂聚变燃料，狠狠地向中心挤压！”
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赵广陵在黑板上重重地画了几个向内的箭头，直指次级的中心。
“在这个无法想象的压力下，氘化锂的密度瞬间被压缩了几百倍。这时候，次级中心放置的一根由钚制成的火花塞，因为受到极度压缩而发生裂变，提供最后的点火温度。”
“聚变，就在这一刻被点燃。”
分析室内鸦雀无声。
所有的研究员都被这个宏大而精妙的构想震撼了。
用一颗原子弹发出的光，去引发另一场爆炸，产生向内的挤压，最后点燃氢弹。
这个过程，裂变、辐射传输、物质气化、内爆压缩、聚变，环环相扣，时间尺度被压缩在百万分之一秒内。这不再是简单的炸药堆叠，而是一场在微观极限尺度上的能量舞蹈。
“这个构想……”老陈深吸了一口气，声音有些发颤，“太疯狂了。但是，在逻辑上，它确实是成立的。”
这是大西北在热核武器道路上迈出的关键一步。
“构想虽然提出来了，但这只是万里长城的第一步。”
赵广陵拍了拍手上的粉笔灰，神色变得凝重起来。
“这其中的变数太多了。X射线在辐射腔内的传输效率是多少？贫铀推层气化产生的压力到底有多大？次级会不会在压缩过程中发生破裂变形？”
赵广陵看着在场的研究员。
“这些问题，没有任何先例可以参考。我们只能依靠计算。”
“把‘千层饼’的数据全部封存。从今天起，计算中心的所有算力，全部转入‘辐射内爆’构型的偏微分方程推演。”
“我们要算出一个完美的辐射腔形状，算出一个能扛住几千亿个大气压压缩的次级结构。”
任务下达，整个计算科学研究所再次进入了连轴转的状态。
接下来的几个月，对于这些研究员来说，是一场对脑力和体力的极限压榨。
西京市的生活在厂房的轰鸣声中平静地流淌。菜市场里的蔬菜种类因为反季节大棚的推广变得丰富起来，工人们下班后可以去国营副食店买到新鲜的猪肉。
但在计算所，日夜没有了界限。
由于新构型的计算量呈指数级暴增，“昆仑二号”的算力被压榨到了极限。
为了加快进度，大西北甚至在西京市的几所大学里，招募了上百名数学系的女大学生。她们不需要懂复杂的原理，只需要掌握机械手摇计算机的操作。
在一个专门腾出来的大教室里，上百台黄铜外壳的机械计算机摆在长桌上。
女大学生们穿着统一的蓝色工装，手指飞快地在键盘上拨动数字，右手有节奏地摇动着手柄。
“咔哒咔哒咔哒……”
几百台机器同时运转的声音，像是一场机械的暴雨。
她们负责处理那些“昆仑二号”算不过来的、最基础的边界条件数值计算。一份份写满数字的草稿纸在她们手中传递，最终汇总到地下二层的数据分析室。
老陈已经连续三天没有回家了。他的办公桌下堆满了空掉的咖啡杯和揉成一团的废纸。
“辐射腔的内部形状不能是圆柱形。”老陈指着一张刚刚出来的计算结果，对旁边的助手说。
“X射线在圆柱形腔体内传输，到达次级两端的能量不均匀。这会导致次级被压缩时发生变形，变成一个不规则的椭球体。一旦变形，内部的压力就会失衡，聚变反应就无法进行。”
“我们需要一个两头粗、中间细的‘花生’形状，或者在辐射腔内部增加由聚苯乙烯泡沫制作的辐射通道，来引导X射线，让次级受到的辐射压力绝对均匀。”
随着计算的深入，各种闻所未闻的材料学问题也接踵而至。
聚变燃料的选择，成了工程实现上的一个大麻烦。
自然界中，最容易发生聚变的是氢的同位素——氘和氚。
但氘和氚在常温下都是气体。如果要用它们做炸弹，就必须把它们冷却到零下二百五十度，变成液体。
这就需要给炸弹配备一个庞大的制冷系统。那造出来的将不是一颗可以空投的炸弹，而是一个重达几十吨、只能建在地面上的三层楼高的大冰柜。这种被称为“湿式”氢弹的玩意儿，没有任何实战价值。
大西北需要的，是干式氢弹。燃料必须是固态的，可以在常温下保存。
目标锁定了氘化锂-6。
这是一种白色的结晶粉末。在常温下非常稳定。
奇妙之处在于，当它在爆炸瞬间受到裂变产生的中子轰击时，锂-6原子核会吸收一个中子，发生裂变，生成氦-4，同时释放出一个极其宝贵的氚原子。
这个瞬间生成的氚，立刻与氘发生聚变反应，释放出庞大的能量。
用固体的氘化锂，完美解决了制冷问题。
但是，天然锂矿石中，锂-6的含量只有微怜的百分之七点五。绝大部分是无法参与这种反应的锂-7。
如果直接用天然氘化锂，爆炸产生的氚太少，无法维持聚变。
必须将锂-6提纯。
这项任务落到了西北第四特种化工厂的头上。
八月，天气炎热。
四厂的一间防爆车间内，空气中弥漫着一股刺鼻的汞蒸汽味道。
这里正在进行锂同位素的提取。他们采用的方法，同样危险且充满毒性——锂汞齐交换法。
几座高达十几米的交换塔矗立在车间中央。
在塔内，溶解了锂金属的液态汞，从上方如雨点般喷洒而下。
而在塔底，水溶液向上泵入。
两种液体在塔内逆向流动，发生充分的接触。
在这个宏观的流体力学过程中，发生着微妙的微观化学置换。锂-6同位素，比锂-7更倾向于留在液态汞中。
“控制塔内温度。注意汞蒸汽泄漏报警器。”车间主任戴着防毒面具，紧盯着仪表。
这种交换过程的效率极低。液体必须在几十个塔之间反复循环数月之久，才能在底部的汞齐中富集到纯度达到百分之四十以上的锂-6。
随后，这些高浓度的锂汞齐被送入真空蒸馏炉。在高温下，剧毒的液态汞被蒸发回收，留下的，便是珍贵的锂-6金属。
这是一种用时间、电力和工人的健康风险换取微观同位素的残酷工业拉锯。
每一克高纯度的锂-6，其成本都远超同等重量的黄金。
回到计算所的地下室。
时间进入到了九月。
经过几个月的疯狂推演，第一代“辐射内爆”构型的数学模型，终于在纸面上画上了句号。
老陈拿着那份厚达几百页的最终报告，走进了赵广陵的办公室。
他的眼眶深陷，但眼神中却透着一种异样的狂热。
“赵所长。我们算出来了。”
老陈将报告放在桌子上。
“基于天罚级别的初级裂变弹作为扳机。次级采用高纯度氘化锂-6。外部包裹三厘米厚的贫铀推层。”
“辐射腔形状采用修正后的花生构型。”
老陈咽了一口唾沫，报出了那个由“昆仑二号”计算出的理论数字。
“如果一切条件满足。”
“这枚代号‘狂风’的热核装置，其爆炸当量，将达到三百万吨TNT。”
三百万吨。
这是之前那枚天罚原子弹威力的整整一百五十倍。
赵广陵看着报告上的数据，没有说话。他知道，这仅仅是理论上的胜利。
从纸面的数学公式，到戈壁滩上那朵真正的蘑菇云。中间还要跨越无数道工程制造、材料加工和精密起爆的鸿沟。
但大西北的这台机器，已经在同位素和偏微分方程的狂欢中，找准了方向。
第一代简单叠加构型的受挫，并没有让大西北停下脚步，反而逼迫着这群物理学家和工程师，在微秒级的光辐射传输和流体力学内爆上，完成了更深层次的认知突破。