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朝鲜核爆或为探索氢弹技术 前人道路已不可复制

2016年01月11日 18:42:34 来源: 观察者网 责任编辑: spxw_lqq

在2015年12月13日的观察者网“一周军情”栏目中,笔者曾说,金正恩当时在讲话中故意提到“氢弹”,可能是新一轮核试验前的试探。

之后不久,美国卫星照片也证实朝鲜丰溪里试验场一条新的坑道已经挖掘完成,表明核试验很可能迫在眉睫。

1月6日上午9时30分,朝鲜进行了该国历史上第四次核试验。据中国科学技术大学温联星研究组公布的测算结果,朝鲜2016年核爆当量约为1.13万吨,误差4200吨。研究尚无法确认其为氢弹试验。

美国、日本都在爆炸后不久起飞了用于搜集大气中放射性尘埃的飞机,其搜集的放射性尘埃将有助于确认朝鲜试爆的具体性质。

周六,朝鲜媒体又报道了金正恩视察弹道导弹水下发射的画面,画面中从水下发射的导弹成功点火升空。这可能就是去年12月朝鲜首次从水下的潜艇发射弹道导弹的画面,相比之下,朝鲜前一次水下发射试验中导弹出水后并未点火。如果这一消息确实,那么朝鲜已经成功突破水下发射弹道导弹的难题,从而有望提中程导弹的生存能力。

值得注意的是,朝鲜迄今为止的四次核试验,当量都相当小。据中科大公布的相关数据,朝鲜2006年的第一次核试验当量不到1千吨、2009年的第二次试验当量约7千吨、2013年的试验当量约1.2万吨。


朝鲜第一、第二次核试验

而根据瑞典斯德哥尔摩年鉴的说法,朝鲜的前两次核试验使用的核材料为钚,第三次和第四次可能是铀。

2015年有一部美剧《曼哈顿》,描写的是美国研制原子弹期间,少数科学家突破内爆式原子弹理论的故事。尽管该片情节过于夸张,甚至有些拖沓,但也确实反映了曼哈顿工程中的一些重要历史事实,有兴趣的读者可以去找来看看。

这部片中表现的事实之一是,曼哈顿工程中,选定的制造实战型核武器的材料是钚,因为当时已经发现可以利用反应堆生产钚,且生产难度要低于制造浓缩铀。但随后理论验证发现,钚不能用于制造“枪式法”原子弹。这让原本因为技术难度高,优先度被排在后面的“内爆法”原子弹构型受到了更多的重视。


美剧《曼哈顿》

事实上,美国在新墨西哥沙漠里引爆的第一颗原子弹,就是一颗内爆式原子弹。而扔到广岛的“小男孩”则是“枪式”原子弹,枪式法是原理上最简单的一种原子弹,实际上根本不需要进行试验,只要有足够的铀235,就能确保发生核爆炸——问题不过是能否发挥出最大威力。

世界上后来几个研制核武器的国家,则大多跳过需要大量高浓缩铀的枪式法,直接研制内爆式原子弹。因为这种原子弹是通往后来更先进的核武器的必经之路。

朝鲜自然也不例外,其最初的两颗原子弹都是采用钚为反应材料的内爆式原子弹。只不过,第一次核试验的威力不到一千吨,通常被认为是由于部分触发了裂变反应,但大部分材料被炸散,未能参加裂变反应导致的。

而此后朝鲜的几次核试验,吨位都是几千吨到一万吨,尤其是第三次核试验,可以证明朝鲜不仅掌握了内爆式原子弹的基本技术,而且已经可以制造出较为小型化的原子弹了——没有理由到第三次核试验还掌握不了内爆式原子弹的基本技术而发生反应不完全的情况,如果真是这样的话,朝鲜核科学家们恐怕住不进电视新闻中漂亮的科学家新村,大概要被送去“挖煤”了。

这其实不难理解,别忘记朝鲜到上世纪80年代末都是苏联“经互会”体系内主要从事机床机械加工业分工的,而制造内爆法原子弹需要的基本技术,除了生产核原料外,主要就是精密加工,这方面,朝鲜的能力并不差。

美国方面认为,朝鲜通过巴基斯坦的卡迪尔·汗博士获得了一种60年代装备于近程导弹上的核弹头的详细资料,这种弹头也是迄今为止极少数经过“两弹结合”试验实际验证的弹头。该型弹头的重量约为290公斤,爆炸当量约2万吨,是没有聚变加强的典型原子弹。

朝鲜2013年的那次试爆中爆炸的核炸弹或许就已经接近了这种弹头的水平。

可以说,如果朝鲜打算迅速建设起最基本的核威慑能力,就应该尽快制造50-100枚装备这种弹头的“劳动”或者“舞水端”导弹,这将形成对日本、韩国、乃至亚洲部分美国军事基地的核威慑。根据现有的信息,国际上广泛相信朝鲜已经拥有可以生产至少几十枚核弹的钚,而“劳动‘和“舞水端”导弹朝鲜现在就已经有不少装备——可以说这样的做法对于朝鲜并非遥不可及。

但是朝鲜并没有这样做,反而在今年进行了“氢弹”试验。

结合朝鲜此前不惜重金购买8轴大型导弹发射车,并积极研制KN-08洲际导弹,朝鲜的目标显然是攻击美国本土——至少也是夏威夷。这个有128万人口居住的群岛是一个合适的战略威慑目标。它距离朝鲜在6000公里以上。


朝鲜阅兵上出现的8轴导弹发射车

今年朝鲜展示的KN-08取消了第三级固体燃料助推器,改为2级液体燃料,射程估计在6000-7000公里,也基本能够得着夏威夷。

根据美国2000年左右公布的关于核武器攻击人口密集城市的相关模拟计算,核武器攻击现代超级大都市的最佳方法是使用多个当量不超过50万吨的弹头进行覆盖式攻击,主要利用核爆炸形成的光辐射火灾将城市烧成平地。

但在冷战早期,没有出现多弹头导弹的时代,攻击大城市的弹头一般是超过百万吨级的核弹空爆,这样也能实现对大城市的巨大杀伤,只不过在成本效率方面并不是最优。美国估计中国东风-5的弹头就是单个的300-400万吨氢弹——一般认为中国东风-5A的弹头是世界上最后一种大规模装备的现役氢弹,其他国家的现役实战弹头都已是更廉价的三相弹。(金灿荣教授曾经说过中国的“于敏构型”氢弹“保质期”更长,维护更廉价,这样的说法没有在其他地方见到过,或许只是金教授随口说的“段子”。到现在为止,关于氢弹的所有信息都是这样迷雾重重,无法证实,也无法证伪。)我国后来为东风-31、东风-5B等新型导弹研制的弹头也被认为都已经采用三相弹设计。因此东风-5A的弹头未来随导弹一起退役后,世界上主要大国将都不再装备氢弹。

顺便说一句,世界上试爆过的当量最大的“纯粹”氢弹是“赫鲁晓夫”炸弹,苏联原计划试爆的“沙皇炸弹”是三相弹,1亿吨当量,为了降低威力,把外面的铀层换成了铅,因此爆炸威力削减一半,变成了5000万吨,那颗氢弹中,聚变反应放出的能量占了总能量的99%以上。

对于朝鲜来说,有样学样自然是最简单的办法。其KN-08的弹头追求的设计目标毫无疑问就是当量100万吨以上的氢弹。

为了研制这种“末日武器”,朝鲜必须突破“增强型原子弹”的技术,或美国人所谓的可调当量型原子弹的技术,也就是在原子弹核心注入气态氚,造出体积较小的原子弹。另一方面来说,掌握了这种技术就能有效制造出当量较小,体积也较小的原子弹,美国人认为朝鲜2011年左右已经走到了这一步。

在掌握了这种构型的原子弹后,就可以开始考虑真正氢弹所需要的更复杂,且至今没有可信详细描述的最神秘的那部分技术——氢弹两级之间的传导结构什么样?用什么材料制造X射线反射镜?还是采用传说中于敏构型采用的X射线透镜?那又是什么结构?……朝鲜上次核试验可能已经接近这一步,那么此次核试验可能就是要验证他们的科学家对氢弹技术的一些理论猜测。因此试爆的可能只是“扳机”部分,这样就不需要太大的当量,同时他们可以在“扳机”上装一个自己设计的级间段,来验证爆炸时候级间段能否按照理论设计一样发挥作用。这是只能通过核试验来验证的,要研制氢弹,这样的试验必不可少。

不过,笔者认为,朝鲜很难突破氢弹。看看历史,美国研制氢弹时是不惜工本,为了搞清楚核弹爆炸后0.01秒内到底发生了什么,他们的第一颗“氢弹”自重达到82吨,从核心延伸出来长达27公里的管线,用来搜集爆炸瞬间的数据,以验证科学家们的计算数据是否与现实完全合拍。

相比第一个独立探索的美国,后面的国家可以通过分析在美国核试验后搜集到的放射性尘埃等信息来推测美国氢弹的基本结构。再加上陆续有一些零散的信息被透露出来,试验次数由此可以大大减少。不过看看法国研制氢弹的历程,就知道这事依然不容易,法国从1960年试爆第一颗原子弹,到1968年试爆第一颗氢弹,中间进行了30次核试验——这说明法国可能是用“穷举法”,也就是每种推算出来理论上或许可行的方法都试一次,来探索“泰勒-乌拉姆”构型的秘密。

相比之下,中国的第三次核试验就是25万吨的氢弹原理试验,这简直是不可思议的。此后,第六次试验就成功把爆炸当量提高到330万吨。


1967年6月17日第六次核试验,一枚真正的氢弹,核武器领域的“中国速度”

中国的核试验效率之高,恐怕是当今世界无法重复的——美国人认为中国很多关键信息是通过搜集美苏核试验的尘埃推测出来的,这个条件现在已经没有了。当然,中国的氢弹进展如此之快主要还是靠着于敏先生的天才——也有人认为是不可思议的运气——于老先生关于氢弹几个关键问题的突破都是先提出猜想,再进行验证,然后发现最初的猜想完全准确。

朝鲜有没有于敏老先生一样的天才科学家呢?如果没有的话,朝鲜可能需要几十次核试验才能摸到氢弹的门槛,以朝鲜现有的经济实力,这恐怕是不可能的。

当然,朝鲜目前如此大张旗鼓的搞“氢弹”,笔者推测也可能是“双管齐下”,其目前试爆的几乎可以肯定是聚变助爆式原子弹,但其用意却是双重的。一方面,这种原子弹是研制真正氢弹的必经之路,如果试爆验证了他们对于氢弹理论设计的猜想,接下来就可以进行真正氢弹的设计试验了;另一方面,如果经过这次试验后确认他们关于氢弹的理论推测不对,那么也可能改弦更张,放弃氢弹,开始研制实战型加强型原子弹——其威力达到几十万吨的话,装在KN-08导弹上也勉强具备战略威慑力。

换言之,这是一种“赌博”,印度此前进行的“氢弹”试验也有类似性质,他们在自己宣称的“氢弹”试验(实为加强型原子弹试验)失败后就放弃了继续研制氢弹,因为现代世界上,政治条件绝不可能允许一个国家进行几十次核试验,更不用说朝鲜没那么多核材料如此“奢侈”。

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