于敏構(gòu)型是我國“兩彈元勛”于敏院士獨(dú)創(chuàng)的一種氫彈構(gòu)型。正是這種氫彈構(gòu)型使我們在氫彈研制上以世界第一的速度，僅僅不到三年的時間就完成了由原子彈到氫彈的過程。氫彈的研發(fā)屬于最高國家機(jī)密。
于敏構(gòu)型一經(jīng)公布便已經(jīng)具備實(shí)際投送、實(shí)戰(zhàn)的基礎(chǔ)水平。小型化上優(yōu)于美國的泰勒－烏拉姆構(gòu)型。
研究背景
1961年1月12日，于敏被錢三強(qiáng)約見并任命其為副組長。經(jīng)過艱辛探索，于敏解決了氫彈原理方案最關(guān)鍵的難題，為最終完成“于敏構(gòu)型”奠定了基礎(chǔ)。1965年9月，于敏團(tuán)隊在氫彈原理上取得突破，次月通過計算機(jī)驗算驗證了構(gòu)型可行性。在大批科學(xué)家和技術(shù)專家的共同奮斗下，中國從第一顆原子彈爆炸到第一顆氫彈爆炸僅用了2年零8個月。
原理
中國的于敏構(gòu)型氫彈是所有核武器國家中耗時最短的。氫彈包括初級和次級，初級依靠裂變能量爆發(fā)出的x射線，引發(fā)次級的聚變反應(yīng)（可以通俗地比喻為“點(diǎn)火”）。在這個過程中，“如何達(dá)到點(diǎn)火條件”是氫彈構(gòu)型設(shè)計的核心；相應(yīng)地，初級裂變材料通常為鈾或钚，次級聚變材料通常采用氘氚或者氘化鋰。即使初步了解了構(gòu)型的大概布置，也只是完整構(gòu)型設(shè)計的第一步——因為這個構(gòu)型本身是不符合物理直覺的——通俗地說，把次級放在原子彈旁邊，應(yīng)該是原子彈一炸，次級就會被“吹”扁，也就難以產(chǎn)生核聚變了。而于敏構(gòu)型通過利用X射線透鏡對原子彈爆炸釋放的能量進(jìn)行收集和聚焦，并使聚變材料稍微遠(yuǎn)離原子彈，既保證了次級結(jié)構(gòu)不會在原子彈爆炸初期過早損毀，又使聚變材料能夠獲得足夠能量以引發(fā)核聚變反應(yīng)。該裝置中含有U235、氚化鋰-6和U238。它被從一架轟六上扔下，在羅布泊試驗場上空2960米處引爆。
氫彈構(gòu)型
世界上的氫彈結(jié)構(gòu)只有兩種，一是美國人愛德華·泰勒、斯塔尼斯拉夫·烏拉姆設(shè)計的“泰勒－烏拉姆構(gòu)型”（T-U構(gòu)型）構(gòu)型，另一種是中國人于敏設(shè)計的“于敏構(gòu)型”。
T-U構(gòu)型
美國人愛德華·泰勒和斯塔尼斯拉夫·烏拉姆設(shè)計的“泰勒－烏拉姆構(gòu)型”（T-U構(gòu)型）構(gòu)型，是世界已有氫彈之一。T-U構(gòu)型的氫彈保存養(yǎng)護(hù)成本很高，2011年年底美國銷毀了擁有的所有氫彈。比如在蘇聯(lián)，恰恰是由于有很多極為優(yōu)秀的力學(xué)專家，因此反而在氫彈研制初期直覺認(rèn)為“此路不通”。美國的“氫彈之父”泰勒則稍好一些——他計算后發(fā)現(xiàn)次級變形限度要求太高，需要加個保護(hù)套，然而保護(hù)套又會強(qiáng)烈吸收能量，導(dǎo)致無法點(diǎn)火，所以他最初也放棄了這一思路。直到后來斯塔尼斯拉夫·烏拉姆又重提此事，泰勒忽然發(fā)現(xiàn)自己可能算錯了其中一個關(guān)鍵細(xì)節(jié)，于是兩人重新計算，才有了后來所謂的“泰勒-烏拉姆構(gòu)型”。
基本原理
“泰勒－烏拉姆構(gòu)型”核聚變彈被稱為“兩級炸彈”，分別是裂變觸發(fā)器（第一級）和壓縮聚變膠囊（第二級）。觸發(fā)器雖然強(qiáng)大，但是它能夠壓縮的膠囊大小是有限的，可用時間有限。如果需要更大的核彈，可利用核聚變二次爆炸壓縮并爆炸一個更大的第三級。每一級的大小是前一級的10-100倍，三級相當(dāng)于50公噸炸彈。
于敏構(gòu)型
1967年6月17日，中國爆炸第一顆氫彈——“于敏構(gòu)型”的氫彈。“于敏構(gòu)型”的氫彈威力比泰勒－烏拉姆構(gòu)型的高，且養(yǎng)護(hù)成本低于T-U構(gòu)型的。截至2018年，中國是國際上唯一一個保有30枚氫彈的國家。
研發(fā)經(jīng)歷
于敏自被請來工作后，立即用Breit-Wigner公式嚴(yán)格證明了，所有輕核反應(yīng)的截面均絕對不可能超過5巴。采用氘化鋰是第二選擇。在化鋰介質(zhì)中，不僅可以由氘氚反應(yīng)產(chǎn)生，而且還能由中子和鋰6的反應(yīng)形成氚。于敏運(yùn)用逆康普頓散射機(jī)制，仔細(xì)計算了一個滿足玻爾茨曼分布的電子和一個滿足軔致輻射譜的光子相碰撞并逐漸轉(zhuǎn)移能量的過程，最后證明，等離子體中的電子會迅速地將能量傳輸給光子，而處在均衡態(tài)的光子的能量密度，一定歸結(jié)為普朗克能量密度，即aT4，進(jìn)而否了氘化鋰。對于氫彈的爆炸是提供一個人為的類似于原子彈起爆的內(nèi)向的“向心”壓縮波，使腔內(nèi)氘化鋰溫度升高和密度增大點(diǎn)燃其中的氘氚反應(yīng)，從而導(dǎo)致了氫彈的迅速爆炸。其爆炸機(jī)理其實(shí)是和原子彈爆炸機(jī)理相似的由內(nèi)向性“爆轟波”所引發(fā)的中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)式的爆炸。
評價
中國科學(xué)院院士，粒子物理、理論物理學(xué)家何祚庥曾言：“打個比喻，一個由11人組成的足球隊，在場上踢球，但起關(guān)鍵作用的人員，卻往往是場外的教練和沖在前面射門的前鋒。于敏正是這支足球隊的教練兼中鋒。至于我，雖然也添在前鋒之列，但我這位邊鋒，雖然也曾多次和于敏并肩作戰(zhàn)，但到了關(guān)鍵時刻，臨門一腳、應(yīng)場入網(wǎng)的卻總是于敏院士。至于我，最多只能將足球踢到能由于敏“舉足破門”的最佳位置。在我來看，將中國的氫彈稱之為‘于敏構(gòu)型’ ，是完全準(zhǔn)確而恰當(dāng)?shù)摹！?/p>
參考資料 >
于敏構(gòu)型是否遲滯新核武研發(fā):中國中子彈世界領(lǐng)先.新浪網(wǎng)——新華網(wǎng) .2023-06-19
何祚庥憶于敏:當(dāng)之無愧的氫彈構(gòu)型最主要發(fā)明者.中國科學(xué)院.2023-06-19
于敏：用生命鑄成“國之重器”.中央黨史和文獻(xiàn)研究院網(wǎng)站.2025-12-09
兩彈一星元勛｜于敏：一個人的名字，早晚是要沒有的，能把微薄的力量融進(jìn)祖國的強(qiáng)盛之中，便足以自慰了.中國科學(xué)家精神.2025-12-09
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