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三相彈（tri-phase bomb）也稱“氫鈾彈”，以天然鈾作外殼，其放能過(guò)程為裂變-聚變-裂變?nèi)A段的氫彈。在熱核裝料外包上一層鈾238外殼，聚變反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的高能中子使外殼的鈾238起裂變反應(yīng)，釋放出更多的能量。

三相彈在結(jié)構(gòu)上是在熱核裝料外包一層鈾238外殼,聚變反應(yīng)時(shí)，先由中心的鈾235或钚[bù]239裂變產(chǎn)生超高溫,氘[dāo]在進(jìn)行熱核反應(yīng),在高速?zèng)_擊中子流的持續(xù)轟擊下,外層鈾-238發(fā)生裂變,可獲得氫彈和原子彈雙重爆炸威力。

1954年3月1日，美國(guó)在馬紹爾群島進(jìn)行了第一次氫鈾彈爆炸，造成遠(yuǎn)離爆炸中心200千米處的一艘日本漁船上23人全部由于放射性塵埃的污染而得了放射病。因此稱之為“骯臟”氫彈。

概念

普通氫彈是在原子彈的基礎(chǔ)上，外面包一層熱核材料（氘、），由裂變反應(yīng)放出熱量導(dǎo)致聚變反應(yīng)，進(jìn)而釋放出更多的能量。因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)重核裂變觸發(fā)輕核聚變，所以，在物理學(xué)上又將氫彈稱為雙相彈。

三相彈是在普通氫彈外再包一層貧鈾（鈾238）材料，爆炸時(shí)先由中心的鈾235或钚239裂變產(chǎn)生超高溫，在這條件下氘和氚進(jìn)行熱核反應(yīng)，如同氫彈一樣釋放出巨大能量，產(chǎn)生大量快速?zèng)_擊中子，其速度超出每秒五萬(wàn)千米，在高速的中子流的持續(xù)轟擊下，外層的鈾-238的原子發(fā)生裂變，釋放巨大的能量，從而獲得氫彈和原子彈的雙重爆炸威力。鈾238這種用于坦克裝甲和穿甲彈的材料雖然平時(shí)很安分，但當(dāng)氫彈發(fā)生核聚變時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量高能中子，鈾238的鈾核會(huì)引起裂變，產(chǎn)生出能量和裂變中子，前者增強(qiáng)了殺傷威力，而后者反過(guò)來(lái)沖擊氫彈中的鋰-6材料，制造出新的氚，加劇新一輪的熱核聚變。三相彈的原理是核裂變-核聚變-核裂變?nèi)齻€(gè)過(guò)程，所以叫三相彈。同時(shí)，這種爆炸產(chǎn)生的鈾-238碎片很多，于地面形成的放射性污染也很嚴(yán)重，從殺傷力的角度來(lái)說(shuō)更加威懾。

三相彈是氫彈的一種。世界上大多數(shù)氫彈，特別是用于戰(zhàn)略核武器的大當(dāng)量氫彈，都是三相彈。三相彈是為增大威力而產(chǎn)生的，三相彈威力中差不多一半是來(lái)自裂變，所以造成的放射性沾染嚴(yán)重，但并非通常意義上的臟彈。

發(fā)展歷程

研制背景

美蘇冷戰(zhàn)時(shí)期，美蘇雙方為了追求更大的核武器當(dāng)量，研制了三相彈。

研制歷程

在50年代初，美國(guó)與蘇聯(lián)已經(jīng)成功地制成了多級(jí)型熱核炸彈。1952年10月31日，美國(guó)進(jìn)行了世界上首次氫彈試驗(yàn)。這顆氫彈的核材料是液態(tài)的氛和氟[fú]的混合物，所以叫做“濕法”氫彈，其重量達(dá)65噸，因此無(wú)法用飛機(jī)運(yùn)載，只能放在地面爆炸，爆炸威力為1000萬(wàn)噸三硝基甲苯當(dāng)量。

前蘇聯(lián)于1953年8月12日進(jìn)行氫彈試驗(yàn)，他們首次用固體氘化鋰（LiD）作為熱核裝料，稱為“干法”氫彈,它的體積和重量均可大大縮小，有可能用飛機(jī)投放。

1954年2月28日，美國(guó)在馬紹爾群島的比基尼環(huán)礁上進(jìn)行了一次威力約為1500萬(wàn)噸TNT當(dāng)量的三相彈試驗(yàn)，由于是地面核爆炸，爆后在南太平洋7000平方海里(約24000平方千米)地區(qū)的上空籠罩著致命的放射性煙霧，使得236名馬紹爾群島居民，31名美國(guó)人，23名日本漁民受到意外的放射性傷害，其中還有1名日本漁民于當(dāng)年9月死亡。因此，人們稱之為“骯臟”氫彈。

原理及結(jié)構(gòu)

技術(shù)原理

要想使原子彈發(fā)生爆炸，只需要有相應(yīng)的中子發(fā)生器適時(shí)提供若干“點(diǎn)火”的中子就可以了。氫彈要發(fā)生爆炸，就沒(méi)有那么簡(jiǎn)單了。我們知道，要使兩個(gè)原子核聚合在一起，形成一個(gè)重核，就必須克服帶正電的原子核之間的排斥力。要沖破兩個(gè)原子核之間的排斥力，就必須設(shè)法讓一個(gè)原子核以極高的速度向著另一個(gè)原子核沖過(guò)去，一直沖到能夠發(fā)生核聚變的距離上,那么,這兩個(gè)原子核就結(jié)合在一起了。物理學(xué)知識(shí)告訴我們，分子運(yùn)動(dòng)的速度會(huì)隨著物質(zhì)溫度的升高而加快。因此，只要將輕核材料的溫度升高到足夠高，聚變反應(yīng)就能夠?qū)崿F(xiàn)。

科學(xué)家在氫彈中設(shè)計(jì)了一個(gè)來(lái)“點(diǎn)燃”熱核爆炸的起爆原子彈，并把它稱為“扳機(jī)”系統(tǒng)。原子彈“扳機(jī)”是怎樣引爆氫彈的呢？讓我們看看氫彈結(jié)構(gòu)示意圖和它爆炸的過(guò)程。氫彈是由3種炸彈組成：在它的彈殼里，有液態(tài)氛作為熱核材料，里面是原子彈，由鈾作為核裝料，另外還有普通炸藥作為引爆裝置。整個(gè)爆炸過(guò)程雖然極短，但是步驟分明：

當(dāng)雷管引起普通炸藥爆炸時(shí)，就將分開(kāi)的核裝料迅速壓攏，使其達(dá)到臨界質(zhì)量，造成原子彈爆炸，即氫彈的“初級(jí)”爆炸；然后原子彈爆炸產(chǎn)生的幾千萬(wàn)攝氏度高溫，使氛和氟的核外電子流統(tǒng)統(tǒng)剝離掉,成為一團(tuán)由裸原子核和自由電子所組成的氣體——等離子體，氯和氟以每秒幾百千米的速度互相碰撞，迅速、劇烈地進(jìn)行合成氨的反應(yīng)，巨大的聚變能量進(jìn)發(fā)而出，就造成氫彈的“次級(jí)”爆炸。這就是原子彈“扳機(jī)”引爆氫彈的全過(guò)程。

基本結(jié)構(gòu)

三相彈，又稱為氫鈾彈，是最早用做武器的一種普通氫彈。在結(jié)構(gòu)上是以天然鈾或濃縮鈾作為熱核燃料的外殼，把熱核燃料包裹起來(lái)。在氫彈爆炸時(shí)，熱核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的大量中子由內(nèi)向外運(yùn)動(dòng)進(jìn)入外殼時(shí)，引起鈾核裂變而釋放出巨大的能量和裂變中子；與此同時(shí)，裂變中子向內(nèi)運(yùn)動(dòng)進(jìn)入熱核區(qū)，與鋰-6核發(fā)生反應(yīng)生成氟。這種結(jié)構(gòu)為熱核燃料的充分反應(yīng)創(chuàng)造了更為有利的條件。加上鈾殼本身釋放的巨大能量，使氫彈的威力大大提高。這種氫彈實(shí)際是由原子彈一氫彈一原子彈組成的，所以又叫做三相熱核炸彈。

優(yōu)點(diǎn)

高威力

當(dāng)氫彈爆炸時(shí)，熱核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的大量中子將進(jìn)入殼體，引起鈾核裂變，釋放出能量和裂變中子，同時(shí)裂變中子與氫核發(fā)生核反應(yīng)生成氨。因此，這種氫彈結(jié)構(gòu)可為熱核燃燒創(chuàng)造更為良好的條件，加之鈾殼本身釋放的大量能量，使氫彈的威力成倍地提高。這也是三相彈的主要優(yōu)點(diǎn)，不足之處是放射性污染較嚴(yán)重。

比威力

20世紀(jì)60年代中期，大型三相彈的比威力已達(dá)到了很高的水平。小型三相彈則經(jīng)過(guò)了20世紀(jì)六七十年代的發(fā)展，比威力也有較大幅度的提高。如果將三相彈運(yùn)用在實(shí)戰(zhàn)環(huán)境中，三相彈就不僅僅是具有核戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境中的生存能力，而且還必須具有突防能力。因此，對(duì)于三相彈的突防能力仍然是重要的研究課題。另外，三相彈的威力無(wú)比，因此，不僅僅是在實(shí)用時(shí)有嚴(yán)格的要求，在其貯存、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中，也要保證其絕對(duì)的安全。

低成本

為了進(jìn)一步增強(qiáng)氫彈的威力，人們?cè)跓岷瞬牧贤饷婕恿艘粚佑赦?238制成的外殼，讓聚變反應(yīng)中產(chǎn)生的快速中子轟擊鈾-238的原子核，使其又發(fā)生裂變并放出大量能量，從而制成了威力更大的氫鈾彈。因?yàn)殁?238在發(fā)生自持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)時(shí)，不存在臨界狀態(tài)的問(wèn)題。所以，鈾-238的外殼可以制作得很厚，在鈾-238裂變之后所釋放的能量可以達(dá)到80%。這種厚外殼結(jié)構(gòu)的核武器威力很大，并且所采用的材料是分離鈾-235后的剩余產(chǎn)物，在價(jià)格方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。