从原子弹和氢弹的爆炸原理来看,原子弹由于受自身临界质量的限制,存在一个极限爆炸当量,而氢弹只要增加核聚变材料,就能一直提高爆炸当量,理论上没有上限。
核弹从原理上可分为原子弹和氢弹,我们都知道氢弹的威力要高于原子弹,这其实是两者的爆炸原理决定的。
原子弹
其原理是利用裂变材料发生链式裂变反应,从而在瞬间释放巨大的能量,让原子弹爆炸的关键,就是控制好链式裂变反应,临界质量则是维持链式裂变反应所需的最小裂变材料质量。
简单点说,原子弹就是把两块或者多块裂变材料分别保持在临界质量以下,需要引爆时,就把它们迅速组合到一起从而超过临界质量,于是原子弹就爆炸了。
虽然原子弹有枪式和内爆式之分,但是其原理都是一样的,比如1945年美国投放到日本广岛的“小男孩”,就是使用枪式的爆炸原理,用一块裂变材料撞击另外一块裂变材料,使得整体超过临界质量引发爆炸。
临界质量并非完全固定,而是和材料的几何形状、纯度、物理性质、中子反射物等等有关,使用内爆式的话,一般铀-233的临界质量大约是15公斤,钚-239的临界质量大约是10公斤。
于是对于原子弹来说,爆炸前的每块裂变材料必须处于亚临界质量,然后结合起来要超过临界质量,如果你继续增加每块裂变材料的质量,在超过临界质量后自身就爆炸了,所以原子弹的爆炸威力存在上限,一般认为是50万吨TNT当量。
氢弹
相比之下,氢弹使用核聚变来释放巨大能量,比如我们每天看到的太阳,就是在发生氢元素向氦元素的聚变,每秒释放3.8*10^26J,相当于9亿亿吨TNT当量。
核聚变没有临界质量这个参数,无论你有多少核聚变材料,只要达到了相应的核聚变温度,就能引发聚变反应,所以理论上氢弹没有爆炸上限。
由于引爆氢弹需要上亿度的温度,化学爆炸是无法达到的,所以氢弹一般需要用原子弹来引爆,拥有氢弹的国家必须具有成熟的原子弹技术才行。
当然要想不断增加氢弹的爆炸当量也绝非易事,因为随着核聚变材料的增加,在最初一部分材料发生核聚变后,释放的能量会把周围的核聚变材料炸分散,使得后续的核聚变材料达不到反应条件。
要想增加氢弹的爆炸当量,对氢弹的爆炸结构有着特殊的要求,氢弹的体积也将变得无比巨大,从而失去了实用意义;比如苏美冷战时期,苏联引爆的沙皇炸弹重达27吨,爆炸威力相当于5000万吨TNT当量,爆炸时产生的蘑菇云有40公里宽,64公里高,是至今为止人类造成的最大规模爆炸。
因为原子弹由于受自身临界质量的限制,存在一个极限爆炸当量。而氢弹只要增加核聚变材料,就能一直提高爆炸当量。所以原子弹有上限,氢弹没有。
因为原子弹爆炸前,裂变材料必须出于亚临界质量,否则自身会爆炸,而氢弹没有。
因为这两种武器内部的结构是不一样的,一种是发生了核聚变,另一种是发生了核裂变。
原子弹的材料有临界质量,一般是两块材料(很少有多块,技术难度大,不安全,)构成,暂时称为a和b,a和b的质量都小于临界质量,但是a和b的总质量超过临界质量,原子弹通过化学爆炸把a和b聚合在一起,从而发生爆炸。只要纯度达到一定,而且核材料的质量超过临界质量就会发生爆炸,所以原子弹的核材料不能无限加,不然还没造好就炸了。临界质量是会改变的,和外界因素(比如外面有一个壳(这个壳可以反射中子,临界质量就会降低))密度越大,临界质量也越低,所以有种原子弹就是通过化学爆炸压缩核材料引发原子弹爆炸。所以原子弹的核材料一般不超过临界质量的两倍。而氢弹的材料主要约束条件是临界温度,只要不满足这个条件,材料怎么加都不会爆炸。不过临界温度非常高,一般通过原子弹来引爆氢弹。因此可以无限添加,只要钱够,材料够,技术达到要求。