一枚氢弹的威力相当多少枚原子弹?

用户7665302054986


这个问题需要作具体比较。先来了解一下原子弹和氢弹的原理。原子弹是人类的第一代核武器,首先由美国研制成功,并在日本广岛和长崎分别投下一枚,加快了第二次世界大战的结束进程。当时原子弹的巨大威力震惊了整个世界,于是几个世界强国纷纷塌上原子弹的研制之路。到今天,合法拥有原子弹的国家有五个,分别是美俄中英法,非法拥有核武器的则有以色列,巴基斯坦,印度和北亚一个国家。



原子弹的威力是有上限的。这里提一个概念,叫做临界质量,即维持核子连锁反应所需的裂变材料质量。传统原子弹的原理说白了就是将一堆质量超过该反射性物质临界质量的放射性物质放一起,或者使用高能炸药使接近临界质量的放射性物质因为爆炸冲击波而被压缩,实现实际的放射性物质质量大于其临界质量,从而引发一连续的链式反应,释放出巨大的能量。

以使用铀235为原料的原子弹为例,在没有反射层的情况下,铀235的临界质量是48.8㎏。也就是说,超过48.8㎏的高密集度铀235放在一起,那么就会非常不稳定,甚至自动发生链式反应。正常情况下,提升原子弹威力,就要增加装药量。但是药装多了不稳定,很可能自己就炸了,所以原子弹的威力出现了天花板。这个天花板是50万吨TNT当量。到目前为止,人类制造的威力最大的原子弹是美国人的MK-18“国王”,其爆炸当量就是50万吨TNT。其爆炸直接致死半径2千米,有效杀伤半径达到了5.5千米,可以覆盖95平方公里的土地面积,足以摧毁一座规模相当的城市。核武器杀伤半径计算公式,及2万吨与50万吨TNT当量核武器杀伤半径对比图。

后来,科学家找到了另外一个提升核弹威力的办法,那就是提升链式反应利用效率。传统原子弹爆炸的时候,因为释放巨大的能量,链式反应才刚开始,核原料就被自己炸开了,于是碎成渣渣的铀235又重新低于临界质量,变得稳定起来,不再链式反应。所以铀235根本没有全部消耗,利用率非常低。当年美国的第一代原子弹胖子和小男孩的利用率分别只有17%和1.3%,小男孩装药64㎏,真正发生链式反应的铀只有100多克,其利用率非常惨。所以科学家将目光放在了提升原子弹链式反应利用率上,并发明了氢弹。氢弹其实就是利用核聚变的办法加强裂变,从而达到提升核原料利用率的目的。氢弹的爆炸过程分为两个部分,即先裂变,再聚变。在裂变时链式反应产生的高温高压使氘和氚发生聚变变成氦,然后释放出强大的中子流,利用中子流的轰击保证链式反应继续发生,从而大幅度提升核原料的利用率。从此,随着氢弹的成功,人类核武器的爆炸当量不再有天花板。

典型原子弹

后来随着技术的进步,氢弹再一次得到改进,于是五大国洲际弹道导弹通用的三相弹产生了。三相弹(也是氢弹的一种)的爆炸又比传统氢弹多了一个过程,即先裂变,后聚变,再裂变。这样一来,同质量的核原料利用率再上升到了一个新的水平,核武器开始小型化。美国W88热核弹头,其自重只有360㎏,但是却有47.5万吨TNT的爆炸当量。一枚美国的三叉戟II潜射洲际弹道导弹可以携带8-14枚W88核弹头,是目前世界上小型化做的最彻底的一款核弹头。
那么一枚氢弹的威力究竟相当于多少枚原子弹呢?我们拿最大氢弹,前苏联大伊万氢弹和最大原子弹,美国MK-18“国王”进行比较。大伊万氢弹采用夹心饼干构型,设计当量超过了1亿吨TNT。不过后来前苏联考虑到国际影响和对环境的破坏,将其进行了缩减,最后这枚疯狂的氢弹爆炸当量为5000万吨TNT左右。相比之下,最大的原子弹爆炸当量为50万吨,仅仅为大伊万氢弹的1/100。而且氢弹的爆炸当量没有上限,一枚氢弹的威力可以相当于100枚原子弹,甚至更多!不过这仅仅是爆炸当量的对比,要说破坏范围就需要根据文中图2的计算公式仔细对比了。


赤焰哒哒哒


原子弹和氢弹没有可比性的!原子弹是有个临界值的,超过这个临界值原子弹内的核材料就会自行反应,也因为如此,原子弹最大也就做到几十吨TNT当量,无法再继续做大。而氢弹则不一样了,氢弹理论上是没有上限的,想做多大就做多大,人类制作的最大的氢弹“沙皇炸弹”,当量相当于5000万吨TNT,而且这还是为了多方面考虑消减了一般的当量,“沙皇炸弹”原设计可是足足1亿吨当量TNT!

实战的氢弹

实际上用于战备值班和战略威慑的氢弹当量并不大,甚至和大当量的原子弹相差无几。

美国民兵3洲际弹道导弹(MinutemanIII)采用分导式弹头,一颗氢弹头当量相当于32.5万吨的TNT。其他国家的氢弹爆炸当量也都是控制在了几十吨这个区间,少有数百万吨当量的氢弹战备值班了,更不用说上千万吨当量的氢弹了。

原因

造成各核大国纷纷把核弹头造小的原因:

当量大,体积大,投送困难

如果要把氢弹当量做大,避免不了的是要把氢弹体积和重量做大。现在投放核武器的平台主要有弹道导弹核潜艇、洲际弹道导弹、战略轰炸机。前两者对核弹头的质量和体积要求很严格的,不然就无法搭载了。如果做的过大,就只能采用战略轰炸机去运送和投放氢弹了。

(世界上最大当量的氢弹“沙皇炸弹”总重量就要27吨左右,最终是由一架经过改装的图-95轰炸机搭载并且投放,27吨的重量和庞大的体积想都不用想是塞不进核潜艇和洲际导弹里的。世界上最大的核潜艇“台风级”核潜艇就是因为潜射导弹体积缩小不了,只能把潜艇设计的更大的。)

而且核弹针对的目标都是一些拥核大国,防空力量都很强大。随着技术的发展,防空手段越来越多样越来越先进,战略轰炸机想要突破密集的防空网再投放核弹越来越困难,而游弋在大洋深处的弹道导弹核潜艇和射程超过一万公里的洲际弹道导弹随着技术的发展越来越具有威慑力,故而各个核大国纷纷转向建设更具威慑性的海基和路基核力量,核弹头与之配套的开始小型化。

曾经美国人也有想过要把原子弹威力做大,(美军曾经制作过一颗当量50万吨左右的原子弹,这是人类制造的当量最大的原子弹),由于效果不好而且体积大,没什么实战意义,还不如小型化的氢弹,故而后面就很少研究大当量的原子弹了。

目前世界上正儿八经的合法拥核国家(五常),战备值班的通常都是小型化的氢弹,原子弹只作为氢弹的“点火”装置,很少再拿来单独使用了。


Mister李


没有固定数值,氢弹属于没有上限的一种存在,它的威力,上不封顶。理论上,只要有钱有技术,一颗氢弹,你给一个恒星炸了都没有问题。所以你单独拿出来氢弹和原子弹对比的话,意义不大,根本就比不出来,氢弹的重点就是威力没有上限,只有下限,最小威力。

核弹爆炸后能量释放更迅速、更猛烈,人们用的就是同等爆炸威力的TNT炸药的质量作为当量,去衡量核弹的威力。广岛的小男孩的枪式U235核裂变爆炸的当量是13000吨TNT炸药的威力,而随后在长崎引爆的胖子是使用内爆式钚239裂变弹,当量差不多是两万吨TNT炸药。

原子弹是第一代核武器,通过裂变起爆的,而氢弹则是通过“裂变+聚变”起爆的,目的是提高核燃料利用率。原子弹通过裂变释放能量,但是原子弹在设计上,核裂变是有限制的,既有上限又有下限,核裂变材料的临界质量一旦超出,没准就会自己炸了,小了又不行,所以原子弹的威力是有限制的。

而氢弹不同,氢弹的起爆过程大概就是“核裂变-核聚变-核裂变”,他需要靠核裂变产生的超高温去引发核聚变,他的最小威力差不多就是核裂变阶段的那个威力了。但是核聚变阶段,你只要有钱,有技术,就可以无限堆叠热核原料,去爆炸。但是没人去做这个无限威力的氢弹,花钱不说,威力过剩的话意义也不大。

早年间,1953年苏联宣布试验氢弹成功,当时他的当量才是40万吨,而1955年的沙皇炸弹爆炸,有史以来破坏力最大的核武器,它的当量超过了5000万吨。沙皇炸弹的威力和胖子的两万吨对比一下,2500倍。而当量50万吨的原子弹也不是没有,比当量二三十万吨的氢弹威力还大。

其实氢弹威力太大,也没有什么实战价值的,两国交兵,冷战时期那种保证互相毁灭的核武器数量,也就是摆在那看看而已。现在的核弹设计,其实是一枚导弹挂着及枚核弹头,去摧毁一个城市,成本没那么高,效果还好。你的分弹头去炸一个区,总比一个大核弹去炸一片荒山要好吧。

所以说,威力过大的核弹其实就是用来吓唬人的,当年某两个国家对着互相比氢弹威力,讲道理,谁敢放呢?制造个两亿吨当量的氢弹,难不成要把地球炸个对眼串不成?


军武文斋


原子弹与氢弹的威力对比是没有一个绝对数值的!原子弹是由核材料链式裂变反应释放能量的,而氢弹则是由核材料的热核聚变释放能量的,单纯的从能量角度分析,一千克核裂变材料完全裂变所释放出的能量约为2700吨标准煤,而1千克轻核材料聚变释放的能量约为2万吨标准煤,也就是说同等重量下,核聚变释放能量约为核裂变的8倍左右!所以理论上分析,同样质量的氢弹威力约为原子弹的8倍!



但是从实际出发,原子弹的威力实际上比氢弹差的何止是八倍!人类历史上制造过的威力最大的原子弹为1952年美国在常春藤行动中制造的一枚名叫“KING”的原子弹,其TNT当量约为50万吨。而地球上爆炸过的威力最大的氢弹为1961年前苏联在新地岛试验的“沙皇炸弹”,其当量为5000万吨,仅仅对比威力,两者相差了整整100倍!

既然氢弹可以威力可以达到如此夸张的程度,那么原子弹就不能争口气,在50万吨TNT当量的基础上继续加料吗?还真不能!原子弹不管是使用铀235亦或是钚239为原材料,其主要原理都是使用常规炸药将这些材料挤压至超临界质量,使其散发中子数达到超高浓度值,从而在短时间内发生滚雪球一般的链式裂变反应。这种反应对于原子弹的制造而言是好事,因为原理其实简单,制造起来也相对容易,所以像一些技术上其实并不牛逼的国家,例如半岛某国、印度、巴基斯坦甚至于伊朗,只要搞定了核材料,制造出原子弹都不是难事,然而核裂变的原理对原子弹的威力提高却是很大的阻碍。(核材料被压缩后,中子浓度增加,链式核裂变反应迅速完成并释放能量)

为了保证核弹头的小型化和足够的中子扩散浓度,武器级的铀235或者钚239要求是90%以上的丰度。但是丰度越高,相对来说,临界质量也就越小,所以对于核裂变材料来说,集中在一起的质量是有上限的,一旦超过这一质量,核材料就会达到临界质量而发生自行裂变!既然核装药的质量有限,那么就不能通过无限叠加核装药来提高原子弹的威力,因此50万吨TNT当量几乎就成了原子弹一个无法逾越的天堑!

(苏联第一颗原子弹,这种形状一般都为内爆式原子弹,核材料从四周向中心挤压)

而对于核聚变而言,主要是利用质量较小的氢的氘、氚等轻原子核在高压高温环境(这种环境一般用原子弹爆炸产生,所以原子弹其实是点燃氢弹的火)下撞击结合成较重原子核(例如氦)所释放出巨大能量,这种反应几乎不存在所谓的临界质量(除非你能把氢弹制造得像恒星一样大),因此氢弹的装药(主要为氚化锂6)是可以无限叠加的,只要核装药越多,核聚变产生的能量也就越大,氢弹的威力也就越大!

但即使是氢弹几乎可以做成无限大,但是随着核装药的增加,其他附带设备和零件也相应增加,体积和质量也会随之增大,最后很可能失去实战性能。例如前苏联的沙皇炸弹,长度8米,直径2米,总重量达到27吨,当时苏联乃至于全世界最大的图95轰炸机都是拆除了燃油槽与机腹炸弹舱门才将这枚变态炸弹勉强装下的,而在爆炸发生后,图95差点都没飞出沙皇炸弹的破坏半径,险些就回不来了。



认识到核弹体积和威力太大根本没有任何意义,现代洲际导弹上使用的大部分都是小型化的分导式核弹头,不仅增加了导弹运载核弹头的数量,提高了突防能力,而且可以同时打击多个目标,何乐而不为?例如美国最先进的潜射型三叉戟2导弹,主要携带的是10个W87型热核弹头(氢弹),单个重量约为250千克,威力约30万吨TNT!与当初美国投掷在日本的广岛原子弹相比(当量约2万吨,重量4吨),重量只有后者的1/16,威力却达到了后者的15倍!这就是原子弹与氢弹最真实的威力差距!


(美国W87核弹头维护,可见其体积真的很小!)


军武吐槽君


广岛长崎的原子弹,大概TNT当量是1wt~2wt,现在核弹没有这么小的,恐怕都是5wt~10wt。太小了,破坏力不够,产生不了终止战争的震慑力。

氢弹的当量要大得多,一般比裂变原子弹大1~2个数量级。比较常见的是100wt当量氢弹。

氢弹的当量可以造的很大,最大的氢弹是前苏联的沙皇炸弹,5000wt。但是,从武器攻击效果来说,一枚5000wt氢弹的破坏力不如100枚50wt的氢弹。所以,实际上大家不需要这么大的氢弹。我国的核弹头,最大的是300wt。

洲际导弹多弹头时,弹头的重量和体积都受到限制,于是很多弹头是20wt。五大国20wt分导弹头肯定也是氢弹,但用裂变原子弹也是能实现。那么为何很少用裂变材料做20wt当量呢?因为成本不一样。大当量后氢弹反而更便宜。

小型氢弹也有,比如中子弹,其实是氢弹的变种,它的当量就小些,大概10wt不到。


海螺008


核弹并没有固定的数值,所有的核武器都有其不同的使用定位,有的是轰炸机炸弹,有的是导弹上的分导弹头,还有采用炮射的微型核弹,所以,氢弹和原子弹的当量是没有标准数值的,只能取样几种核弹进行对比。



比如人们最静静乐道的超强核弹“大伊万”,它拥有5000万吨的当量,是单枚核弹的极致,如果拿轰炸日本的广岛原子弹“小男孩”做对比,显然后者1.3万吨的实际爆炸当量实在差得远了,“大伊万”是“小男孩”的3846倍。假如按美国估算的5700万吨当量,那么将是“小男孩”的4385倍。



实际上,大伊万爆炸后,人们觉得这种威力过剩的核弹作战能效太差,也没办法通过导弹投送,因此之后核武器小型化成为潮流,氢弹们的爆炸当量也跟着缩水了。



例如美国惯用的战斧巡航导弹BGM-109A型,它携带的W80核弹就是典型的小型化氢弹,最大当量为15万吨,是广岛原子弹的11倍。



而美军潜艇上的“三叉戟2”导弹携带的W88核弹头,当量为47.5万吨,一枚导弹携带8枚,它的当量是“小男孩”的36倍。

原子弹的最大当量是美国1974年靠堆叠裂变材料制造的“国王”,爆炸当量50万吨,法国据说也制造过30万吨当量的原子弹,但这些原子弹大多不存在实用性,也就没有继续发展,目前原子弹技术主要作为氢弹的点火器存在。



但话说回来,如果不比拼当量,而以毁灭威力来算的话,原子弹也差远了,美军在“三位一体”行动中爆炸的第一颗原子弹连旁边吊着的钢罐都没损坏,“十字路口”行动爆炸的两颗2万吨级原子弹并没有摧毁掉被轰炸的战列舰和航母群,我国第一颗原子弹也是一样,连顶原子弹的钢梁都没破坏光。



但我军1967年投掷的第一颗氢弹就不一样了,这颗330万吨的核弹直接烧融了400米外的铸钢,700处的坦克被完全破坏,内部动物被碳化,3千米外一辆54吨的机车被冲击波吹走,8-10千米的狗子、兔子当场死伤过半,14千米外的砖房也被掀飞。如果是这颗炸弹丢在广岛,日本人恐怕不存在什么“战后迅速重建,两年即住人”的情况了,广岛将会被彻底的抹掉。


王司徒军武百科


氢弹和原子弹都属于核弹的两种不同类型而已,原则上不能将其作为对比两者威力大小的凭证。因为不论原子弹还是氢弹都有自己的爆炸当量要求,只不过原子弹既有上限,又有下限,限制比氢弹要大得多,而氢弹只有下限没有上限,限制要比原子弹要小一些。

原因很简单,因为原子弹本身是靠核裂变来反应的,也就是通过某种易分裂的放射性重原子在裂变中失去质量,然后释放能量。通常情况下,1KG铀235完全裂变产生的能量大约在5.13x10^26MeV这个数量级上,大约相当于2.8万吨标准煤完全燃烧所释放的能量。

铀核裂变

但这个能量的释放不是那么简单的,核裂变的链式反应本质上铀235平时辐射所释放出的快中子去撞击另一个铀235的原子核,然后铀235裂变产生碘131、铯137、氙133、氪88等新原子,总质量损失,然后释放能量。但由于原子内极度空旷,只有达到一定密度和质量之后才能实现武器级的链式反应,前者称之为核原料浓度,后者称之为临界质量,也就是说二者缺一不可,这就是铀基原子弹的下限。原子弹的引爆其本质上就是将几块不同的高密度铀块(二氧化铀)拼凑成为一个整体,分开的铀块没达到临界质量本身,而合体的铀块超过临界质量,这就足够引爆了。

传统的枪式原子弹原理

但原子弹不光有下限还有上限,如果凭空无端堆叠的话就会轻易超过临界质量,那原子弹别说储存了,在制造过程当中就会出现链式反应事故。所以说原子弹只能在下限和上限之间这样一个空间内进行操作,低于下限无法引爆,高于上限则无法储存,所以通常原子弹也就几十万吨当量,过百都不可能。

第一颗运用在战争当中的原子弹小男孩

而氢弹却不一样,氢弹本身是一种热核武器,也就是通过核聚变反应来实现的。地球上能实现的核聚变不依赖质量和密度,也就不存在临界质量这一说,只需要达到高温高压的条件下,将氚等氢原子核压到一起就可以实现聚变反应了。而聚变反应必须依赖一个小型的原子弹作为扳机实现,不能低于最小原子弹的吨位就相当于是他的下限。

核聚变原理

但氢弹是没有上限的,理论上你只要能堆叠热核原料就可以无限增大这个氢弹的爆炸威力,苏联曾经计划引爆1亿吨的大氢弹,但由于某些问题最后限制在了5000万吨,这也是人类历史上最大的核弹爆炸试验。

世界上最小的M388核弹其实也是一枚氢弹

说完了这个其实就很好比了,最大威力的原子弹比不过最大威力的氢弹,但如果拿原子弹的上限去跟氢弹的下限对比,那就未必了,氢弹当中最小的M388爆炸当量在10万吨到20万吨之间,而原子弹当中超过这个威力的比比皆是,所以不说清楚某种型号就盲目对比这两类炸弹的威力是没有意义的。


铁匠工坊


回答这个问题前,我们首先需要选定合理的对比对象,无论原子弹、氢弹的爆炸原理如何,最起码两个对比对象必须是本领域内同一级别的存在。从这一点考虑,我们可以对比一下威力最大的原子弹和氢弹。

原子弹是第一代核武器,美国最早在实战当中使用了原子弹,1945年8月,美国分别在广岛和长崎投下两枚原子弹,上述两座日本城市顷刻间灰飞烟灭,值得一提的是,美国此举也加速了日本的投降进程,由此可见,日本当时着实被原子弹的强大威力吓了一跳,话虽如此,当时的原子弹,其TNT当量最多也就两万吨,因此,二战末期的原子弹根本不是威力最强的原子弹。

大家都知道,原子弹爆炸采用了铀235和钚239等重原子核的链式裂变原理,因此,原子弹实际上是一种裂变武器,不过,受制于所谓的临界质量,原子弹爆炸始终存在一个上限。以铀235为例,如果采用这种原料制作原子弹的话,其临界质量为48.8kg,这就意味着,如果堆放的铀235质量超过上述数额的话,放射性物质将会变得极其不稳定,甚至会引发自发式的链式反应。基于此,想要提升原子弹的威力也不能盲目增加装药量,否则就会引发自爆,在自己地盘上发生核爆炸。目前,原子弹的最大TNT当量已经确定,全球威力最强的原子弹当属TNT当量为50万吨的美国MK-18“国王”原子弹,抛开其杀伤方式不谈,“国王”可以直接杀死半径两公里范围内的生物,即使是5.5公里开外,依然有被原子弹消灭的风险,不夸张的讲,“国王”可以轻易摧毁面积95平方公里的所有生物,这样的话,一枚原子弹毁灭一种普通规模的城市应该没有问题。

氢弹与原子弹有相似之处,如果说原子弹依靠裂变而爆炸的话,氢弹的爆炸原理就由裂变和聚变两个过程组成,这么做的直接作用就是提高了核原料的利用率。裂变后,氢弹会释放出强大的中子流轰击氦,并保证链式反应持续发生,这种情况下,核原料的利用率被大大提高,同时,核弹爆炸所释放的能量几乎没有上限。

目前为止,全球威力最强悍的氢弹当属前苏联研发的“大伊万”,其爆炸当量达到惊人的1亿吨TNT,为了防止对环境造成巨大破坏,在考虑国际舆论因素后,“大伊万”的爆炸当量被人为限制到5000万吨TNT左右,这意味着,“大伊万”的威力至少达到“国王”原子弹威力的100倍以上,如果把实际杀伤能力考虑在内的话,这一数值还会更大。

值得一提的是,随着科技发展,现在的核武器早已不是越大越好,氢弹技术被改进后,各世界大国陆续研发出了更先进的“三相弹”,它与氢弹的最大区别就是小型化,除此之外,三相弹爆炸又多了一重再裂变的过程,这不仅意味着它的核原料利用率比氢弹更高,同时,同等体积的三相弹可以释放更大的能量,以美军W88热核弹头为例,虽然它的重量只有360公斤,却足以释放出将近48万吨TNT的爆炸当量,基于此,一艘美军核潜艇往往可以携带10枚以上的类似核弹头,其战略威慑意义更加突出。


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战甲装研菌


氢弹和原子弹虽然同属于核武器,但是威力确实相差很大。一枚小当量的氢弹相当于一千枚原子弹爆炸的威力!


阿梅利机枪


都没有病毒基因武器更有效,氢弹核弹都不能一次性灭绝目标国所有人,唯独生化武器可以做到。


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