第六百三十九章 原子彈理論....完成(上)

走進不科學 第六百三十九章 原子彈理論....完成(上)

實話實說。

其實在最開始的時候，徐云就知道楊世駒這貨絕不是什么意志堅定的硬骨頭。

畢竟在原本歷史中。

他雖然叫囂過“大陸絕不可能把我駕駛的U2給打下來”這種己方聽起來很漲士氣的話。

但實際上呢。

他一輩子壓根連一次大陸都沒敢飛過，頂多就是去香江和金門飛半圈而已。

就這種純純的口嗨舉動楊世駒還把它寫到了回憶錄里，可見此人的品性到底有多爛。

因此對于他選擇向林安邦坦白的行為，徐云并不算意外。

但他沒想到的是，楊世駒居然會這么慫.

在確定了徐云裝出的‘李南屏’的身份后。

他生怕自己提供的情報和李南屏出現重合，從而導致林安邦耐心以及自己到手的錢減少，于是便跟吃了華萊士似的稀里嘩啦的開始一瀉千里。

最后他連時任戰略空軍司令部的布魯斯·約翰遜喜歡找大長腿臺妹的事兒都給扒出來了，徐云很懷疑林安邦給他的水里是不是帶著吐真劑.

到了最后。

徐云甚至冒出了一個猜測：

原先楊世駒的神情其實是裝出來的，他在沒見著李南屏之前就準備跳反，狠厲的表情只是為了待價而沽罷了

當然了。

對于林安邦這些保密陣線的同志們來說，這顯然是件好事兒。

畢竟這年頭由于海峽阻隔和信號問題，對岸和大陸之間的消息傳遞非常困難。

否則后來也不會出現謝漢光的悲情故事了。

而楊世駒所屬的空軍，呢又是本就薄弱的情報體系中最為薄弱的一環。

因為飛行員這種職業需要長期培養，時間跨度很長，基本上都屬于某個勢力的嫡系，很難插入釘子。

因此楊世駒提供的很多情報，在價值上確實還是很可觀的。

如果楊世駒落入的是海對面的手里，說不定還真能靠這些情報活下去——畢竟二戰后他們連某個七開頭的部隊都照收不誤呢。

奈何兔子們和老鷹天生就是價值觀不同，楊世駒手上沾染的鮮血實在是太多了，惡行堪稱罄竹難書。

因此這種人的結局注定只有一個：

在人民的唾罵中被執行最終審判。

至于楊世駒得知真相后會怎么罵徐云和林安邦，那就不是徐云所能管的了。

反正都快死的人了，還不興他罵幾句啊？

當天下午。

蘇醒過來的楊世駒便被通過秘密渠道帶離了基地，不知被送到了哪兒。

不過基本上可以確定的是。

等到他把該交代的東西交代完，應該就會用自己的黑血向這片土地上被他坑害過的那些無辜之人謝罪了。

徐云和林宇則很快將楊世駒的事情拋到了腦后，重新將心緒投放到了各自的事務上。

在接下來的日子里。

整個221基地繼續按照原本的腳步前進。

徐云每天的工作就是在各個項目組反復奔波，做一些看起來似乎普普通通的工作。

但俗話說得好，萬丈高樓平地起。

再偉大的建筑工程，也依舊是靠著一枚枚普通的磚頭壘起來的。

這些微小的工作日復一日的累加起來之后，必將導致更大的

質變！

一個月后。

221基地。

理論組所在的地下室內。

今時今日。

這間地下室之內，內匯集了基地幾乎所有的理論部成員和基地領導：

李覺、老郭、程開甲、陸光達、王淦昌、陳能寬、大于、黃祖洽

就連錢秉穹和錢五師、趙忠堯這些大佬也都出現在了這里。

這兩類人同樣從座位上清晰的分成了兩部分：

基地領導坐在靠后方的位置，有點類似后世公開課上旁聽的那些老師。

諸多理論組成員們則坐的相對靠前，四五個人分占一張桌子，桌上擺放著厚厚一疊的算紙。

并且與往常不同的是。

今天的這間地下室內，每個人臉上的表情都極其微妙：

有緊張、

有激動、

有嚴肅、

亦有期待

即便是徐云這個后世來的穿越者，此時的神色同樣如此。

過了大概兩分鐘左右。

噔噔噔——

陸光達從第一排站起，快步走到了屋子的最前方，在一塊黑板邊上停下了腳步。

只見他環視了周圍一圈，深吸一口氣，緩緩說道：

“各位同志，在我們說正事之前，我想先問一個問題。”

“在座的同志們可有誰記得我們理論組成立至今已經有多久了？”

聽聞此言。

臺下一位梳著短發、有點齙牙但看起來很具活力的女孩子舉起了手：

“陸主任，我記著呢，今天是第1074天了。”

“是啊.1074天了”

陸光達的眼中浮現出了一絲追憶與感慨，說道：

“整整1074天，生活上的困難就不說了，咱們理論組在日常工作室可沒少受過累。”

“最早的時候計算機算力不足，我們只能用算盤和筆算來求解微分方程，一道公式六個人要算一晚上。”

“后來突破了最早的理論壁壘，我們又遇到了沒有中文資料的窘境，大家只能挑著煤燈去一個詞一個詞的翻譯.”

說著。

陸光達又指了指右邊的墻壁，開口道：

“最早來咱們課題組的同志應該都知道，咱們這層地下室的布局早先分成了左右兩間房。”

“右邊的那間比較大，原本是最早的辦公地點。”

“咱們現在在的這間面積比較小，只有隔壁間的三分之一左右，之前的規劃是用來存放使用過的計算稿紙。”

“結果算著算著咱們忽然發現，原先的這間屋子放不下稿紙了。

“于是無奈之下，只能把辦公地點和雜物間做了個掉換——開會之前我去看了眼，那間大屋子也沒多少地方能夠放算紙了。”

聽到陸光達的這番話。

臺下徐云的嘴角動了動，但最終還是沒有說話。

盡管他早在后世的時候就曾經在于敏的采訪中了解過這些事，算是已經看過了一遍內容。

可相同的話在由陸光達之口說出來后，依舊令他的情緒發生了些許不可遏制的起伏。

他們所在的這間屋子面積大概有一百平米左右，高度由于位于地下所以只有兩米五出頭。，

按照陸光達的說法。

隔壁那間屋子的面積是這間的三倍，那么大的屋子里塞滿了稿紙

這是一個令人一想就會無言的畫面，嘔心瀝血不外如是。

這其實還只是一小部分呢。

按照于敏老爺子后世采訪中提到的情況。

數年后221基地從金銀灘搬至川省九院，離開時光計算的稿紙就有整整十幾卡車.

“呼”

想到這里。

徐云只能呼出一口說不清何種情感的濁氣。

而在黑板邊。

陸光達則做了個與徐云相反的動作。

只見他胸口一鼓，整個人深吸一口氣，聲音驟然拔高了幾分：

“不過同志們，我們的努力并不是在白白浪費，隔壁屋子空間被擠壓的同時，我們開拓出的空間卻越來越大。”

“從最早的勢壘計算，接著是反常系數的推導，再然后是自由基濃度的測算和中子運輸方程”

“鏈式反應的一十五個步驟，到今天為止只剩下了.最后一個！”

說到最后。

陸光達更是激動的重重一揮手在空中一抓，仿佛握住了.

命運的咽喉！

沒錯。

在理論組成立1074天、同時也是徐云穿越的第107天上午。

原子彈.也就是太上項目中的玉清分項理論部分，總算來到了推導過程的

最后一關！

眾所周知。

鈾235原子核吸收一個中子后，使復合核處于激發態而發生振蕩。

振蕩的結果出現兩種情況：

一種是復合核由橢球體還原到球型，然后放出γ射線（瞬發γ射線），將過剩的能量釋放；

另一種由于它的激發能較大，復合核快速分裂成兩個獨立的原子核。

原子核裂變時發射出來的中子呢，則稱裂變中子。

接著用中子轟擊鈾原子核，結果原子核分裂成兩塊中等質量數的裂變碎片，同時釋放出大量能量和23個快中子。

在適當條件下。

這些中子會被其他鈾核吸收，再引發裂變。

就像鏈條一樣環環相扣，一代代地傳下去，形成自持的鏈式反應。

這就是核武器理論的本質，一切的一切都是從這個原理開始。

在三年前的九月份。

九所組建理論部，陸光達擔任理論部的部長，至此開始了鏈式反應的理論攻關。

從三年前起。

陸光達和理論設計人員進行了整整兩年的理論工作準備。

在獲得了關于爆炸力學、中子傳輸、核反應和高溫高壓下的材料屬性方面的大量數據后，方才在今年年初結束了探索預研階段。

從今年二月開始，他們正式進入了一個全新階段:

如何把鏈式反應拓展到應用也就是原子彈的設計上。

按照原本的歷史軌跡。

陸光達他們將會在明年2月底到三月初之間正式完成理論設計，然后正式開始將重心轉移至零部件生產和實驗。

不過眼下隨著徐云的出現，這個時間往前推了足足接近五個月。

別看五個月好像很短，這對于兔子們來說，堪稱是救命的時間！

隨后陸光達的目光飛快的在徐云身上一掃，調整了一番呼吸頻率，繼續說道：

“當然了，咱們面對的最后一關并不輕松，甚至可以說是理論環節最難的一個問題。”

“也就是爆轟波反應區厚度的計算。”

早先提及過，原子彈這玩意兒從結構上看可以分成兩種。

一種是壓攏型，也稱“槍型”。

這類原子彈是利用一種“炮筒”裝置，將兩塊小于臨界質量的裂變物質。

在化學炸藥爆炸時。

產生的高壓下迅速合攏達到超臨界狀態，而引發核爆炸。

而第二種則是內爆型。

它的原理是利用普通烈性炸藥，制成球形裝置。

接著將小于臨界質量的核裝料——也就是鈾235或钚239制成小球，置于炸藥球中心。

最終通過電雷管同步點火，炸藥球各點同時起爆，產生向心聚焦的壓縮波。

壓縮波會將核裝料球體瞬間猛烈壓緊，增加其密度，使其超臨界狀態，實現自持鏈式反應而導致核爆炸。

與壓攏型原子彈相比，內爆型的結構優勢要明顯高出一截。

但內爆式原子彈在壓縮不均勻的情況下會裂變不良、威力顯著低下。

所以設計的時候，就必須要考慮到爆轟波反應區厚度的參數。

而爆轟的本質又是超音速的劇烈燃燒，因此這部分情形其實是有個對應的物理模型的，叫做ZND。

這是炸藥爆轟的經典理論，40年代的時候由澤利多維奇和馮·諾依曼建立。

只有構建出合適的ZND模型，原子彈才有可能完成理論上的設計。

這部分的所有資料兔子們連個標點都沒有掌握，由此可見其推導難度了。

都到了這一步，哪有退卻之理？

陸光達再次環視了現場一圈，沒有再多說廢話，而是直接做起了課題分配：

“太平同志！”

徐云斜對面的椅子上迅速站起了一個三十多歲的中年人：

“到！”

“你們組負責推導先驅核濃度參數！”

“明白！”

“王愛芳同志！”

話音剛落，又一位女同志站了起來，此人的容貌普通，膚色黝黑，但雙眼卻極具神采：

“到！”

“你和黃文東、安陽、許知遠同志負責計算層流火焰的邊界！”

“是！”

“陳漢生同志”

隨著陸光達一個個名字的報出，一位又一位理論組成員接下了各自的任務。

這些任務沒一個是輕松的。

比如說先驅核濃度。

先驅核濃度其實就是后世的前驅核濃度，涉及到了裂變中子的一代時間：

核裂變時釋放的中子統稱為裂變中子，按其發出時間，裂變中子又可以分成兩種情形。

首先是受激復合核分裂成兩個核碎片，每個碎片從穩定性角度來說，都具有過多的中子以及放出一個中子所需要的過剩能量。

這種受激的不穩定核碎片往往在它形成后的極短時間內放出一個或幾個中子，這些中子被稱為瞬發中子。

其他的核裂變碎片如87Br及137I等經過貝塔衰變后分別轉化為87Kr和137Xe，87Kr和137Xe形成后立即衰變并放出中子。

像這些由87Kr和137Xe放出的中子會在核裂變后相當一段時間才能發射出來，所以就叫做緩發中子。

其中二者的時間差就是一代時間，瞬發中子的散色峰值濃度就是前驅核濃度。

這情景的模擬過程涉及到了大量計算，即便在整個核裂變ZND模型的推導中也是難度靠前的環節之一。

好在過去這段時間里徐云沒少給理論組開小灶，加上他們自身的能力在那兒，應該是有機會突破這個難題的。

一分鐘后。

正在念任務安排的陸光達微微一頓，語氣加重了幾分：

“徐云同志！”

聽到自己的名字，徐云馬上坐直了身體：

“到！”

陸光達抬頭與他對視了一眼，微微頷首后道：

“你和于敏同志、陳能寬同志、蔡少輝同志、陳景潤同志、馮康同志還有華羅庚同志一組，陳能寬同志為組長，負責.炸藥透鏡的波形計算！”

唰——

話音剛落。

現場不少人的目光便齊齊看向了徐云。

如果說先驅核濃度推導，是核裂變ZND模型推導過程中難度靠前的環節，大概在前三或者前五的區間。

那么炸藥透鏡的波形計算，則無疑是整個過程最難的一點——沒有之一的那種。

看著眾人朝自己投來的目光，徐云的內心不由有些蕩漾。

這些目光是壓力，更是期許。

不過徐云并沒有感到慌亂。

不就是區區炸藥透鏡的波形計算么？

這不是有手就行？

他眸中仿佛有星河在閃爍，胸中如同有江海在奔騰，只見徐云氣沉丹田，無比自信且傲然的一揮手：

“大于！整它！”

十分鐘后。

任務分配完畢的各個小組開始就地計算起了各自需要推導的數據。

徐云他們這個小組的人數相對其他組要多一些，分配到的是一張比較大點兒的長方形桌子。

“幾位同志。”

落座后。

幾人中年齡僅次于華羅庚的陳能寬輕咳一聲，開口說道：

“根據原子彈的設計規劃，炸藥透鏡這個環節之前應該還有設計點火中子源裝置。”

“不過這個模塊不屬于鏈式反應的范疇——它算是應用領域，所以相關的技術攻關主要由二分廠那邊的同志在解決。”

“因此我們這次需要考慮的主體便是炸藥透鏡本身，也就是爆炸截面和爆轟波的波形計算。”

聽到陳能寬這番話。

現場的幾人都下意識點了點頭。

陳能寬目前是輕核組實驗組組長，負責高溫高壓下的物質性質研究，算是炸藥透鏡方面的資深專家了。

他的知名度雖然沒有陸光達那么高，但同樣是兩彈一星的功勛之一，由此可見其能力之強。

眼見眾人都很配合自己說話，陳能寬便又繼續抽出了一張紙，很快寫下了一道公式：

“這是我們輕核組推導出來的帶有反射層的球型核彈臨界方程，給出了帶有反射層的彈芯在核臨界時各種材料的物理性質與他們半徑的關系。”

“基于這個方程，假設一組炸藥透鏡引爆主炸藥柱后產生一個向心爆轟波，推動中子反射層向鈾235燃料球迅速壓縮。”

“當反射層與核燃料之間緊密結合時，延時電路啟動中子管釋放出中子來點燃處于超臨界狀態的核燃料，從而引發鏈式反應。”

“而我們現在要計算的就是中子反射層的具體厚度，以及u的極限值——后者其實就是波形的某種表達形式。”

“現在我們先討論第一點吧，大家有什么具體的思路嗎？”

聽聞此言。

華羅庚、陳景潤以及馮康三人紛紛眼觀鼻鼻觀心，進入了沉默狀態。

畢竟他們負責的是算力支撐，這種物理理論上的事兒就不是他們應該管的了，輕易發言反而會影響討論。

剩下的幾人中徐云想了想，率先說道：

“陳主任，我有個想法啊.”

“我們從中子反射層.即飛板被炸藥驅動后能達到的最高加速度以及加速的時間來切入，然后配合中子通量守恒計算怎么樣？”

上輩子是奧本海默的同學應該都知道。

臨界質量是會根據形狀變化的，核裂變與臨界體積和臨界質量有關。

如果體積不夠大或質量不夠，中子還沒撞到原子核就逃逸出去了。

相對中子的飛行，原子核之間距離很大。

沒有足夠的體積和重量，根本就沒有幾個中子能撞到原子核。

而中子必需有足夠撞擊原子核概率，才能產生更多中子去擊中更多原子核產生鏈式反應。

如果半天才有1個撞上，產生的中子也都是大概率走空飛出，根本發生不了核裂變。

至于增加這種概率的方法嘛

自然便是在外頭增加一個“罩”，讓飛出去的中子反射回去重新撞擊了。

這有點類似彈珠游戲的罩子，就是中子反射層。

眾所周知。

鈾裂變反應方程式235U1n137Ba97Kr2n，也就是一個中子和鈾235反應生成137Ba，97Kr和兩個中子。

這也是原子彈爆炸能量的來源。

同時呢。

在核燃料與反射層的邊界面上，必有中子通量相等，中子泄露量相等這個基準定理。

沒錯！

看到這里。

想必某些聰明的同學已經意識到了。

當初徐云協助陸光達他們推導的非線性中子運輸方程，恰好能夠描述這個情景的邊界條件。

也就是：

同時根據陳能寬的說法，他們已經推導出了帶有反射層的球型核彈臨界方程。

二者互相聯立之后，就可以得到一個圓滑雙曲面的構造。

接著再對這個構造求解析解，得出的答案就是亞臨界狀態的中子反射層厚度了。

順帶一提。

這也是當年海森堡翻車的大坑。

當時海森堡的邊界條件使用了物理模型上常用的吸收邊界，但這玩意兒其實應該用反射邊界計算。

這也是徐云在整個核武器研制中為數不多可以在理論而非工具上提出方案的關鍵，畢竟涉及到中子，和他原本的專業還是有點重合的。

“中子通量守恒嗎.”

大于和陳能寬都屬于相關領域的頂尖大佬，在徐云提出了這個概念之后，二人的眼睛頓時齊齊一亮。

好思路！

只見大于連招呼都沒打，便迅速提筆計算了起來。

“電子與離子的溫度相同，那么這里可以直接套用韌致輻射功率密度，也就是貝蒂－海特勒公式”

“單個中子的平均能量公式是ε3/2kBT，已知的主炸藥的外徑為78.5cm，爆轟波從主炸藥外端傳播至反射層共耗時tS/U2.39X105秒.”

“那么它們的撞擊速度大概是約3KM/s，套入中子運輸方程然后聯立.”

過了片刻。

大于忽然啪的一下一拍掌：

“計算出來了，中子反射層的具體厚度是4.554厘米！”

明天發番外，還差點