第259章 大建设 六核武
王建昆在辅助商用核反应堆建设期间,核武器的研究也没有落下。
在1984年之前,国际公认的核武器国家nws是美,苏,英,法,中五个国家。
另外事实拥核但未公开承认的国家有印度,以色列,南非。
美国是世界上第一个完成核武器制造的国家最早研究核武器的是德国,其首次核试验是在1945年7月16日。
到1984年底,从各种渠道收集到的信息显示美国拥有约23000枚核弹头,涵盖陆基导弹民兵iii、潜射弹道导弹三叉戟c4及战略轰炸机b52。
苏联的首次核武器试验是在1949年8月29日,截止到1984年,其核武器规模大约是39,000枚核弹头,包括ss18“撒旦”洲际导弹、台风级核潜艇。
英国首次核武器试验是在1952年10月3日“飓风行动”。
但是英国在二战之后国力大幅衰落,核力量依赖美国技术,到了1984年,其核弹头约有350枚,装备北极星潜射导弹。
法国的核试验更晚,据一些秘密资料显示,其在核武器研究时受到美国的误导,导致计算核球质量出现严重失误,因此一直到了1960年2月13日才完成首次核武器试爆试验。
但是他没有加入北约,而是独立发展三位一体”核力量,所以核武库种类齐全,包括幻影iv轰炸机、m4潜射导弹,弹头约360枚,并且使用不受美国限制。
中国的首次核武器试验是在1964年10月16日,内部代号是“596工程”。
以陆基导弹东风4/5为主,弹头约300枚,奉行“最低威慑”政策。
印度的首次核武器试爆试验是在1974年5月18日“微笑佛陀”,宣称“和平用途”。
但是其工业能力不够强大,从各种渠道收集到的信息显示只完成钚弹试验,铀弹因为高速离心机匮乏而进展缓慢。
以色列的核计划启动得非常早,在1950年代,法国提供了技术支援,帮助其建立了迪莫纳反应堆negev nuclear research center。
目前情报界共识认为其拥有80200枚核弹头,载体包括杰里科导弹及16战机。
南非在1970年代开发枪式铀弹,1979年疑似与以色列合作进行“vela事件”核试验。
除了以上8国已经拥有了核武器外,还有两个处在核门槛的国家,它们分别是巴基斯坦和朝鲜。
在几年前,美国默许巴基斯坦推进核计划,目前正在试验堆的建设和初步核武器研究的阶段。
至于美国为什么支持巴基斯坦这个穆斯林国家发展核武器,就不得不提起伊朗背刺美国,导致美国在中东地区的势力范围急剧缩减,在与苏联对抗中落入了下风了。
因此美国为了挟制伊朗,转而支持巴基斯坦。
朝鲜研究核武器的时间倒是非常早,在1956奶奶,苏联就与朝鲜签订了《核能合作协定,为其提供核物理研究支持,协助建立宁边核设施nyongbyon nuclear scientiic research center。
到了1960年代:苏联援建irt2000研究反应堆2 mw热功率,用于同位素生产与科研。
但是之后朝鲜的国力支持不了他们进行这种极耗资源的研究,所以进展非常缓慢。
同时苏联方面自身也不希望朝鲜那么快掌握核武器,所以支持力度越来越小。
因此,一直到1980年,朝鲜才开始在宁边核基地开始建设5 mw石墨反应堆可生产武器级钚。
至于朝鲜为什么不选择门槛低的铀弹,而是一上来就瞄准了钚弹,那就不得不说下两者的不同了。
铀弹虽然制造门槛低,比如南非就是采用的这一技术制造出了枪式核武器,但是却非常考验一个国家的电力供应和高速离心机制造能力。
朝鲜国力弱小,虽然先军政策可以最大程度的调用全国资源,但是单颗铀弹需要的浓度在90%以上的铀235高达52公斤。
要提取这么多的铀,消耗的电能是极其巨大的,整个朝鲜一半的发电量都用来提炼铀235,也只能勉强制造几颗铀弹。
而钚弹需要的原料就少了一个量级,其临界质量约10公斤裸球体,加中子反射层后可降至 5公斤。
另外钚弹潜力巨大。
可以小型化,内爆式设计可压缩钚芯至棒球大小现代战术核弹头仅重100200公斤。
当量可控,钚弹当量可灵活调节从千吨级到百万吨级。
当然钚弹也不全是优点,它也是有缺点的。
首先是技术复杂,内爆需纳米级对称精度误差<1%,起爆时序误差<10纳秒,这对设计工作来说非常考验科学家的能力。
其次是材料敏感,钚易氧化自燃,需特殊处理,如镀镍或氩气封装,这就需要研究相关的技术。
最后是有放射性风险,混杂的钚240自发裂变率高,易导致“哑弹”,所以需精密提纯,虽然提纯的质量小,但是离心机的转速和隔离膜的制造技术却比提纯铀235更高。
朝鲜方面综合考虑两种技术路线的优缺点后,还是选择技术难度更大,但是对资源和工业生产能力较低的钚弹路线。
王建昆的选择也是钚弹路线,这条技术路线相对铀弹的那些缺点,在王建昆的能力面前都不是缺点了。
早在3兆瓦级氦气气冷核反应堆制造时,他就考虑了今后发展核武器的问题。
所以一个个正在用核燃料球发电的核反应堆正源源不断的产生含钚的核废料。
因此当1985年,他开始研究钚弹时,有大量的钚来供他使用。
不过核武器试验是一个系统工程,另外也受到全世界的关注,因此为了今后能有一段安全的发展时间段,王建昆需做好全盘的考虑。
他虽然能用超能力从核废料中提取超高纯度的钚239,但是今后这种元素的需求量将是极其巨大的,因此必须发展常规的提取工业能力。
因为氦气气冷核反应堆的常规生产更复杂,更难以规模化生产。
因此今后的钚239的来源就不能依靠王建昆用超能力制造的氦气气冷核反应堆的核废料了,必须另外建一个或几个石墨反应堆或者重水堆。
当然这种反应堆主要是用来生产钚的,所以功率方面不需要那么大。
考虑到建设工期和建造难度,王建昆决定参考朝鲜方面的那款石墨堆。
朝鲜的宁边5mw反应堆是苏联技术,是第一代核反应堆。
王建昆在3月下旬就乔装改扮,到了朝鲜境内。
然后在当地全解阵特工的帮助下,快速的到达宁边反应堆所在地。
进入过程没有王建昆想像中那么复杂,反应堆的安保外松内紧。
外围警卫数量很少,而且常常发呆。
王建昆观察了2天后,易容成一个经常出来的内部技术员。
在门岗,警卫只是对着证件看了看就放行了。
王建昆全程都模仿着那个内部技术员的神态,递证件时是俯视的,拿回证件时还用手弹了弹不存在的灰。
因为那个警卫的等级比技术员低,所以技术员是看不起警卫的。
进去后,王建昆快速的沿着反应堆外围走,超能力投射范围全开的情况下,可以避开绝大部分的监视,行走的过程中,他将整个反应堆的内部情况投射到脑海里。
此时这座反应堆已经完成设备安装了,朝鲜的研究人员正在逐个的对设备进行调试。
王建昆在里面没有多待,30多分钟,将反应堆里里外外都投射到脑海里之后,就打道回府了。
回去之后,他在宁迪本基地内,开始建造第一座第一代的石墨反应堆。
首先是基建工程建设。
因为今后还要制造多座这种类型的反应堆,所以他一边用超能力制造,一边让技术人员学习他提供的技术资料。
宁迪本地区其实也是处在地震带边缘的,所以为了今后的安全,他在基建工程上做了更多的预防措施。
比如抗震地基高达10米,比朝鲜的7米地基还厚3米。
生物屏蔽墙钢筋混凝土地下室,预埋管线的通道厚度达到5米,比朝鲜的那座反应堆厚3米。
外围的混凝土地基和壳体他采用了大量的超能力辅助,每天开挖上万立方的土方。
然后制造石墨砖。
这种石墨砖的纯度需达到三个9以上。
在用超能力制造的同时,也让智子设计出相应的设备,让相关的研究所去研究制造,为今后复制这种反应堆提供石墨砖。
总共制造了6万多块石墨砖,然后指挥工人将这些石墨砖堆砌成立方体结构,内部还开了很多孔,用于放置燃料棒和控制棒。
金属铀燃料棒则是铀原料工厂制造的,是一种铝和镁合金包壳的天然铀。
冷却用的是轻水,冷却管道跟燃料通道并行,在反应堆启动后,会将反应产生的热量带出堆芯。
控制和安全系统跟氦气气冷反应堆类似。
控制棒采用碳化硼材料,将其插入堆芯可以调节反应性。
应急停堆系统使重力驱动控制棒快速下落,终止链式反应。
堆芯除了石墨和人力棒,控制棒,还有燃料处理设备,放射性废物处理设备,中子探测器,温度与压力传感器。
这些设备王建昆都是先用超能力制造,再将技术资料提取整理出来给到相关的研究所。
因为大部分工作都是王建昆用超能力制作的,所以这座专用于生产武器级钚239的反应堆在短短的3个月就完工了。
到了7月份,一系列的测试在王建昆和大量技术人员的日夜奋斗下完成。
8月1号,这座5兆瓦级的石墨反应堆正式启动。
在王建昆的脑海里,由天然铀含0.7%铀235制作的金属棒插入堆芯,然后自发的开始进行链式反应。
产生的快中子在石墨的慢化作用下减速,天然铀金属棒中的铀238开始俘获这些慢中子,经过一系列复杂的反应变成了另外一种元素钚。
为了控制生成更多的钚239,减少自发裂变率高的钚240产生,燃料棒每隔1个半月就要更换出来。
这些乏燃料从反应堆取出后,放置6周左右降低放射性强度。
接着将这些冷却后的燃料棒切割后浸泡在浓硝酸中,溶解铀、钚及裂变产物,形成混合溶液。
然后使用**磷酸三丁酯tbp**萃取铀和钚:硝酸溶液中加入tbp/煤油,铀和钚被萃取至有机相,裂变产物留在水相。
用稀硝酸或还原剂如e将钚从有机相中分离,形成钚的硝酸盐溶液。
重复萃取步骤去除残留裂变产物如铯137、锶90。
化学萃取过后。
将硝酸钚溶液转化为二氧化钚puo。
在高温氟化炉中用钙或镁还原puo,得到钚金属锭纯度>95%。
到了9月份,上述提前工作基本完成。
王建昆得到了常规方法提取到的6公斤纯度达到95.4%的钚239。
到了这一步,钚弹的制造就完成大半了。
接着就是进一步的加工。
首先是铸造为高密度α相钚金属密度19.8 g/cm,适应核装药内爆设计。
因为钚非常容易与氧发生反应,所以必须对钚球表明进行钝化,防止钚球在空气中自燃。
接着就是钚弹的实际制造了。
钚弹必须是采用内爆式结构,即通过高能炸药精确压缩球形钚芯至超临界。
王建昆按照资料,设计的第一款钚弹就是带有中子反射层的,所以临界质量可以降低到5公斤。
如果没有中子反射层,那临界质量就要至少10公斤了。
内爆式结构其实是非常考验设计能力的。
因为爆炸波是弧形的,为了让爆炸波均匀的作用在钚球的各个位置,外层的爆炸药设计就非常重要了。
如果是从头摸索,那是必须费大量的时间来进行试验,从而找到最佳的爆炸药排列方式,确保爆炸波能均匀的同时到达中心的钚球上。
此时情报界是有很多资料了,所以王建昆只了几十万美金,就拿到了美国的钚弹设计图。
然后在宁迪本基地制造了好几种实验结构中心的钚球用其他金属球代替。
测试完成后,他选定效果最佳的一种结构,然后准备开始制造第一个正式的钚弹。
(本章完)