第六百三十九章 原子弹理论....完成！（上）

 实话实说。


 其实在最开始的时候，徐云就知道杨世驹这货绝不是什么意志坚定的硬骨头。


 毕竟在原本历史中。


 他虽然叫嚣过“大陆绝不可能把我驾驶的U2给打下来”这种己方听起来很涨士气的话。


 但实际上呢。


 他一辈子压根连一次大陆都没敢飞过，顶多就是去香江和金门飞半圈而已。


 就这种纯纯的口嗨举动杨世驹还把它写到了回忆录里，可见此人的品性到底有多烂。


 因此对于他选择向林安邦坦白的行为，徐云并不算意外。


 但他没想到的是，杨世驹居然会这么怂.


 在确定了徐云装出的‘李南屏’的身份后。


 他生怕自己提供的情报和李南屏出现重合，从而导致林安邦耐心以及自己到手的钱减少，于是便跟吃了华莱士似的稀里哗啦的开始一泻千里。


 最后他连时任战略空军司令部的布鲁斯·约翰逊喜欢找大长腿台妹的事儿都给扒出来了，徐云很怀疑林安邦给他的水里是不是带着吐真剂.


 到了最后。


 徐云甚至冒出了一个猜测：


 原先杨世驹的神情其实是装出来的，他在没见着李南屏之前就准备跳反，狠厉的表情只是为了待价而沽罢了


 当然了。


 对于林安邦这些保密阵线的同志们来说，这显然是件好事儿。


 毕竟这年头由于海峡阻隔和信号问题，对岸和大陆之间的消息传递非常困难。


 否则后来也不会出现谢汉光的悲情故事了。


 而杨世驹所属的空军，呢又是本就薄弱的情报体系中最为薄弱的一环。


 因为飞行员这种职业需要长期培养，时间跨度很长，基本上都属于某个势力的嫡系，很难插入钉子。


 因此杨世驹提供的很多情报，在价值上确实还是很可观的。


 如果杨世驹落入的是海对面的手里，说不定还真能靠这些情报活下去——毕竟二战后他们连某个七开头的部队都照收不误呢。


 奈何兔子们和老鹰天生就是价值观不同，杨世驹手上沾染的鲜血实在是太多了，恶行堪称罄竹难书。


 因此这种人的结局注定只有一个：


 在人民的唾骂中被执行最终审判。


 至于杨世驹得知真相后会怎么骂徐云和林安邦，那就不是徐云所能管的了。


 反正都快死的人了，还不兴他骂几句啊？


 当天下午。


 苏醒过来的杨世驹便被通过秘密渠道带离了基地，不知被送到了哪儿。


 不过基本上可以确定的是。


 等到他把该交代的东西交代完，应该就会用自己的黑血向这片土地上被他坑害过的那些无辜之人谢罪了。


 徐云和林宇则很快将杨世驹的事情抛到了脑后，重新将心绪投放到了各自的事务上。


 在接下来的日子里。


 整个221基地继续按照原本的脚步前进。


 徐云每天的工作就是在各个项目组反复奔波，做一些看起来似乎普普通通的工作。


 但俗话说得好，万丈高楼平地起。


 再伟大的建筑工程，也依旧是靠着一枚枚普通的砖头垒起来的。


 这些微小的工作日复一日的累加起来之后，必将导致更大的


 质变！


 一个月后。


 221基地。


 理论组所在的地下室内。


 今时今日。


 这间地下室之内，内汇集了基地几乎所有的理论部成员和基地领导：


 李觉、老郭、程开甲、陆光达、王淦昌、陈能宽、大于、黄祖洽


 就连钱秉穹和钱五师、赵忠尧这些大佬也都出现在了这里。


 这两类人同样从座位上清晰的分成了两部分：


 基地领导坐在靠后方的位置，有点类似后世公开课上旁听的那些老师。


 诸多理论组成员们则坐的相对靠前，四五个人分占一张桌子，桌上摆放着厚厚一叠的算纸。


 并且与往常不同的是。


 今天的这间地下室内，每个人脸上的表情都极其微妙：


 有紧张、


 有激动、


 有严肃、


 亦有期待


 即便是徐云这个后世来的穿越者，此时的神色同样如此。


 过了大概两分钟左右。


 噔噔噔——


 陆光达从第一排站起，快步走到了屋子的最前方，在一块黑板边上停下了脚步。


 只见他环视了周围一圈，深吸一口气，缓缓说道：


 “各位同志，在我们说正事之前，我想先问一个问题。”


 “在座的同志们可有谁记得我们理论组成立至今已经有多久了？”


 听闻此言。


 台下一位梳着短发、有点龅牙但看起来很具活力的女孩子举起了手：


 “陆主任，我记着呢，今天是第1074天了。”


 “是啊.1074天了”


 陆光达的眼中浮现出了一丝追忆与感慨，说道：


 “整整1074天，生活上的困难就不说了，咱们理论组在日常工作室可没少受过累。”


 “最早的时候计算机算力不足，我们只能用算盘和笔算来求解微分方程，一道公式六个人要算一晚上。”


 “后来突破了最早的理论壁垒，我们又遇到了没有中文资料的窘境，大家只能挑着煤灯去一个词一个词的翻译.”


 说着。


 陆光达又指了指右边的墙壁，开口道：


 “最早来咱们课题组的同志应该都知道，咱们这层地下室的布局早先分成了左右两间房。”


 “右边的那间比较大，原本是最早的办公地点。”


 “咱们现在在的这间面积比较小，只有隔壁间的三分之一左右，之前的规划是用来存放使用过的计算稿纸。”


 “结果算着算着咱们忽然发现，原先的这间屋子放不下稿纸了。


 “于是无奈之下，只能把办公地点和杂物间做了个掉换——开会之前我去看了眼，那间大屋子也没多少地方能够放算纸了。”


 听到陆光达的这番话。


 台下徐云的嘴角动了动，但最终还是没有说话。


 尽管他早在后世的时候就曾经在于敏的采访中了解过这些事，算是已经看过了一遍内容。


 可相同的话在由陆光达之口说出来后，依旧令他的情绪发生了些许不可遏制的起伏。


 他们所在的这间屋子面积大概有一百平米左右，高度由于位于地下所以只有两米五出头。，


 按照陆光达的说法。


 隔壁那间屋子的面积是这间的三倍，那么大的屋子里塞满了稿纸


 这是一个令人一想就会无言的画面，呕心沥血不外如是。


 这其实还只是一小部分呢。


 按照于敏老爷子后世采访中提到的情况。


 数年后221基地从金银滩搬至川省九院，离开时光计算的稿纸就有整整十几卡车.


 “呼”


 想到这里。


 徐云只能呼出一口说不清何种情感的浊气。


 而在黑板边。


 陆光达则做了个与徐云相反的动作。


 只见他胸口一鼓，整个人深吸一口气，声音骤然拔高了几分：


 “不过同志们，我们的努力并不是在白白浪费，隔壁屋子空间被挤压的同时，我们开拓出的空间却越来越大。”


 “从最早的势垒计算，接着是反常系数的推导，再然后是自由基浓度的测算和中子运输方程”


 “链式反应的一十五个步骤，到今天为止只剩下了.最后一个！”


 说到最后。


 陆光达更是激动的重重一挥手在空中一抓，仿佛握住了.


 命运的咽喉！


 没错。


 在理论组成立1074天、同时也是徐云穿越的第107天上午。


 原子弹.也就是太上项目中的【玉清】分项理论部分，总算来到了推导过程的


 最后一关！


 众所周知。


 铀-235原子核吸收一个中子后，使复合核处于激发态而发生振荡。


 振荡的结果出现两种情况：


 一种是复合核由椭球体还原到球型，然后放出γ射线（瞬发γ射线），将过剩的能量释放；


 另一种由于它的激发能较大，复合核快速分裂成两个独立的原子核。


 原子核裂变时发射出来的中子呢，则称裂变中子。


 接着用中子轰击铀原子核，结果原子核分裂成两块中等质量数的裂变碎片，同时释放出大量能量和2~3个快中子。


 在适当条件下。


 这些中子会被其他铀核吸收，再引发裂变。


 就像链条一样环环相扣，一代代地传下去，形成自持的链式反应。


 这就是核武器理论的本质，一切的一切都是从这个原理开始。


 在三年前的九月份。


 九所组建理论部，陆光达担任理论部的部长，至此开始了链式反应的理论攻关。


 从三年前起。


 陆光达和理论设计人员进行了整整两年的理论工作准备。


 在获得了关于爆炸力学、中子传输、核反应和高温高压下的材料属性方面的大量数据后，方才在今年年初结束了探索预研阶段。


 从今年二月开始，他们正式进入了一个全新阶段:


 如何把链式反应拓展到应用也就是原子弹的设计上。


 按照原本的历史轨迹。


 陆光达他们将会在明年2月底到三月初之间正式完成理论设计，然后正式开始将重心转移至零部件生产和实验。


 不过眼下随着徐云的出现，这个时间往前推了足足接近五个月。


 别看五个月好像很短，这对于兔子们来说，堪称是救命的时间！


 随后陆光达的目光飞快的在徐云身上一扫，调整了一番呼吸频率，继续说道：


 “当然了，咱们面对的最后一关并不轻松，甚至可以说是理论环节最难的一个问题。”


 “也就是爆轰波反应区厚度的计算。”


 早先提及过，原子弹这玩意儿从结构上看可以分成两种。


 一种是压拢型，也称“枪型”。


 这类原子弹是利用一种“炮筒”装置，将两块小于临界质量的裂变物质。


 在化学炸药爆炸时。


 产生的高压下迅速合拢达到超临界状态，而引发核爆炸。


 而第二种则是内爆型。


 它的原理是利用普通烈性炸药，制成球形装置。


 接着将小于临界质量的核装料——也就是铀-235或钚-239制成小球，置于炸药球中心。


 最终通过电雷管同步点火，炸药球各点同时起爆，产生向心聚焦的压缩波。


 压缩波会将核装料球体瞬间猛烈压紧，增加其密度，使其超临界状态，实现自持链式反应而导致核爆炸。


 与压拢型原子弹相比，内爆型的结构优势要明显高出一截。


 但内爆式原子弹在压缩不均匀的情况下会裂变不良、威力显著低下。


 所以设计的时候，就必须要考虑到爆轰波反应区厚度的参数。


 而爆轰的本质又是超音速的剧烈燃烧，因此这部分情形其实是有个对应的物理模型的，叫做ZND。


 这是炸药爆轰的经典理论，40年代的时候由泽利多维奇和冯·诺依曼建立。


 只有构建出合适的ZND模型，原子弹才有可能完成理论上的设计。


 这部分的所有资料兔子们连个标点都没有掌握，由此可见其推导难度了。


 不过


 都到了这一步，哪有退却之理？


 陆光达再次环视了现场一圈，没有再多说废话，而是直接做起了课题分配：


 “太平同志！”


 徐云斜对面的椅子上迅速站起了一个三十多岁的中年人：


 “到！”


 “你们组负责推导先驱核浓度参数！”


 “明白！”


 “王爱芳同志！”


 话音刚落，又一位女同志站了起来，此人的容貌普通，肤色黝黑，但双眼却极具神采：


 “到！”


 “你和黄文东、安阳、许知远同志负责计算层流火焰的边界！”


 “是！”


 “陈汉生同志”


 随着陆光达一个个名字的报出，一位又一位理论组成员接下了各自的任务。


 这些任务没一个是轻松的。


 比如说先驱核浓度。


 先驱核浓度其实就是后世的前驱核浓度，涉及到了裂变中子的一代时间：


 核裂变时释放的中子统称为裂变中子，按其发出时间，裂变中子又可以分成两种情形。


 首先是受激复合核分裂成两个核碎片，每个碎片从稳定性角度来说，都具有过多的中子以及放出一个中子所需要的过剩能量。


 这种受激的不稳定核碎片往往在它形成后的极短时间内放出一个或几个中子，这些中子被称为瞬发中子。


 其他的核裂变碎片如87Br及137I等经过贝塔-衰变后分别转化为87Kr和137Xe， 87Kr和137Xe形成后立即衰变并放出中子。


 像这些由87Kr和137Xe放出的中子会在核裂变后相当一段时间才能发射出来，所以就叫做缓发中子。


 其中二者的时间差就是一代时间，瞬发中子的散色峰值浓度就是前驱核浓度。


 这情景的模拟过程涉及到了大量计算，即便在整个核裂变ZND模型的推导中也是难度靠前的环节之一。


 好在过去这段时间里徐云没少给理论组开小灶，加上他们自身的能力在那儿，应该是有机会突破这个难题的。


 一分钟后。


 正在念任务安排的陆光达微微一顿，语气加重了几分：


 “徐云同志！”


 听到自己的名字，徐云马上坐直了身体：


 “到！”


 陆光达抬头与他对视了一眼，微微颔首后道：


 “你和于敏同志、陈能宽同志、蔡少辉同志、陈景润同志、冯康同志还有华罗庚同志一组，陈能宽同志为组长，负责.炸药透镜的波形计算！”


 唰——


 话音刚落。


 现场不少人的目光便齐齐看向了徐云。


 如果说先驱核浓度推导，是核裂变ZND模型推导过程中难度靠前的环节，大概在前三或者前五的区间。


 那么炸药透镜的波形计算，则无疑是整个过程最难的一点——没有之一的那种。


 看着众人朝自己投来的目光，徐云的内心不由有些荡漾。


 这些目光是压力，更是期许。


 不过徐云并没有感到慌乱。


 不就是区区炸药透镜的波形计算么？


 这不是有手就行？


 他眸中仿佛有星河在闪烁，胸中如同有江海在奔腾，只见徐云气沉丹田，无比自信且傲然的一挥手：


 “大于！整它！”


 十分钟后。


 任务分配完毕的各个小组开始就地计算起了各自需要推导的数据。


 徐云他们这个小组的人数相对其他组要多一些，分配到的是一张比较大点儿的长方形桌子。


 “几位同志。”


 落座后。


 几人中年龄仅次于华罗庚的陈能宽轻咳一声，开口说道：


 “根据原子弹的设计规划，炸药透镜这个环节之前应该还有设计点火中子源装置。”


 “不过这个模块不属于链式反应的范畴——它算是应用领域，所以相关的技术攻关主要由二分厂那边的同志在解决。”


 “因此我们这次需要考虑的主体便是炸药透镜本身，也就是爆炸截面和爆轰波的波形计算。”


 听到陈能宽这番话。


 现场的几人都下意识点了点头。


 陈能宽目前是轻核组实验组组长，负责高温高压下的物质性质研究，算是炸药透镜方面的资深专家了。


 他的知名度虽然没有陆光达那么高，但同样是两弹一星的功勋之一，由此可见其能力之强。


 眼见众人都很配合自己说话，陈能宽便又继续抽出了一张纸，很快写下了一道公式：


 “这是我们轻核组推导出来的带有反射层的球型核弹临界方程，给出了带有反射层的弹芯在核临界时各种材料的物理性质与他们半径的关系。”


 “基于这个方程，假设一组炸药透镜引爆主炸药柱后产生一个向心爆轰波，推动中子反射层向铀-235燃料球迅速压缩。”


 “当反射层与核燃料之间紧密结合时，延时电路启动中子管释放出中子来点燃处于超临界状态的核燃料，从而引发链式反应。”


 “而我们现在要计算的就是中子反射层的具体厚度，以及u的极限值——后者其实就是波形的某种表达形式。”


 “现在我们先讨论第一点吧，大家有什么具体的思路吗？”


 听闻此言。


 华罗庚、陈景润以及冯康三人纷纷眼观鼻鼻观心，进入了沉默状态。


 毕竟他们负责的是算力支撑，这种物理理论上的事儿就不是他们应该管的了，轻易发言反而会影响讨论。


 剩下的几人中徐云想了想，率先说道：


 “陈主任，我有个想法啊.”


 “我们从中子反射层.即飞板被炸药驱动后能达到的最高加速度以及加速的时间来切入，然后配合中子通量守恒计算怎么样？”


 上辈子是奥本海默的同学应该都知道。


 临界质量是会根据形状变化的，核裂变与临界体积和临界质量有关。


 如果体积不够大或质量不够，中子还没撞到原子核就逃逸出去了。


 相对中子的飞行，原子核之间距离很大。


 没有足够的体积和重量，根本就没有几个中子能撞到原子核。


 而中子必需有足够撞击原子核概率，才能产生更多中子去击中更多原子核产生链式反应。


 如果半天才有1个撞上，产生的中子也都是大概率走空飞出，根本发生不了核裂变。


 至于增加这种概率的方法嘛


 自然便是在外头增加一个“罩”，让飞出去的中子反射回去重新撞击了。


 这有点类似弹珠游戏的罩子，就是中子反射层。


 众所周知。


 铀裂变反应方程式235U+1n=137Ba+97Kr+2n，也就是一个中子和铀-235反应生成137Ba， 97Kr和两个中子。


 这也是原子弹爆炸能量的来源。


 同时呢。


 在核燃料与反射层的边界面上，必有中子通量相等，中子泄露量相等这个基准定理。


 没错！


 看到这里。


 想必某些聪明的同学已经意识到了。


 当初徐云协助陆光达他们推导的非线性中子运输方程，恰好能够描述这个情景的边界条件。


 也就是：


 ∫zJ =uhsΣSφD(r，t)+λs/3=limr→04πDA(rL+1)er/L=SA=S4πD。


 同时根据陈能宽的说法，他们已经推导出了带有反射层的球型核弹临界方程。


 二者互相联立之后，就可以得到一个圆滑双曲面的构造。


 接着再对这个构造求解析解，得出的答案就是亚临界状态的中子反射层厚度了。


 顺带一提。


 这也是当年海森堡翻车的大坑。


 当时海森堡的边界条件使用了物理模型上常用的吸收边界，但这玩意儿其实应该用反射边界计算。


 这也是徐云在整个核武器研制中为数不多可以在理论而非工具上提出方案的关键，毕竟涉及到中子，和他原本的专业还是有点重合的。


 “中子通量守恒吗.”


 大于和陈能宽都属于相关领域的顶尖大佬，在徐云提出了这个概念之后，二人的眼睛顿时齐齐一亮。


 好思路！


 只见大于连招呼都没打，便迅速提笔计算了起来。


 “电子与离子的温度相同，那么这里可以直接套用韧致辐射功率密度，也就是贝蒂－海特勒公式”


 “单个中子的平均能量公式是ε=3/2kBT，已知的主炸药的外径为78.5cm，爆轰波从主炸药外端传播至反射层共耗时t=S/U=2.39X10-5秒.”


 “那么它们的撞击速度大概是约3KM/s，套入中子运输方程然后联立.”


 过了片刻。


 大于忽然啪的一下一拍掌：


 “计算出来了，中子反射层的具体厚度是4.554厘米！”


 注：


 明天发番外，还差点字数


  　

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