燧人计划——关于可控制核聚变(7)

b. 三维空间球面扩散——能量在单一介质中是以球面波的形式扩散，其能量密度与球体半径的平方成几何反比。这一点我们的物理常识也可以理解，1 公斤与一克炸药，在单一介质中的同效能杀伤半径之比不是1000：1也不是10：1，而是100：1。这是冲击波能量的理想表达形式。
c. 三维空间中的二维扩散——在不同介质的结合面，有一部分冲击波能量会以二维圆圈的形式扩散，可压缩流体的冲击波有一部分会以此方式向外扩散。大气层核爆炸时的大半径地面冲击波有一部分能量来源于此，在极大核爆炸时，如苏联搞的亿吨级，大气层可以认为是一个“薄”层，此时应多考虑二维扩散因素，效能a、b都会受这个“薄”大气层的影响。1 公斤与一克炸药，此效能下的杀伤半径之比不是10：1也不是100：1，而是1000：1。水面的涟漪就是以这种方式扩散的典型波动能。锅炉中这一种能量的表达形式是基本无害的，对热循环有一定的推动作用，尤其对双循环系统，希望a、b效能的动能有一部分转化成为这种表达形式（这是设计问题）。
d. 三维空间中的一维传递——爆炸产生的固体抛射物的能量不扩散、能量着点与出射距离无关，子弹、炸弹弹片在空气中有极大的杀伤距离，原因在于此；此外还有理想激光等所谓定向能。普通核爆炸没有固态抛出物。宇宙空间物体的运动基本遵守这个规则。
现实中的爆炸能量是以混合上述四种效能方式传播扩散的。
理想的核爆炸是没有固态抛出物的。在我们设想的中子锅炉中，必需考虑高压水介质在能量缓冲和衰减中的巨大作用，在能量衰减、扩散到不足以对锅炉壁产生影响并到达炉壁之前，能量是以效能a、b的形式扩散的，对冲击波（如果它对炉壁还有一点破坏能力），我们有几套解决方案可供研究。其中效能a因为体积膨胀非常之大，能量平均分配到球体内几乎可忽略，因此以效能b方式扩散的能量是这个中子锅炉的主要设计防范目标。
顺便看一下深水炸弹，在海洋中无法实现效能c的扩散；效能d因为深水的巨大密度，弹片的能量在水中急剧衰减，没有常规炸弹弹片设计的意义；只有a、b效能可以考虑，其中效能b又因介质水的衰减作用要少考虑一点；因此，多多考虑效能a才是正确的深水炸弹设计思路：要么小当量直接命中足以击穿潜艇钢板就行，要么提高6个数量级才可能提高100倍原本很小的有效近炸杀伤半径，这是核爆。在这里讨论深水炸弹，只是为了从一个侧面说明我们设想的合理性。
问题推进到这里，让我想起唐山大地震时出现的一个现象：当时在煤矿井下工作的矿工并未觉得有多大震动，出来之后看见地面建筑完全毁灭，这也许是与上面分析的波的能量传播扩散方式有关吧。当时称此为一个“谜”。好嘛！思考核聚变问题，随有手解一个“谜”也不错。
总体能量计算：
从有关手册中得到：
a. 水的比热——4.2×103（焦／千克•℃）
b. 千吨ＴＮＴ总能量——4.12×1012
设中子锅炉半径为62.05米，爆点以上水深150米，加上部空间的高压气体压力，爆点压强为200个大气压。
前述“四种效能”中正常核爆炸只会有上节中的效能a、b
假定对一种效能进行计算时所有的能量全部以该效能表达。
在这个环境下爆炸一颗1000吨ＴＮＴ的中子弹，计算后我们得到：
a. 水中爆炸空球半径为：36.89米，水面升高17.38米。
b. 炉壁承受最大（不可能）动能强度为：8519.69J／平方厘米
c. 爆炸对水体升温为：0.424℃／千吨ＴＮＴ
d. 平均峰值“膛压”<800大气压(以反应完成最大压强一百万巴为基准计算)
e. 水体总体最大上升速度为：<69.38米/秒。
f. 爆炸火球达到最大半径用时：0.84秒。（电脑模拟）
g. 火球十次震荡用时<15.92秒。（电脑模拟）10次震荡为通常爆炸计算的上限。
从以上计算和电脑模拟的结果来看，炉子中爆炸间隔可以缩小到20秒以内，爆炸当量还有非常大的上扩空间，这就需要进一步的数据与进一步深入的研究了。我们现在并不精确知道动能的那种形式（波还是膨胀压力或是水流）对炉体的破坏性冲击实际是多少，搞清爆炸在本方案中的各个细节是我们进一步研究的目标，为更进一步具体的对策性更强的科学方案作好理论准备。其中“膛压”在系统设计时是可以接受的。波压力是由“质点”原地震荡形成的，波在介质中的传递运动有扩散、衰减、穿透、反射等作用，它的破坏机理和防范方案是我们应该彻底搞清的问题，这需要大量的实验、精确的一手数据和正确科学的计算。从资料上得知：管射武器的动能杀伤效能是以能量单位焦尔（J）而不是以力单位牛顿来计算的——12.7毫米大口径枪口动能为17000J左右，手枪枪口动能500J，坦克炮炮口动能10MJ。动能弹药的能量获得阶段是——在枪（炮）管内的加速，其加速距离为数十毫米（手枪）至数米（火炮）；能量的释放阶段——击中目标，12.7毫米大口径枪弹是无法击穿坦克装甲的，从这一点看我们的方案也是可行的，12.7直径弹丸横截面积为1.26平方厘米，弹丸作用于钢板时是瞬时释放能量的刚体碰撞，炉中的能量是以多种形式、不同时间、并非全部的能量以液态水为载体对炉体起冲击破坏作用，也就是说，弹丸作用于钢板的单位面积动能功率与假想中子锅炉中单位面积动能功率根本不在一个数量级之上，到底是多少这要作大量的实验与计算，这里不应作没有把握的计算，我们现在也没有这个条件。弹丸得到的动能只是全部发射药能量的一部分。大口径炮平均膛压5000大气压。