美国氢弹的T-U构型不敌中国于敏构型
2014年度国家科学技术奖励大会在北京举行。中国着名核物理学家、核武器研究和国防高技术发展的杰出领军人之一的于敏院士荣获2014年度国家最高科技奖，也是此次唯一获得该奖项的科学家。
于敏是新中国氢弹研究中的关键核心人物。他在中国氢弹原理突破中解决了一系列基础问题，提出了从原理到构形基本完整的设想，起了关键作用。1965年10月，在于敏的亲自组织和部署下，氢弹理论得以突破。目前全世界只有两种氢弹构型，美国的T-U构型和中国的于敏构型。此后长期领导核武器理论研究、设计，解决了大量理论问题。
对中国核武器进一步发展到国际先进水平作出了重要贡献。从20世纪70年代起，在倡导、推动若干高科技项目研究中，发挥了重要作用。
氢弹爆炸
1982年获国家自然科学奖一等奖。1985年、1987年和1989年三次获国家科技进步奖特等奖。1994年获求是基金杰出科学家奖。
1999年被国家授予“两弹一星”功勋奖章。1985年荣获“五一劳动奖章”。1987年获“全国劳动模范”称号。
由于核武器的保密原因，于敏的一切长期以来都处于高度保密中。从1976年到1988年，于敏的名字是保密的，直到1988年以后，于敏才获得出国进行学术交流的机会。
由于工作的关系，于敏首次出国是以某大学教授的身份去美国访问的。在不到一个月的时间内，尽管去了许多地方，但他始终像个“哑巴”：要问也不方便问，要说也不方便说，很不好受。
提出氢弹原理方案
在我国研制第一枚原子弹尚未成功时，有关部门就已做出部署，要求氢弹的理论探索先行一步。1960年底，钱三强找于敏谈话，让他参加氢弹原理研究，于敏毫不犹豫地答应了。在钱三强的组织下，以于敏等为主的一群年轻科学工作者，悄悄地开始了氢弹技术的理论探索。从原子弹到氢弹，按照突破原理试验的时间比较，美国人用了七年零三个月，英国四年零三个月，法国八年零六个月，前苏联四年零三个月。
主要一个原因就在于计算的繁复。而中国的设备更无法可比，国内当时仅有一台每秒万次的电子管计算机，并且95%的时间分配给有关原子弹的计算，只剩下5%的时间留给于敏负责的氢弹设计。
中国的第一颗氢弹在爆炸成功
穷人有穷办法，于敏记忆力惊人，他领导下的工作组人手一把计算尺，废寝忘食地计算。一篇又一篇的论文交到了钱三强的手里，一个又一个未知的领域被攻克。四年中，于敏、黄祖洽等科技人员提出研究成果报告69篇，对氢弹的许多基本现象和规律有了深刻的认识。
1964 年9 月，38岁的于敏带领一支小分队赶往上海华东计算机研究所，抓紧计算了一批模型。但这种模型重量大、威力比低、聚变比低，不符合要求。于敏总结经验，带领科技人员又计算了一批模型，发现了热核材料自持燃烧的关键，解决了氢弹原理方案的重要课题。于敏高兴地说：“我们到底牵住了‘牛鼻子’!”
他当即给北京的邓稼先打了一个耐人寻味的电话。为了保密，于敏使用的是只有他们才能听懂的隐语：暗指氢弹理论研究有了突破。“我们几个人去打了一次猎……打上了一只松鼠。”
邓稼先听出是好消息：“你们美美地吃了一餐野味?”“不，现在还不能把它煮熟……要留做标本。……但我们有新奇的发现，它身体结构特别，需要做进一步的解剖研究，可是……我们人手不够。”
“好，我立即赶到你那里去。”年底，于敏开始从事核武器理论研究，在氢弹原理研究中提出了从原理到构形基本完整的设想，解决了热核武器大量关键性的理论问题，并在平均场独立粒子方面做出了令人瞩目的成绩。
于敏
1967年6月17日，中国的第一颗氢弹在爆炸成功。
上世纪80年代初，于敏意识到惯性约束聚变在国防上和能源上的重要意义。为引起大家的注意，他在一定范围内作了“激光聚变热物理研究现状”的报告，并立即组织指导了我国核理论研究的开展。
1986年初，邓稼先和于敏对世界核武器科学技术发展趋势作了深刻分析，向中央提出了加速我国核试验的建议。事实证明，这项建议对中国核武器发展起了重要作用。
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目前，公认掌握氢弹技术的国家只有联合国安理会的五个常任理事国。第三次核试验距今不足两年，朝鲜真的跨越常规，依靠三次不完全成功的核装置试验掌握这一技术吗？我们不妨先来看看在氢弹研制进程中，通常需要迈过几道门槛。
氢弹构型是首要难关
首先是构型理论关。氢弹技术成熟于20世纪60年代的技术，随着五十年来各种相关材料不断公开，氢弹原理已经逐渐曝光：目前仅有的两种氢弹构型是美国的“泰勒-乌拉姆构型”（简称“t-u构型”）和中国的“于敏构型”，二者本质上是类似的，即氢弹包括初级和次级，初级依靠裂变能量爆发出的x射线，引发次级的聚变反应（可以通俗地比喻为“点火”）。在这个过程中，“如何达到点火条件”是氢弹构型设计的核心；相应地，初级裂变材料通常为铀或钚，次级聚变材料通常采用氘氚或者氘化锂。
但是，即使初步了解了构型的大概布置，也只是完整构型设计的第一步——因为这个构型本身是不符合物理直觉的——通俗地说，把次级放在原子弹旁边，应该是原子弹一炸，次级就会被“吹”扁，也就难以产生核聚变了。
说到这里，不得不提到的故事是，当年许多物理大师在这样的物理直觉上栽了跟头。比如在前苏联，恰恰是由于有很多极为优秀的力学专家，因此反而在氢弹研制初期直觉认为“此路不通”。美国的“氢弹之父”泰勒则稍好一些——他计算后发现次级变形限度要求太高，需要加个保护套，然而保护套又会强烈吸收能量，导致无法点火，所以他最初也放弃了这一思路。直到后来乌拉姆又重提此事，泰勒忽然发现自己可能算错了其中一个关键细节，于是两人重新计算，才有了后来所谓的“泰勒-乌拉姆构型”。
故事听起来简单，而事实上这样一个反直觉的设计，既要利用原子弹的裂变能量，又要保证次级的形变，显然还需要许多方面的其他设计和验证的完美配合才行——这就涉及另外两个关口，“多学科协同”与“试验验证”。
“学科协同”与“试验验证”必不可少
再说第二关，“多学科协同”问题。“核武器”这个名称的暗示作用，让许多人误以为核弹研究主要是核物理研究，其实不然。核武器物理设计的中心问题是辐射流体力学方程组和材料特性方程组（物态方程、化学及核反应方程、辐射自由程问题等问题）的耦合求解问题。在这个核心问题的周围，涉及等离子体物理、原子分子物理、加速器物理、凝聚态物理、爆炸力学、热力学、光学（高速摄影及光子学、光谱学、激光物理等）、化学（放射化学、固体化学、核化学等）、计算机科学（巨型计算机、大规模科学计算方法等）等十余个大类上百个小类的学科体系。这些学科编织成一张互相交叉的学科网络。几乎每一个关键问题的解决，都需要多个学科的协同。一个国家，要建立如此众多的学科门类，在每一个学科都有相应的人才，需要相当强大的基础国力。
学科协同发展的困难在于，由于核武器动作过程是以瞬时、高速、高温、高密度和高能为主要特征的，而这种极端条件下的研究往往不是上述学科的热点领域，因此核武器理论设计中所需的知识积累和参数积累很难从公开资料中获取，需要通过核武器研制部门的专题规划和专题研究才能解决。
接下来就是第三关“试验验证”，也就是必须建立起能够再现这些极端条件的实验场地和设备，来验证关键参数。
如前所述，通过一个反物理知觉的构型实现氢弹，是需要多个方面设计的精妙配合的，而设计问题说到底还是工程问题，需要通过试验来确定关键参数。这也正是美苏两国甘愿斥巨资进行上千次热核试验的原因。美国在此方面技术极为先进，其原以为今后可以靠海量试验数据加上全球先进的巨型计算机可以模拟核试验。但从近两年的情况看，在其核武库的老化研究以及新型核武器设计方面，计算机模拟能力仍然是有差距的。换句话讲，在核武器研制中，核试验是一个无法避开的环节。
具体到氢弹，无论哪个国家，都必须走过“核爆炸装置——武器化原子弹——氢弹”这样一条必由之路。氢弹次级点火的前提条件，就是初级必须当量够大且分量够轻——而这恰恰是原子弹武器化的基本要求。而且，所有做成氢弹的国家，还必须先做一次增强型原子弹的试验，即在原子弹核心放置一些氘氚混合物，使之在原子弹爆炸的高温高压之下发生聚变反应并放出大量中子，从而加快外部包裹裂变材料的裂变反应过程，以大幅提高裂变材料利用效率。这就是“聚变助爆式裂变武器”。这种试验对于验证当量计算与调整、聚变时间、点火温度都是非常必要的，而这些技术恰恰是开展氢弹设计的前提。
足够的核材料与国力是基础
研制氢弹的第四关是要有足够的核材料。俗话说，巧妇难为无米之炊。对于氢弹，初级的裂变材料和次级的聚变材料都是不可或缺的。无论是裂变材料钚还是聚变材料氚，都依赖于反应堆来生产。外媒根据现有材料分析推测，朝鲜恐怕难以生产足够的聚变材料。
最后一关就是工业能力和经济能力问题。生产核材料（铀、钚、重水、氘、氚、锂等）需要庞大的同位素工厂，需要涉及重工业企业为反应堆生产关键部件，而且核试验本身也需要进行规模巨大的工程建设（地下核试验的坑道绵延数公里，深度达地下几百米），还要有复杂、精密、数量巨大的核测设备。可以说，核武器及其试验的基础，是对一个国家的工业能力的全面检验；如果给出一个形象但不太严密的估计，可以说，在各领域技术障碍均已消失的假设之下，对于一个中小国家，投入全部工业能力运转一年，也许可以进行一次氢弹试验。
通过以上分析可知，要发展氢弹，需要解决多重技术、工业与经济困难。对于任何国家的科研人员而言，要在氢弹构型理论和多学科协同设计方面取得突破，是完全有可能的。但是，谁都不可能脱离核武器试验规律和现实生产能力。正常情况下，一国不可能另辟蹊径，不经足够试验即可抵达氢弹试验成功的彼岸，更不能脱离核材料生产和试验所需工业能力的限制。
运载工具亦是难题
除了氢弹本身的研制之外，任何国家要研制核武器，都还面临运载工具的问题。核武器要使用，就必须有运载工具，否则就相当于有子弹而无枪。传统上看，氢弹一类战略核武器的运载工具主要有飞机和导弹两类，目前以后者为主，特别是弹道导弹。但是，要研制使用核战斗部的弹道导弹，同样要解决诸多问题。
首先，要完成核弹小型化的问题。弹道导弹的运载能力有限，如果核弹不能小型化，缺乏可靠性（比如要经受发射震动和大气层外的考验），那就无法用于弹道导弹。核弹小型化对于中小国家而言同样存在障碍，一些国家能够突破核武器原理，但难以做出实用化的核武器，与此有密切关系。
其次，要突破再入段难关。核弹头再入段是指核弹头从大气层外重返大气层内的过程。在此过程中，核弹头以十几倍音速的再入速度快速接近地面，弹体外部要经受大气摩擦带来的高温。弹体外部的复合材料能否承受这种高温，又对一国复合材料研发和制造能力提出了很高要求。同时，再入段还涉及打击精度、对抗反导等更高的要求。
此外，运载工具本身的效能、生存能力也是问题。一国发展出火箭和初步的弹道导弹并不难，但难在发展高性能的导弹。导弹本身的性能暂且不论，仅就生存性能来说，便于陆地机动、方便长期贮存的固体发动机导弹显然优于液体发动机导弹。固体导弹本身又有技术高低——要实现同样的运载能力，有的国家可以做出短小精悍的型号，有的国家却无法实现导弹的相对小型化。
总之，要发展包括氢弹在内的核武器及其运载工具，对国家的综合国力、科技水平、社会组织结构都有极高的要求，并不是一件很简单的事情。在分析国际新闻时，也可以结合技术层面加以参考。
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