¿Quién es Yu Min?
La Conferencia Nacional de Premios de Ciencia y Tecnología 2014 se celebró en Beijing. El académico Yu Min, un famoso físico nuclear de mi país y uno de los líderes destacados en la investigación de armas nucleares y el desarrollo de alta tecnología para la defensa nacional, ganó el Premio Nacional de Ciencia y Tecnología de 2014. Es el único científico en ganar este honor.
Yu Min es una figura clave en la investigación de la bomba de hidrógeno de la Nueva China. Desempeñó un papel clave en la solución de una serie de problemas básicos que condujeron al avance del principio de la bomba de hidrógeno de China y planteó la idea de que el principio y la configuración estaban básicamente completos. En octubre de 1965, bajo la organización y el despliegue personal de Yu Min, se rompió la teoría de la bomba de hidrógeno. Actualmente sólo existen dos configuraciones de bombas de hidrógeno en el mundo: la configuración T-U estadounidense y la configuración sensible a Yu de China. Desde entonces, ha dirigido durante mucho tiempo la investigación teórica y el diseño de armas nucleares y ha resuelto una gran cantidad de problemas teóricos.
Ha hecho importantes contribuciones al mayor desarrollo de las armas nucleares de China hasta un nivel internacionalmente avanzado. Desde la década de 1970, ha desempeñado un papel importante en la defensa y promoción de la investigación sobre algunos proyectos de alta tecnología.
Explosión de bomba de hidrógeno
Ganó el primer premio del Premio Nacional de Ciencias Naturales en 1982. Ganó el Premio Nacional al Progreso en Ciencia y Tecnología en tres ocasiones en 1985, 1987 y 1989. En 1994, ganó el Premio al Científico Destacado de la Fundación Qiushi.
En 1999, el país le concedió la Medalla al Servicio Meritorio "Dos Bombas y Un Satélite". 1985 Obtuvo la "Medalla del Trabajo 1 de Mayo". 1987 Obtuvo el título de "Trabajador Modelo Nacional".
Debido a la confidencialidad de las armas nucleares, todo lo relacionado con Yu Min se ha mantenido altamente confidencial durante mucho tiempo. De 1976 a 1988, el nombre de Yu Min se mantuvo en secreto. No fue hasta 1988 que Yu Min tuvo la oportunidad de viajar al extranjero para realizar intercambios académicos.
Por motivos de trabajo, Yu Min viajó al extranjero por primera vez y visitó Estados Unidos como profesor universitario. En menos de un mes, aunque ha estado en muchos lugares, siempre ha estado como un "mudo": es inconveniente preguntar, es inconveniente hablar y es muy incómodo.
Propuso el plan principal de la bomba de hidrógeno
Antes de que mi país desarrollara con éxito su primera bomba atómica, los departamentos pertinentes ya habían hecho arreglos para exigir la exploración teórica de la bomba de hidrógeno para dar un primer paso. paso. A finales de 1960, Qian Sanqiang habló con Yu Min y le pidió que participara en la investigación sobre los principios de las bombas de hidrógeno. Yu Min estuvo de acuerdo sin dudarlo. Bajo la organización de Qian Sanqiang, un grupo de jóvenes científicos liderados por Yu Min comenzaron silenciosamente la exploración teórica de la tecnología de la bomba de hidrógeno. Desde la bomba atómica hasta la bomba de hidrógeno, según el principio innovador de comparación del tiempo de prueba, los estadounidenses tardaron siete años y tres meses, el Reino Unido cuatro y tres meses, Francia ocho y seis meses y la ex Unión Soviética cuatro y tres meses. .
Una de las principales razones es la complejidad computacional. Y el equipamiento de China es aún más incomparable. En ese momento, China solo tenía una computadora de tubo de electrones capaz de realizar 10,000 operaciones por segundo, y el 95% del tiempo se dedicó al cálculo de la bomba atómica, dejando solo el 5% del tiempo para el diseño de la bomba de hidrógeno que Yu Min estaba responsable de.
La primera bomba de hidrógeno de China explotó con éxito.
Los pobres se salen con la suya y Yu Min tiene una memoria increíble. El grupo de trabajo bajo su liderazgo tiene una regla de cálculo y noches de insomnio. Se entregó un documento tras otro a Qian Sanqiang y se conquistaron áreas desconocidas una tras otra. En los últimos cuatro años, Yu Min, Huang Zuqia y otro personal científico y técnico han publicado 69 informes de resultados de investigaciones y han obtenido una comprensión profunda de muchos fenómenos y leyes básicos de las bombas de hidrógeno.
En septiembre de 1964, Yu Min, de 38 años, dirigió un pequeño equipo al Instituto de Investigación Informática del Este de China en Shanghai y trabajó duro para calcular múltiples modelos. Sin embargo, este modelo es voluminoso, tiene una relación de potencia y una relación de fusión bajas y no cumple con los requisitos. Al resumir su experiencia, Yu Min dirigió al personal científico y técnico a calcular múltiples modelos, encontró la clave para la combustión autosostenida de materiales termonucleares y resolvió una cuestión importante del esquema principal de la bomba de hidrógeno. Yu Min dijo alegremente: "¡Atrapamos la nariz del toro!"
Inmediatamente hizo una llamada telefónica intrigante a Deng Jiaxian en Beijing. Para mantenerlo en secreto, Yu Min utilizó un lenguaje críptico que sólo ellos podían entender: implicando que se había producido un gran avance en la investigación teórica de la bomba de hidrógeno. "Algunos de nosotros fuimos a cazar... y atrapamos una ardilla".
Deng Jia escuchó por primera vez la buena noticia: "¿Has comido una comida deliciosa?" todavía... Conviértete en un espécimen... Pero tenemos un descubrimiento novedoso. Tiene una estructura corporal especial y requiere más investigación anatómica, pero... nos falta mano de obra."
"Está bien. , acudiré a usted de inmediato ". A finales del mismo año, Yu Min comenzó a participar en investigaciones teóricas sobre armas nucleares y propuso la idea de principios y configuraciones básicamente completos en la investigación de bombas de hidrógeno. y resolvió una gran cantidad de cuestiones teóricas clave en armas termonucleares, en el campo de las partículas independientes de campo medio. Se han logrado logros notables.
Yu Min
El 17 de junio de 1967, la primera bomba de hidrógeno de China explotó con éxito.
A principios de la década de 1980, Yu Min se dio cuenta de la importancia de la fusión por confinamiento inercial en la defensa y la energía nacionales. Para atraer la atención de todos, realizó un informe sobre el "Estado de la investigación en termofísica de fusión láser" dentro de un determinado alcance, e inmediatamente organizó y guió el desarrollo de la investigación de la teoría nuclear en nuestro país.
A principios de 1986, Deng Jiaxian y Yu Min llevaron a cabo un análisis en profundidad de las tendencias de desarrollo de la ciencia y la tecnología de las armas nucleares en el mundo y presentaron sugerencias al gobierno central para acelerar las pruebas nucleares de mi país. Los hechos han demostrado que esta sugerencia jugó un papel importante en el desarrollo de armas nucleares de China.
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Actualmente, sólo se reconoce que los cinco miembros permanentes del Consejo de Seguridad de las Naciones Unidas dominan la tecnología de las bombas de hidrógeno.
Menos de dos años después de su tercera prueba nuclear, ¿Corea del Norte realmente ha dominado esta tecnología a través de tres pruebas incompletas de dispositivos nucleares? Echemos un vistazo a los umbrales que normalmente se requieren para el desarrollo de una bomba de hidrógeno.
La configuración de la bomba de hidrógeno es la principal dificultad.
La primera es la teoría de la configuración. La tecnología de las bombas de hidrógeno maduró en los años 1960. Con la divulgación continua de diversa información relevante en los últimos 50 años, el principio de la bomba de hidrógeno ha ido quedando expuesto gradualmente: las únicas dos configuraciones de bomba de hidrógeno actualmente son la configuración Taylor-Ulam de los Estados Unidos (conocida como configuración t-u). y la Configuración Yu Sensitive de nuestro país, las dos son esencialmente similares, es decir, la bomba de hidrógeno incluye una primaria y una secundaria, la primaria se basa en los rayos X emitidos por la energía de fisión para desencadenar la reacción de fusión secundaria (. En. este proceso, "cómo lograr las condiciones de ignición" es el núcleo del diseño de la configuración de la bomba de hidrógeno. Por lo tanto, el material fisionable primario suele ser uranio o plutonio, y el material de fusión secundario suele ser deuterio, tritio o deuteruro de litio. >
Sin embargo, incluso si el diseño general de la configuración se entiende inicialmente, es sólo el diseño completo de la configuración el primer paso, porque la configuración en sí no se ajusta a la intuición física, en términos simples, si se coloca el secundario. Además de la bomba atómica, debería ser que una vez que la bomba atómica explote, la secundaria "explotará" y será difícil producir fusión nuclear.
En este punto, tengo que mencionar una historia. Muchos maestros de la física tropezaron con este tipo de intuición física. Por ejemplo, en la antigua Unión Soviética, fue precisamente porque había muchos expertos en mecánica excelentes que fracasaron. En los primeros días del desarrollo de la bomba de hidrógeno, se creía intuitivamente que ". este camino estaba bloqueado". Después de los cálculos, Taylor, el "padre de la bomba de hidrógeno", descubrió que el límite de deformación secundaria era demasiado alto y que se necesitaba una cubierta protectora. Absorbía energía e imposibilitaba la ignición, por lo que inicialmente dio No fue hasta que Ulan lo mencionó nuevamente que Taylor de repente se dio cuenta de que podría haber calculado mal uno de los detalles clave, por lo que los dos volvieron a calcular, y ahí estaban la llamada "configuración Taylor-Ulan". >
La historia parece simple, pero en realidad un diseño tan contrario a la intuición no sólo utiliza la energía de fisión de la bomba atómica, sino que también garantiza la deformación secundaria, requiere la perfecta coordinación de otros diseños y verificaciones en muchos aspectos. esto implica otras dos barreras, "colaboración multidisciplinaria" y "verificación experimental"
"Colaboración disciplinaria" y "verificación experimental"
Hablemos primero del segundo nivel, el. La cuestión de la “colaboración multidisciplinaria”. La connotación del nombre “armas nucleares” hace que muchas personas piensen erróneamente que la investigación de bombas nucleares es principalmente investigación de física nuclear, pero no es así. La cuestión central del diseño físico es la solución acoplada de ecuaciones de hidrodinámica de radiación. y ecuaciones de propiedades de materiales (ecuaciones de estado, ecuaciones de reacciones químicas y nucleares, problemas de trayectorias libres de radiación, etc.). En torno a este tema central, existen áreas que incluyen la física del plasma, la física atómica y molecular, y hay más de diez categorías y cientos de subcategorías. -disciplinas que incluyen física de aceleradores, física de materia condensada, mecánica de explosiones, termodinámica, óptica (fotografía y fotónica de alta velocidad, espectroscopia, física de láseres, etc.), química (química radiactiva, química del estado sólido, etc.). .) y la informática (supercomputadoras, métodos de computación científica a gran escala, etc.). Estas disciplinas están entrelazadas en una red interdisciplinaria. La solución a casi todos los problemas críticos requiere colaboración multidisciplinaria. Para que un país establezca tantas disciplinas y cada disciplina tenga los talentos correspondientes, se requiere una fuerza nacional básica bastante fuerte.
La dificultad en el desarrollo coordinado de disciplinas es que el proceso de acción de las armas nucleares se caracteriza por la instantaneidad, la alta velocidad, la alta temperatura, la alta densidad y la alta energía, y la investigación en condiciones tan extremas a menudo no es la solución. Materia de las disciplinas anteriores. Por lo tanto, la acumulación de conocimientos y parámetros necesarios para el diseño teórico de armas nucleares es difícil de obtener de la información pública y debe resolverse mediante una planificación e investigación especiales por parte del departamento de investigación de armas nucleares.
El siguiente paso es el tercer nivel de "verificación experimental", es decir, se deben establecer sitios y equipos experimentales que puedan reproducir estas condiciones extremas para verificar los parámetros clave.
Como se mencionó anteriormente, realizar una bomba de hidrógeno a través de una configuración de detección antifísica requiere una excelente cooperación desde muchos aspectos. El problema de diseño es, en última instancia, un problema de ingeniería y los parámetros clave deben determinarse mediante experimentos. Ésta es también la razón por la que Estados Unidos y la Unión Soviética están dispuestos a gastar enormes sumas de dinero para realizar miles de pruebas termonucleares. Estados Unidos tiene tecnología extremadamente avanzada en esta área y se pensaba que en el futuro podría simular pruebas nucleares a través de datos de pruebas masivas y las supercomputadoras más avanzadas del mundo. Sin embargo, en los últimos dos años, todavía existe una brecha en las capacidades de simulación por computadora en la investigación del envejecimiento de su arsenal nuclear y el diseño de nuevas armas nucleares. En otras palabras, los ensayos nucleares son una parte inevitable del proceso de desarrollo de armas nucleares.
En cuanto a la bomba de hidrógeno, no importa de qué país sea, debe seguir el camino del "dispositivo explosivo nuclear - bomba atómica armada - bomba de hidrógeno". El requisito previo para la ignición secundaria de una bomba de hidrógeno es que tenga un rendimiento suficientemente grande y un peso lo suficientemente ligero; este es el requisito básico para la militarización de una bomba atómica. Además, todos los países que fabrican bombas de hidrógeno deben realizar primero una prueba de bomba atómica mejorada, es decir, poner una mezcla de deuterio y tritio en el núcleo de la bomba atómica, de modo que experimente una reacción de fusión bajo la alta temperatura y presión de la bomba. Explosión de la bomba atómica, que libera una gran cantidad de neutrones, acelerando así el proceso de reacción fisible del paquete exterior de materiales fisionables, lo que mejora en gran medida la eficiencia de utilización de los materiales fisionables. Se trata de un "arma de fisión asistida por fusión". Este tipo de prueba es muy necesario para verificar el ajuste del cálculo del rendimiento, el tiempo de fusión y la temperatura de ignición, y estas tecnologías son precisamente los requisitos previos para el desarrollo del diseño de la bomba de hidrógeno.
Materiales nucleares suficientes y fuerza nacional son la base.
El cuarto obstáculo para desarrollar una bomba de hidrógeno es tener suficientes materiales nucleares. Como dice el refrán, una mujer sabia no puede preparar una comida sin arroz.
Para una bomba de hidrógeno, el material de fisión primario y el material de fusión secundario son indispensables. La producción tanto del material fisible plutonio como del material de fusión tritio se basa en reactores. Basándose en el análisis de los materiales existentes, los medios extranjeros especulan que Corea del Norte puede tener dificultades para producir suficientes materiales de fusión.
El último nivel es la cuestión de las capacidades industriales y las capacidades económicas. Producción de materiales nucleares (uranio, plutonio, agua pesada, deuterio, tritio, litio, etc.). ) requiere una enorme fábrica de isótopos, en la que participan empresas industriales pesadas para producir componentes clave para el reactor. La prueba nuclear en sí también requiere una gran construcción de ingeniería (el túnel subterráneo de pruebas nucleares se extiende a lo largo de varios kilómetros y alcanza una profundidad de cientos de metros bajo tierra), ya que así como equipos de pruebas nucleares complejos, precisos y de gran tamaño. Se puede decir que la base de las armas nucleares y sus ensayos es una prueba integral de las capacidades industriales de un país, si se da una estimación imagen pero no demasiado estricta, se puede decir que bajo el supuesto de que los obstáculos técnicos en diversos campos han desaparecido; , un país pequeño y mediano puede combinar todas las capacidades industriales. Un año después de que se ponga en funcionamiento la capacidad de producción, es posible que se realice una prueba de bomba de hidrógeno.
Se desprende del análisis anterior que para desarrollar una bomba de hidrógeno es necesario resolver múltiples dificultades técnicas, industriales y económicas. Es totalmente posible que investigadores de cualquier país logren avances en la teoría de la configuración de la bomba de hidrógeno y en el diseño colaborativo multidisciplinario. Sin embargo, nadie puede desviarse de las reglas sobre los ensayos de armas nucleares y las capacidades de producción reales. En circunstancias normales, es imposible para un país encontrar otra manera de llegar al otro lado de una prueba exitosa de una bomba de hidrógeno sin pruebas suficientes, y también es inseparable de las restricciones a las capacidades industriales necesarias para la producción y las pruebas de material nuclear.
Los vehículos también son un problema.
Además del desarrollo de la bomba de hidrógeno en sí, cualquier país que quiera desarrollar armas nucleares también se enfrenta al problema de los vehículos vectores. Si quieres utilizar armas nucleares, debes tener un vehículo de lanzamiento; de lo contrario, equivale a tener balas pero no armas. Tradicionalmente, los vehículos portadores de armas nucleares estratégicas, como las bombas de hidrógeno, incluyen principalmente aviones y misiles. En la actualidad, se utiliza principalmente este último método, especialmente misiles balísticos. Sin embargo, hay muchos problemas que deben resolverse para desarrollar misiles balísticos que utilicen ojivas nucleares.
En primer lugar, hay que completar la cuestión de la miniaturización de las bombas nucleares. Los misiles balísticos tienen capacidades de lanzamiento limitadas. Si las bombas nucleares no pueden miniaturizarse y carecen de confiabilidad (como resistir el impacto del lanzamiento y las pruebas exoatmosféricas), no pueden usarse en misiles balísticos. La miniaturización de las bombas nucleares también plantea obstáculos a los países pequeños y medianos. Algunos países pueden romper los principios de las armas nucleares, pero es difícil fabricar armas nucleares prácticas, lo cual está estrechamente relacionado con esto.
En segundo lugar, debemos superar las dificultades del reingreso. La etapa de reingreso de una ojiva nuclear se refiere al proceso en el que una ojiva nuclear vuelve a entrar a la atmósfera desde el exterior. Durante este proceso, la ojiva nuclear se acerca rápidamente al suelo a una velocidad de reingreso de más de diez veces la velocidad del sonido, y el exterior del proyectil tiene que soportar altas temperaturas provocadas por la fricción atmosférica. Que los materiales compuestos fuera del misil puedan soportar temperaturas tan altas también impone altas exigencias a las capacidades de investigación y desarrollo y fabricación de materiales compuestos de un país. Al mismo tiempo, la etapa de reentrada también implica requisitos más elevados, como la precisión del ataque y la defensa antimisiles.
Además, la eficacia y la capacidad de supervivencia del propio vehículo también son cuestiones importantes. No es difícil para un país desarrollar cohetes y misiles balísticos primarios, pero sí es difícil desarrollar misiles de alto rendimiento. Independientemente del rendimiento del misil en sí, en términos de capacidad de supervivencia, los misiles móviles sólidos que facilitan la movilidad terrestre y el almacenamiento a largo plazo son significativamente mejores que los misiles móviles líquidos. Los propios misiles sólidos tienen tecnologías altas y bajas: para lograr la misma capacidad de carga, algunos países pueden fabricar modelos cortos y delgados, mientras que otros países no pueden lograr una miniaturización relativa de los misiles.
En resumen, desarrollar armas nucleares, incluidas bombas de hidrógeno, y sus vectores no es una cuestión sencilla, impone exigencias extremadamente altas a la fuerza nacional integral, al nivel científico y tecnológico y a la estructura organizativa social de un país. Al analizar las noticias internacionales, también podemos referirnos a ellas desde una perspectiva técnica.