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一個核彈頭有多重，從最小到最大。

幾千噸?幾百萬噸都有啊,不是所有的核彈重量都一樣

核武器是指利用爆炸性核反應釋放出的巨大能量對目標造成殺傷破壞作用的武器。爆炸性核反應是利用能自持快速進行的原子核裂變或聚變反應，瞬間釋放出巨大能量產生的核反應爆炸而形成巨大殺傷破壞效應。

核彈爆炸時，釋放的能量比采用化學炸藥的常規彈藥大得多。1千克鈾裂變釋放的能量相當于2萬噸TNT炸藥爆炸時放出的能量。核武器按作戰任務使用范圍可分為戰略核武器、戰役戰術核武器；按當量大小可分為千萬噸級、百萬噸級、十萬噸級、萬噸級、千噸級和百噸級，美蘇于80年代末開始研制當量小到10噸級、大到百噸級的微型超微型核彈頭及當量可調核彈頭。通常核武器的分代按其原理目前可分為四代。

第一代：原子彈（裂變彈）

20世紀四五十年代利用鈾或钚等易裂變重原子核裂變反應瞬時釋放巨大能量的核武器稱為原子彈或裂變彈，即為第一代核武器。

鏈式反應 能自持進行的原子裂變反應叫鏈式反應。在裂變裝置（核彈頭或反應堆）中，要實現自持核反應，必須用裂變核釋放出的中子去轟擊其它重核引起裂變，新的裂變又釋放出新的中子，新的中子又去轟擊其它重核引起裂變，依此不斷進行。如鈾235的核吸收一個中子后發生裂變，平均能放出2.56個中子，钚239平均能放出2.9～3.0個中子。在被釋放出的中子群中，一部分被沒有裂變的原子核所俘獲，引起進一步裂變，未被俘獲的中子從物質中逃逸。假如每次裂變能有一個以上的中子保留下來繼續參與裂變反應（即被其它原子核俘獲），那么下一“代”所能取得的裂變數就要比前一代的多，也才能形成自持鏈式反應。也就是說，為了在核爆炸中取得高效率，在核裝置的設計上要盡量減少中子從裂變系統中逃逸，同時要盡力避免裂變材料中摻入能吸收中子的雜質。

裂變材料 是指能裂變反應并大量釋放原子能的物質。許多重原子核都能被分裂，但其中只有一小部分是易裂變的，即在慢中子（能量較低的中子）或快中子（高能中子）的轟擊下能發生裂變。由于核裂變所產生中子的能量范圍很寬，如果僅靠俘獲快中子時才能裂變的原子核，通常不能實現自持鏈式反應。從實用觀點來說，裂變武器只能用易裂變材料（即在慢中子轟擊下也能發生裂變）來制造。目前世界各國的原子彈全都采用鈾235和钚239，或者是它們的某種組合。

鈾 自然界的鈾主要由兩種同位素鈾235和鈾238組成，其中主要含量是鈾238（約占99.3%），鈾235含量極少（約占0.7%）。理論上，鈾235的濃度在6%～10%才能制成鈾彈。也就是必須把天然鈾礦經篩選、粉碎、酸性浸析成礦漿、提煉獲取鈾的氧化物、進一步處理變成四氟化鈾或六氟化鈾，隨后進行鈾的濃縮。美國在二戰中耗資10多億美元建造了濃縮鈾的氣體擴散廠，通過泵使六氟化鈾氣體撞擊上面設有數百萬個小孔的障礙物，由于鈾235和鈾238原子質量有輕微不同，含有鈾235原子的分子比含有鈾238的分子以稍微大一點的速率滲出，最終的產品是武器級鈾。目前各國使用的核武器的鈾235濃度為93.5%。60年代末，武器級鈾每磅（0.45千克）需5 500萬美元，而天然鈾每磅才12美元。

钚 自然界中钚的蘊藏量極少，也不能自然產生，只能用中子轟擊鈾238而得到钚239。大量生產钚239需要高密度中子源轟擊鈾238，而中子源由核反應堆中的連鎖反應提供。二戰中，美國建立了多處核反應堆每年生產大量钚239。理論上，钚239含量為6%～10%就可以用來制造原子彈。目前各國使用的核彈頭钚239純度約為93.5%。

鈾235和钚239的基本區別是鈾是天然的，由采礦濃縮而得；而钚239要用人工方法在原子反應堆中得到。制造相同當量的鈾彈比钚彈的用钚量要多，盡管钚239比鈾235要貴，但钚239裂變彈可獲得較高的當量-重量比，可使武器重量更輕、體積更小。據報道，美國大部分原子彈都含有鈾235和钚239兩種材料。

臨界質量 為維持鏈式反應所需要的裂變材料的最小質量稱為臨界質量。少量的裂變材料不能維持鏈式反應（絕大多數中子逃逸了）。臨界質量的大小取決于裂變材料的種類、結構密度、幾何形狀以及核裝置中有無中子反射層結構等。在固態物質形狀中，球形的體積與表面積的比值最大，從單位球形裂變材料中逃逸出來的中子數最少，因此球形是臨界質量最小的一種形狀。如采用裸球，鈾235和钚239的臨界質量分別為52和10千克（鈾235的密度小于钚239）。

降低臨界質量有多種方法：一是用中子反射層作為包殼材料把裂變材料包起來，以使一部分向外逃逸的中子反射回裂變材料中，增加了中子數量以轟擊重核。中子反射層可使裂變材料臨界質量減小到原來的1/3到1/2，也就是在正常密度下，鈾235和钚239的臨界質量可分別減至13～15和5～10千克，這就為減小核彈頭體積和重量乃至制造原子炮彈提供了方便。二是壓縮核材料，增加其密度。臨界質量近似與密度平方的倒數成正比。三是巧妙的結構設計以使裂變材料發揮最大作用。

原子彈的設計 裂變鏈式反應可視為一系列的“代”的雪崩式延續，每一“代”的標志是前一“代”產生的中子使核進一步裂變，一“代”的時間約10-8秒。裂變彈能量的釋放要經歷若干“代”，其“代”數取決于一“代”裂變產生的中子數有多少能保留下來并引發下一“代”裂變反應。如果一個原子核裂變僅能放出2.5到3個中子、并有2個能保留下來引起新的裂變，那么當量在1千噸到10萬噸之間的一枚核彈能量釋放約要經歷53～58“代”。其中99.9%的能量大約是在最后7“代”釋放出來的，即約在爆炸的最后0.07秒內。

要獲得大的當量，裂變材料組合后的質量就必須比臨界質量大若干倍，才能達到和維持快速增殖鏈式反應，這可通過把兩個或多個亞臨界質量塊（小于臨界質量）合到一起。

原子彈的設計原理 是使處于亞臨界狀態的裂變裝料瞬間達到超臨界狀態，有兩種基本方式，即內爆式和槍式。內爆式又稱壓緊型，如一枚內爆式核彈可由處于亞臨界質量（一般為臨界質量的幾分之一）的球形裂變裝藥構成，在球形裝藥的外面包一層其外圍是高能炸藥的重元素（鈾238）反射層。爆炸時，高能炸藥形成的內聚爆轟波壓縮裝藥，使其密度增大一倍到幾倍達到超臨界質量。鈾235、钚239或二者組合的核武器，一般采用內爆式。美國1945年7月16日試驗的第一顆原子彈和投在日本長崎的第二顆原子彈“胖子”，都采用內爆法使钚239由亞臨界狀態瞬間壓縮成超臨界狀態，而參與鏈式反應的僅為1千克。

槍式又稱壓攏型，即把2～4塊處于亞臨界狀態的裂變材料，在化學炸藥爆炸力的推動下迅速合攏而形成超臨界狀態。例如，沿著一管子可以把亞臨界的裂變材料推進到另一塊球狀亞臨界裂變材料塊中，也就是射進“槍管”，投在日本廣島的鈾235彈“小男孩”就用此法。槍式結構比較簡單，設計起來比較有把握。槍式結構只能用鈾235，不能用钚239，主要原因是槍式結構對過早點火特別敏感，而钚239正好比較敏感。此外，由于內爆式核裝置比槍式核裝置效率高，所以美國核彈大多數采用鈾235內爆式。

第二代：氫彈（聚變彈）

60年代以后，利用氫的同位素氘、氚等輕原子的聚變反應，瞬時釋放出巨大能量的核武器，又稱聚變彈、熱核彈、氫彈，即為第二代核武器。

聚變反應 除了重原子核鈾235、钚239等的裂變能釋放核能外，還有另一種核反應，即輕原子核（氘和氚）結合成較重的原子核（氦）時也能放出巨大能量。核聚變的原理是：在標準的地面溫度下，物質的原子核彼此靠近的程度只能達到原子的電子殼層所允許的程度。因此，原子相互作用中只是電子殼層相互影響。帶有同性正電荷的原子核間的斥力阻止它們彼此接近，結果原子核沒能發生碰撞而不發生核反應。要使參加聚變反應的原子核必須具有足夠的動能，才能克服這一斥力而彼此靠近。提高反應物質的溫度，就可增大原子核動能。因此，聚變反應對溫度極其敏感，在常溫下其反應速度極小，只有在1 400萬到1億度的絕對溫度條件下，反應速度才能大到足以實現自持聚變反應。所以這種將物質加熱至特高溫所發生的聚變反應叫作熱核反應，由此做成的聚變武器也叫熱核武器。要得到如此高溫高壓，只能由裂變反應提供。

熱核材料 核聚變反應一般只能在輕元素的原子核之間發生，如氫的同位素氘和氚，它們原子核間的靜電斥力最小，在相對較低的溫度（近千萬攝氏度）即可激發明顯的聚變反應生成氦，而且反應釋放出的能量大，一千克聚變反應裝藥放出的能量約為核裂變的七倍。但在熱核武器中不是使用在常溫下呈氣態的氘和氚。氘采用常溫下是固態化合物的氘化鋰，而氚則由核武器進行聚變反應過程中由中子轟擊鋰的同位素而產生。1942年，美國科學家在研制原子彈過程中，推斷原子彈爆炸提供的能量有可能點燃輕核引起聚變，并以此制造威力比原子彈更大的超級彈。1952年1月，美國進行了世界上首次代號“邁克”的氫彈原理試驗，爆炸威力超過1 000萬噸當量，但該裝置以液態氘作熱核材料連同貯存容器和冷卻系統重約65噸，不能作為武器使用，直到固態氘化鋰作為熱核裝料的試驗成功，氫彈的實際應用才成為可能。中國于1966年12月28日成功進行了氫彈原理試驗，1967年6月17日由飛機空投的300萬噸級氫彈試驗圓滿成功。

熱核武器的設計 在熱核武器中，聚變材料既可直接加到（或靠近）裂變裝藥中心，也可安置在裂變裝藥的外面，或兩種方法同時采用。在后一種情況下，需將裂變產生的輻射控制起來，以使其能量轉換用于壓縮并點燃分離裝配的聚變材料的部分。這個專門設計用作起爆的裂變裝藥就叫做初級，通常稱為起爆氫彈的“扳機”。初級外面的聚變材料部分叫次級。因此，這種武器可以說有兩級核反應。

雖然鈾238不能進行自持鏈式反應，但由于裂變和聚變反應產生的大量高能中子可使鈾238發生持續裂變。所以在熱核外面再包一層鈾238（天然鈾或貧化鈾）就可以提高核武器的當量。在熱核武器中，這層鈾238有時被稱為第三級。沒有這層鈾，就是兩級武器。

通常一枚大當量熱核武器都是三相彈，即爆炸時所放出的能量有3個來源：第一級裂變鏈式反應；第二級熱核材料的聚變反應；第三級鈾238外層的裂變反應。粗略估計，釋放的總能量中聚變和裂變各占一半。但為了獲取特殊的核爆炸效應，或滿足核武器一定的重量或尺寸要求，可以采取不同的裂變與聚變當量比，包括從純裂變到聚變當量占很大比例的武器。

核彈頭的基本結構 不管核武器樣式多么繁多，核彈頭的基本構造通常由殼體、核裝藥和熱核裝藥、引爆控制系統（引信）和電源等組成。其中殼體用于盛裝核彈的各種裝置并能防止其機械損壞。在彈道導彈核彈頭殼體外殼還涂有特殊涂料或隔熱層，以防彈頭再入大氣層時受高速氣動加熱使彈頭殼體及內部裝置因過熱而燒毀。核裝藥和熱核裝藥，由裂變和聚變材料構成，以氫彈為例：核裝藥（裂變裝藥）置于由普通炸藥構成的球形裝藥的中央部位，在球形裝藥外面四周安裝了許多電雷管。引信傳來的敏感信號通過引爆控制系統產生的高壓電起爆各電雷管，使普通炸藥以“槍法”或“內爆法”使裂變材料迅即達到最大超臨界質量而實施核裂變爆炸，并使爆炸產生的部分輻射能量轉換用以加熱和點燃（高能中子的轟擊）熱核裝藥產生聚變反應，形成整個氫彈的核爆炸。引控系統是保證核彈到達預定炸點時發出起爆核裝藥指令并可靠起爆的裝置。電源是給彈頭各組件提供能源的小型一次性使用的蓄電池，在導彈發射準備時激活蓄電池，導彈發射起飛時才能用彈上蓄電池供電。

當量可調 核彈的當量是可以調節的。在純裂變裝置中，若改變鏈式反應的引發時間或變換彈芯，就能改變當量。鏈式反應是由中子源引發的，如改變中子源狀態，也可實現當量可調。在具有一級或多級聚變反應的熱核武器中，控制氚的用量或更換彈芯，即可改變當量。此外，也可采用控制附加的聚變級是否點火的機械措施，即控制是否點燃聚變裝藥，便可調節核爆炸當量的大小。

核武器的重量和當量 世界上第一個核爆炸裝置，代號“大男孩”的钚裝藥約重6.1千克。由重約2 268千克高能炸藥內向爆炸將其壓縮到一起，于1945年7月16日上午5時24分，在新墨西哥州阿拉莫戈夫的“三一”試驗場內的一個30米高的鐵塔上進行試驗，當量為2.20.2萬噸。钚裝藥實際大小同柚子差不多，而鈾反射層和高能化學炸藥使爆炸裝置尺寸重量大大增加。核裝藥、反射層和高能炸藥固定在一個由12塊五邊形構成的金屬球內，各五邊形用螺栓互相連接組成一個球體。

1945年8月6日上午8點15分投在日本廣島上空、估計爆高580米的原子彈“小男孩”，它裝有60千克高濃縮鈾235，采用槍法結構。槍管直徑約15厘米，長1.8米，重約半噸。核彈本身連同外殼長3米，直徑71厘米，重約4噸，當量1.2～1.5萬噸（有報道1.25萬噸）。

1945年8月9日上午11點零2分，投在日本長崎上空估計爆高503米的原子彈“胖子”，它所采用的設計和“大男孩”一樣，只是名稱不同。“胖子”裝有穩定翼和一個保護性的直徑為1.5米的蛋形外殼（彈殼），核彈全重約4.9噸，長3.6米，當量2.20.2萬噸，钚裝藥約6.1千克。兩枚內爆式原子彈核裝藥的利用率約17%，而“小男孩”只有約1.3%。在美國首批核武器設計中，化學炸藥和反射層重量占了絕大部分：“胖子”的當量重量比是4.5噸/千克，“小男孩”為3噸/千克，與現代核武器相比，都非常低。當量在10萬噸以上的現代化熱核武器，其當量重量比一般為1 000～3 000噸/千克，（這一數值遠比氘氚材料完全聚變所能達到的8萬噸/千克的理論極限低得多），例如美國庫存核武庫中當量最大的彈頭B53核彈（以及在“大力神”Ⅱ導彈上使用的彈頭W53），當量900萬噸，重約4噸，當量重量比約2 200噸/千克，相當于“胖子”的500倍。美國現役洲際導彈“民兵”Ⅲ彈頭為3個33.55萬噸當量分導式彈頭MK-12A，總當量100.65萬噸，彈頭重955千克，當量重量比為1 054噸/千克。當量大于10萬噸的戰略導彈彈頭和核炸彈，當量重量比為300～2 500噸/千克。低當量的戰術核武器的當量重量比約為4～100噸/千克

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