核彈小型化的核心是原子彈小型化。

因為核裂變有最大臨界質量。要想縮小臨界質量，就要把中子充分利用起來，措施就是增強包圍核裂變材料的中子反射層的反射效率。增加裂變材料中的有效中子數量。

其次是加強壓縮核裂變材料的爆炸威力，儘可能快速緊密壓縮裂變材料到臨界質量。

氫彈的小型化還要形成高溫等離子狀態，

核彈的大小，主要由運載工具決定的。

運載工具的精度越差，要求核彈頭的威力就越大，由於現在運載工具精度已經達到十米級了，相應的核彈頭就小了很多，目前最小的戰術核武器已經達到了十噸級。

那麼用什麼技術手段能把核彈頭體積和威力都減小呢？

首先，原材料不同。早期的核彈頭都是金屬鈾，現在改為臨界點更低效率更高的金屬鈽，威力和體積立馬就瘦身很多。

其次，原理不同。早期核武器是利用核材料超過臨界點來引爆者的，現在是直接加入中子源提高單位體積中子密度來引爆，所以現在的核武器都有二次閃光，首先是引爆類似中子彈的裝置，這是第一次閃光，其次才是核彈爆炸。

第三，核材料更純，這個就不用多說了。

從槍式改到內爆式。

把球形初級改成兩點起爆的橄欖球型。

初級內部新增氘氚助爆氣體。

用氘化鋰6做次級裝藥，初級來的中子現場把鋰6製造成氚。

用鈾235做次級的包裹和推送層。

真正來說不是核彈頭小型化，而是核彈頭威力增大。因為引發理論上鍊式反應核裂變的臨界質量只是九到十五公斤。真正核反應部分佔彈頭質量真的不多！實際上第一代原子彈效率很低，所以新一代都是裝填氫元素的。原子彈威力增大，於是就不需要更多的重核元素和遮蔽材料，體積就小了。

首先，核彈本身就不需要很大的體積。尤其是現在的核聚變氫彈。

根據愛因斯坦的質能公式E=mc^2，要釋放能量需要有質量損失。由於係數非常大(光速c的平方)，所以很小的能量損失便會產生巨大的能量。而鈾235的裂變反應（原子彈）和氘和氚的聚變反應（氫彈）中均有可觀的質量損失，因此均能產生大量能量。

按照目前的業界標準，製造一枚50萬當量TNT級別的核彈，只需要約4千克鈽和約20千克高濃縮鈾。

剩下的那麼多的體積和重量，只不過是為了讓核彈能夠起爆的各種配套設施，核裝藥沒多少。

下面舉幾個美軍現役核彈頭的例子，就知道現在的氫彈可以小型化到什麼樣子了。

“戰斧”巡航導彈的W80彈頭

這是一種小型熱核彈頭，核聚變原理，T-U兩級構型，當量可變，從5千噸到15萬噸TNG。

主要用於尺寸嚴格受限的各型巡航導彈的戰鬥部，如空軍的ALCM和ACM系列，海軍的“戰斧”等。

尺寸很小，物理包重130公斤，直徑300毫米，長度0.8米.

NB之處就是飛行中（in-flight）調整爆炸當量，最小當量就是隻引爆用作為“扳機”的核聚變初級，也就是當原子彈用，約5千噸TNT；最大威力就是核聚變次級也引爆，達到15萬噸。

到1990年生產了總共2117個，根據核裁軍條約，保留有400個，2014年開始翻新。

最先進的W88，洲際導彈一次能帶12個

1999年被官方自稱為“美國最先進的核彈頭”，裝備“三叉戟”潛射洲際導彈，用Mk 5型再入載具時最多可以裝載12枚W88彈頭，但根據美俄核裁軍協議，最多隻能帶8個。

是典型的T-U構型氫彈的進一步發展，有一個橢球型的核裂變初級，和一個球形核聚變次級。但又填充了大量U238等高濃度核裂變材料來增加威力。這種“裂變-聚變-裂變”彈有時候也被成為“三相彈”，算是氫彈的升級版。

因此W88的尺寸不大，高1.7米，直徑0.55米，重量小於360公斤，允許洲際導彈攜帶更多的彈頭，或者射程更遠，而威力也不小，47.5萬噸，算是現役最大的導彈用核彈頭！

不好意思沒見過核武器。在沒小型化之前可以裝在火箭上可見也大不到哪裡去。即然原理都是用中子攻擊核材料原子從而產生核爆，那縮小比例應該可行，只要計算足夠的爆炸當量。

科技發展啊，小型化的核彈可以當火箭筒打你信不信？（但是發射手跑得掉，跑不掉就不好說啦）

原子彈的裂變本身不是需要很大空間的問題，只是人們需要的當量要求不同而使得彈頭大小有變化。美國就有20噸當量的RGP火箭彈大小的核炮彈：

M-338無後坐力炮，射程2720米

話說，原子彈核裂變的小型化（裂變彈）實現才使得氫彈的聚變反應（聚變彈）實現成為可能。比如於敏構型的氫彈全重僅1噸左右，爆炸當量確是331萬噸！比美國T-G（泰勒-烏拉姆）構型體積要小很多。

目前，原子彈的小型化基本是將當量減小就可以使彈頭小型化，而且裂變彈的小型化已經是爐火純青了，看圖：

這是105mm的手提箱式核彈裝置，當量1~10千噸TNT

還有某國的一次閱兵式上展示的戰士揹包，W君當時看得是一個激靈啊。。。。

在核武器出現後，各國現在不斷的實驗更大當量和重量的核彈頭，力求一擊即滅的強大力量，並製作出來了“大伊萬”這樣的巔峰之作。但是由於大當量所產生的巨大自身重量所帶來的極高成本和使用困難，而且會造成大量無辜平民是傷亡和環境汙染，在制導技術開始快速發展後，所以各國相繼放棄了大當量的核彈頭，轉而走上了核彈頭小型化的道路。核彈頭小型化的好處有很多，現在的小型化彈道當量一般在百萬噸級，相較與大型核彈，小型化核彈頭可以大量搭載與洲際導彈和彈道導彈中，大大增強了突防能力和精確打擊效果。

但目前完全掌握了核彈小型化的只有美國和俄羅斯（繼承蘇聯技術），因為兩國都進行了大量的核實驗，擁有了大量的資料和經驗。核武器小型化的衡量指標是比威力，比威力越大就說明它的反應效率越高，在核武器的發展初期，因為一代原子彈設計原理的限制，所以比威力一般較小，當量也無法進行提升，到了第二代的氫彈時，由於理論威力可以無限大，所以比威力已經接近了設計極限，現在氫彈頭的比威力可以達到4.4千噸/千克。但到了小型化時，比威力會有明顯下降，只有其二分之一左右，不過因為當量和威力並不是線性方程。等效比就解決了威力不知的問題，證明了小型化核彈頭的威力可以和氫彈像比較。

核武器有四種設計原理：槍法原子彈，內爆法原子彈，助爆型原子彈和分級內爆氫彈。第一種雖然結構簡單，但小型化後裂變效果差的缺點拿以解決。第二種的反應效果好，但無法減少炸藥質量而難以進行小型化。第三種的原理最適合進行小型化，也是各國的主流選擇。而第四種威力遠大於前三個但設計難度較高。小型化核彈頭相較普通核彈，其設計難度和危險係數也大大提高，如何控制危險係數將是未來各國的所要面對首要困難。

這個問題，真正知道的人都不敢、也不能說出來，多少國家削尖腦袋都弄不到答案的。尤其是讓小鬼子把答案弄明白了，他們會去報復它乾爹的！

核武器的小型化包括起爆裝置的小型化和核裝藥的小型化，前者我不懂，懂的話我也造核武器去了，後者核裝藥的小型化我知道點理論的，這個跟核材料的臨界質量有關，減小臨界質量就能使其小型化，什麼是臨界質量？簡單來說就是：能保證鏈式反應維持下去的核材料的最小質量（只有核裂變才有臨界質量這個限制，核聚變沒有）。而核裂變中”鏈式反應“的意思則是指：在一箇中子逸散前能透過轟擊重原子核（比如鈾235、鈽-239等）來產生更多的新的中子，這些新的中子同樣會在逸散前轟擊重原子核產生新中子，週而復始，這就是核裂變中的“鏈式反應”，原理如下圖所示：

▲“鏈式反應”原理圖

從上圖中我們可以看到，中子每轟擊一個重原子核，都會同時釋放出能量和中子（以及質量較小的其他原子），而這個鏈式反應的時間其實是很短的，我們可以理解為“瞬間發生”，所以，核武器的實質就是：利用重核之間的鏈式反應在瞬間釋放出巨大的能量（核能），宏觀表現出來則是毀天滅地的大爆炸，也就是核爆炸！因此，我們可以這樣理解：想要製造核爆炸，就必須要保證鏈式反應的正常進行，而這個鏈式反應的就跟核材料的臨界質量有關，因為達到了臨界質量，才能保證中子有很大的機率可以轟擊到重原子核，從而產生新的中子繼續這個過程！

那麼，如何減小核材料的臨界質量呢？需要提高中子能夠轟擊原子核的機率，而提高這個中子轟擊原子核的機率目前有兩種方法，第一種是透過改變核材料的純度（丰度）來提高原子核的“密度”，第二種就是延長中子的有效運動距離。前者提高核材料的純度這個好理解，簡單來說就是提純、提高密度，密度高了，中子能撞到原子核的機率也就會同時提高；至於後者，就是加上輔助裝置提高中子穿過核材料的時間，比如加上中子反射層，把中子重新“反射回”鈾塊（或者其他核材料）中，這種方法同樣能提高中子轟擊原子核的機率，減小核材料的臨界質量！

▲各裂變材料的相關資料

因此，只要技術水平足夠，核材料的臨界質量理論上是可以一直減小下去的，不過，前提是各種附加裝備的體積和重量不能太大，不然這個減小臨界質量就沒有任何的意義了，目前，各種裂變材料的臨界質量都不大，比如上圖所示，鈾-235的臨界質量為48公斤，鈽-239的臨界質量為10.5公斤，如果做成球型，這種臨界質量下鈽-235大概是一個直徑10裡面的球，是不是很小？確實很小，理論上就這個小小的破球就能發生核爆炸了，而且，當量幾百噸、幾十噸TNT，甚至更小的戰術核武器，早就不是什麼先進的技術，半個世紀之前就有了，比如下圖那玩意：

▲M388核火箭炮▲幾個人就能操作

圖中的M388核火箭筒的當量可以選擇10噸或者20噸TNT，這玩意是美國在上個世紀50年代研發，60~70年代裝備軍隊的戰術核武器，60多年前人類的核武器小型化技術就已經是爐火純青了，至於今天，代表著最先進核武器技術的是美國三叉戟II-D5潛射彈道導彈上的W88熱核彈頭，也就是氫彈，這玩意的長度為68.9英寸（1.75米），最大直徑為21.8英寸（0.55米），重量小於800磅（360公斤），也就兩個煤氣瓶疊起來這種大小，而且這種體積是包括了再入飛行器的，不然體積會更小一點，不過它的爆炸當量最大可以達到47.5萬噸：

▲W88核彈頭

最後再來看一張不同年代的核武器的體積變化，如下圖所示，第一個是二戰時期用來核打擊日本的“胖子”原子彈；MK17是美國曾經裝備過的最大當量核炸彈，當量為2500萬噸TNT，由B-36轟炸機投放；W58曾經是“北極星”A3潛射彈道導彈上的核彈頭，當量20萬噸TNT，最後一個是現在裝在三叉戟II-D5導彈上的W88、W87等核彈頭了，他們的體積確實非常小，理論上一枚三叉戟導彈，最多能攜帶12枚W88核彈頭！

▲核彈體積變化

▲潛射導彈上的W87核彈頭

作為核物理學習者回答下這個問題。

當1938年哈恩將原子可以裂變的論文發表後，一些科學家就已經注意到，核裂變將可能改變世界，所謂原子雖小，但可以改變世界，那時德國率先開始了原子彈的研究。

美國爆炸的第一顆原子彈並不是“小男孩”，而是“大男孩”，1945年7月16日，美國第一顆原子彈“大男孩”爆炸成功，“大男孩”當量約是2萬噸TNT當量，重217噸，其中110噸是引爆用的化學炸藥。

圖釋:核材料由兩部分圓柱型的U235構成。

如果原子彈這麼重，用導彈發射是沒有可能了，大型運輸機或者火車或許可以運抵目的地。

1945年8月6日在日本廣島爆炸的小男孩，在體型上小的多了，當量約1.5萬噸，重4.4噸，小男孩採用的槍式的引爆，槍式引爆原理如上圖所示，在裂變材料（小男孩中採用的是鈾235）未發生裂變以前是分兩塊的，整體呈圓柱形，外部空心的圓柱體長僅僅18釐米，直徑15.9釐米，內部圓柱長也是18釐米，直徑10釐米，兩部分高濃縮的鈾235總重64公斤。

圖釋:不同材料在水溶液和球形的最小臨界質量，球形鋼做反射層時U235的臨界質量是16.8千克，Pu239的臨界質量僅僅為4.5千克。

1945年8月長崎爆炸的原子彈代號胖子，重4.6噸，採用內爆式設計，整體造型呈球形，直徑大概1.5米，胖子是一顆鈽彈，2.1萬噸TNT當量，其中高濃縮的鈽僅僅6.2公斤。

以上核彈頭作為最早一批實戰中使用的核彈頭，體型還不夠小，還無法適應現代戰爭，畢竟現在開著飛機晃晃悠悠去他國領空投彈不是那麼容易做到，因此，對核彈小型化提出了更高的要求。

W88核彈頭，每枚三叉戟”Ⅱ導彈可以攜帶10枚這樣的核彈頭，核潛艇可攜帶240枚這樣的核彈頭，每枚重量僅為360公斤，當量高達47.5噸TNT。

比W88彈頭更小的W56核彈頭重量為272千克，爆炸當量為120萬噸。

從核物理的角度來看，只需要不到20公斤的核材料就能釋放出數十萬噸TNT當量的能量，從以上核彈頭的發展過程來看，除了第一代核彈頭核材料利用率低，所以填充量較大外，後面幾代核彈頭的小型化就是附屬裝置的小型化過程。

這個問題我敢說：小型化的關鍵問題是如何把原子彈能量投射到聚變裝藥上。目前解決的辦法應該是採用了激發特殊材料產生射線，折射、聚焦射線引發聚變裝藥的方式。這裡面最基本的原理是：光速在此環境中最快。

研製核彈小型化還不如研製超級炸藥實際，核武始終都是一個敏感的話題。

先這樣，然後這樣，最後這樣。

還可以小點，十四億人每人發一個玩玩。試看天下誰能敵！