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当年设计制造原子弹时耗费了大量时间来计算,为什么会有那么大的计算量?
原子弹设计制造设计一系列物理化学问题,一个问题计算不清楚就有可能导致制造失败,需要大量的精确计算和反复推演。当时条件下计算工作比较落后,主要依靠人工和简单的计算设备进行计算,这也是当时计算时间较长的基本原因。
网友问,主要计算什么内容,其实这个涉及核原料加注,辐射范围,爆炸威力,点火时机,试爆窗口,监控范围,数据测算等众多方面。这些需要计算的内容往往环环相扣,任何一个环节计算错误或者存在不准确现象都要重新计算,由此可见计算量之大。
当然现在我们有了全世界最牛超算,计算这些问题不是太大难题,但是当时情况下,我们只有简单的计算器辅助计算,大量工作需要人工完成。人工总是容易出现偏差,因此一个数据反复核定的情况也就经常发生。
由于工作量较大,计算条件差,有时计算团队会因为一个小问题反复计算几次,十几次,这些重复性计算工作进一步加大了计算量,增加了计算难度。当然最为复杂的还是针对某个具体问题进行的推演性计算。
由于没有经验,原子弹制造又是一项要求极高,来不得半点疏忽的极其严密的工作,所以最初阶段的计算要求非常之高,计算范围非常广泛。为了确保绝对安全,当时要求对每个细节都要进行详细计算,就算目前看来无关紧要的细节也要反复推敲。个别情况下,当时的专家会因为一个数据保留到小数点后几位而反生激烈争执,因为大家对这个问题实在是太关注了。
总之,原子弹是一个需要精确大数据的核心工程,大量计算是必须的,也是我们确保研制过程安全的基本保障。
原子弹爆炸计算啥我不清楚,但是做为理科生大学实验处理数据应该有印象吧,比如随便一个流体力学实验,各个公式都是相关的,你这个地方计算的只是下个地方的变量,错一处,全部从头再来。而且都是大样本计算啊,实测过程各种误差,要大量样本来拟合,这还只是极其简单的实验,像原子弹就不用说了。
一个不小于15公斤铀球,外面在不同角度距离有十多块高爆炸药,整体装入一厚十多厘米全封闭钢球中,这就是原子弹结构,最复杂的是控制炸药起爆(同时,同时,)不能差几十毫秒,这需要试验,计算,一般作五次,调整炸药位置,时间,这要大量计算,印度就是在一天之内成为有核国家的,那天它进行了5次试验,完美的拿下全部工艺。
当年设计制造原子弹时耗费了大量时间来计算,为什么会有那么大的计算量?
原子弹设计之初,的确是有大量的计算任务。为什么需要这么大的计算量?
实际上当时的计算,大部分是拟合运算。
举一个例子说明。
比如,U-235作为核材料,如果是裸球,其临界质量是52公斤左右,如果周围加上中子反射材料,则临界质量可以降到15公斤左右,达到这个质量的U-235,才可以引发持续的链式反应,形成核爆炸。通常,原子弹的核心是将U-235分为几块,引爆的时候,使用合适的炸药将几块U-235瞬间聚集,达到临界质量,从而引发核爆炸。
这里边就有一个很现实的问题:原子弹的外壳和炸药的数量需要精密控制。如果外壳强度不够,炸药装药过大,则爆炸的时候会直接将U235炸飞,只是一个普通的炸弹,而外壳强度过大,又会造成原子弹体积重量超标不易投送,炸药数量不足,则不能达到在规定时间将U-235达到临界质量引发核爆炸,也就是成了一枚哑弹。
原子弹
原子弹
原子弹造价极其昂贵(一枚核心就需要1000万左右),决不能像手榴弹一样反复试爆炸实验测试取得关键数据,因此需要进行模拟计算,所谓模拟计算就是根据相关的原理设定公式,不断调整各个参数求得最优解,有点和解多元多次方程组类似。
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