家祖左宗棠

第561章 導彈

“透過複雜的數學建模和迭代計算,我們可以設計出最優的炸藥透鏡形狀和起爆序列,確保衝擊波能完美地、同步地從四面八方均勻擠壓中心的鈽球,在鈽-240雜質造成破壞性影響之前,就將其壓縮到臨界點之上。”

“那麼,計算的難度?”左念微對於馮諾依曼方法和九輪運算都有著基本的瞭解,前者要簡單些,單問題數十萬次級運算,後者則要難得多,單問題百萬次級運算

“很大,但也並非沒有機會。”

“這絕非普通的工程計算。關鍵在於,我們要模擬的是一系列發生在百萬分之一秒內的、相互耦合的極端物理過程。”

王淦昌拿起粉筆,轉身在旁邊的黑板上畫了一個簡化的示意圖:一個球體(鈽芯),外面包裹著多層不同形狀的炸藥塊(透鏡),最外層是密密麻麻的起爆點。

“您看,當我們在外圍這些點同時或按精確序列引爆時,爆炸產生的衝擊波會像石頭投入水中的波紋一樣,向中心傳播。但這些‘波紋’不是在水裡,而是在高速運動、劇烈變化的固體炸藥和金屬中傳播。它們會相互碰撞、疊加、反射、變形……最終,我們需要所有這些波紋,在同一個瞬間,以完全相同的壓力,嚴絲合縫地同時‘拍’在那個鈽球的整個表面上!”

“這需要求解一組極其複雜的偏微分方程,描述衝擊波在不同炸藥層以及金屬殼體中的傳播、相互作用以及對鈽球產生的壓力、溫度、密度變化。每一個點的狀態,都依賴於它周圍點的狀態和前一瞬間的狀態。”

“而我們目前的方法‘有限差分法’(FiniteDifferenceMethod),您可以這樣理解,我們把這套方法分成了四個步驟——切豆腐、算格子、滾雪球和看結果。”

“我們把要計算的這個部分組成的整個空間,用無形的網格線,切割成無數個非常非常小的立方體格子,就像把一塊豆腐切成極細小的丁。”

“然後,對於每一個這樣的小格子,在時間上,我們也把它分成無數個極短的瞬間。接著,我們運用物理定律,寫出描述這個格子當前時刻的狀態與它周圍鄰居格子在上一時刻狀態之間關係的數學方程。”

“再然後,我們從已知的初始狀態開始算。知道了起爆瞬間每個格子的狀態,我們就可以根據這些代數方程,計算出下一個極短時間點上,每一個格子的新狀態。接著再用這個新狀態作為起點,計算再下一個時間點的狀態……如此反覆,一步一步地向前推進,最終模擬出整個爆炸壓縮過程。”

“最後,我們特別關注在壓縮達到頂峰的那個瞬間,鈽球表面和內部各個點的壓力、密度是否達到了我們需要的均勻超臨界狀態。”

石子任若有所思地點了點頭:“所以,就是把一個連續變化的複雜大問題,拆解成無數個小格子、小時間點上的小問題,一步步算過去?嗯……聽起來思路是清晰的。難點在於格子數太多?”

對面的兩人不約而同的點了點頭,並沒有繼續說什麼,顯然,難度不止於此,但剩下的也沒必要對左念微兩人做更進一步的解釋。

很顯然,內爆法的優勢目前仍只存在於理論上,而現實情況則需要具體分析,難度並不低。

“電子計算機對研究的幫助如何?”

“很大,但仍不能改變根本問題。”

“那麼,還是兩條路子都準備著。”

原子彈這東西變數太大了,在這種領域,任何一位科學家的缺失都可能導致結果走向不同的方向,槍式雖然耗資巨大,但說到底還是簡單的,仍然有必要進行。

而現在唯一的辦法就是小步快跑,更具發展前景的氣體擴散法到目前為止仍在研究,不過更容易的離心法,中國算是笨鳥先飛,對於束流發散和空間電荷效應已經有了基本的瞭解,王淦昌在這一基礎上提出了“一體式電磁型同位素分離系統”。

這套系統可以對UF₆直接電離,然後進入金屬沉積,獲取U-235,理想情況下,單機月產能可以接近60克,如此一來就可以大幅縮減分離器的數量,將之降低到150臺左右,在1945年末完全可以攢夠三顆核彈的材料,實驗一顆,實戰一顆,準備一顆。

當然,這只是理想情況,實際生產能達到設計的一半,也就是單機月產30克,那都算是相當高產的了,一臺能頂美國人兩三臺β型分離機,因此數量需求還是有的,而且,如果氣體擴散工廠無法順利投產,那麼300臺機子還是需要的。

因此,整體建設還是分成三期工程,第一期計劃建造100座四號分離機(一體式電磁型同位素分離系統)、2座50萬千瓦石墨反應堆以及其他配套設施;

而第二期則增建100座四號分離機和6座反應堆,第三期若能完成氣體擴散工廠的技術準備,則轉向氣體擴散法,反之則繼續建造分離機,維持一定數量的核彈儲備。

整場會議持續的時間並不長,左念微在這件事上給予了他們充分的權力,而在趙王二人走後,特務室又送來了一份報告,同時搬過來了一箱膠捲。

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