原子弹设计

两名大学生 两年造出原子弹

1964年，美国五角大楼推出了一项绝密的——“第Ｎ国计划，目的就是测试一个没有任何核经验的国家，制造一颗原子弹的难度究竟有多大？很快两名刚走出校门不久的大学生被砸中了，他们的实验条件仅仅是一个办公室，严禁向任何有原子弹研发知识的人请教，另一方面，他们俩经手的任何东西，画有图表的笔记本，写在信封背后的小便条，全都是“最高机密”。

具有讽刺意味的是，这两个年轻的“门外汉”，毫不费力就找到了一个免费的资料来源，美国“核和平利用计划”公开出版物。这些公开出版物让两位年轻人如同阿里巴巴进了四十大盗的宝库，利用公开信息，一步步完善设计计划。

1966年底，也就是两位年轻人参加这一绝密行动两年半之后，一份虽然简明但绝对可操纵性的报告诞生了，这份报告以十分专业的语言，详细说明制造原子弹要用哪些东西，以及如何进行生产，专家评定后认为，美国的原子弹军工厂完全可以照单抓药，直接进行原子弹的生产，爆炸的强度跟当年投放到广岛的“小男孩”没有什么两样！

那么问题来了，如何才能一颗真正的原子弹呢？接下来我们就来一步步的复盘，或许看了之后你也可以创造奇迹。

原子弹的制造原理

首先来说说原子弹的制造原理，核燃料铀—235的原子核由143个中子和92个质子组成，铀—235在中子的轰击下发生裂变，产生两个新粒子钡和氪，同时又释放出2—3个中子和200兆电子伏特的能量，而释放出来的中子又进一步的撞击核燃料铀—235，释放更多的能量，如此反复产生“链式反应”，释放巨大的能量，从而产生核爆炸。

据测算，一克完全裂变的铀—235，就相当于20吨TNT炸药，摧毁120米范围内的建筑物，不过在实际中，铀—235一般很难完全裂变，往往伴随着大量的浪费。

虽然铀235具有极强的放射性，可是简单地把核燃料堆放在一起却不会引发爆炸，最多也就是辐射加强，并不会成为真正的武器，就像你把炸药简单的堆放在一起不会爆炸一样，所以，你需要把核燃料集中在一个狭小的空间，然后再引燃或者猛烈的撞击，以此引发核裂变。

因此，根据引燃方式不同，原子弹又分为枪式原子弹和爆破式原子弹。前者是利用猛烈的撞击引燃核燃料；而后者爆破式就是利用引燃剂引燃核燃料。

枪式原子弹

二战时期日本广岛的原子弹就是枪式，顾名思义，这种武器的也有一根类似“枪管”的结构，核燃料被分为两半，一半固定在枪管的一端，作为“母弹”，另一半放在另一端，可以沿着枪管向“母弹”滑动，像当于“子弹”，在“子弹”的尾部装上传统的炸药，当传统炸药被引爆后，“子弹”核燃料会沿着枪管猛烈撞击另一端的“母弹”，于是核爆炸就发生了，这就是原子弹。

枪式原子弹听起来非常简单，但这里有一个明显的“缺点”，就是“子弹”和“母弹”撞击速度必须足够快，这就需要把“枪管”造的足够长。如果撞击速度稍微慢一点，“链式反应”释放的能量会把两块核燃料重新分开，导致反应终止。

另外，枪式原子弹对于核燃料的利用率极低，比如广岛原子弹只有1.2%，虽然携带了64公斤的核燃料，但是TNT当量却只有1.5万吨，因此这种方法可以说是极其原始。

爆破式原子弹

爆破式原子弹一般被设计成多层的球形，第一层是普通的炸药，第二层是能被压缩的挤压剂，第三层才是核燃料，比如钚—239，最里面一层是引燃剂，由铍和钋组成，可以释放出中子，爆炸时，外围的炸药首先起爆，产生环形冲击波，再冲击第二层的挤压剂，挤压剂在冲击和挤压下，会强力挤压核燃料，达到合适爆炸发生的紧密程度，这时候，最里层的引燃剂释放的中子，轰击核燃料就可以引燃核燃料，从而产生核爆炸，二战时期日本长崎的原子弹“胖子”就是爆破式原子弹。

“胖子”相比“小男孩”就要先进不少了，只是携带6.1公斤的钚—239，爆炸当量却达到了2.2万吨TNT，核燃料利用率达到了17%。

爆破式原子弹原理也不复杂，但制造起来并不简单，首先外围爆炸所产生的的冲击波必须是完美的球形冲击波，否则不均衡的爆炸会使内层脆弱的地方炸裂，从而导致核泄漏，为了制造完美的圆形冲击波，炸药的分布和形状必须非常规整，而且必须在同一时间引爆所有的外围炸药，哪怕只有一小块炸药引爆迟缓，就会产生冲击波孔洞，从而导致核泄漏。

原子弹制造的难题

原子弹的制造的原理并不难，可为什么世界上大多数国家都没有核武器呢？这主要是因为核燃料的提取程序繁杂且极其昂贵，原子弹的核燃料主要是铀—235和钚—239，而铀—235在自然界中含量极少，只有不到1%，99%为铀—238，而原子弹的铀—235含量必须达到90%以上，而通过同位素铀—238提炼铀—235难度极大。

互为同位素的铀—238和铀—235，差别在于铀—238多出了3 个中子，尽管只是看上去极小的差别，铀—238的特性却是不容易裂变，也就造不了核武器。

想要分离出铀—235，就必需两个条件，一个是大量的电力，另一个是离心机，因此从某种意义上说，离心机也算得上一种战略物资。

再说了，就算你设备全部齐全，还有一个最大的难题，就是铀矿在自然界含量极低，目前全世界的产铀国只有21个，其中澳大利亚和加拿大占了一半。

中国的铀矿产地主要集中在湖南，1964 年，中国在罗布泊成功爆炸的第一颗原子弹，其中的铀，大部分就来自郴州的 711 矿和衡阳的 712 矿。

钚在自然界含量更少，所以一般采用中子轰击铀—238的方式得到，而且钚是毒性最剧烈的放射性元素之一，5克的钚就可以毒死全人类，所以钚的制造和存储都是难度极大。

就算你突破原料和技术的难关，还有一个关键问题，就是投射，因为原子弹总不能就地引爆吧，因此又牵涉到导弹技术，核武器必须要搭载在导弹上，才能实现远程打击。