原子弹（atomicbomb），利用铀-235或钚-239等重原子核裂变反应，瞬时释放出巨大能量的核武器。又称裂变弹。原子弹的威力通常为几百至几万吨级梯恩梯当量，有巨大的杀伤破坏力。它可由不同的运载工具携载而成为核导弹、核航空炸弹、核地雷或核炮弹等，或用作氢弹中的初级（或称扳机)，为点燃轻核引起热核聚变反应提供必需的能量。
目录
结构组成
爆炸原理
原子弹的装药
研制试验
用于实战
参考资料
结构组成
原子弹主要由引爆控制系统、高能炸药、反射层、由核装料组成的核部件、中子源和弹壳等部件组成。引爆控制系统用来起爆高能炸药；高能炸药是推动、压缩反射层和核部件的能源；反射层由铍或铀-238构成。铀-238不仅能反射中子，而且密度较大，可以减缓核装料在释放能量过程中的膨胀，使链式反应维持较长的时间，从而能提高原子弹的爆炸威力。核装料主要是铀-235或钚-239。
爆炸原理
data/attachment/portal/201111/06/092733f0d9a2nk2am9vcuk.jpg原子弹主要是利用核裂变释放出来的巨大能量来起杀伤作用的一种武器。它与核反应堆一样，依据的同样是核裂变链式反应。
按理，反应堆既然能实现链式反应，那么只要使它的中子增殖系数k大于1，不加控制，链式反应的规模将越来越大，则最终会发生爆炸。也就是说，反应堆也可以成为一颗“原子弹”。实际上也是这样，若增殖系数k大于1而不加控制的话，反应堆确实会发生爆炸，所谓反应堆超临界事故就是属于这样一种情况。
但是，反应堆重达几百吨、几千吨，无法作为武器使用。而且在这种情况下，裂变物质的利用率很低，爆炸威力也不大。因此，要制造原子弹，首先要减小临界质量，同时要提高爆炸威力。这就要求原子弹必须利用快中子裂变体系，装药必须是高浓度的裂变物质，同时要求装药量大大超过临界质量，以使增殖系数k远远大于1。
从原理上讲，最简单的原子弹采用的是所谓链式结构。两块均小于临界质量的铀块，相隔一定的距离，不会引起爆炸，当它们合在一起时，就大于临界质量，立刻发生爆炸。但是若将它们慢慢地合在一起，那么链式反应刚开始不久，所产生的能量就足以将它们本身吹散，而使链式反应停息，原子弹的爆炸威力和核装药的利用率就很小，这与反应堆超临界事故爆炸时的情况有些相似。因此关键问题是要使它们能够极迅速地合在一起。
为了触发链式反应，必须有中子源提供“点火”中子。核爆炸装置的中子源可采用：氘氚反应中子源、钋-210-铍源、钚-238原子弹爆炸铍源和锎-252自发裂变源等。原子弹爆炸产生的高温高压以及各种核反应产生的中子、γ射线和裂变碎片，最终形成冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性沾染和电磁脉冲等杀伤破坏因素。
原子弹的装药
到目前为止，能大量得到、并可以用作原子弹装药的还只限于铀235、钚239和铀233三种裂变物质。
data/attachment/portal/201111/06/092733igiq5ha4y5a4651r.jpg铀235是原子弹的主要装药。要获得高加浓度的铀235并不是一件轻而易举的事，这是因为，天然铀235的含量很小，大约140个铀原子中只含有1个铀235原子，而其余139个都是铀238原子；尤其是铀235和铀238是同一种元素的同位素，它们的化学性质几乎没有差别，而且它们之间的相对质量差也很小。因此，用普通的化学方法无法将它们分离；采用分离轻元素同位素的方法也无济于事。
为了获得高加浓度的铀235，早期，科学家们曾用多种方法来攻此难关。最后“气体扩散法”终于获得了成功。铀235原子约比铀238原子轻1.3％，所以，如果让这两种原子处于气体状态，铀235原子就会比铀238原子运动得稍快一点，这两种原子就可稍稍得到分离。气体扩散法所依据的，就是铀235原子和铀238原子之间这一微小的质量差异。
这种方法首先要求将铀转变为气体化合物。到目前为止，六氮化铀是唯一合适的一种气体化合物。这种化合物在常温常压下是固体，但很容易挥发，在56.4℃即升华成气体。铀235的六氟化铀分子与铀238的六氟化铀分子相比，两者质量相差不到百分之一，但事实证明，这个差异已足以使它们分离了。
六氟化铀气体在加压下被迫通过一个多孔隔膜。含有铀235的分子通过多孔隔膜稍快一点，所以每通过一个多孔隔膜，油235的含量就会稍增加一点，但是增加的程度是十分微小的。因此，要获得几乎纯的铀235，就需要让六氟化铀气体数千次地通过多孔隔膜。
气体扩散法投资很高，耗电量很大，虽然如此，这种方法目前仍是实现工业应用的唯一方法。为了寻找更好的铀同位素分离方法，许多国家做了大量的研究工作，已取得了一定的成绩。例如目前离心法已向工业生产过渡，喷嘴法等已处于中间工厂试验阶段，而新兴的冠醚化学分离法和激光分离法等则更有吸引力。可以相信，今后一定会有更多更好的分离铀同位素的方法付诸实用，气体扩散法的垄断地位必将结束。
原子弹的另一种重要装药是钚239。钚239是通过反应堆生产的。在反应堆内，铀238吸收一个中子，不发生裂变而变成铀239，铀239衰变成镎239，镎239衰变成钚239。由于钚与铀是不同的元素，因此虽然只有很少一部分铀转变成了钚，但钚与铀之间的分离，比起铀同位素间的分离来却要容易得多，因而可以比较方便地用化学方法提取纯钚。
铀233也是原子弹的一种装药，它是通过钍232在反应堆内经中子轰击，生成钍233，再相继经两次β衰变而制得。从上面可以看到，后两种装药是通过反应堆生产的。它们是依靠铀235裂变时放出的中子生成的，也就是说，它们的生成是以消耗铀235为代价的，丝毫也离不开铀235。从这个意义上来说，完全可以把铀235称作“核火种”，因为没有铀235就没有反应堆，就没有原子弹，就没有今天大规模的原子能利用。
有了核装药，只要使它们的体积或质量超过一定的临界值，就可以实现原子弹爆炸了。只是这里还有一个原子弹的引发问题，也就是如何做到：不需要它爆炸时，它就不爆炸；需要它爆炸时，它就能立即爆炸。这可以通过临界质量或临界尺寸的控制来实现。
研制试验
原子弹是科学技术的最新成果迅速应用到军事上的一个突出例子。最早注意到核裂变军事价值的是德国科学家，他们在核裂变研究中也处于世界领先地位。后来，率先研制出原子弹的却不是纳粹德国，主要原因就在于法西斯的残暴把大批科学家推给了美国。
1933年希特勒上台后，疯狂迫害犹太人，在国外访问的爱因斯坦的书也被称为“犹太人邪说”而遭禁，他因此定居美国。费米、波尔、格拉德等科学家也逃出纳粹魔爪，到达了大西洋彼岸。居里夫妇的女婿约里奥(后为法国科学院院长、法共党员，也是钱三强的导师)则在德军占领挪威前夕，把制造核弹必须的200升重水运到美国，而此时全世界其他试验室中的重水加在一起不过几升。就此，美国制造原子弹具备了最优越的人力物力资源。
1939年夏，鉴于欧洲战争爆发在即，匈牙利科学家格拉德担心德国造出核武器，便向美国政府提出应抢先研制，几乎没有这类知识的官员却将此建议视为天方夜谭。沮丧的格拉德只好找到爱因斯坦，说服他直接致信总统罗斯福，说明核裂变可制造出威力巨大的新型炸弹。一向敬重爱因斯坦的罗斯福接信后，在10月接见了这位伟大的科学家。爱因斯坦如同教师辅导小学生那样讲解核裂变原理，使过去对此一窍不通的总统了解到制造原子弹的可行性。通过这次有历史意义的交谈，罗斯福作出了一个重大的决策：要赶在德国人之前造出原子弹。
战时研制原子弹是一项绝密项目，罗斯福决定不能让敌对的德国、日本乃至暂时的盟友苏联知道。政府内只有总统、陆军部长等几人了解此事，副总统杜鲁门都蒙在鼓里。
为了不引人注目，美国总统秘密委托一位衔级不高的工程兵团建筑部副主任格罗夫上校（随后晋升为准将）负责试验区建设。不久，加州伯克利大学的教授奥本海默被选定为科研组织者，后来，他就被人称为“美国原子弹之父”。
美国的核研究基地设在新墨西哥州一片沙漠环绕的大山之中的洛斯阿拉莫斯。而在高楼林立的纽约市中心曼哈顿成立了一个名为“工程管理区”的机构作为统一指挥部，核弹研制工作的代号就称“曼哈顿工程”。事后证实，德国因一直不知道美国已进行核武器研制，自己也忽视了此项研究。日本对降临到头上的原子弹感到完全意外，苏联却对此事了如指掌。后来美方侦知，在被严密监控的1000余名核研究人员中，竟有英国科学家福克斯等几十名共产主义的同情者和信仰者。他们不为金钱报酬，只是感到不能让美国独享这种可怕武器，便冒着危险向“格别乌”和红军情报总局驻美机构提供了大量极详细的情报。1945年7月，美国试爆原子弹成功两天后，刚接任总统的杜鲁门便在波茨坦会议上向斯大林吹嘘自己有巨大威力的炸弹，对方却全无反应，英国首相丘吉尔认为他根本听不懂。其实，斯大林比杜鲁门更早知道“曼哈顿计划”，苏联的同类研究也在1943年展开，核竞赛早已秘密开始。
1945年春，美军进占德国西部，发现纳粹的核研究只限于实验室阶段而没有武器制造计划。爱因斯坦得知后，马上向白宫提出不必要再使用核武器。美国7名著名科学家也起草了请愿书，认为使用核弹会带来严重的道德问题，在世界上也将开创毁灭性攻击的先例并引发核竞赛。何况日本败降在即，已用不着原子弹。然而，核弹一旦制造出来，就不由科学家而是由政治家说了算了。8月上旬，广岛、长崎落下两枚原子弹，瞬间夺去10万人的生命。
核轰炸的消息传来，杜鲁门和许多官员兴高采烈，大多数参加“曼哈顿计划”的科学家们却心情沉重。爱因斯坦便痛心地说，当初致信罗斯福提议研制核武器，是我一生中最大的错误和遗憾。他甚至懊悔当初从事的科研，“早知如此，我宁可当个修表匠。”
各国的研制时间
1939年10月，美国政府决定研制原子弹，1945年造出了3颗。一颗用于试验，两颗投在日本。其他国家爆炸第一颗原子弹的时间是：苏联——1949年8月29日；英国——1952年10月3日；法国——1960年2月13日；中国——1964年10月16日；印度——1974年5月18日。中国第一次核试验以塔爆方式进行，用的是“内爆法”铀弹。1965年5月14日第二次核试验时，核装置用飞机空投。1966年10月27日第四次核试验时，核弹头由导弹运载。
用于实战
1945年秋，日本败局已定。美国总统杜鲁门和美国政府想尽快迫使日本投降，也想以此data/attachment/portal/201111/06/092734ixivc482egwzcxvg.jpg抑制苏联，于是杜鲁门决定在日本的广岛、长崎等四个城市中选择一个目标投掷原子弹。在此之前，美国、英国和中国发表了《波茨坦公告》，敦促日本投降。7月28日，日本政府拒绝接受《波茨坦公告》。出于军事和政治的原因，美国政府便按照原定计划，对日本使用原子弹。
1945年8月6日早晨8时整，3架B-29美机又从高空进入广岛上空。这时很多广岛市民并未进入防空洞，而是在仰望美机。在此以前，B-29已连续数天飞临日本领空进行训练，但这一次的3架飞机中，有一架已经装上了一颗5吨重的原子弹。此时正奉命来轰炸广岛。
9点14分17秒，那架装载着原子弹的美机上的视准仪对准了广岛一座桥的正中时，自动装置被打开了。60秒种后，原子弹从打开的舱门落入空中。这时飞机作了一个155°的转弯，俯冲下来；一瞬间，飞行高度下降了300多米。这样做是为了尽量远离爆炸地点。45秒种后，原子弹在离地600米空中爆炸，立即发出令人眼花目眩的强烈的白色闪光，广岛市中心上空随即发生震耳欲聋的大爆炸。顷刻之间，城市突然卷起巨大的蘑菇状烟云，接着便竖起几百根火柱，广岛市马上沦为焦热的火海。
data/attachment/portal/201111/06/092734gdqhiqaf7p73hchi.jpg原子弹爆炸的强烈光波，使成千上万人双目失明；10亿度的高温，把一切都化为灰烬；放射雨使一些人在以后20年中缓慢地走向死亡；冲击波形成的狂风，又把所有的建筑物摧毁殆尽。处在爆心极点影响下的人和物，象原子分离那样分崩离析。离中心远一点的地方，可以看到在一霎那间被烧毁的男人和女人及儿童的残骸。更远一些的地方，有些人虽侥幸还活着，但不是被严重烧伤，就是双目被烧成两个窟窿。在16公里以外的地方，人们仍然可以感到闷热的气流。
当时广岛人口为34万多人，靠近爆炸中心的人大部分死亡，当日死者计8.8万余人，负伤和失踪的为5.1万余人；全市7.6万幢建筑物全被毁坏的有4.8万幢，严重毁坏的有2.2万幢。
但是，广岛的悲剧并未使日本立即同意接受波茨坦最后通牒，即无条件投降。他们竭力掩盖广岛事实真象，把希望寄托在苏联的调停上。但8月8日，日本从苏联领导人那里得到的回答是：日本仍在继续进行战争，拒绝接受《波茨坦公告》，因此，日本政府请求苏联调停的建议已失去一切根据。苏联政府遵守对联合国的义务，接受联合国的要求，宣布从8月9日起对日宣战。就在苏联出兵这天的上午11时30分，美国又在日本长崎投下第二颗原子弹。长崎全城27万人，当日便死去6万余人，从而酿成了广岛以来的又一次悲剧。
参考资料
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