出品：科普中國

　　作者：岳江鋒

　　策劃：宋雅娟

　　監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

　　網(wǎng)友提問：制造一枚原子彈需要多少核材料？

　　專家解答：

　　原子彈是利用鈾235或钚239的原子核自持裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原理制成的核武器，也稱為“裂變核武器”。要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)自持地進(jìn)行下去，原子彈中的裂變裝料必須大于一定的質(zhì)量，這一質(zhì)量稱為“臨界質(zhì)量”。臨界質(zhì)量的大小與裂變裝料的種類、密度等因素有關(guān)。

　　從科學(xué)推算得知，在沒有附加措施的情況下，鈾235裸球的臨界質(zhì)量為52千克、δ相钚239裸球的臨界質(zhì)量為16千克、α相钚239裸球的臨界質(zhì)量約為10千克。如果在裂變裝料外面包上能反射中子的鈾238或鈹反射層，則可減小其臨界質(zhì)量。例如，包有2厘米厚的鈾238外層時，δ相钚239的臨界質(zhì)量僅為11千克。提高裂變裝料的密度，也能減小其臨界質(zhì)量，一般來說，密度提高1倍，臨界質(zhì)量可減小至原來的四分之一。

　　原子彈的設(shè)計原理就是使處于次臨界狀態(tài)的裂變裝料瞬間達(dá)到超臨界狀態(tài)。根據(jù)超臨界狀態(tài)實(shí)現(xiàn)方式的不同，原子彈可分為槍式結(jié)構(gòu)和內(nèi)爆式結(jié)構(gòu)兩種。槍式結(jié)構(gòu)又稱壓攏型，即把兩塊或多塊處于次臨界狀態(tài)的裂變裝料，在化學(xué)炸藥爆炸產(chǎn)生的力推動下迅速合攏而成為超臨界狀態(tài)。內(nèi)爆式結(jié)構(gòu)又稱壓緊型，即利用化學(xué)炸藥爆炸產(chǎn)生的內(nèi)聚沖擊波和高壓力，壓縮處于次臨界的裂變裝料，使其密度急速提高，而成為超臨界狀態(tài)。

　　臨界質(zhì)量只是發(fā)生核爆炸的最低質(zhì)量，具體到某一種型號的原子彈裝備核材料的質(zhì)量，外界鮮有報道。二戰(zhàn)末期，美國投向日本的兩顆原子彈代號分別為“小男孩”和“胖子”，是迄今為止唯一投入作戰(zhàn)使用的原子彈，這兩顆原子彈的情況現(xiàn)已基本清楚。其中，“小男孩”是槍法原子彈，用了64千克鈾-235，另有12.8千克鈾-238和鈾-234同位素；“胖子”原子彈屬于內(nèi)爆法原子彈，用钚作為裂變材料，裝有6.2千克δ相钚合金。

　　槍法（上）和內(nèi)爆法（下）原子彈結(jié)構(gòu)示意圖（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

　　專家介紹：岳江鋒，原中國國防科技信息中心軍事刊物主編，畢業(yè)于解放軍國防科技大學(xué)，曾在軍中服役20余年，現(xiàn)為某研究所高級工程師、項(xiàng)目總師，獲軍隊(duì)科技進(jìn)步二等獎1項(xiàng)，三等獎3項(xiàng)，在多家網(wǎng)絡(luò)媒體發(fā)表文章百余篇，并創(chuàng)建了“謝武軍事”公眾號。

制造一枚原子彈需要多少核材料？

圖文簡介

原子彈是利用鈾235或钚239的原子核自持裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原理制成的核武器，也稱為“裂變核武器”。要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)自持地進(jìn)行下去，原子彈中的裂變裝料必須大于一定的質(zhì)量，這一質(zhì)量稱為“臨界質(zhì)量”。