原子彈（核武器之一）

結(jié)構(gòu)原理

能量威力

人民日報報道

核武器爆炸時釋放的能量，比只裝化學(xué)炸藥的常規(guī)武器要大得多。例如，1千克鈾全部裂變釋放的能量約8×10焦耳，比1千克梯恩梯炸藥爆炸釋放的能量4.19×10焦耳約大2000萬倍。核武器爆炸釋放的總能量，即其威力的大小，常用釋放相同能量的梯恩梯炸藥量來表示，稱為梯恩梯當(dāng)量。美、蘇等國裝備的各種核武器的梯恩梯當(dāng)量，小的僅1000噸，甚至更低；大的達1000萬噸，甚至更高。^[5]

原子彈

原子彈主要是利用核裂變釋放出來的巨大能量來起殺傷作用的一種武器。它與核反應(yīng)堆一樣，依據(jù)的同樣是核裂變鏈式反應(yīng)。按理，反應(yīng)堆既然能實現(xiàn)鏈式反應(yīng)，那么只要使它的中子增殖系數(shù)k大于1，不加控制，鏈式反應(yīng)的規(guī)模將越來越大，則最終會發(fā)生爆炸。也就是說，反應(yīng)堆也可以成為一顆“原子彈”。實際上也是這樣，若增殖系數(shù)k大于1而不加控制的話，反應(yīng)堆確實會發(fā)生爆炸，所謂反應(yīng)堆超臨界事故就是屬于這樣一種情況。反應(yīng)堆重達幾百噸、幾千噸，無法作為武器使用。而且在這種情況下，裂變物質(zhì)的利用率很低，爆炸威力也不大。要制造原子彈，首先要減小臨界質(zhì)量，同時要提高爆炸威力。這就要求原子彈必須利用快中子裂變體系，裝藥必須是高濃度的裂變物質(zhì)，同時要求裝藥量大大超過臨界質(zhì)量，以使增殖系數(shù)k遠遠大于1。

原子彈的裝藥，能大量得到、并可以用作原子彈裝藥的還只限于鈾235、钚239和鈾233三種裂變物質(zhì)。鈾235是原子彈的主要裝藥。要獲得高加濃度的鈾235并不是一件輕而易舉的事，這是因為，天然鈾235的含量很小，大約140個鈾原子中只含有1個鈾235原子，而其余139個都是鈾238原子；尤其是鈾235和鈾238是同一種元素的同位素，它們的化學(xué)性質(zhì)幾乎沒有差別，而且它們之間的相對質(zhì)量差也很小。用普通的化學(xué)方法無法將它們分離；采用分離輕元素同位素的方法也無濟于事。

鈾濃縮

方法

原子彈爆炸

六氟化鈾氣體在加壓下被迫通過一個多孔隔膜。含有鈾235的分子通過多孔隔膜稍快一點，所以每通過一個多孔隔膜，鈾235的含量就會稍增加一點，但是增加的程度是十分微小的。要獲得幾乎純的鈾235，就需要讓六氟化鈾氣體數(shù)千次地通過多孔隔膜。

氣體擴散法投資很高，耗電量很大，但這種方法仍是實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的唯一方法。為了尋找更好的鈾同位素分離方法，許多國家做了大量的研究工作，已取得了一定的成績。例如離心法已向工業(yè)生產(chǎn)過渡，噴嘴法等已處于中間工廠試驗階段，而新興的冠醚化學(xué)分離法和激光分離法等則更有吸引力。可以相信，今后一定會有更多更好的分離鈾同位素的方法付諸實用，氣體擴散法的壟斷地位必將結(jié)束。

核試驗爆炸

鈾233也是原子彈的一種裝藥，它是通過釷232在反應(yīng)堆內(nèi)經(jīng)中子轟擊，生成釷233，再相繼經(jīng)兩次β衰變而制得。

從上面可以看到，后兩種裝藥是通過反應(yīng)堆生產(chǎn)的。它們是依靠鈾235裂變時放出的中子生成的，也就是說，它們的生成是以消耗鈾235為代價的，絲毫也離不開鈾235。從這個意義上來說，完全可以把鈾235稱作“核火種”，因為沒有鈾235就沒有反應(yīng)堆，就沒有原子彈，就沒有大規(guī)模的原子能利用。

有了核裝藥，只要使它們的體積或質(zhì)量超過一定的臨界值，就可以實現(xiàn)原子彈爆炸了。只是這里還有一個原子彈的引發(fā)問題，也就是如何做到：不需要它爆炸時，它就不爆炸；需要它爆炸時，它就能立即爆炸。這可以通過臨界質(zhì)量或臨界尺寸的控制來實現(xiàn)。從原理上講，最簡單的原子彈采用的是所謂槍式結(jié)構(gòu)。兩塊均小于臨界質(zhì)量的鈾塊，相隔一定的距離，不會引起爆炸，當(dāng)它們合在一起時，就大于臨界質(zhì)量，立刻發(fā)生爆炸。但是若將它們慢慢地合在一起，那么鏈式反應(yīng)剛開始不久，所產(chǎn)生的能量就足以將它們本身吹散，而使鏈式反應(yīng)停息，原子彈的爆炸威力和核裝藥的利用率就很小，這與反應(yīng)堆超臨界事故爆炸時的情況有些相似。因此關(guān)鍵問題是要使它們能夠極迅速地合在一起。

將一部分鈾放在一端，而將另一部分鈾放在“炮筒”內(nèi)，借助于烈性炸藥，極迅速地將它們完全合在一起，造成超臨界，產(chǎn)生高效率的爆炸。為了減少中子損失，核裝藥的外面有一層中子反射層；為了延遲核裝藥的飛散，原子彈具有堅固的外殼。

“小男孩”結(jié)構(gòu)

1945年8月，美國投到日本廣島的那顆原子彈（代號叫“小男孩”）采用的就是槍式結(jié)構(gòu)，彈重約4100公斤，直徑約71厘米，長約305厘米。核裝藥為鈾235，爆炸威力約為14000噸梯恩梯當(dāng)量。在槍式結(jié)構(gòu)中，每塊核裝藥不能太大，最多只能接近于臨界質(zhì)量，而決不能等于或超過臨界質(zhì)量。因此當(dāng)兩塊核裝藥合攏時，總質(zhì)量最多只能比臨界質(zhì)量多出近一倍。這就使得原子彈的爆炸威力受到了限制。

另外在槍式結(jié)構(gòu)中，兩塊核裝藥雖然高速合攏，但在合攏過程中所經(jīng)歷的時間仍然顯得過長，以致于在兩塊核裝藥尚未充分合并以前，就由自發(fā)裂變所釋放的中子引起爆炸。這種“過早點火”造成低效率爆炸，使核裝藥的利用率很低。一公斤鈾235（或钚239）全部裂變，大約能釋放18000噸梯恩梯當(dāng)量的能量，一顆原子彈的核裝藥一般為15～25公斤鈾235（或6～8公斤钚239），以此計算，“小男孩”的核裝藥利用率還不到百分之五。^[1]

鈾在正常壓力下的密度約為19克/立方厘米。在高壓下，鈾可被壓縮到更高的密度。研究表明，對于一定的裂變物質(zhì)，密度越高，臨界質(zhì)量越小。根據(jù)這一特性，在發(fā)展槍式結(jié)構(gòu)的同時，還發(fā)展了一種內(nèi)爆式結(jié)構(gòu)。在槍式結(jié)構(gòu)中，原子彈是在正常密度下用突然增加裂變物質(zhì)數(shù)量的方法來達到超臨界，而內(nèi)爆式結(jié)構(gòu)原子彈則是利用突然增加壓力，從而增加密度的方法達到超臨界。

在內(nèi)爆式結(jié)構(gòu)中，將高爆速的烈性炸藥制成球形裝置，將小于臨界質(zhì)量的核裝料制成小球，置于炸藥中。通過電雷管同步點火，使炸藥各點同時起爆，產(chǎn)生強大的向心聚焦壓縮波（又稱內(nèi)爆波），使外圍的核裝藥同時向中心合攏，使其密度大大增加，也就是使其大大超臨界。再利用一個可控的中子源，等到壓縮波效應(yīng)最大時，才把它“點燃”。這樣就實現(xiàn)了自持鏈式反應(yīng)，導(dǎo)致極猛烈的爆炸。內(nèi)爆式結(jié)構(gòu)優(yōu)于槍式結(jié)構(gòu)的地方，在于壓縮波效應(yīng)所需的時間遠較槍式結(jié)構(gòu)合攏的時間短促，因而“過早點火”的幾率大為減小。這樣，內(nèi)爆式結(jié)構(gòu)就可以使用自發(fā)裂變幾率較大的裂變物質(zhì)，如钚239作核裝藥；同時使利用效率大為增。

“胖子”結(jié)構(gòu)

胖子原子彈

原子彈的進一步發(fā)展就是氫彈，或稱為熱核武器。氫彈利用的是某些輕核聚變反應(yīng)放出的巨大能量。它的裝藥可以是氘和氚，也可以是氘化鋰6，這些物質(zhì)稱為熱核材料。按單位重量的物質(zhì)計，核聚變反應(yīng)放出的能量比裂變反應(yīng)更多，而且沒有所謂臨界質(zhì)量的限制，因而氫彈的爆炸威力更大，一般要比原子彈大幾百倍到上千倍。

不過熱核反應(yīng)只有在極高的溫度（幾千萬度）下才能進行，而這樣高的溫度只有在原子彈爆炸時才能產(chǎn)生，因此氫彈必須用原子彈作為點燃熱核材料的“雷管”。氫彈爆炸時會放出大量的高能中子，這些高能中子能使鈾238發(fā)生裂變。因此在一般氫彈外面包一層鈾238，就能大大提高爆炸威力。這種核彈的爆炸，經(jīng)歷裂變一聚變—裂變?nèi)齻€過程，所以稱為“三相彈”。它的特點是成本低、威力大、放射性污染多。

還有一種新型核彈，即所謂中子彈。中子彈實際上可能是一種小型氫彈，只不過這種小型氫彈中裂變的成分非常小，而聚變的成分非常大，因而沖擊波和核輻射的效應(yīng)很弱，但中子流極強。它靠極強的中子流起殺傷作用，據(jù)稱能做到“殺人而不毀物”。原子彈是用鈾制造的，也可以用钚制造，但钚是通過鈾而制得的。而氫彈則必須用原子彈來引。因此，歸根結(jié)幫，核武器、熱核武器的制造都離不開鈾。因此，在過去，在今天，在今后相當(dāng)長一個時期內(nèi)，最重的天然元素之所以重要，首先在于軍事上的需要。

發(fā)展歷史

核武器系統(tǒng)，一般由核戰(zhàn)斗部、投射工具和指揮控制系統(tǒng)等部分構(gòu)成，核戰(zhàn)斗部是其主要構(gòu)成部分。核戰(zhàn)斗部亦稱核彈頭，并常與核裝置、核武器這兩個名稱相互代替使用。實際上，核裝置是指核裝料、其他材料、起爆炸藥與雷管等組合成的整體，可用于核試驗，但通常還不能用作可靠的武器；核武器則指包括核戰(zhàn)斗部在內(nèi)的整個核武器系統(tǒng)。核武器的出現(xiàn)，是20世紀40年代前后科學(xué)技術(shù)重大發(fā)展的結(jié)果。

1939年初，德國化學(xué)家O.哈恩和物理化學(xué)家F.斯特拉斯曼發(fā)表了鈾原子核裂變現(xiàn)象的論文。幾個星期內(nèi)，許多國家的科學(xué)家驗證了這一發(fā)現(xiàn)，并進一步提出有可能創(chuàng)造這種裂變反應(yīng)自持進行的條件，從而開辟了利用這一新能源為人類創(chuàng)造財富的廣闊前景。但是，同歷史上許多科學(xué)技術(shù)新發(fā)現(xiàn)一樣，核能的開發(fā)也被首先用于軍事目的，即制造威力巨大的原子彈，其進程受到當(dāng)時社會與政治條件的影響和制約。

從1939年起，由于法西斯德國擴大侵略戰(zhàn)爭，歐洲許多國家開展科研工作日益困難。同年9月初，丹麥物理學(xué)家N.H.D.玻爾和他的合作者J.A.惠勒從理論上闡述了核裂變反應(yīng)過程，并指出能引起這一反應(yīng)的最好元素是同位素鈾235。正當(dāng)這一有指導(dǎo)意義的研究成果發(fā)表時，英、法兩國向德國宣戰(zhàn)。

1940年夏天，德軍占領(lǐng)法國。法國物理學(xué)家J.-F.約里奧-居里領(lǐng)導(dǎo)的一部分科學(xué)家被迫移居國外。英國曾制訂計劃進行這一領(lǐng)域的研究，但由于戰(zhàn)爭影響，人力物力短缺，后來也只能采取與美國合作的辦法，派出以物理學(xué)家J.查德威克為首的科學(xué)家小組，赴美國參加由理論物理學(xué)家J.R.奧本海默領(lǐng)導(dǎo)的原子彈研制工作。

在美國，從歐洲遷來的匈牙利物理學(xué)家齊拉德·萊奧首先考慮到，一旦法西斯德國掌握原子彈技術(shù)可能帶來嚴重后果。經(jīng)他和另幾位從歐洲移居美國的科學(xué)家奔走推動，于1939年8月由物理學(xué)家A.愛因斯坦寫信給美國第32屆總統(tǒng)F.D.羅斯福，建議研制原子彈，才引起美國政府的注意。但開始只撥給經(jīng)費6000美元，直到1941年12月日本襲擊珍珠港后，才擴大規(guī)模，到1942年8月發(fā)展成代號為“曼哈頓工程區(qū)”的龐大計劃，直接動用的人力約60萬人，投資20多億美元。到第二次世界大戰(zhàn)即將結(jié)束時制成 3顆原子彈，使美國成為第一個擁有原子彈的國家。

制造原子彈，既要解決武器研制中的一系列科學(xué)技術(shù)問題，還要能生產(chǎn)出必需的核裝料鈾235、钚239。天然鈾中同位素鈾235的豐度僅0.72%，按原子彈設(shè)計要求必須提高到90%以上。當(dāng)時美國經(jīng)過多種途徑探索研究與比較后，采取了電磁分離、氣體擴散和熱擴散三種方法生產(chǎn)這種高濃鈾。供一顆“槍法”原子彈用的幾十千克高濃鈾，是靠電磁分離法生產(chǎn)的。建設(shè)電磁分離工廠的費用約3億美元（磁鐵的導(dǎo)電線圈是用從國庫借來的白銀制造的，其價值尚未計入）。钚239要在反應(yīng)堆內(nèi)用中子輻照鈾238的方法制取。供兩顆“內(nèi)爆法”原子彈用的幾十千克钚239，是用3座石墨慢化、水冷卻型天然鈾反應(yīng)堆及與之配套的化學(xué)分離工廠生產(chǎn)的。以上事例可以說明當(dāng)時的工程規(guī)模。由于美國的工業(yè)技術(shù)設(shè)施與建設(shè)未受到戰(zhàn)爭的直接威脅，又掌握了必需的資源，集中了一批國內(nèi)外的科技人才，使它能夠較快地實現(xiàn)原子彈研制計劃。

德國的科學(xué)技術(shù)，當(dāng)時本處于領(lǐng)先地位。1942年以前，德國在核技術(shù)領(lǐng)域的水平與美、英大致相當(dāng)，但后來落伍了。美國的第一座試驗性石墨反應(yīng)堆，在物理學(xué)家E.費密領(lǐng)導(dǎo)下，1942年12月建成并達到臨界；而德國采用的是重水反應(yīng)堆，生產(chǎn)钚239，到1945年初才建成一座不大的次臨界裝置。為生產(chǎn)高濃鈾，德國曾著重于高速離心機的研制，由于空襲和電力、物資缺乏等原因，進展很緩慢。A.希特勒迫害科學(xué)家，以及有的科學(xué)家持不合作態(tài)度，是這方面工作進展不快的另一原因。更主要的是，德國法西斯頭目過分自信，認為戰(zhàn)爭可以很快結(jié)束，不需要花氣力去研制尚無必成把握的原子彈，先是不予支持，后來再抓已困難重重，研制工作終于失敗。

1945年5月德國投降后，美國有不少知道“曼哈頓工程區(qū)”內(nèi)幕的人士，包括以物理學(xué)家J.弗蘭克為首的一大批從事這一工作的科學(xué)家，反對用原子彈轟炸日本城市。當(dāng)時，日本侵略軍受到中國人民長期抗戰(zhàn)的有力打擊，實力大大削弱。美、英在太平洋地區(qū)的進攻，又幾乎全部摧毀日本海軍，海上封鎖使日本國內(nèi)的物資供應(yīng)極為匱泛。在日本失敗已成定局的情況下，美國仍于8月6日、9日先后在日本的廣島和長崎投下了僅有的兩顆原子彈。

蘇聯(lián)在1941年6月遭受德軍入侵前，也進行過研制原子彈的工作。鈾原子核的自發(fā)裂變，是在這一時期內(nèi)由蘇聯(lián)物理學(xué)家Г.Н.弗廖羅夫和Κ.А.佩特扎克發(fā)現(xiàn)的。衛(wèi)國戰(zhàn)爭爆發(fā)后，研制工作被迫中斷，直到1943年初才在物理學(xué)家И.В.庫爾恰托夫的組織領(lǐng)導(dǎo)下逐漸恢復(fù)，并在戰(zhàn)后加速進行。1949年8月，蘇聯(lián)進行了原子彈試驗。1950年1月，美國總統(tǒng)H.S.杜魯門下令加速研制氫彈。1952年11月，美國進行了以液態(tài)氘為熱核燃料的氫彈原理試驗，但該實驗裝置非常笨重，不能用作武器。1953年8月，蘇聯(lián)進行了以固態(tài)氘化鋰6為熱核燃料的氫彈試驗，使氫彈的實用成為可能。美國于1954年2月進行了類似的氫彈試驗。英國、法國先后在50和60年代也各自進行了原子彈與氫彈試驗。

1964年10月16日下午3時，中國在西部地區(qū)成功地爆炸了第一顆原子彈，繼美國、蘇聯(lián)、英國、法國之后，成為世界第五個擁有核武裝的國家。毛澤東在1955年發(fā)出號召，中國不但要有更多的飛機和大炮，而且還要有原子彈。在今天世界上，我們要不受人欺負，就不能沒有這個東西。中央指定陳云、聶榮臻、薄一波等負責(zé)籌建核工業(yè)。1959年蘇聯(lián)撤走專家后，中國決心完全依靠自己的力量完成這艱巨任務(wù)。1962年成立以周恩來為首的專門領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)，在科技人員和國防建設(shè)指戰(zhàn)員的共同努力下，核試驗終于取得成功。中國政府發(fā)表聲明稱，中國發(fā)展核武器，完全是為了保衛(wèi)中國人民免受核戰(zhàn)斗的威脅。同時鄭重宣布，中國在任何時候，任何情況下，都不會首先使用核武器，并建議召開世界各國首腦會議，討論全面禁止和徹底銷毀核武器問題。^[2]

武器分類

原子彈核爆炸轟炸機二戰(zhàn)

通常將核武器按其作戰(zhàn)使用的不同劃分為兩大類，即用于襲擊敵方戰(zhàn)略目標(biāo)和防御己方戰(zhàn)略要地的戰(zhàn)略核武器，和主要在戰(zhàn)場上用于打擊敵方戰(zhàn)斗力量的戰(zhàn)術(shù)核武器。蘇聯(lián)還劃分有“戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)核武器”。核武器的分類方法，與地理條件、社會政治因素有關(guān)，并不是十分嚴格的。自70年代末以后，美國官方文件很少使用“戰(zhàn)術(shù)核武器”，代替它的有“戰(zhàn)區(qū)核武器”、“非戰(zhàn)略核武器”等，并把中遠程、中程核導(dǎo)彈也劃歸這一類。

已生產(chǎn)并裝備部隊的核武器，按核戰(zhàn)斗部設(shè)計看，主要屬于原子彈和氫彈兩種類型。至于核武器的數(shù)量，并無準確的公布數(shù)字，有關(guān)研究機構(gòu)的估計數(shù)字也不一致。按近幾年的資料綜合分析，到80年代中期，美、蘇兩國總計有核戰(zhàn)斗部50000枚左右，占全世界總數(shù)的95%以上。其梯恩梯當(dāng)量，總計為120億噸左右。而第二次世界大戰(zhàn)期間，美國在德國和日本投下的炸彈，總計約200萬噸梯恩梯，只相當(dāng)于美國B-52型轟炸機攜載的2枚氫彈的當(dāng)量。從這一粗略比較可以看出核武器庫貯量的龐大。

美蘇兩國進攻性戰(zhàn)略核武器（包括洲際核導(dǎo)彈、潛艇發(fā)射的彈道核導(dǎo)彈、巡航核導(dǎo)彈和戰(zhàn)略轟炸機）在數(shù)量和當(dāng)量上比較，美國在投射工具（陸基發(fā)射架、潛艇發(fā)射管、飛機）總數(shù)和梯恩梯當(dāng)量總值上均少于蘇聯(lián)，但在核戰(zhàn)斗部總枚數(shù)上多于蘇聯(lián)?？紤]到核爆炸對面目標(biāo)的破壞效果同當(dāng)量大小不是簡單的比例關(guān)系，另一種估算辦法是以一定的沖擊波超壓對應(yīng)的破壞面積來度量核戰(zhàn)斗部的破壞能力，即取核戰(zhàn)斗部當(dāng)量值（以百萬噸為計算單位）的2/3次方為其“等效百萬噸當(dāng)量”值（也有按目標(biāo)特性及其分布和核攻擊規(guī)模大小等不同情況，選用小于2/3的其他方次的），再按各種核戰(zhàn)斗部的枚數(shù)累計算出總值。按此法估算比較美、蘇兩國的戰(zhàn)略核武器破壞能力，由于當(dāng)量小于百萬噸的核戰(zhàn)斗部枚數(shù)，美國多于蘇聯(lián)，兩國的差距并不很大。

但自80年代以來，隨著蘇聯(lián)在分導(dǎo)式多彈頭導(dǎo)彈核武器上的發(fā)展，這一差距也在不斷擴大。而對點（硬）目標(biāo)（見點目標(biāo)）的破壞能力，則核武器投射精度起著更重要的作用，由于在這方面美國一直領(lǐng)先，仍處于優(yōu)勢。除美、蘇、英、法和中國已掌握核武器外，印度在1974年進行過一次核試驗。一般認為，掌握必要的核技術(shù)并具有一定工業(yè)基礎(chǔ)及經(jīng)濟實力的國家，也完全有可能制造原子彈。

研制試驗

除鈾235、钚239等核材料的生產(chǎn)外，核戰(zhàn)斗部本身的研制，必須與整個核武器系統(tǒng)的研制程序協(xié)調(diào)一致。研制過程大致如下：從設(shè)想階段開始；經(jīng)過關(guān)鍵技術(shù)課題和部件的預(yù)先研究或可行性研究，形成包括重量、尺寸、形式、威力、核材料、核試驗要求、研制工期、經(jīng)費等內(nèi)容的幾種設(shè)計方案；再經(jīng)過論證比較和評價，選定設(shè)計方案，確定戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)；然后進行型號研究設(shè)計、各種模擬試驗；工藝試驗與試制，通過核試驗檢驗設(shè)計的合理性，最后達到設(shè)計定型、工藝定型與批準生產(chǎn)。進行這些工作，要有專門的科技隊伍，并配備必要的試驗場所，包括核試驗場。武器交付部隊后，研制和生產(chǎn)部門還要提供維護、修理、更換部件等服務(wù)工作，按反饋的信息進行必要的改進，并負責(zé)其退役處理或更新。

要做好核戰(zhàn)斗部的設(shè)計，必須深入了解其反應(yīng)過程，弄清其必須具備的條件與各種物理參數(shù)，掌握其中多種因素的內(nèi)在聯(lián)系與變化規(guī)律。為此，要進行原子核物理、中子物理、高溫高壓凝聚態(tài)物理、超音速流體力學(xué)、爆轟學(xué)、計算數(shù)學(xué)和材料科學(xué)等多學(xué)科的一系列科學(xué)技術(shù)問題的研究，而核戰(zhàn)斗部的研制實踐又會反過來帶動和促進這些學(xué)科的發(fā)展。

在研制過程中，以下環(huán)節(jié)起著重要作用：

①要用快速的、大容量電子計算機進行反應(yīng)過程的理論研究計算，這種計算應(yīng)盡可能接近實際情況，以便從多種設(shè)想或設(shè)計方案中找出最優(yōu)方案，從而節(jié)省費用與減少核試驗次數(shù)。20世紀40年代以來，推動電子計算機技術(shù)迅速發(fā)展的重要因素之一，正是由于核武器研制的需要。

②要按照方案或指標(biāo)要求，反復(fù)進行多方面的模擬試驗，包括化學(xué)炸藥爆轟試驗，材料與強度試驗，環(huán)境條件試驗，控制、點火與安全試驗等。這些都是為達到核武器高度可靠和安全所必不可少的。

③要進行必要的核試驗。無論是電子計算機上的大量計算，還是相應(yīng)的模擬試驗，總不能達到百分之百地符合核武器方案的真實情況。特別是氫彈聚變反應(yīng)所必需的高溫條件，還只能由裂變反應(yīng)來提供（利用激光或粒子束的慣性約束技術(shù)來創(chuàng)造這種模擬試驗條件，直到80年代初仍處于研究階段）。因此，能否達到設(shè)計要求，還必須通過核裝置本身的爆炸試驗進行檢驗。當(dāng)然，核試驗所起的作用并不限于此。正是由于核試驗在核武器研制中起著關(guān)鍵作用，美、蘇兩國為限制其他國家研制核武器，于1963年簽訂了一個并不禁止進行地下核試驗的《禁止在大氣層、外層空間和水下進行核武器試驗條約》，1974年又簽訂了一個仍然適合它們需要的限制地下核試驗當(dāng)量的條約。

核能價值

作為武器的原子彈和氫彈終究是要被消滅的。但是作為放出巨大能量的核爆炸，卻在和平建設(shè)中有著吸引入的應(yīng)用前景。由于核爆炸釋放出的能量特別巨大，所以它能使許多用其它方法不可能完成的工作得以完成。核爆炸可以用來開山、辟路、挖掘運河、建造人工港口等。例如，有一個方案，只需四次核爆炸就可開鑿一個能停泊萬噸巨輪的海港。首先，進行一次百萬噸梯恩梯當(dāng)量級的核爆炸，就可炸出一個直徑300多米、深30多米的大坑。然后進行三次規(guī)模較小的核爆炸，開出一條運河來把大坑和深海連接起來（這樣的爆炸當(dāng)然應(yīng)盡量減少放射性物質(zhì)的產(chǎn)生）。只要經(jīng)過幾個月的時間，當(dāng)海潮把產(chǎn)生的少許放射性物質(zhì)沖走后，這個海港就可安全使用了。

又如，許多地區(qū)有大量石油瀝青沙層和油頁巖，靠鉆井并不能開采這種石油，但是核爆炸的高溫高壓能迫使這種石油流動，因而可以把它開采出來。據(jù)稱，單把美國西部一個區(qū)域內(nèi)的油頁巖中的石油取出來，就可供全世界使用很長一段時間。

至于利用地下核爆炸的高溫高壓，將石墨變成金剛石，利用地下核爆炸的強大中子流生產(chǎn)超鈾元素，則已開始實踐了。

核爆炸還可以改造沙漠，使沙漠變成良田。很多干旱的沙漠地帶其實也有一些雨水，但是這些雨水多半從地面流進地下河流、流入海中，剩下的一點則很快蒸發(fā)淖了，因此地面上沒有一點水分，沙漠成了不毛之地。核爆炸可以造成巨大的積水層—“地下水庫”。雨季時，雨水儲在積水層中，然后慢慢地透過多孔的泥土濕潤地表，使之適合于植物的生長。

和平利用核爆炸的前景確實是令人神往的。歷史將雄辯地證明：人民將徹底埋葬超級大國的原子彈；幾代科學(xué)家的辛勤勞動成果，必將完全用來造福于人類。

研制費用

1964年10月16日，中國第一顆原子彈爆炸。根據(jù)解密的資料，為了這顆原子彈的爆炸，中國一共花費了28億人民幣。結(jié)合早前公布的模糊資料，中國在到80年代初為止的整個核計劃上（第一代核武器的發(fā)展研制與工業(yè)體系建設(shè)），投資相當(dāng)于一個寶鋼規(guī)模的鋼鐵廠——據(jù)此估計是300億人民幣。

1955年1月15日，中國啟動代號為02的核武器研制計劃。如果以此計算，十年間平均每年的原子彈發(fā)展費用是2.8億。如果是596工程，即中國首顆原子彈研制工程，并以1959年作為計算起點，每年的費用是4.7億。如果極端計算，從1962年正式啟動第一顆原子彈試驗計劃開始，三年間平均每年費用是9.3億元。

提供一些比較數(shù)據(jù)：

一、三年朝鮮戰(zhàn)爭總費用62億元人民幣，其中蘇聯(lián)提供的裝備費用是人民幣 30億。（《劍橋中華人民共和國史1949—1965》的資料是100億美元，錯得離譜）

二、1959年國家預(yù)算中，國防費58億元；債務(wù)支出11億元；對外援助支出6億元；其它支出2.7億元。

三、大躍進較普遍的估計損失為1200億。

四、償還蘇聯(lián)債務(wù)總額是59億元，每年10億元。

五、1956年，周恩來宣布無償贈送越南8億元人民幣。

六、中國免除了朝鮮戰(zhàn)爭中對朝鮮援助的14.5億盧布（折算）債務(wù)，1954年—1957年援助16億盧布。

中國的核計劃在1958年全面展開，到了1962年，經(jīng)過是否下馬的討論以后，轉(zhuǎn)入決戰(zhàn)階段。中國的原子能工業(yè)建設(shè)目標(biāo)是小而全，根據(jù)資料，從鈾勘探到制造出第一顆原子彈，按1957年的價格計算，約107億元人民幣，按1981年的價格計算，約128.6億元人民幣。

毛澤東對來訪的蒙哥馬利元帥說過：“我們用很少的一點錢搞試驗。我們沒有雄厚的經(jīng)濟基礎(chǔ)。 ”這句話的含義應(yīng)該是核試驗的費用很少，核工業(yè)建設(shè)應(yīng)該不屬于核試驗范疇以內(nèi)。根據(jù)以上資料綜合估算，中國爆炸第一顆原子彈直接耗資28億；建設(shè)核工業(yè)體系與配套開支（如鈾開采等）在數(shù)十億人民幣，最多達到80億的規(guī)模；除此以外，包括核武裝等其它開支，如核潛艇、導(dǎo)彈核武器開發(fā)等，總額是建設(shè)一個寶鋼的代價。這是一個雖然沉重、卻是可以承受的代價，而不是真的“當(dāng)?shù)粞澴印绷恕?/p>

最大的估計是：為了核計劃，中國在十年間等于又打了兩場朝鮮戰(zhàn)爭，然而卻不再有數(shù)十萬生命的犧牲，并讓中華民族永免外敵的大規(guī)模侵略。^[3]

發(fā)展趨勢

日本長崎上空原子彈蘑菇云

自70年代以來，核武器系統(tǒng)的發(fā)展更著重于提高武器的生存能力和命中精度，如美國的“和平衛(wèi)士/MX”洲際導(dǎo)彈、“侏儒”小型洲際導(dǎo)彈、“三叉戟”Ⅱ潛地導(dǎo)彈，蘇聯(lián)的SS-24、SS-25洲際導(dǎo)彈，都在這些方面有較大的改進和提高。核戰(zhàn)斗部及其引爆控制安全保險分系統(tǒng)的可靠性，以及適應(yīng)各種使用與作戰(zhàn)環(huán)境的能力，也有所改進和提高。美、蘇兩國還研制了適于戰(zhàn)場使用的各種核武器，如可變當(dāng)量的核戰(zhàn)斗部，多種運載工具通用的核戰(zhàn)斗部，甚至設(shè)想研制當(dāng)量只有幾噸的微型核武器。特別是在核戰(zhàn)爭環(huán)境中如何提高核武器的抗核加固能力，以防止敵方的破壞，更受到普遍重視。此外，由于核武器的大量生產(chǎn)和部署，其安全性也引起了有關(guān)各國的關(guān)注（見核武器安全）。

核武器的另一發(fā)展動向，是通過設(shè)計調(diào)整其性能，按照不同的需要，增強或削弱其中的某些殺傷破壞因素?！霸鰪娸椛湮淦鳌迸c“減少剩余放射性武器”都屬于這一類。前一種將高能中子輻射所占份額盡可能增大，使之成為主要殺傷破壞因素，通常稱之為中子彈；后一種將剩余放射性減到最小，突出沖擊波、光輻射的作用，但這類武器仍屬于熱核武器范疇。至于60年代初曾引起廣泛議論的所謂“純聚變武器”，20多年來雖然做了不少研究工作，例如大功率激光引燃聚變反應(yīng)的研究，80年代也仍在繼續(xù)進行，但還看不出制成這種武器的現(xiàn)實可能性。

核武器的實戰(zhàn)應(yīng)用，雖仍限于它問世時的兩顆原子彈，但由于40年來核武器本身的發(fā)展，以及與它有關(guān)的多種投射或運載工具的發(fā)展與應(yīng)用，特別是通過上千次核試驗所積累的知識，人們對其特有的殺傷破壞作用已有較深的認識（見核武器殺傷破壞效應(yīng)），并探討實戰(zhàn)應(yīng)用的可能方式。美、蘇兩國都制訂并多次修改了強調(diào)核武器重要作用的種種戰(zhàn)略。

有矛必有盾。在不斷改進和提高進攻性戰(zhàn)略核武器性能的同時，美、蘇兩國也一直在尋求能有效地防御核襲擊的手段和技術(shù)。除提高核武器系統(tǒng)的抗核加固能力，采取廣泛構(gòu)筑地下室掩體和民防工程等以減少損失的措施外，對于更有效的偵察、跟蹤、識別、攔截對方核導(dǎo)彈的防御技術(shù)開發(fā)研究工作也從未停止過。60年代，美、蘇兩國曾部署以核反核的反導(dǎo)彈系統(tǒng)。1972年 5月，美、蘇兩國簽訂了《限制反彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)條約》。不久，美國停止“衛(wèi)兵”反導(dǎo)彈系統(tǒng)的部署。1984年初，美國宣稱已制訂了一項包括核激發(fā)定向能武器、高能激光、中性粒子束、非核攔截彈、電磁炮等多層攔截手段的“戰(zhàn)略防御倡議”。盡管對這種防御系統(tǒng)的有效性還存在著爭議，但是可以肯定，美、蘇對核優(yōu)勢的爭奪仍將持續(xù)下去。

由于核武器具有巨大的破壞力和獨特的作用，與其說它可能會改變未來全球性戰(zhàn)爭的進程，不如說它對現(xiàn)實國際政治斗爭已經(jīng)和正在不斷地產(chǎn)生影響。70年代末，美國宣布研制成功中子彈，它最適于戰(zhàn)場使用，理應(yīng)屬于戰(zhàn)術(shù)核武器范疇，但卻受到幾乎是世界范圍的強烈反對。從這一事例也可以看出，核武器所涉及的斗爭的復(fù)雜性。

中國政府在爆炸第一顆原子彈時即發(fā)表聲明：中國發(fā)展核武器，并不是由于相信核武器的萬能，要使用核武器。恰恰相反，中國發(fā)展核武器，是被迫而為的，是為了防御，為了打破核大國的核壟斷、核訛詐，為了防止核戰(zhàn)爭，消滅核武器。此后，中國政府又多次鄭重宣布：在任何時候、任何情況下，中國都不會首先使用核武器，并就如何防止核戰(zhàn)爭問題一再提出了建議。中國的這些主張已逐漸得到越來越多的國家和人民的贊同和支持。

防護措施

原子武器的爆炸方式有空中、地面（水面）和地下（水下）爆炸。原子武器爆炸時，能產(chǎn)生多種殺傷破壞作用。當(dāng)原子彈爆炸時，切忌看火球，應(yīng)立即利用就近的工事和有利地形、地物進行隱蔽。在開闊地面上的人員，要立即背向爆心臥倒。臥倒時收腹，雙手墊胸下，閉眼張口，臉貼于兩臂間。遇熱空氣時暫時憋氣。未來得及離開房間的人員，應(yīng)避開窗口、火爐等，臥倒在靠爆炸方向的墻根處、桌下或床下。

沖擊波的防護：

原子彈及爆炸圖片

早期核輻射的防護：

放射性沾染的防護：

中國研制

毛澤東確立積極防御戰(zhàn)略1956年初至1967年1月，早在50年代中期，黨中央和毛澤東主席就作出了要研制原子彈的決策。根據(jù)當(dāng)時的國際形勢，毛澤東主席確立了積極防御的戰(zhàn)略方針。毛主席決定，為了防御，中國也要搞原子彈。我們不首先進攻別人，但不是消極防御，而是積極防御。這就是說，如果有人進攻我們，我們要有辦法對付他。這是毛主席一貫的戰(zhàn)略思想。別人如果用原子彈轟炸我們，我們也要有辦法回擊他。所以，中央決定我們也要研制原子彈。

總的方針是自力更生為主，爭取外援為輔。要靠自己研制，同時，要爭取外援。那個時候西方國家封鎖我們，中蘇關(guān)系比較好，我們想爭取蘇聯(lián)給我們一些援助。但是，有一條界線，只是爭取援助，而不是搞合作、不搞共有。也就是說，搞原子彈的科研單位、工廠、各種設(shè)備與技術(shù)都是中國自己的。你來援助我可以，我歡迎你、感謝你，但是，你不能與我共同擁有，共同使用。這是維護國家主權(quán)的大問題。所以，提出自力更生為主，爭取外援為輔，你不要和我一起來共同管這個單位，管這個事情。這就是中央當(dāng)時搞原子彈的方針，是毛主席高瞻遠矚確立的積極防御的戰(zhàn)略方針。

中央決定以自力更生為主研制原子彈。后來又決定自力更生為主研制導(dǎo)彈和自行研制人造衛(wèi)星，統(tǒng)稱“兩彈一星”。

原子彈

科學(xué)院對黨中央下達的“兩彈一星”任務(wù)非常重視，并由裴麗生副院長具體抓“兩彈一星”研究工作的安排落實。為了便于工作，在每一個研究所都安排幾個拔尖的中年科學(xué)家作學(xué)術(shù)秘書，通過他們了解情況，聽取意見，再找其他科學(xué)家談工作。中國科學(xué)院為了落實“兩彈一星”的研制任務(wù)，把管理機構(gòu)分為兩個口：一個是計劃局，管不承擔(dān)國防任務(wù)的單位；一個是新技術(shù)局，管承擔(dān)國防任務(wù)的單位。

新技術(shù)局管的單位雖然不及計劃局多，但是，它管的所都是大所，參加“兩彈一星”研制任務(wù)的科學(xué)研究人員占全院科研人員的三分之二。谷羽是新技術(shù)局局長，宋政是副局長，陸綬觀是處長，幫助谷羽工作。谷羽是胡喬木同志的夫人，喬木是毛主席的政治秘書，住中南海。谷羽很熱心、活躍、能干。她對國家計委和中央各部比較熟悉，去談工作，互相支援、協(xié)作，很方便。有時候毛主席向她問起科學(xué)院與“兩彈一星”的有關(guān)情況，還可以向毛主席當(dāng)面反映。

新技術(shù)局除了項目所需的經(jīng)費、器材優(yōu)先得到保證以外，還有很多非標(biāo)準設(shè)備可以安排到各產(chǎn)業(yè)部門協(xié)助加工制造。研究室、實驗基地用的非標(biāo)準設(shè)備，由科學(xué)院研究所設(shè)計，由各有關(guān)產(chǎn)業(yè)部門按時制成，保證質(zhì)量，按時交付使用。由國防科委統(tǒng)一管這方面的工作，派軍代表駐廠監(jiān)督，提出設(shè)計的研究所也可以派員駐廠監(jiān)督。

自力更生為主，就是主要靠中國自己的力量開展科研。當(dāng)時研究核科學(xué)與核技術(shù)的力量主要集中在中國科學(xué)院原子能研究所，還有一些分散在中國科學(xué)院的20多個研究所和其他部門的研究機構(gòu)與大專院校。爭取外援為輔，主要是蘇聯(lián)答應(yīng)幫助我們在北京某地建一個7000千瓦的實驗性原子能反應(yīng)堆。這個反應(yīng)堆全部歸中國科學(xué)院管。此外，在另一個地方建一個濃縮鈾工廠，造原子彈的關(guān)鍵原料是濃縮鈾。

制造原子彈的原料是鈾－235。毛主席找到地質(zhì)學(xué)家李四光，他當(dāng)時是地質(zhì)部部長，也是中國科學(xué)院副院長。毛主席問：“中國有沒有造原子彈用的鈾礦石? ”李四光說：“有！但是，一般的天然鈾礦石，能作為原子彈原料的成分只含千分之幾?！币獜牡V石里把這千分之幾的鈾提出來，再濃縮成為原子彈的原料，最重要的是要搞濃縮鈾工廠。

為了搞原子彈，中央專門成立了二機部，宋任窮任部長。他比我大四、五歲，我叫他宋大哥。我們在安徽一起工作過幾個月，那是在百萬大軍過長江的時候，中央決定成立安徽省委，他當(dāng)省委書記兼省政府主席，我當(dāng)省政府副主席。

我到科學(xué)院工作后的一天，宋大哥打電話說要到我家拜訪我。我說：“你不要來，我去，你是大哥呀。”他說：“不行。我一定去你那兒！”因為搞原子彈，自力更生為主，主要靠科學(xué)院原子能研究所，為了工作的方便，中央決定把這個所整建制交給二機部，但是對外還叫中國科學(xué)院原子能研究所，名義上由科學(xué)院和二機部雙重領(lǐng)導(dǎo)。由于研制原子彈的任務(wù)繁重，科研力量不夠，于是對任務(wù)作了分解，除了原子能所承擔(dān)較大一塊任務(wù)外，很多重要任務(wù)還要由科學(xué)院的各研究所來承擔(dān)。當(dāng)然，二機部也找中央各部來承擔(dān)一些任務(wù)。不過，那時中央各部的研究機構(gòu)剛剛建立不久，科技力量不強，有的能承擔(dān)，有的承擔(dān)不了，任務(wù)還是落在科學(xué)院肩上。原子能所整建制轉(zhuǎn)到二機部后，骨干力量還不夠，還要科學(xué)院支持，我們又從其他所調(diào)給他們一批科技骨干。

科學(xué)院原子能所1956年建在中關(guān)村，是當(dāng)時中關(guān)村建筑最好的樓。原子能所交給二機部以后，由蘇聯(lián)援助建實驗性原子能反應(yīng)堆。原子能所分為兩部分，大部分人遷到實驗性原子能反應(yīng)堆那里。當(dāng)時科學(xué)院搞原子能的有兩個姓楊的科學(xué)家：一個楊承宗，從法國留學(xué)回來的；一個楊澄中，從英國留學(xué)回來的。他倆的名字有些音同字不同。為了區(qū)別，我們叫他們“法楊”、“英楊”?！胺睢笔歉惴派浠瘜W(xué)的，當(dāng)時放射化學(xué)很關(guān)鍵。我們最重要的措施是把楊承宗等一批科學(xué)家調(diào)到原子能所原子能反應(yīng)堆那里去（“英楊”楊澄中留在科學(xué)院蘭州近代物理所負責(zé)配合原子能所工作）。原子能所的另外一部分人留在中關(guān)村搞理論工作。原子能所交給二機部后，我給他們打招呼說，以后科學(xué)院開會你們就不要來了，你們到二機部開會去。他們黨委書記、所長卻每次都要參加科學(xué)院的會，因為我們當(dāng)時研究科學(xué)政策、科學(xué)家政策、知識分子政策問題很多，他們非常愿意聽，一定要參加我們的會。當(dāng)時，科學(xué)院很有吸引力。還有從大學(xué)調(diào)去的化學(xué)家汪德熙也到了二機部。

搞原子彈，最重要的問題是濃縮鈾的提煉問題，礦石里能提出的天然鈾，同位素235含量只有千分之幾。此外鈾的提煉也很重要。所以，化學(xué)方面的科研任務(wù)很重。當(dāng)時科學(xué)院有四個最知名的化學(xué)研究所都有優(yōu)秀科學(xué)家擔(dān)任所長，號稱“四大家族”：一個是上海有機所莊長恭老先生；一個是長春應(yīng)化所的吳學(xué)周先生；還有北京化學(xué)所的柳大綱先生。此外，大連化學(xué)物理所也是非常強的，那里有張大煜先生。我對三強說，科學(xué)院幾個化學(xué)所承擔(dān)你的任務(wù)，哪個所能夠承擔(dān)什么任務(wù)你都清楚，讓哪個所承擔(dān)什么任務(wù)你提出來，我們安排，都選最好的人為你做工作。

當(dāng)時上海有機所只有研究力量沒有生產(chǎn)力量，不能夠提供產(chǎn)品。我到科學(xué)院以后，讓各所建立小工廠，上海市委還送給我們?nèi)舾尚S，給研究所當(dāng)實驗工廠。而且，還選最好的老師傅。我從鐵道部呂正操部長那里請來了許多老工人，很不錯。我說你鐵道部有幾千人的機車車輛廠，選一批最好的工人老師傅，來支援科學(xué)院吧，我們各個研究所里也搞附屬工廠。我們需要的儀器設(shè)備不自己搞不行。要建立研究室，要研制設(shè)備。有的買得到，有的買不到，要自己做。另外，還有很多非標(biāo)準設(shè)備，科研人員設(shè)計圖紙，讓工廠做才行。所以，我們從鐵道部選了不少老師傅。我在北京中關(guān)村專門召開老工人會，我說你們是金手藝，手是金的，能做出好多好東西！老工人聽了非常高興。另外，從部隊技術(shù)兵種的復(fù)員兵中，挑選了數(shù)千名有技術(shù)的戰(zhàn)士當(dāng)工人，他們起了很大作用。

1960年，蘇聯(lián)單方面撕毀協(xié)議撤退專家。當(dāng)時受影響最大的是濃縮鈾廠，關(guān)鍵材料蘇聯(lián)不給了，整個廠就停頓了。最緊迫的關(guān)鍵技術(shù)問題有三個：

此外，原子彈爆炸試驗數(shù)據(jù)的采集，科學(xué)院也做了很多工作。那個試驗主要是在空曠無人的地方進行，可以試驗它的破壞力，針對各種建筑物、各種生物，包括鐵籠子里面的猴子、兔子等等。因為原子彈有放射性，看它們受放射性的危害程度有多大。中國科學(xué)院有好多所，都派人到基地參加試驗了。