武器簡介
利用鈾-235或钚-239等易裂變重原子核裂變反應瞬時釋放巨大能量的核武器。又稱裂變彈。瞬時釋放出巨大能量的核武器。又稱裂變彈。原子彈的威力通常為幾百至幾萬噸級梯恩梯當量，有巨大的殺傷破壞力。它可由不同的運載工具攜載而成為核導彈、核航空炸彈、核地雷或核炮彈等，或用作氫彈中的初級(或稱扳機)，為點燃輕核引起熱核聚變反應提供必需的能量。威力通常為幾百到幾萬噸梯恩梯當量，有很大的殺傷破壞力。可單獨配置在不同的投射工具中而成為核導彈。核航空炸彈、核地雷和核炮彈等，或用作氫彈中的初級(或稱“扳機”)，為點燃輕核引起熱核聚變反應提供必需的能量，重原子核裂變反應。
原理及其結構
爆炸原理
原子彈是利用鈾和钚等較容易裂變的重原子核在核裂變瞬間可以發出巨大能量的原理而發生爆炸的。
鈾-235、钚-239這類重原子核在中子轟擊下通常會分裂成兩個中等質量數的核(稱裂變碎器)，并放出2-3個中子和200兆電子伏能量(相當于3.2×1011焦耳)。放出的中子，有的損耗在非裂變的核反應中或漏失到裂變系統之外，有的則繼續引起重核裂變。如果每一個核裂變後能引起下一代核裂變的中子數平均多于1個，裂變系統就會形成自持的鍊式裂變反應，中子總數将時間按指數規律增長。
例如，當引起下一代裂變的中子數其均為2個時，則在不到1微秒之内，就可以使1千克鈾或钚内的2.5×１024個原子核發生裂變，并釋放出約2萬噸梯恩梯當量的核能。裂變材料的裝量必須大于一定的量，稱為臨界質量，才能使鍊式裂變反應自持進行下去。原子彈中要放置相當份量的裂變材料，但不使用時，它們必須處于次臨界狀态。使用時，要使處于次臨界狀态的裂變裝料瞬間達到超臨界狀态，并适時提供若幹中子觸發鍊式裂變反應。超臨界狀态可以通過兩種方法來達到：一種是“輪法”，又稱壓攏型，另一種是“内爆法”，又稱壓緊型。
結構及其裝藥
原子彈主要由引爆控制系統、炸藥、反射層、核裝料組成的核部件、核點火部件和彈殼等結構部件組成。引爆控制系統用來适時引爆炸藥；是推動、壓縮反射層和核部件的能源；反射層由铍或鈾-238構成，用來減少中子的漏失；核裝料主要是鈾-235或钚-239；核點火部件用以提供“點火”中子，以引發鍊式裂變反應；彈殼用來固定和組合各部件。n高能炸藥
高能炸藥是推動和壓縮反射層以及核裝料的能量來源。
反射層
反射層一般由铍或鈾-238組成，其作用為反射鍊式反應中射出反應系統的中子，使其回到反應過程中繼續參與鍊式反應。
鈾-238不止可以反射中子，因為其密度較大，可以減緩核裝料在釋放能量過程中的膨脹，使得鍊式反應可以維持較長時間。
核裝料
現在，能夠大量得到且可以使用于原子彈的裝藥有鈾-233，鈾-235和钚-239鈾235裡面有钚239，钍232裡面有鈾233。
核裝藥為原子彈引爆的主體，隻要其的體積或質量超過一定的臨界值，原子彈就會發生爆炸。
結構類型
根據原子彈的引發機制的不同，原子彈可分為“槍式”和“收聚式（内爆式）”兩種。現代原子彈通常綜合了這兩種結構的特點，以提高核裝藥的利用率和增強破壞力。
槍式結構
最簡單的原子彈采用的是所謂槍式結構。兩塊均小于臨界質量的鈾塊，相隔一定的距離，不會引起爆炸，當它們合在一起時，就大于臨界質量，立刻發生爆炸。但是若将它們慢慢地合在一起，那麼鍊式反應剛開始不久，所産生的能量就足以将它們本身吹散，而使鍊式反應停息，原子彈的爆炸威力和核裝藥的利用率就很小，這與反應堆超臨界事故爆炸時的情況有些相似。因此關鍵問題是要使它們能夠極迅速地合在一起。
将一部分鈾放在一端，而将另一部分鈾放在“炮筒”内，借助于烈性炸藥，極迅速地将它們完全合在一起，造成超臨界，産生高效率的爆炸。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。
在槍式結構中，每塊核裝藥不能太大，最多隻能接近于臨界質量，而決不能等于或超過臨界質量。因此當兩塊核裝藥合攏時，總質量最多隻能比臨界質量多出近一倍。這就使得原子彈的爆炸威力受到了限制。
另外在槍式結構中，兩塊核裝藥雖然高速合攏，但在合攏過程中所經曆的時間仍然顯得過長，以緻于在兩塊核裝藥尚未充分合并以前，就由自發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。
鈾在正常壓力下的密度約為19克/厘米³。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，密度越高，臨界質量越小。
收聚式（内爆式)結構
根據這一特性，在發展槍式結構的同時，還發展了一種内爆式結構。在槍式結構中，原子彈是在正常密度下用突然增加裂變物質數量的方法來達到超臨界，而内爆式結構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。
在内爆式結構中，将高爆速的烈性炸藥制成球形裝置，将小于臨界質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，産生強大的向心聚焦壓縮波(又稱内爆波)，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，等到壓縮波效應最大時，才把它“點燃”。這樣就實現了自持鍊式反應，導緻極猛烈的爆炸。
内爆式結構優于槍式結構的地方，在于壓縮波效應所需的時間遠較槍式結構合攏的時間短促，因而“過早點火”的幾率大為減小。這樣，内爆式結構就可以使用自發裂變幾率較大的裂變物質，如钚239作核裝藥；同時使利用效率大為增。
美國投于日本長崎的那顆原子彈(代号叫“胖子”)，采用的就是内爆式結構，以钚239作核裝藥。彈重約4500公斤，彈最粗處直徑約152厘米，彈長約320厘米，爆炸威力估計為20000噸梯恩梯當量。
爆炸過程
原子彈中的引爆控制系統在預定時間或條件下發出引爆指令，使炸藥起爆，炸藥的爆轟産物推動并壓縮反射層和核裝料，使之達到超臨界狀态，核點火部件适時提供若幹“點火”中子，使核裝料内發生鍊式裂變反應，并猛烈釋放能量。随着能量的積累，溫度和壓力迅速升高，核裝料不斷膨脹，密度不斷下降，最終又成為次臨界狀态，鍊式反應趨于熄滅。
從炸藥起爆到核點火前是爆轟、壓縮階段，通常要幾十微秒時間；從核點火到鍊式裂變反應熄滅是裂變放能階段，隻需要十分之幾微秒。原子彈在如此短暫的時間裡放出幾百至幾萬噸梯恩梯當量的能量，使整個彈體和周圍介質都變成高溫高壓等離子氣團，中心溫度可達107開［爾文］，壓力達1015帕［斯卡］。原子彈爆炸産生的高溫高壓以及各種核反應産生的中子、r射線和裂變碎器，最終形成沖擊波、光輻射、早期核輻射、放射性沾染和電磁脈沖等殺傷破壞因素。
破壞效應
原子彈的破壞力和殺傷破壞方式主要有光輻射、沖擊波、早期核輻射、電磁脈沖及放射性沾染等。
光輻射
在原子彈引爆後，核爆過程會釋放出強烈的輻射光。1枚當量在2萬噸左右的原子彈在當空爆炸後，距離爆炸核心7000米的地方人會受到比陽光強13倍的光輻射的照射。而在2800米範圍内，光輻射會使人迅速緻盲，且皮膚會因為光輻射照射而大面積灼傷潰爛，一些物體也會燃燒。
沖擊波
原子彈爆炸後，核爆會産生出一種巨大的氣流超壓。一枚三萬噸當量的原子彈爆炸後，在離爆炸核心800米處，沖擊波會以200米每秒的速度席卷一切。
早期核輻射
在原子彈最初起爆的幾十秒中内，核爆會釋放出中子流和γ射線。一枚兩萬噸當量的原子彈爆炸時，離它1100米以内的人員單位會受到射線和中子流的極度殺傷。
電磁脈沖
原子彈爆炸所造成的核爆會制造出電磁脈沖，而電磁脈沖的電場強度可達1萬至10萬伏，完全可以摧毀起爆點周圍的一切電子設備。
放射性沾染
在原子彈爆炸後，随着蘑菇雲的飄散會有大量的放射性粉塵飄落到地面，會對人體造成照射或皮膚灼傷，嚴重者最終導緻死亡。
戰例
1945年8月6日美國向日本廣島投下原子彈，彈重4082公斤，彈長3.05米，彈徑0.711米，裝料為10公斤鈾235，當量1.25萬噸，因為該彈細長，被稱為“小男孩”。原子彈造成死亡7.1萬人，傷6.8萬人，遭到破壞的總面積達12平方公裡，破壞建築物5萬餘所，緊接着，美國又在長崎扔下名為“胖子”的第二顆原子彈。這顆原子彈是用60公斤钚239制作的，彈長3.25米、彈徑1.52米，當量2.2萬噸。該原子彈造成的死亡人數約3.5萬，傷約6萬，毀壞房屋19587所，破壞面積4.7平方公裡。
研制曆史
美國研制
二戰期間，科學家西拉德為防止德國人搶先造出原子彈，動員著名科學家愛因斯坦上書美國總統羅斯福，闡述了研制原子彈對美國安全的重要性。
1943年7月，美國成立原子彈研究所。1941年12月6日(日本偷襲珍珠港的前一天)，羅斯福才批準了美國科學研究發展局全力研制原子彈。1942年8月，美國制訂了研制原子彈的“曼哈頓計劃”。
1945年7月16日，在新墨西哥州的阿拉莫可德沙漠中進行了世界上第一顆原子彈的爆炸試驗。
1945年8月6日，美國用B-29超級空中堡壘轟炸機運載“小男孩”2萬噸當量原子彈轟炸廣島。爆炸時間：8點15分43秒，城市中心12平方公裡内的建築物全部被毀，全市房屋毀壞率達70％以上。關于死亡人數，日美雙方公布數字相差甚大。據日本官方統計，死亡和失蹤人數達71379人，受傷人數近10萬。
1945年8月9日10點58分，“胖子”原子彈被投放于長崎。
蘇聯
蘇聯在1941年6月遭受德軍入侵前，也進行過研制原子彈的工作。鈾原子核的自發裂變，是在這一時期内由蘇聯物理學家Г.Н.弗廖羅夫和Κ.А.佩特紮克發現的。衛國戰争爆發後，研制工作被迫中斷，直到1943年初才在物理學家И.В.庫爾恰托夫的組織領導下逐漸恢複，并在戰後加速進行。1949年8月，蘇聯進行了原子彈試驗。
英國
1952年10月3日，英國成功爆炸了第一顆原子彈。
法國
1960年2月13日，法國成功爆炸本國第一顆原子彈。
中國
中國在開始全面建設社會主義時期，基礎工業有了一定的發展，即着手準備研制原子彈。1959年開始起步時，國民經濟發生嚴重困難。同年6月，蘇聯政府撕毀中蘇在1957年10月簽訂的關于國防新技術協定，随後撤走專家，中國決心完全依靠自己的力量來實現這一任務。中國首次試驗的原子彈取“596”為代号，就是以此激勵全國軍民大力協同做好這項工作。1964年10月16日，中國首次原子彈試驗成功。中國第一次核試驗以塔爆方式進行，用的是“内爆法”鈾彈。1965年5月14日第二次核試驗時，核裝置用飛機空投。1966年10月27日第四次核試驗時，核彈頭由導彈運載。
其他
1974年印度進行第一次核試驗
2006年北朝鮮核試驗
2009年北朝鮮核子試爆
核試驗
地球上已記錄到約2053次核試驗。美國1093次，其中200次為大氣層核試驗（11次高空，81次中空，72次地面，36次水面），888次地下核試驗，五次水下。前蘇聯進行715次核試驗，其中大氣層212次，地下核試驗500次，水下3次。法國188次，英國43次，中國45次，印度6次，巴基斯坦6次，北朝鮮2次。
發展趨勢
1、原子彈體積重量的小型化；
2、适應戰場使用的多種低威力和威力可調的核裝置；
3、提高安全性、可靠性、有效性、提高核裝料的利用效率；
4、最重要的進展則是發展了“助爆型原子彈”。
國際影響
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争的進程，不如說它對現實國際政治鬥争已經和正在不斷地産生影響。20世紀70年代末，美國宣布研制成功中子彈，它最适于戰場使用，理應屬于戰術核武器範疇，但卻受到幾乎是世界範圍的強烈反對。從這一事例也可以看出，核武器所涉及的鬥争的複雜性。
研制過程
方針
毛澤東确立積極防禦戰略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。根據當時的國際形勢，毛澤東主席确立了積極防禦的戰略方針。毛主席決定，為了防禦，中國也要搞原子彈。我們不首先進攻别人，但不是消極防禦，而是積極防禦。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略思想。别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，争取外援為輔。要靠自己研制，同時，要争取外援。那個時候西方國家封鎖我們，中蘇關系比較好，我們想争取蘇聯給我們一些援助。但是，有一條界線，隻是争取援助，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、各種設備與技術都是中國自己的。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。這是維護國家主權的大問題。所以，提出自力更生為主，争取外援為輔，你不要和我一起來共同管這個單位，管這個事情。這就是中央當時搞原子彈的方針，是毛主席高瞻遠矚确立的積極防禦的戰略方針。
任務
中央決定以自力更生為主研制原子彈。後來又決定自力更生為主研制導彈和自行研制人造衛星，統稱“兩彈一星”。原子彈和氫彈是二機部負責，導彈是國防部五院（後來的七機部）負責。毛主席對原子彈研制有一個批示：“要大力協同做好這件工作。”中國科學院就是按照中央确定的“大力協同”和“三家擰成一股繩”的精神，主要承擔原子彈和導彈研制中一系列關鍵性的科學和技術任務，包括理論分析、科學試驗、方案設計、研制以至批量制造所需的各種特殊新型材料、元件、儀器、設備等。
至于人造衛星，則從構思到建議，都是由中國科學院提出，先後兩次上馬（1958年、1965年）。由以周恩來周恩來總理為主任、羅瑞卿為秘書長具體領導這項工作的中央專門委員會批準後，在國防科委的統一組織下，由中國科學院負責整個系統的技術抓總，并負責研制衛星本體，七機部負責運載工具，科學院和四機部共同負責地面測控系統。
科學院對黨中央下達的“兩彈一星”任務非常重視，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家作學術秘書，通過他們了解情況，聽取意見，再找其他科學家談工作。中國科學院為了落實“兩彈一星”的研制任務，把管理機構分為兩個口：一個是計劃局，管不承擔國防任務的單位；一個是新技術局，管承擔國防任務的單位。
新技術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”研制任務的科學研究人員占全院科研人員的三分之二。谷羽是新技術局局長，宋政是副局長，陸绶觀是處長，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、能幹。她對國家計委和中央各部比較熟悉，去談工作，互相支援、協作，很方便。有時候毛主席向她問起科學院與“兩彈一星”的有關情況，還可以向毛主席當面反映。
新技術局除了項目所需的經費、器材優先得到保證以外，還有很多非标準設備可以安排到各産業部門協助加工制造。研究室、實驗基地用的非标準設備，由科學院研究所設計，由各有關産業部門按時制成，保證質量，按時交付使用。由國防科委統一管這方面的工作，派軍代表駐廠監督，提出設計的研究所也可以派員駐廠監督。
自力更生為主，就是主要靠中國自己的力量開展科研。當時研究核科學與核技術的力量主要集中在中國科學院原子能研究所，還有一些分散在中國科學院的20多個研究所和其他部門的研究機構與大專院校。争取外援為輔，主要是蘇聯答應幫助我們在北京某地建一個7000千瓦的實驗性原子能反應堆。這個反應堆全部歸中國科學院管。此外，在另一個地方建一個濃縮鈾工廠，造原子彈的關鍵原料是濃縮鈾。
故事
制造原子彈的原料是鈾－235。毛主席找到地質學家李四光，他當時是地質部部長，也是中國科學院副院長。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隻含千分之幾。”要從礦石裡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。n
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，他當省委書記兼省政府主席，我當省政府副主席。
我到科學院工作後的一天，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院原子能研究所，名義上由科學院和二機部雙重領導。
由于研制原子彈的任務繁重，科研力量不夠，于是對任務作了分解，除了原子能所承擔較大一塊任務外，很多重要任務還要由科學院的各研究所來承擔。當然，二機部也找中央各部來承擔一些任務。不過，那時中央各部的研究機構剛剛建立不久，科技力量不強，有的能承擔，有的承擔不了，任務還是落在科學院肩上。原子能所整建制轉到二機部後，骨幹力量還不夠，還要科學院支持，我們又從其他所調給他們一批科技骨幹。
科學院原子能所1956年建在中關村，是當時中關村建築最好的樓。原子能所交給二機部以後，由蘇聯援助建實驗性原子能反應堆。原子能所分為兩部分，大部分人遷到實驗性原子能反應堆那裡。當時科學院搞原子能的有兩個姓楊的科學家：一個楊承宗，從法國留學回來的；一個楊澄中，從英國留學回來的。他倆的名字有些音同字不同。為了區别，我們叫他們“法楊”、“英楊”。“法楊”是搞放射化學的，當時放射化學很關鍵。
我們最重要的措施是把楊承宗等一批科學家調到原子能所原子能反應堆那裡去（“英楊”楊澄中留在科學院蘭州近代物理所負責配合原子能所工作）。原子能所的另外一部分人留在中關村搞理論工作。原子能所交給二機部後，我給他們打招呼說，以後科學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院的會，因為我們當時研究科學政策、科學家政策、知識分子政策問題很多，他們非常願意聽，一定要參加我們的會。當時，科學院很有吸引力。還有從大學調去的化學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，礦石裡能提出的天然鈾，同位素235含量隻有千分之幾。此外鈾的提煉也很重要。所以，化學方面的科研任務很重。當時科學院有四個最知名的化學研究所都有優秀科學家擔任所長，号稱“四大家族”：一個是上海有機所莊長恭老先生；一個是長春應化所的吳學周先生；還有北京化學所的柳大綱先生。
此外，大連化學物理所也是非常強的，那裡有張大煜先生。我對三強說，科學院幾個化學所承擔你的任務，哪個所能夠承擔什麼任務你都清楚，讓哪個所承擔什麼任務你提出來，我們安排，都選最好的人為你做工作。
當時上海有機所隻有研究力量沒有生産力量，不能夠提供産品。我到科學院以後，讓各所建立小工廠，上海市委還送給我們若幹小廠，給研究所當實驗工廠。而且，還選最好的老師傅。我從鐵道部呂正操部長那裡請來了許多老工人，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，來支援科學院吧，我們各個研究所裡也搞附屬工廠。
我們需要的儀器設備不自己搞不行。要建立研究室，要研制設備。有的買得到，有的買不到，要自己做。另外，還有很多非标準設備，科研人員設計圖紙，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，從部隊技術兵種的複員兵中，挑選了數千名有技術的戰士當工人，他們起了很大作用。
1960年，蘇聯單方面撕毀協議撤退專家。當時受影響最大的是濃縮鈾廠，關鍵材料蘇聯不給了，整個廠就停頓了。最緊迫的關鍵技術問題有三個：
此外，原子彈爆炸試驗數據的采集，科學院也做了很多工作。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，針對各種建築物、各種生物，包括鐵籠子裡面的猴子、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。中國科學院有好多所，都派人到基地參加試驗了。
