鈾彈（鈾235作為核裝料的原子彈）

元素

鈾是廣泛存在于自然界的一種稀有元素，它由3種同位素組成，即鈾-238、鈾-235和鈾-234，它們分別占天然鈾的99．275%、0．720%和0．005%，其中只有鈾-235是可裂變核素，它在中子轟擊下可發(fā)生鏈?zhǔn)胶肆炎兎磻?yīng)，用作原子彈的核裝料和核電站反應(yīng)堆的"燃料"，但事先必須對(duì)鈾-235進(jìn)行濃縮。作為原子彈的裝料，鈾-235的濃度必須大于90%以上；作為核電站的"燃料"，鈾-235 一般也要達(dá)到3%以上。因此，需要對(duì)天然鈾進(jìn)行同位素分離，使鈾-235的濃度提高，這就是濃縮鈾或稱富集鈾。經(jīng)鈾-235濃縮之后剩余的天然鈾就是貧化鈾或稱貧鈾，它除少量用于氫彈的外層和快反應(yīng)堆的增殖層外，其他就成為核廢料。

武器介紹

鈾原子彈分為槍式和收聚式。槍式原子彈因易產(chǎn)生過(guò)早點(diǎn)燃現(xiàn)象，不能用钚裝料。收聚式原子彈爆炸效率高。1945年在廣島爆炸的“小男孩”原子彈裝有60千克的U235，只有約1千克的U235發(fā)生了裂變，釋放了約14000噸TNT當(dāng)量，裂變效率約為1.67%，足見其效率之低?，F(xiàn)代的原子彈綜合了槍式和收聚式原子彈的特點(diǎn)，裂變效率可達(dá)到80%左右。圖為“小男孩”原子彈及其結(jié)構(gòu)圖。

鈾(Uranium)的原子序數(shù)為92的元素，其元素符號(hào)是U，是自然界中能夠找到的最重元素。在自然界中存在三種同位素，均帶有放射性，擁有非常長(zhǎng)的半衰期（數(shù)億年~數(shù)十億年）。此外還有12種人工同位素(鈾-226~鈾-240)。鈾在1789年由馬丁·海因里?！た死樟_特（MartinHeinrichKlaproth）發(fā)現(xiàn)。鈾化合物早期用于瓷器的著色，在核裂變現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)后用作為核燃料。

廣島事件

廣島市原子彈爆炸事件，是在第二次世界大戰(zhàn)末期，美國(guó)在大日本帝國(guó)（今日本）廣島市，于日本時(shí)間1945年8月6日早上8點(diǎn)15分投下原子彈的歷史事件。這是人類歷史上第一個(gè)遭受核武器襲擊的都市。

“小男孩”搭載了50千克的鈾235。核裂變爆發(fā)的能量為50萬(wàn)億焦耳，相當(dāng)于1萬(wàn)5千噸TNT當(dāng)量。能量通過(guò)沖擊波、熱線、放射線等方式爆發(fā)出來(lái)，分別占50%、35%、15%的比例。

這次爆炸的威力，相當(dāng)將8倍于東京空襲中炸彈（2000噸）的總能量，在相當(dāng)于東京市十分之一大小的地方爆發(fā)出來(lái)。

爆心250米以內(nèi)的完全毀壞的建筑

爆炸的瞬間，中心氣壓達(dá)到了數(shù)十萬(wàn)個(gè)大氣壓，引發(fā)了極為強(qiáng)烈的沖擊波和氣浪。

爆炸中心的風(fēng)速大約是440米/秒，相當(dāng)于12級(jí)臺(tái)風(fēng)的風(fēng)速的10倍。超音速的風(fēng)和沖擊波一起向外擴(kuò)散，將一般的建筑破壞殆盡。

爆心的風(fēng)壓達(dá)到了350萬(wàn)帕斯卡，相當(dāng)于在1平方米的地方加壓35噸的重物。就算在半徑1000米以內(nèi)，風(fēng)壓也達(dá)到了100萬(wàn)帕斯卡。此范圍以內(nèi)除鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑以外，全部遭到毀滅。2000米以內(nèi)的風(fēng)壓是30萬(wàn)帕斯卡，此范圍以內(nèi)的木質(zhì)房屋全部被毀滅。

熱線燒灼的痕跡

熱線的總能量大約是22萬(wàn)億焦耳，即5.3萬(wàn)億卡路里。熱線，其實(shí)就是紅外線，在爆炸后的3秒內(nèi)大量放出。熱線的能量與距離的平方成反比。爆心地每平方厘米大約是100卡路里，500米范圍內(nèi)為56卡路里，1000米內(nèi)是23卡路里。也就是說(shuō)，地面受到的能量相當(dāng)于受普通太陽(yáng)照射的1,000倍。

爆炸中心的溫度，達(dá)到了3,000-4,000℃之高。爆心附近的房屋瓦片等紛紛“起泡”，木質(zhì)房屋達(dá)到著火點(diǎn)自動(dòng)自燃。

爆炸發(fā)射出了大量的α射線，β射線，γ射線和中子。據(jù)推算，地表每1平方厘米有高速中子1萬(wàn)2千億個(gè)、慢中子（熱中子）9萬(wàn)億個(gè)。

原子彈爆炸產(chǎn)生了巨大的蕈狀云，蕈狀云里含有大量核輻射塵。這些核輻射塵和云中的水汽混合在一起，形成了黑色的雨落在廣島一帶。這種雨具有高放射性，因此污染了河流，而當(dāng)時(shí)因口渴不慎飲入這些雨水的難民，多數(shù)即在數(shù)日內(nèi)死亡。

大多數(shù)的估計(jì)認(rèn)為在廣島約有7萬(wàn)人立即因核爆而炸死，包含時(shí)任廣島市長(zhǎng)粟屋仙吉。到1945年年底，據(jù)估計(jì)因燒傷，輻射和相關(guān)疾病的影響的死亡人數(shù)，約從9萬(wàn)到14萬(wàn)。還有估計(jì)到1950年止，由于癌癥和其他的長(zhǎng)期并發(fā)癥，共有20萬(wàn)人死亡。

爆心500米以內(nèi)的被害者，有90%以上的人當(dāng)場(chǎng)死亡或當(dāng)日死亡。500米到1000米以內(nèi)的被害者，超過(guò)60%-70%的人當(dāng)場(chǎng)死亡或當(dāng)日死亡。暫時(shí)生存下來(lái)的人，有50%的人在6天內(nèi)死亡；過(guò)了6天，又有25%的人死亡。

直到1945年11月，爆心500米以內(nèi)的人98%-99%已經(jīng)死亡；500米到1000米范圍內(nèi)，90%的人已經(jīng)死亡。從1945年8月到12月，總共有9-12萬(wàn)人死亡。

戰(zhàn)后美國(guó)史界一直存在聲音認(rèn)為原子彈是暴行應(yīng)當(dāng)譴責(zé)的聲音，也有對(duì)此進(jìn)行反駁認(rèn)為原子彈結(jié)束了戰(zhàn)爭(zhēng)而救了更多生命的學(xué)者。中國(guó)在90年代以前一直對(duì)原子彈持批判態(tài)度，如二戰(zhàn)四十周年之際人民日?qǐng)?bào)發(fā)表了譴責(zé)原子彈轟炸的文章，參見《嚴(yán)厲譴責(zé)美帝國(guó)主義用原子彈殺害亞洲人民》一文。但90年代后，官方一變而為擁護(hù)原子彈轟炸的態(tài)度。

原子彈爆炸造成廣島市十幾萬(wàn)居民死亡，都市遭到毀滅性打擊。

1964年10月16日該國(guó)第一顆原子彈爆炸成功，經(jīng)過(guò)反復(fù)確認(rèn)后，當(dāng)晚周總理在人民大會(huì)堂宣布喜訊，《人民日?qǐng)?bào)》刊發(fā)號(hào)外《加強(qiáng)國(guó)防建設(shè)的重大成就，對(duì)保衛(wèi)世界的重大貢獻(xiàn)--該國(guó)第一顆原子彈爆炸成功》。這個(gè)代號(hào)596的原子彈爆炸成功后，美蘇歐等多國(guó)媒體紛紛進(jìn)行了報(bào)道，并對(duì)事件進(jìn)行了解讀和評(píng)論。

美國(guó)情報(bào)機(jī)關(guān)根據(jù)對(duì)該國(guó)核爆放射性塵埃等證據(jù)的搜集，驚訝地發(fā)現(xiàn)該國(guó)的第一顆原子彈遠(yuǎn)比他們想象要先進(jìn)--596是一顆內(nèi)爆式鈾彈，這比其他國(guó)家的第一顆原子彈難度都高得多。

原子彈一般是指裂變式核彈，鈾235和钚239都可以作為原子彈的核裝藥，根據(jù)裝藥不同，一般把原子彈分為鈾彈和钚彈。根據(jù)原子彈的引爆方式，又可以將原子彈分為槍式和內(nèi)爆式。由于分離出來(lái)的钚239中都含有一定的钚240，而且使用槍式設(shè)計(jì)也更容易誘發(fā)過(guò)早點(diǎn)火，槍式設(shè)計(jì)只能用鈾裝藥，而內(nèi)爆式原子彈則可以選用钚和鈾兩種核裝藥。

槍式原子彈的設(shè)計(jì)和制造都比內(nèi)爆式原子彈要求低，但槍式設(shè)計(jì)對(duì)核裝藥材料的浪費(fèi)太大。美國(guó)空投廣島的"小男孩"就是一顆槍式鈾彈，約60千克的鈾235裝藥只有約1千克發(fā)生了核裂變，也就是不過(guò)1.7%的裝藥材料發(fā)生核裂變，效率極低。內(nèi)爆式設(shè)計(jì)的核裝藥利用效率要高得多，內(nèi)爆式核彈又有钚239、鈾235兩種材料的選擇問(wèn)題。用钚239作裝藥的核彈存在壽命較短的缺點(diǎn)，但钚239分離難度要比鈾235濃縮的難度低得多，钚239還有反應(yīng)截面大，臨界質(zhì)量更小的優(yōu)勢(shì)，例如無(wú)中子反射層時(shí)球形鈾235的臨界質(zhì)量是52千克，而钚239只需10千克。由于臨界質(zhì)量更小，內(nèi)爆式钚彈的彈芯研制起來(lái)就更容易些，美國(guó)的第一次核試驗(yàn)（也是世界上第一顆原子彈）就是內(nèi)爆式钚彈，投向長(zhǎng)崎的"胖子"也是內(nèi)爆式钚彈。而數(shù)十年后的朝鮮，其首顆原子彈也是钚彈。

美國(guó)、朝鮮首顆原子彈都是內(nèi)爆式钚彈。

美國(guó)情報(bào)部門曾認(rèn)為，中國(guó)的第一顆原子彈肯定也會(huì)是一顆內(nèi)爆式钚彈，他們花費(fèi)大量時(shí)間精力去尋找中國(guó)的钚239分離裝置，從而低估了中國(guó)原子彈的研制進(jìn)度。

該國(guó)的第一顆原子彈不是內(nèi)爆式钚彈，也不是設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單的槍式鈾彈，而是一顆內(nèi)爆式鈾彈，這實(shí)際上相當(dāng)于把內(nèi)爆式钚彈的技術(shù)應(yīng)用在鈾彈上，具有極大的技術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)。

該國(guó)選用了這樣的高難度設(shè)計(jì)也有自己的苦衷--該國(guó)研制第一顆原子彈正值國(guó)民經(jīng)濟(jì)困難時(shí)期，槍式鈾彈需要太多的鈾235核材料，該國(guó)剛剛起步的鈾濃縮工業(yè)暫時(shí)無(wú)法滿足這一需求，因此借鑒钚彈內(nèi)爆式的設(shè)計(jì)，為首次核爆研制了先進(jìn)內(nèi)爆設(shè)計(jì)的鈾彈。

這種以高超設(shè)計(jì)來(lái)彌補(bǔ)工業(yè)能力不足的中國(guó)特色，在該國(guó)核武器的發(fā)展中很多時(shí)候反而是常態(tài)，比如后來(lái)氫彈的研制也是如此。值得一提的是，該國(guó)首顆原子彈"596"這個(gè)代號(hào)是為了記住蘇聯(lián)在1959年6月撕毀協(xié)議，停止對(duì)該國(guó)核武器項(xiàng)目的援助。

鈾彈是用非常難得的原料純鈾235制造的。提純過(guò)程要求極高的技術(shù)，如電磁同位素分離、氣體擴(kuò)散工廠、超級(jí)離心機(jī)等。如果能獲取原料，核彈本身就相對(duì)容易了。傳說(shuō)中學(xué)生都能設(shè)計(jì)的就是這種核彈。設(shè)計(jì)不是關(guān)鍵，更大的問(wèn)題在于獲取純凈的鈾235。一顆鈾彈摧毀了廣島市。

钚彈的原料相對(duì)容易獲得：钚239，是核反應(yīng)堆的副產(chǎn)品。當(dāng)然，如果你不能接近反應(yīng)堆，也不容易得到它，但世界上有很多核反應(yīng)堆。如果你能獲得反應(yīng)堆廢料，而且懂得足夠多的放射性化學(xué)技術(shù)以免被輻射傷害，那么提取钚239就相對(duì)容易了。對(duì)流氓國(guó)家甚至恐怖分子來(lái)說(shuō)，獲得钚239比獲得鈾235要容易得多?？墒?，即使你有了原料，用钚制造核彈也非常困難，這似乎是對(duì)容易的“補(bǔ)償”。用钚造核彈需要內(nèi)爆，那是非常難以掌握的技術(shù)。一顆钚彈毀滅了長(zhǎng)崎市。

鈾彈引發(fā)的大量熱線和放射線，爆心1千米以內(nèi)的人，均受到了5度的重度燒傷，表皮全部碳化。熱線的影響范圍是3.5千米以內(nèi)。此范圍內(nèi)的木質(zhì)房屋大都自燃，更是造成了二次燒傷。爆心1千米以內(nèi)而又在屋外的人，90%在7天內(nèi)死亡。

沖擊波本身會(huì)對(duì)被害者造成損傷；沖擊波毀壞的建筑物的碎片以高速?zèng)_向被害者，也會(huì)造成二次外傷。有人的眼球和內(nèi)臟甚至直接從身體里飛了出去。

原子彈爆炸發(fā)射出的大量放射線，使大量被害者得了急性放射能癥。癥狀是惡心、嘔吐、食欲不振、腹瀉、發(fā)熱、脫毛癥、皮下出血等等。也有人因此得了白血病。被害者大部分在一個(gè)月內(nèi)死亡。

隨后趕來(lái)救援的人，因?yàn)榉雷o(hù)措施不到位，也有人得了放射能癥，不過(guò)數(shù)量較少。受黑雨影響的人，也得了二次放射能癥。

貧鈾彈

貧鈾彈是指以含有鈾238的硬質(zhì)合金為主要原料制成的炮彈和槍彈。其作用原理跟普通穿甲彈相同，是利用貧鈾合金的高硬度跟高熔點(diǎn)依靠動(dòng)能來(lái)穿透目標(biāo)（詳見穿甲彈），其多用來(lái)毀傷坦克等裝甲目標(biāo)。其主要成分是鈾238，其本身沒(méi)有放射性，但是由于其是制備鈾235等放射性同位素的副產(chǎn)品，所以其中不可能絕對(duì)不包含鈾的放射性同位素，所以貧鈾彈還是具有放射性，但是放射性不強(qiáng)，主要是阿爾法射線，不進(jìn)入人體一般不會(huì)對(duì)人體構(gòu)成傷害。美國(guó)原子能標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（NRC）將U235低于0.711%的鈾定為貧鈾，美國(guó)國(guó)防部標(biāo)準(zhǔn)為U235含量在 0.3%以下，而實(shí)際使用的標(biāo)準(zhǔn)是0.2%。

貧鈾的主要成份是U－238，其半衰期達(dá)45億年，因此，貧鈾的放射性強(qiáng)度還是比較低的，不到天然鈾的一半。但是，貧鈾的放射性畢竟存在，長(zhǎng)期接觸對(duì)健康也有影響。美國(guó)陸軍曾在一份研究報(bào)告中指出：貧鈾是一種低水平的放射性廢物，必須按放射性廢物處理和儲(chǔ)存。放射性主要是α射線，α粒子在空氣中射程大約為2.73厘米，在致密物質(zhì)中射程更短，僅能穿透人體皮膚角質(zhì)層，受損傷的僅是無(wú)生命的組織，因此基本不存在外照射危害。但貧鈾彈燃燒時(shí)，汽溶膠化了的氧化鈾和貧鈾微?？梢赃M(jìn)入人體內(nèi)部，以很大的概率被人體器官吸收，形成嚴(yán)重的內(nèi)照射，使人體器官受到嚴(yán)重?fù)p傷。

鈾與鉛、鎘一樣都是重金屬，能引起人類中毒。

鈾是高密度物質(zhì)，貧鈾燃燒形成淡黃色煙霧狀氧化鈾塵埃，其燃燒生成物具有放射性及毒性。貧鈾彈彈頭爆炸時(shí)產(chǎn)生高溫，燃燒生成的鈾氧化物煙霧可傳至40公里以外。這種爆炸產(chǎn)生的粉狀物，或落到地面，滲入土地里，或通過(guò)空氣和河流向周邊地區(qū)擴(kuò)散。它的危害與原子彈爆炸后造成的放射性沾染相比并不遜色，只不過(guò)每發(fā)穿甲彈的沾染區(qū)較小而已。