鈈彈

中文名稱：鈈彈

基本定義：鈾235和鈈239都可以作為原子彈的裝料，用鈈239（239Pu）裝料的叫做鈈彈 ^[2]  。

一顆鈾彈的裝料大約為15～25kg，鈈彈裝料大約為5～10kg。

鈈彈的原料相對容易獲得：鈈239，是核反應堆的副產品。當然，如果你不能接近反應堆，也不容易得到它，但世界上有很多核反應堆。如果你能獲得反應堆廢料，而且懂得足夠多的放射性化學技術以免被輻射傷害，那麼提取鈈239就相對容易了。對流氓國家甚至恐怖分子來説，獲得鈈239比獲得鈾235要容易得多。可是，即使你有了原料，用鈈製造核彈也非常困難，這似乎是對容易的“補償”。用鈈造核彈需要內爆，那是非常難以掌握的技術。一顆鈈彈毀滅了長崎市。

鈈 ^[3]  （Plutonium金屬鈈），原子序數為94，元素符號是Pu，是一種具放射性的超鈾元素。半衰期為24萬5千年。它屬於錒系金屬，外表呈銀白色，接觸空氣後容易鏽蝕、氧化，在表面生成無光澤的二氧化鈈。

鈈有六種同位素和四種氧化態，易和碳、鹵素、氮、硅起化學反應。鈈暴露在潮濕的空氣中時會產生氧化物和氫化物，其體積最大可膨脹70%，屑狀的鈈能自燃。它也是一種放射性毒物，會於骨髓中富集。因此，操作、處理鈈元素具有一定的危險性。

鈈和多數金屬一樣具銀灰色外表，又與鎳特別相似，但它在氧化後會迅速轉為暗灰色（有時呈黃色或橄欖綠）。鈈在室温下以α型存在，是元素最普遍的結構型態（同素異形體），質地如鑄鐵般堅而質脆，但與其他金屬製成合金後又變得柔軟而富延展性。鈈和多數金屬不同，它不是熱和電的良好導體。它的熔點很低（640 °C），而沸點異常的高（3235°C）。

鈈最普遍釋放的遊離輻射類型是α粒子發射（即釋放出高能的氦原子核）。最典型的一種核武器核心即是以5公斤（約12.5×10^24個）鈈原子構成。由於鈈的半衰期為24100年，故其每秒約有11.5×10^12個鈈原子產生衰變，發射出5.157MeV的α粒子，相當於9.68瓦特能量。α粒子的減速會釋放出熱能，使觸摸時感覺温暖。

鈈-239：2.41萬年，常被用作製造核子武器。

鈈-238：88年，並放出α粒子。

鈈-240自發裂變的比率很高，容易造成中子通量激增。

鈈-239的毒性大，生產成本高，要建造複雜的生產堆和後處理廠，才能實現工業化生產。它是通過反應堆中產生的快中子轟擊鈾-238人工生產的。中子來源於用於天然鈾作成的元

鈾-235裂變中子產額為2-3個，這些中子經慢化後會再次引起鈾-235裂變。維持這種裂變反應只需一個次級中子就夠了，其餘的除被慢化劑等吸收掉外的快中子，即可使天然鈾的鈾-238轉化為鈈-239了。所以，生產堆中的核燃料元件，既是燃料，又是生產鈈-239的原料。鈈-239是從乏燃料元件中分離出來的。實際上，生產堆的作用，就是燒掉一部分天然鈾中的鈾-235來換取鈈-239，平均燒掉一個鈾-235原子，得到0.8個鈈-239原子。

鈈239是通過反應堆生產的 ^[4]  。在反應堆內，鈾238吸收一箇中子，不發生裂變而變成鈾239，鈾239衰變成鎿239，鎿239衰變成鈈239。由於鈈與鈾是不同的元素，因此雖然只有很少一部分鈾轉變成了鈈，但鈈與鈾之間的分離，比起鈾同位素間的分離來卻要容易得多，因而可以比較方便地用化學方法提取純鈈。

把它分離出來需送到專用的後處理廠來分離加工，需要把沒有“燒”盡的鈾分離出來再利用，還需要把鈈-239同其他裂變產物分離開。

後處理方法分為濕法和幹法兩種。幹法尚處於研究開發階段，目前主要應用濕法。濕法又分為沉澱法、溶劑萃取法，離子交換法三種。其中沉澱法已屬陳舊，目前主要應用溶劑萃取法，也稱普雷克斯（Purex）流程。其基本原理是利用鈾、鈈以及裂變產物的不同價態在有機溶劑中有不同的分離係數，將它們一一分開。

鈈-239分離出來後，還需要純化，去除微量雜質，才能作為核武器的裝料。我國依靠自己的科技力量，於60年代中期獨立開發了萃取法工藝流程，並建成了中間試驗廠和大型後處理廠。生產堆的乏燃料經後處理，鈾與鈈進行分離後，鈾-235還有一定的含量，經純化工序後，再經轉換，為擴散廠提供原料。

雖然鈾235和鈈239的核彈都用鏈式反應，但二者在技術細節上有很大不同。鈈是多數核反應堆（包括髮電的反應堆）的產物。它與其他核廢料一起產生，但可以用相對直接的化學方法分離出來。分離完成後，我們就説核反應堆的乏燃料經過了再加工。這是報紙常見的一個關鍵詞。簽署了NPT（核不擴散條約）的國家同意不對乏燃料進行再加工——即提取他們的核反應堆產生的鈈 ^[2]  。

再加工比鈾分離簡單得多，而核反應堆又那麼普遍，看來鈈彈似乎是巴基斯坦和朝鮮等小國的核彈選擇。可鈈彈不好設計。因為反應堆同時產生的一種放射性雜質，鈈很容易提前引爆（即過早地發生爆炸）。也許就是因為這個，2006年的朝鮮核彈試驗失敗了。它雖然達到了鈈的臨界質量，爆炸還不足千噸級。

那種並存在鈈彈裏的雜質是鈈240，也叫重鈈。重鈈與鈈相同，除了多1箇中子。這使它具有高度放射性。鈈240會自發裂變，不需要中子激發。自發裂變隨機釋放出中子。你可能以為額外的中子能起什麼好的作用，其實它們在幫倒忙。在鈈尚未完成整體組裝到達臨界質量之前，它們就會觸發部分鏈式反應，這些局部的鏈式反應將過早引爆核彈，在多數能量釋放前終止鏈式反應。

這個問題是在二戰期間發現的，曼哈頓計劃的科學家們曾一度認為鈈彈是不可能的。但後來找到了一個非凡的解決辦法：內爆。就是説，將鈈鋪展成空心球殼，外面用炸藥包圍。鈈周圍的爆炸把鈈向內壓，將它們擠壓成非常緊密的一團。經過強烈擠壓的鈈，原子靠得很近，因而中子沒有空間溢出。如果壓縮恰到好處，這種狀態會很快達到，鈈也就來不及提前引爆了。

實現內爆是極端困難的。內爆必須非常精確，所用的烈性炸藥必須極其均勻，而且在鈈殼的每一邊都達到精密的平衡。它們要同時而且均勻地引爆。那需要高度技巧，因為爆炸往往在個別點發生，而不是在整個殼層表面擴展。人們發展了一種專門技術將點爆炸轉化為內爆，它被稱為爆炸透鏡。烈性炸藥在某一點引爆，然後聚焦起來，均勻覆蓋整個鈈殼表面。 要讓這一切都正常運轉，比為鈾彈造一隻合適的槍困難得多。它需要頂尖的科學家和工程師，還需要精密的技術（如高精度的烈性炸藥加工）、大量的試驗，還有大量的金錢。因為這些原因，一羣恐怖分子是不大可能造出鈈彈來的。它也許需要動用一個國家（如巴基斯坦或朝鮮）的全部資源。即使如此，結果也可能失敗。朝鮮在2006年的試驗，其爆炸還不足1千噸級，而美國的阿拉莫哥多和長崎的設計是20千噸級。多數專家懷疑朝鮮試驗的低能量正是那種失敗的結果，可能是在鏈式反應達到需要的水平之前，核彈就被提前炸開了。

33磅鈾235就足夠造一個核彈。如果鏈式反應通過倍增方式進行，那麼所有原子只需要經過81代就分裂完了。鈈彈只需要13磅，還裝不滿一隻飲料罐。它只要51代就能釋放所有能量，因為每次裂變釋放的中子數是3而不是2。廣島原子彈是槍式設計的鈾彈。長崎原子彈和新墨西哥州試驗的核彈一樣，是內爆式鈈彈。

長崎是長崎縣的首府，位於日本九州島的西端，面積406.4平方公里。 1945年，第二次世界大戰已近尾聲。德國法西斯於5月8日無條件投降。7月26日，美國、英國和中國三國發表《波茨坦公告》，敦促日本迅速無條件投降，但日本政府置之不理 ^[5]  。

8月9日，美軍又出動B－29轟炸機將代號為“胖子”的原子彈投到日本長崎市。長崎市約60%的建築物被毀，傷亡8．6萬人，約佔全市總人口的37%。8月15日，日本宣佈無條件投降，9月2日簽署投降書。第二次世界大戰至此結束。

美國用原子彈轟炸廣島和長崎，也使日本人民遭受到軍國主義者發動侵略戰爭帶來的嚴重災難。日本人民成為戰爭的受害者，同時也親身體驗了原子彈造成的無窮遺患。

1945年8月9日，第2次空投任務落到了第509混成大隊斯威尼機組身上。斯威尼曾率領他的機組駕駛"藝術大師"號觀測飛機在廣島轟炸中擔任轟炸效果觀測任務。由於這次"藝術大師"號上仍保留着科學儀表，將再次當作觀察機使用。斯威尼只好用另1架B-29轟炸機--"博克之車"作為原子彈載機。8月9日凌晨3點39分，"博克之車"裝載着"胖子"從提尼安機場起飛向日本飛去。斯威尼一次次地禱告，希望自己和保羅·蒂貝茨一樣幸運。

然而，事情進展得並不順利。飛機剛起飛不久便發現有一隻油箱出了故障，600加侖燃料可能無法使用。斯威尼粗略估計了一下航程，認為燃料基本夠用，決定繼續飛行。

當"博克之車"飛到硫黃島上空匯合點時，另外2架提前起飛的觀測和照相飛機本應在那裏等候與他匯合，可他只遇到了其中1架。斯威尼在那裏等候了30分鐘仍不見另外1架的蹤影，於是毅然朝小倉飛去。9點5分，"博克之車"飛抵小倉上空。這天小倉上空氣象條件很差，空中佈滿厚厚的雲層，地面也是濃煙滾滾，能見度極低。"博克之車"在小倉上空盤旋了3周，始終未能找到瞄準點--5號軍火庫。這時小倉的地面防空部隊發射了密集的高射炮火，斯威尼只得提高飛行高度。

當斯威尼決定再一次進入小倉上空搜尋目標時，接到無線電報務員報告：從截獲的日本截擊航空兵使用的頻率看，可能會有戰鬥機升空攔截。機上一陣慌亂。斯威尼來不及與基地聯繫便調轉機頭向西南方向飛去。他決定改為轟炸長崎。離開小倉後他命令向基地發報：小倉上空無法投彈，改炸長崎。10點28分，飛機抵達長崎上空。恰巧這天長崎也是多雲天氣，第1次進入長崎上空也未能找到目標。燃料表的指針在急驟地下降，斯威尼心情異常緊張，他決定第2次進入時無論如何也要把"胖子"投下去，於是向機上人員宣佈：“改用雷達瞄準，準備投彈，返航。”

投彈手克米特·比漢像菲阿比一樣也是一位老手。當他正準備換用雷達儀器瞄準時，突然發現身下兩塊雲團之間有一大段空隙，透過空隙可以清楚地看到瞄準點--三菱重工長崎造船廠，他立即通知斯威尼，可進行目視轟炸。10點58分，“胖子”脱離“博克之車”飛向長崎。

投彈後“博克之車”油料已嚴重不足，在返航途中不得不在沖繩島緊急着陸，補充油料。“博克之車”經過了20個小時飛行，很晚才返回提尼安島。“胖子”的爆炸當量比“小男孩”大，但長崎地形三面環山，所以損失小於廣島。

上午11時02分，繼襲擊廣島之後，美軍對日本實施第二次原子彈襲擊。由5架B-29轟炸機組成的突擊隊將原子彈“胖子”投到長崎市中心。“胖子”是一顆鈈彈，長約3.6米，直徑1.5米，重約4.9噸，梯恩梯(TNT)當量為2.2萬噸，爆高503米。轟炸造成長崎市23萬人口中的10萬餘人當日傷亡和失蹤，城市60%的建築物被毀。

廣島和長崎因原子彈轟炸造成的傷害遺留至今，倖存者飽受癌症、白血病和皮膚灼傷等輻射後遺症的折磨。據日本有關部門統計，迄今，廣島、長崎因受原子彈爆炸傷害而死亡的人數已分別超過25萬和14萬。