原子彈的發(fā)展史

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(gè)名稱相互代替使用。 實(shí)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(yàn)，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(gè)核武器系統(tǒng)。核武器的出現(xiàn)，是20世紀(jì)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(guó)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(gè)星期內(nèi),許多國(guó)家的科學(xué)家驗(yàn)證了這一發(fā)現(xiàn),并進(jìn)一步提出有可能創(chuàng)造這種裂變反應(yīng)自持進(jìn)行的條件，從而開辟了利用這一新能源為人類創(chuàng)造財(cái)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(jìn)程受到當(dāng)時(shí)社會(huì)與政治條件的影響和制約。
從1939年起，由于法西斯德國(guó)擴(kuò)大侵略戰(zhàn)爭(zhēng)，歐洲許多國(guó)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(shí)，英、法兩國(guó)向德國(guó)宣戰(zhàn)。
1940年夏天，德軍占領(lǐng)法國(guó)。法國(guó)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(guó)外。英國(guó)曾制訂計(jì)劃進(jìn)行這一領(lǐng)域的研究，但由于戰(zhàn)爭(zhēng)影響，人力物力短缺，后來(lái)也只能采取與美國(guó)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(guó)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(guó)，從歐洲遷來(lái)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(guó)掌握原子彈技術(shù)可能帶來(lái)嚴(yán)重后果。經(jīng)他和另幾位從歐洲移居美國(guó)的科學(xué)家奔走推動(dòng)，于1939年8月由物理學(xué)家A.愛因斯坦寫信給美國(guó)第32屆總統(tǒng)F.D.羅斯福，建議研制原子彈，才引起美國(guó)政府的注意。但開始只撥給經(jīng)費(fèi)6000美元，直到1941年12月日本襲擊珍珠港后，才擴(kuò)大規(guī)模，到1942年8月發(fā)展成代號(hào)為“曼哈頓工程區(qū)”的龐大計(jì)劃，直接動(dòng)用的人力約60萬(wàn)人，投資20多億美元。到第二次世界大戰(zhàn)即將結(jié)束時(shí)制成 3顆原子彈，使美國(guó)成為第一個(gè)擁有原子彈的國(guó)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(jì)要求必須提高到90%以上。當(dāng)時(shí)美國(guó)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(kuò)散和熱擴(kuò)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(fèi)用約3億美元（磁鐵的導(dǎo)電線圈是用從國(guó)庫(kù)借來(lái)的白銀制造的，其價(jià)值尚未計(jì)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(shuō)明當(dāng)時(shí)的工程規(guī)模。由于美國(guó)的工業(yè)技術(shù)設(shè)施與建設(shè)未受到戰(zhàn)爭(zhēng)的直接威脅，又掌握了必需的資源，集中了一批國(guó)內(nèi)外的科技人才，使它能夠較快地實(shí)現(xiàn)原子彈研制計(jì)劃。
德國(guó)的科學(xué)技術(shù)，當(dāng)時(shí)本處于領(lǐng)先地位。1942年以前，德國(guó)在核技術(shù)領(lǐng)域的水平與美、英大致相當(dāng)，但后來(lái)落伍了。美國(guó)的第一座試驗(yàn)性石墨反應(yīng)堆，在物理學(xué)家E.費(fèi)密領(lǐng)導(dǎo)下，1942年12月建成并達(dá)到臨界；而德國(guó)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(guó)曾著重于高速離心機(jī)的研制，由于空襲和電力、物資缺乏等原因，進(jìn)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(jìn)展不快的另一原因。更主要的是，德國(guó)法西斯頭目過分自信，認(rèn)為戰(zhàn)爭(zhēng)可以很快結(jié)束，不需要花氣力去研制尚無(wú)必成把握的原子彈，先是不予支持，后來(lái)再抓已困難重重，研制工作終于失敗。
1945年5月德國(guó)投降后，美國(guó)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(duì)用原子彈轟炸日本城市。當(dāng)時(shí)，日本侵略軍受到中國(guó)人民長(zhǎng)期抗戰(zhàn)的有力打擊，實(shí)力大大削弱。美、英在太平洋地區(qū)的進(jìn)攻，又幾乎全部摧毀日本海軍，海上封鎖使日本國(guó)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(guó)仍于8月6日、9日先后在日本的廣島和長(zhǎng)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(jìn)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(shí)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(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)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(kù)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(jìn)行。1949年8月,蘇聯(lián)進(jìn)行了原子彈試驗(yàn)。1950年1月,美國(guó)總統(tǒng)H.S.杜魯門下令加速研制氫彈。1952年11月，美國(guó)進(jìn)行了以液態(tài)氘為熱核燃料的氫彈原理試驗(yàn)，但該實(shí)驗(yàn)裝置非常笨重,不能用作武器。1953年8月，蘇聯(lián)進(jìn)行了以固態(tài)氘化鋰6為熱核燃料的氫彈試驗(yàn)，使氫彈的實(shí)用成為可能。 美國(guó)于1954年2月進(jìn)行了類似的氫彈試驗(yàn)。英國(guó)、法國(guó)先后在50和60年代也各自進(jìn)行了原子彈與氫彈試驗(yàn)。
中國(guó)在開始全面建設(shè)社會(huì)主義時(shí)期，基礎(chǔ)工業(yè)有了一定的發(fā)展，即著手準(zhǔn)備研制原子彈。1959年開始起步時(shí)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)生嚴(yán)重困難。 1959年6月，蘇聯(lián)政府撕毀中蘇在1957年10月簽訂的關(guān)于國(guó)防新技術(shù)協(xié)定，隨后撤走專家，中國(guó)決心完全依靠自己的力量來(lái)實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)。中國(guó)首次試驗(yàn)的原子彈取596為代號(hào),就是以此激勵(lì)中國(guó)軍民大力協(xié)同做好這項(xiàng)工作。1964年10月16日，首次原子彈試驗(yàn)成功。經(jīng)過兩年多，1966年12月28日，小當(dāng)量的氫彈原理試驗(yàn)成功；半年之后，于1967年6月17日成功地進(jìn)行了百萬(wàn)噸級(jí)的氫彈空投試驗(yàn)。中國(guó)堅(jiān)持獨(dú)立自主、自力更生的方針，在世界上以最快的速度完成了核武器這兩個(gè)發(fā)展階段的任務(wù)。