原子弹原理已公布,但为何还有很多国家造不出原子弹?

众所周知,原子弹的威力远超普通武器,它可以左右战争的格局,二战期间美国向日本投放了两颗之后,直接导致日本投降。

然而为什么很多国家制造不出来呢?

你可能还记得物理课上的原子和同位素这两个词——它们涉及触发核爆炸的过程。

然后,你还通过互联网知道,核武器的能量要么来自原子分裂,要么来自原子内部的微粒聚合。

正如我们查到的信息那样,制作原子弹的原理已经不是任何秘密了,它就像我们喝的饮料,瓶子上已经有了所有配方一样。

图为:原子弹的设计图纸

其实,原子弹原理早在1967年就已经变得显而易见,当时三名没有核武器经验的新晋物理学教授就制作了可信的核弹设计图,后面这三名物理学家被美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)的研究人员雇佣,并评估制造核武器的难度。

事实证明,设计不难,但真要把设计图纸变成实物很难,最重要的一部分——材料(如武器级铀)就非常困难。

浓缩核材料不是很容易

武器级铀,或同位素铀235是一种高度不稳定的形式,在被挖出的铀矿石中浓度不到1%(0.7%左右),而要到达武器级别至少需要提炼到80%的纯度(最好是在90%以上)。

这个对于很多国家来说有点难,不过对于决心要启动核项目的国家而言也并不是特别难的事,但是绝对要投入巨大的人力物力。

提取武器级铀的一种常用方法是使用气体离心机工艺,将一种被称为六氟化铀的转化气体释放到一个旋转的圆筒中。旋转圆柱体产生的力将U-235同位素与较重的U-238同位素分离开来。

铀-235与铀-238的不同之处在于,它可以发生诱导裂变连锁反应,这一过程始于中子将放射性物质(如铀)的原子分裂成更小的碎片。

棘手的部分

当一个被分裂的原子释放出中子撞击其他原子并使其分裂时,连锁反应也就发生了,也就会释放出原子弹的破坏力。

为了维持原子弹爆炸所必需的链式反应类型,原子需要保持在一种被称为超临界质量的修正状态,以便每一个分裂产生的自由中子中的多于一个撞击另一个原子,导致它分裂。

在铀弹中,首先将燃料储存为单独的亚临界质量,以防止炸弹过早爆炸,然后将两个质量结合在一起,从而形成超临界质量。

原子弹的设计也需要在爆炸产生的初始能量导致炸弹失效之前,让足够的连锁反应发生,这是原子弹比较棘手的部分。

以铀为材料的原子弹还有一个问题,这种材料恰好是世界上最重的天然元素,一枚核弹需要大约15公斤的浓缩铀才能运行,巨大的体积使其难以配套已有远程导弹系统。

于是就有了以钚为原材料的原子弹,因为钚更轻,可以很好的解决“重”这个问题,有些科学家认为1公斤的钚-239足以制造一枚小型核武器(有人认为要4公斤)!

然而和铀一样,提取、净化和压缩钚也很难,即使是对已经拥有核项目的国家而言处理钚都不是一件容易的事,必须建造一个巨大、昂贵的化学处理设施才行。

最后

就像你知道了饮料的配方,但是要把它变成商品很难一样!

仅仅拥有生产武器级铀或钚的浓缩能力是不够的,从可以浓缩到一定程度的东西,到制造核弹头又是两个概念,这需要大量的技术人员,这也不是任何国家能做到的。

从浓缩到建造一个成功的核弹装置,再到用常规导弹运载等等技术问题只是一方面,现在的核项目涉及到的国际压力是难以想象的,毕竟这东西是反人类的存在。