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原子弹为什么会很难制造？

2025-02-15 10:23:57

推荐回答（4个）

回答1：

原因就在于自然界的铀矿中存在的铀一般都是化合物，提炼起来非常困难，而纯净的金属铀的存在简直就是“放在一起就可以直接爆炸成为原子弹”

关于铀可以制造原子弹的事情，说起来还真有一段风云往事。

偶然发现原子核的分裂秘密

1938年的圣诞节，比以往时候来得要冷一些。

德国的哈恩教授与他的助手斯特拉斯曼在柏林的威廉皇家化学研究所里，正在拿一个中子源轰击92号铀元素，在他们的工作计划中，他们希望在轰击的产物中能找到大量的88号元素——也就是居里夫人发现的那个镭元素。

可是，事情似乎正在变得不可控，他们发现大量的92号铀元素正在分裂为差不多质量的2部分，比如说56号元素钡就产生的特别多一些。但是，这情况是以前从来没有预料到的，所以哈恩觉得很困惑。

对于原子核的分裂，则有点类似于整数分拆，如果没有强相互作用的束缚，那么整个原子核系统可以任意分裂：

比如4=1+1+1+1=2+1+1=3+1=2+2，一共是5种可能。

铀原子核的分裂，也像整数分拆，有很多可能。这背后有一定的规律，但这种规律是隐藏的，而且看上去像是随机的。

在那个时候，哈恩作为一个化学家，对这个规律有点吃不准。他很希望别的实验组也能够做类似的实验，大家相互验证一下实验结果。

于是，他就写信给当时已经被迫离开德国的女物理学家迈特纳。哈恩把实验的过程与结果全部和盘托出，告诉了迈特纳，他希望迈特纳也能做一下相同的实验，然后再提供一下相应的看法。

这种事情，迈特纳也是第一次听说，于是她把自己的外甥弗里兹（Otto Frisch）找来，一起讨论这个事情。两人最后想到，可以用玻尔的液滴模型来解释这个现象。

液滴模型的大概意思就是说，原子核就好像是一个小水滴，依靠表面张力保持一个近似球形的形状，但是，水滴是会变形的，也是会破碎的。

迈特纳与她的外甥

在铀原子核的内部存在一对矛盾——那就是正电荷之间的库仑的排斥作用，以及强相互作用的吸引力这一对矛盾。在正常的情况下，这一对矛盾力处于平衡状态，但当外来中子闯入的时候，平衡就有可能被打破。

这就好像是一个气球，里面已经不能再充多一点空气，如果有新的空气充进来，气球就会爆炸。

这个液滴模型很好的解释了原子核为什么会在中子的撞击下被破碎。但是，迈特纳与她的外甥毕竟是学物理的，比哈恩这样的化学家走得更远一些，他们计算了一下铀原子核分裂为2个碎片的质量，发现2个碎片的质量之和小于原来的质量，这当然就意味着质量损失，而根据爱因斯坦的E=Mc2这个公式，损失的质量会全部转化为能量，这是相当可观的。

原子核时代的到来

当时的国际形势已经很明显，德国正在准备入侵波兰，准备第二次世界大战。

在这种情况下，迈特纳与她外甥就把这个关于原子核裂变的消息转告给了正要登船去美国的玻尔，让这物理大师把这个消息转告给在美国的爱因斯坦，评估一下这个事情是不是可以用在炸弹的制作上。

作为物理人，大家都懂的，这原子核裂变会放出能量，而且，还有一个细节也是很重要的，那就是每次裂变的时候，会有多余的自由中子射出来，这就是类似以前汤生研究放电的时候所谓的雪崩效应一样，中子越来越多的话，反应会越来越激烈——当然前提是你有足够多的铀。

比方说，一个中子轰击铀后，假设会发出2个中子，那么2个中子去轰击铀，会发出4个中子……

那么碰撞n次以后，中子的个数就有个了，这样的话，如果有大量的铀，能发出十分巨大的能量。

这被称为链式反应，或者说自持反应。

哈恩也没有闲着，自己写了一个文章，把这个事情在学术界全部公开了。他这样一喊，消息既然已经走漏出去，马上就有新的物理组跟进研究，其中居里夫人的女儿，约里奥?居里（曾是钱三强先生的研究生导师）的小组也验证了这些现象，并且也写了一篇文章发表在《自然》杂志上，文章的题目是“一个慢中子轰击铀核引起的快中子的发射”。

于是，在1939年，一些聪明人都可以看出来，人类已经从电与光的时代，进入了一个原子核能量的新时代。这一切是在1939年发生的。从1925年海森堡建立原子核外电子运动与光谱学，到1939年，这14年可以被认为是一个过渡时期。

现在，这个过渡时期终于结束了。

1939年4月24日，也就是在居里的文章发表后两天，德国汉堡大学就有教授给德国军事部领导写信，要求研究核爆炸装置的可行性，并且说：“第一个拥有核爆炸装置的国家，一定会具有其他国家无法超越的军事实力。”

巧用资源“曲线救亡”

但是，铀元素具有2种不同质量的同位素，就好像双胞胎一样，就是重量稍有区别，一个是235amu，一个是238amu。

而且，铀238在中子的轰击下是不会发生裂变的（就是分成质量差不多相等的2小块），因此，它不可能被用来做原子弹。可是，地球上的铀矿石中，99%以上的含量是铀238，铀235少得可怜。事情没有那么简单，科学家马上发现，铀238不是不堪一用的废物，在中子的轰击下，它可以变成93号元素，然后再转变为94号元素。94号元素是钚元素，与铀235一样是可以裂变的，因此铀238也可以做原子弹的原材料。因此，这是一次“曲线救国”的故事——相当于你花100元钱买来了铀238，用中子轰击一下，它们变成了原子弹的原材料，价值就会翻n番，变成100万，因此，铀238可以成为原子弹生产的原材料。

回答2：

制造原子弹，首先要拥有核燃料，主要是铀235和钚239。天然铀矿石是一种稀有矿物，其中的铀235仅占0.7％，其余都是不能发生链式反应的铀238。从天然铀矿石中提取铀235，先要把铀238分离出去，以不断提高铀235浓度，这一加工过程称为“浓缩”。铀浓缩需要很高的科技水平，因为铀235和铀238犹如一对双胞胎，其化学性质几乎完全相同，无法进行化学分离，只能采用物理学方法浓缩，通常采用离心法、气体扩散法和激光法。离心分离法的工作原理与洗衣机利用离心力使衣物脱水的过程相似，通过每秒达2万转以上的超高速离心机，可将铀235浓度提高到90％以上，以满足核武器要求（而核电站燃料铀235浓度只需达到3％）。美国扔在广岛的第一颗原子弹“小男孩”就是铀弹。
拥有核燃料只是第一步，下一步是制造可进行核爆炸的裂变装置。一个核装置通常由核部件（核燃料成形加工并适当组装而成）、爆轰序列（主装炸药、雷管和传爆组件）、核点火部件（中子源）等组成。核装置先进与否，主要用比威力（即原子弹威力与其质量的比值）来衡量，提高其先进性要靠创新设计原理、精确计算，并需要通过多次核试验不断改进。

要完成核装置的物理设计，首先必须弄明白核反应的过程，掌握其各种必备的条件和物理参数等。为此，要在众多领域和众多学科进行大量的科研工作。其中的关键环节，一是利用高性能计算机进行理论研究仿真计算；二是反复进行多方面模拟试验，用化学爆炸、实验室、计算机对核爆炸物理过程和核爆炸效应进行模拟；三是进行必要的核爆炸试验，这是对原子弹技术的最后检验。目前公开进行过核试验的国家，还只有美、俄、英、法、中5个核国家以及印度和巴基斯坦。

原子弹的起爆方法分“枪法”（压拢型）和“内爆法”（压紧型）两种。所谓枪法，就是把核燃料分为两三块半球体，放入金属容器中并填入高爆炸药。起爆时，首先引爆炸药，产生强大压力，推动核燃料迅速合拢，进入临界状态并发生链式裂变反应，产生核爆炸。内爆法则是把海绵状的核燃料放在一个球形金属容器中，把高爆炸药包裹在其周围。这种原子弹起爆时，首先引爆炸药，产生强大的内聚冲击波和高压力，压缩核燃料使其达到超临界状态，产生核爆炸。相比之下，内爆法所需裂变装料的质量更小，因而被广泛采用。

这里，最大的技术难题是高爆炸药的合理配置。它要求把快速燃烧和慢速燃烧的两种常规炸药巧妙地组合在一起，起爆时，在百万分之一秒的时间内同时引爆所有炸药，才能实现真正的核爆炸。如果定时误差超过上述要求，或者两种炸药配比不对，就会大幅度降低常规爆炸所产生的压缩效果，致使核爆炸威力减半，甚至形不成核爆炸。有些暗地里研制原子弹的国家，都曾在碰到这个技术障碍后踏步不前，一筹莫展。

回答3：

原理简单那也是相对的！你见过哪个老百姓或者公司能自己捣鼓出来一个原子弹？所以，原子弹原理简单也是相对于那些厉害的科学家们，在那种层次的科学家眼里，是比较简单，但是其制造工艺却要求很高。世界上第一颗原子弹1945年就被美国研制出来了，并接连扔了两颗给日本鬼子，这张技术距今已经有了七十几年，为何还只有少数国家拥有？首先，我们看看原子弹爆炸基本原理。怎么才能让一堆原子在一起产生爆炸呢？原子弹是利用原子核裂变可以释放出巨大能量这一原理来杀伤的，简单的说，就是用中子去冲击铀的原子核，这时铀原子核会分裂成2~3个小原子并释放出3~4个中子，这叫一次核裂变，这些中子又会冲击其他铀原子核，以此类推，无数次的核裂变共同作用下（这些都是在极短时间内就完成了），而释放出特别巨大的能量，有多大。

回答4：

视频主要介绍了制造原子弹的难点核引爆原子弹的两种方式，喜欢本视频的朋友欢迎关注。

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