小男孩[核子彈]

小男孩[核子彈]

“小男孩(Little Boy)”是人類歷史上首次使用的核武器。另一枚人類使用的核武器為投擲在長崎的鈽核子彈“胖子”。 使用槍式,將一塊低於臨界質量的鈾-235以炸藥射向三個同樣處於低臨界的環形鈾-235,造成整塊超臨界質量的鈾,引發核子連鎖反應。 小男孩這種設計的核武器在使用前並未進行過實際試驗。美國於1945年7月16日在新墨西哥沙漠試爆的第一枚核子彈是以鈽為原料。 小男孩(Little Boy)是第二次世界大戰時美國在日本廣島投擲首枚核子彈的名稱。1945年8月6日由保羅·提貝茲(Paul Tibbets)駕駛的B-29超級空中堡壘轟炸機埃諾拉·蓋伊號(Enola Gay)在廣島上空三萬一千英尺呎(9000米)投下。在日本當地時間早上八時十五分,在1,800呎(550米)高度爆炸。 有人猜測小男孩的鈾部分可能是由德國提煉的。德國投降時,德國海軍的U-234潛艇正在運送各種新武器技術及鈾原料前往日本。在接到德國無條件投降的訊息後,U-234連同艦上貨物向美軍投降,而兩名本來隨艦的日本軍官則在艦上自殺。據聞艦上的鈾原料後來被美國用在曼哈頓計畫當中。

基本信息

結構特徵

核子彈“小男孩” 核子彈“小男孩”
小男孩[核子彈] 小男孩[核子彈]

小男孩裝有60 公斤的鈾-235,當中只有約一公斤在爆炸中進行了核裂變,釋放的能量約相等於一萬三千公噸的 TNT烈性炸藥,即大概為 焦耳。約七萬人直接死於小男孩的原爆,大約相同的人受傷。隨後再有大量的人死於核子塵埃放射引起的癌症。懷孕的母親亦因為放射而出現流產。

當時美國的濃縮鈾只足以製造一枚鈾核彈,而且已有使用受控制的鈾核反應堆的經驗,對這種鈾-235的核反應已有相當認識。因此認為可以毋需浪費珍貴的鈾進行實彈試驗。

小男孩採用的引爆設計因為存在頗大的危險性,所以之後只在試驗武器上出現,而再沒有在其他武器上使用。如果運載小男孩的飛機墜毀,彈內的的鈾塊可能被撞擊會擠在一起,到達臨界質量後或會釋放大量輻射,甚至可能全面爆炸。如果飛機掉進水中,炸彈入水後亦很可能會起爆。

在接到德國無條例投降的訊息後,據聞艦上的鈾原料後來被美國用在曼哈頓計畫當中。

小男孩[核子彈] 小男孩[核子彈]

核子彈主要由引爆控制系統、高能炸藥、反射層、由核裝料組成的核部件、中子源和彈殼等部件組成。引爆控制系統用來起爆高能炸藥;高能炸藥是推動、壓縮反射層和核部件的能源 ;反射層由鈹或鈾-238構成 。鈾-238不僅能反射中子,而且密度較大,可以減緩核裝料在釋放能量過程中的膨脹,使鏈式反應維持較長的時間,從而能提高核子彈的爆炸威力。核裝料主要是鈾-235或鈽-239。

各國情況:為了觸發鏈式反應,必須有中子源提供“點火”中子。核爆炸裝置的中子源可採用:氘氚反應中子源、釙-210-鈹源、鈽-238核子彈爆炸鈹源和鐦-252自發裂變源等。核子彈爆炸產生的高溫高壓以及各種核反應產生的中子、γ射線和裂變碎片,最終形成衝擊波、光輻射、早期核輻射、放射性沾染和電磁脈衝等殺傷破壞因素,1945年造出了3顆。一顆用於試驗,兩顆投在日本。

爆炸原理

核子彈的威力通常為幾百至幾萬噸級TNT當量,有巨大的殺傷破壞力。它可由不同的運載工具攜載而成為核飛彈、核航空炸彈、核地雷或核炮彈等,或用作氫彈中的初級(或稱扳機),為點燃輕核引起熱核聚變反應提供必需的能量。

“小男孩”包含64千克的鈾,可是只有不超過1000克的鈾參與了核裂變,其中只有0.6克的物質真正地轉化成能量,釋放的能量約相等於一萬三千公噸的TNT烈性炸藥,即大概為5.4乘10的13次方焦耳。

爆炸場景

1945年8月6日早晨,日本本州島西部港口城市廣島,像往常一樣熱鬧,人們在買菜,進早餐,準備上班。東京、大阪等大城市不斷遭到美國飛機的空襲,獨廣島安然無事。這裡是軍事工業基地,當局預料到遲早要挨炸,已將40萬人口疏散到剩下24.5萬人了。

“小男孩”在廣島上空爆炸後形成的蘑菇雲 “小男孩”在廣島上空爆炸後形成的蘑菇雲

1945年8月6日,美國空軍B-29超級堡壘轟炸機“艾諾拉‧蓋”在廣島投擲核武器“小男孩”。該款轟炸機經特別改裝,可攜帶核子彈。事件中估計71379位平民罹難,廣島遭受極大的破壞。這是核子彈的第二次引爆,並首次套用于軍事行動。廣島、長崎的核子彈爆炸,迫使日本在第二次受襲後的第六日投降。核子彈爆炸後,廣島市重建為“和平紀念都市”。最接近引爆位置的倖存建築物,定名為“核子彈爆炸圓頂屋”,為廣島和平紀念公園的一部分。市廳持續提倡廢除核武器,更主張世界和平。1968年以來,各地若有核武引爆,他們都會去信抗議。

爆炸威力

衝擊波和氣浪

爆炸的瞬間,中心氣壓達到了數十萬個大氣壓,引發了極為強烈的衝擊波和氣浪。

爆心附近毀壞的建築物 爆心附近毀壞的建築物

爆炸中心的風速大約是440米/秒,相當於12級颱風的風速的10倍。超音速的風和衝擊波一起向外擴散,將一般的建築一掃而光。

爆心的風壓達到了350萬帕斯卡,相當於在1平方米的地方加壓350噸的重物。就算在半徑1000米以內,風壓也達到了100萬帕斯卡。此範圍以內除鋼筋混凝土結構的建築以外,全部遭到毀滅。2000米以內的風壓是30萬帕斯卡,此範圍以內的木質房屋全部被摧毀。

熱線

熱線的總能量大約是22萬億焦耳,即5.3萬億卡路里。熱線,其實就是紅外線,在爆炸後的3秒內大量放出。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米範圍內為56卡路里,1000米內是23卡路里。

也就是說,地面受到的能量相當於受普通太陽照射的1,000倍。

爆炸中心的溫度,達到了3,000-4,000℃之高。爆心附近的房屋瓦片等紛紛“起泡”,木質房屋達到著火點自動自燃。

放射線

爆炸發射出了大量的α射線,β射線,γ射線和中子。

據推算,地表每1平方厘米有高速中子1萬2千億個、慢中子(熱中子)9萬億個。

黑色的雨

核子彈爆炸產生了巨大的蘑菇雲,蘑菇雲里含有大量核輻射塵。這些核輻射塵和雲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,而當時因口渴不慎飲入這些雨水的難民,多數即在數日內死亡。

傷亡人數

受輻射影響的居民 受輻射影響的居民

大多數的估計認為在廣島約有7萬人立即因核爆而炸死。到1945年年底,據估計因燒傷,輻射和相關疾病的影響的死亡人數,約從9萬到14萬。還有估計到1950年止,由於癌症和其他的長期併發症,共有20萬人死亡。

爆心500米以內的被害者,有90%以上的人當場死亡或當日死亡。500米到1000米以內的被害者,超過60%-70%的人當場死亡或當日死亡。暫時生存下來的人,有50%的人在6天內死亡;過了6天,又有25%的人死亡。

直到1945年11月,爆心500米以內的人98%-99%已經死亡;500米到1000米範圍內,90%的人已經死亡。從1945年8月到12月,總共有9-12萬人死亡。

約七萬人直接死於小男孩的原爆,大約相同的人受傷,隨後再有大量的人死於核子塵埃放射引起的癌症。懷孕的母親亦因為輻射而出現流產,部分初生嬰兒畸形發育。據統計,截止到1999年,死於小男孩核子彈的人數已上升至20萬。目前廣島市依然將相生橋附近的地區列為放射污染區。

影響

核子彈爆炸後,廣島變成一片廢墟 核子彈爆炸後,廣島變成一片廢墟

燒灼傷:核子彈引發的大量熱線和放射線,爆心1千米以內的人,均受到了5度的重度燒傷,表皮全部碳化。熱線的影響範圍是3.5千米以內。此範圍內的木質房屋大都自燃,更是造成了二次燒傷。爆心1千米以內而又在屋外的人,90%在7天內死亡。外傷:衝擊波本身會對被害者造成損傷;衝擊波毀壞的建築物的碎片以高速沖向被害者,也會造成二次外傷。有人的眼球和內臟甚至直接從身體裡飛了出去。

放射能症:核子彈爆炸發射出的大量放射線,使大量被害者得了急性放射能症。症狀是噁心、嘔吐、食欲不振、腹瀉、發熱、脫毛症、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月內死亡。

二次放射能症:隨後趕來救援的人,因為防護措施不到位,也有人得了放射能症,不過數量較少。受黑雨影響的人,也得了二次放射能症。

核子彈的發展

核子彈是科學技術的最新成果迅速套用到軍事上的一個突出例子。1939年10月,美國政府決定研製核子彈,1945年造出了4顆。一顆用於試驗,兩顆投在日本,其餘的一顆未使用。其他國家爆炸第一顆核子彈的時間是:蘇聯——1949年8月29日;英國——1952年10月3日;法國——1960年2月13日;中國——1964年10月16日;印度——1974年5月18日。中國第一次核試驗以塔爆方式進行 ,用的是“內爆法”鈾彈。1965年5月14日第二次核試驗時 ,核裝置用飛機空投 。1966年10月27日第四次核試驗時,核彈頭由飛彈運載。

自1945年核子彈問世以來 ,核子彈技術不斷發展,體積、重量顯著減小,戰術技術性能日益提高。核子彈小型化對於提高核武器的戰術技術性能和用作氫彈的起爆裝置(亦稱“扳機”)具有重要意義。為適應戰場使用的需要,發展了多種低當量和威力可調的核武器。為改進核子彈的性能,發展了加強型核子彈,即在核子彈中添加氘或氚等熱核裝料,利用核裂變釋放的能量點燃氘或氚,發生熱核反應,而反應中所放出的高能中子,又使更多的核裝料裂變,從而使威力增大。這種核子彈與氫彈不同,其熱核裝料釋放的能量只占總當量的一小部分。高能炸藥的起爆方式和核爆炸裝置結構也在不斷改進,目的是提高炸藥的利用效率和核裝料的壓縮度,從而增大威力,節省核裝料。此外,提高核子彈的突防和生存能力以及安全性能,也日益受到重視。

事件揭秘

第三顆核子彈失蹤之謎

1945年8月6日和9日,美國為迫使日本投降,分別向廣島和長崎各投下了一顆核子彈。可事後有人發現,其實美國向日本投了三顆核子彈,光長崎就兩顆,一顆沒有爆炸,最後神秘失蹤。

半個世紀以來,美蘇兩個核大國,都竭力設法迴避這個問題,但人們一直試圖想弄明白事情的真相。隨著時光的流逝,美國核子彈研究的秘密逐步被世人所了解,最有權威性的材料,莫過於美國核子彈研製和生產的組織者,美國退役陸軍中將格羅夫斯的回憶錄。

1945年7月24日,格羅夫斯在給馬歇爾的報告中,就提出了對日本進行核子彈轟炸的4個目標:廣島、長崎、小倉和新瀉。到7月底確定了其中的3個目標,格羅夫斯在他的回憶錄中明確寫道:“廣島是第一目標,小倉是第二目標,長崎是第三目標”。為此,美國從一開始就準備了三顆核子彈。美國空軍509飛行大隊還準備了7架飛機,用於投擲這三顆核子彈。在用一顆核子彈轟炸廣島之後,美國又積極地進行了轟炸另外兩個目標的準備工作。格羅夫斯在其工作安排中寫道:“在洛斯阿拉莫斯‘胖子’(美國內爆式核子彈的代號)所用的鈽最後處置完畢後,就用C—54型專機運到提尼安,另外兩個‘胖子’所需要的一些其他重要零件,則由兩架B-29轟炸機運送。”由此可以肯定,美國在對小倉和長崎的轟炸之前,運到提尼安空軍基地的是兩顆核子彈。

據一些史料記載,1945年8月9日凌晨3點49分,兩架B—29轟炸機和兩架偵察機從美國提尼安空軍基地的跑道上飛快地掠過,向轟炸飛去,當它們到達小倉上空時,天空中陰雲翻滾,用肉眼根本看不到目標,結果機長威內斯駕駛飛機,用了45分鐘時間在小倉上空來回飛了三次,最終決定放棄轟炸小倉而飛向第二目標長崎,長崎上空同樣是雲霧重重,但是這一次飛機是不可能帶著核彈返回的,於是臨時決定採用雷達轟炸,當飛機做好了投彈準備的時候,空中的雲霧突然散開了,天空中出現了一個清朗的大洞,轟炸員比漢透過這個大洞,看到了山谷中的一條跑道時,就果斷地把兩顆核彈投了下去……

事後美國戰略轟炸統計局估計,約有萬人死亡,6萬人受傷。對於這次轟炸,美國方面一直保持沉默,沒有做過任何說明和解釋,只有格羅夫斯在事後聽到傷亡人數時說:“這個數字比我們原來估計的要少得多。”這就證明了美國方面原來估計的數字,是兩顆核子彈同時爆炸的死亡數字,而事實上只爆炸了一顆。

由於爆炸的這顆核子彈,偏離目標約2000米,所以另一顆未爆炸的核子彈,並沒有受到損害,接到報告後,日軍大本營立即派人將這顆沒有爆炸的核子彈嚴密看管起來。

這可謂是天賜良機,日本雖然遭到了美國核子彈的轟炸,但同時也因禍得福,得到了一顆核子彈。

日本大本營立刻召開了緊急會議,會上認為日本(1945年)已經成為戰敗國,要製造核子彈已不可能,而且帝國大學的原子加速器已遭到了美國飛機轟炸的破壞,要想挽救日本只有一條出路,這就是將核子彈交給蘇聯。

由於戰局十分緊張,日軍大本營立即派代表約見了負責處理這件事情的蘇聯情報總局局長依瓦舒金將軍,並表示:“如果核子彈為美國和蘇聯同時掌握,我們深信日本在不久的將來,定能重新站立起來並在大國之中占有適當的位置。”

由於蘇聯已經從參加過美國核子彈試驗的英國科學家法拉奇那裡,得到了美國核子彈試驗過程中重要的科技情報,又從日本人手裡得到了這顆沒有爆炸的核子彈的實物,加上蘇聯人的聰明才智,很快就在1949年8月29日4時,成功爆炸了蘇聯第一顆核子彈。聽到這一訊息,美國總統杜魯門被驚呆了。

從1938年底,德國科學家哈恩和斯特拉曼用中子轟擊鈾,發生了裂變之後,美國、英國、法國和逃到美國的德國科學家們,經過了7年的艱苦努力,才造出了第一顆核子彈,為此美國動用了50萬人,花費了23億美元,這樣巨大的開支對於剛剛在戰爭中恢復過來的蘇聯,顯然是難以承受的。

正因為如此,格羅夫斯將軍曾預言過,蘇聯要造出核子彈至少需要20年,但由於一切都不必要從頭做起,這樣史達林就可以在1952年8月下令,在蘇聯的東西伯利亞的葉尼塞河河畔,修建巨大的地下核城市,在地下200多米的深處修建14層的地下宮殿,由3000多人在地下開動3個巨大的核反應堆,進行核武器的生產,這樣蘇聯便迅速走上了與美國核對抗的舞台。

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