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04 核工業的出現是歷史的必然——核工業的歷史地位之一

核工業核武器核威懾

核工業的出現是人類歷史發展的必然。

核武器改變了第二次世界大戰的格局。

核威懾能力改變了大國之間的平衡。

回顧歷史,最早建立核工業體系的是美國,主要還是軍事發展的需要。20世紀30年代,核物理科學得到了飛速的發展,人們對原子核結構的認識也不斷取得突破,核裂變能受到了科學界的廣泛關注,核裂變能可否被利用?隨後第二次世界大戰開始,美國作為具有強大科學實力和巨額財富的大國,對二戰不能袖手旁觀,情報顯示德國法西斯可能在研製威力巨大無比的核武器,美國便決定必須趕在德國之前研製出核武器,佔領主動,先發制人。為此美國政府集中了一大批歐美科學家和工程技術人員,投入巨大的人力、物力和財力,開始了深入的核科學技術研究和核工業創建工作,亦或說是艱苦的創業工作。儘管當時美國的科學家們也沒有完全鬧明白原子彈究竟為何物,甚至連原子彈裝料的鈈的性能都沒有完全搞清楚,很多的科學實驗也來不及細做,但既然有了終點目標,核科研和建設以非常的戰時速度進行著。

1941年12月6日,美國總統F·D·羅斯福批准了美國的原子彈研製計劃——著名的「曼哈頓工程」(為了保密,整個工程被稱為「曼哈頓工程區」,可以說是美國保密史上的里程碑)。

這是一個龐大的融科學技術、軍事和工業為一體的國防工程,主要由政府出資、政府控制,徵調了美國當時最先進的技術設備和數千名經過嚴格保密審查的科技人員,耗資達二十多億美元,真正地開始了美國核武器的「摸著石頭過河」。

美國陸軍方面的主管萊斯里·葛羅夫將此工程命名為「曼哈頓計劃」,主要使命是在新墨西哥州沙漠地區洛斯阿拉莫斯附近的一處絕密研究中心開展核武器的研究和試製工作。

曼哈頓計劃的負責人為美國物理學家羅伯特·奧本海默(詳見「核科學家」欄目),大批科學家和技術人員參加了此計劃,E·費米、玻爾、費曼、馮·諾伊曼、吳健雄等大師級物理學家皆在其中(當年某些參與計劃的科學家在日後發起了美國科學家聯合會),高峰時期參加者人數逾10萬人,研究中心的生活機能有如一個微型城市。

1942年12月2日,由E·費米領導的研究小組建立了世界上第一座研究性核反應堆,用於開展各種研製核武器必需的實驗;後來又陸續建立了三座生產鈈-239的石墨水冷反應堆和一個提取鈈-239的放射化學工廠、六氟化鈾氣體擴散工廠和電磁法分離鈾工廠。(費米認為美國政府對曼哈頓工程的嚴格保密制度嚴重阻礙了核武器研發的進度,他曾多次以不同的方式戲弄、挑戰政府的保密措施,另見「核科學家」欄目。)

1945年7月16日,美國第一顆原子彈在新墨西哥州的沙漠試爆成功,爆炸當量相當於21000噸三硝基甲苯(TNT)。

圖4-1曼哈頓計劃的核爆

由於當時歐洲的兩個主要軸心國德國和義大利均已戰敗,原子彈投放的目標轉向了日本。1945年8月6日上午8時15分17秒,美國向廣島投放了「小男孩」,8月9日又向長崎投放了「胖子」。8月15日,日本宣布無條件投降,第二次世界大戰宣告結束。(另見「核武器黑歷史」欄目)。至此,美國的核工業體系基本建成。

第二次世界大戰後,美國的核工業進一步發展,除繼續擴大武器用易裂變材料的生產、大批量進行核試驗、與蘇聯開展軍備競賽大量製造核武器外,也將核能作為船艦動力加以開發利用,成功研製了潛艇核動力、核動力航母(另見「核武器黑歷史」欄目)等等,同時還批量建設核電站(另見「世界核電站巡禮」欄目)。自1957年美國第一座核電站運行,至今已擁核動力船艦約100多艘,擁有核電站上百座。隨著核能的利用和核科學技術的發展,美國完成了核工業建立、發展、完善到強大的全過程。今天,美國依然擁有強大的核工業體系。

美國第一顆原子彈於1945年試爆成功之時,杜魯門在慶功會上炫耀:「如今我們有了對付蘇聯的大棒!」,不到一個月緊接著在日本投放了兩顆原子彈,一年後又出台新的核戰計劃。這一系列的動作,讓前蘇聯非常震驚,坐立不安。

前蘇聯的核武器研製進程明顯落後於美國,其第一顆原子彈的爆炸時間是在1948年,滯後美國三年有餘。但是前蘇聯的核技術基礎工作開展得很早,這裡特別要提到的是伊戈爾·瓦西里耶維奇·庫爾恰托夫(IgoriVasilievich Kurchatov)。他是蘇聯核科學技術的先驅和領導者,前蘇聯科學院院士,三次社會主義勞動英雄、四次斯大林獎金、五次列寧勳章獲得者(另見「核科學家」欄目)。

圖4-2蘇聯的核工業

實際上,庫爾恰托夫自1931年就開始研究:半導體物理學、金剛砂安全裝置中的非線性電流、宇宙射線、快速電子、伽馬射線、回旋加速器等,由於突出的貢獻,於1936年被授予特別獎勵,1938年推選為蘇聯科學院正式會員,同年擔任實驗物理學部主任。

圖4-3大鬍子庫爾恰托夫

機會總是留給有準備的人。

1939年11月15~20日,第四次全蘇原子核物理學代表大會在烏克蘭的哈爾科夫召開,主要議題:宇宙射線、快速電子的特性、伽馬射線、中子以及原子核結構。大會還首次討論了核裂變問題,這是意義十分重大的事情。思維異常活躍的庫爾恰托夫意識到可能是一個新時代的到來,這個新時代應該是革命性的、改變世界的嗎?庫爾恰托夫非常敏感,從此也敲開了他新思維的大門,開始轉向重核裂變方面的研究。他首先研究了在快中子內產生鏈式反應的可能性,並對鈾-238的非彈性散射截面作了估算。1940年,在庫爾恰托夫的領導下,康·安·彼得扎克與格·尼·弗廖羅夫發現了鈾的自發裂變,雖晚於德國的哈恩和邁特納,但也還算緊跟潮流,隨後兩人都參與了蘇聯核武器的研製。同年,庫爾恰托夫擬定了實現鏈式反應的規劃,也就是開始了核能的基礎研究工作。所以說,前蘇聯的核能科學研究還是起步較早的。

1940年11月20-26日,前蘇聯第五次全蘇原子核物理學代表大會在莫斯科召開,已被公認為蘇聯核物理學界領軍人物的庫爾恰托夫提交了重量級的論文:一年來鏈式核反應的研究成果,指出鏈式反應的客觀存在,並且可以產生巨大的能量,這一成功對世界的發展和毀滅都起到不可估量的作用,而且還提出建造「原子鍋爐」的設想和構思,即建造核反應堆的提議。這一提議在前蘇聯核物理學發展史上的意義巨大,堪與當時愛因斯坦和奧本海默等人的論斷相匹敵。

1941年6月,德國法西斯入侵前蘇聯,衛國戰爭的突然爆發打斷了核物理學的研究。幾個月後,前蘇聯駐英國特工向莫斯科發去了關於原子彈的密電,稱這種炸彈利用鈾-235原子核裂變,能釋放相當於幾千噸TNT炸藥的能量,情報站也為前蘇聯的核武器研發注入了一針強心劑。1942年秋,前蘇聯情報部門獲得準確消息,證明在德國已經展開了核武器研究,這一情報被呈報給國防委員會主席斯大林。同年9月28日,斯大林簽署命令,重啟「鈾項目」的研究(前蘇聯核武器研究的代號)。很快,前沿物理學家們都被召集到了克里姆林宮。1942年10月22日,庫爾恰托夫由喀山趕到莫斯科,在莫斯科的六個多星期里,參與制定了一份核武器研究的初步計劃。科學院院士彼·列·卡皮查和約費(庫爾恰托夫的老師)樂觀地認為,儘管蘇聯無論是技術上還是理論上的基本的條件都不具備,但在不久的將來德國擁有原子彈的可能性也不大。庫爾恰托夫卻預言,不出幾年美德就將研製出原子彈。「那麼你能造出原子彈嗎?」當時擔任原子彈研製委員會政治方面負責人的莫洛托夫直截了當地問。「能」,39歲的庫爾恰托夫胸有成竹地答道,「但需要人手和時間,光著急是沒用的。」從此,前蘇聯開始了核武器的研製計劃。

這個研製計劃的基礎還是20世紀30年代庫爾恰托夫領導的核物理和回旋加速器的主要工作成果。正是因為原有的基礎研究工作,才使得前蘇聯的核武器研究進程比較順利:一方面,情報部門廣泛搜集國外有關核武器研究的情報,另一方面,積極籌劃研究核武器所必須的反應堆等核設施。庫爾恰托克指出,要製造出原子彈,至少需要數百噸石墨和200噸鈾,需要加強開採位於烏茲別克、塔吉克、吉爾吉斯斯坦等地和烏克蘭的鈾礦;再一方面就是在捷克斯洛伐克和德國搜尋剩餘的鈾。

1945年5月,紅軍攻克柏林。隨著戰爭的結束,部分德國科學家、專家被蘇方邀請參加原子核物理的研究工作。這些科學家、專家在德國已經有了一定的核武器研究基礎,其中尼古拉斯·里爾就是其中一位。尼古拉斯·里爾在前蘇聯工作了十年,並榮膺斯大林獎金、列寧獎金和「社會主義勞動英雄」稱號。在他的幫助下,前蘇聯在德國找到了差不多100噸鈾氧化物和12噸鈾,這讓前蘇聯的核武器研製走了一條捷徑。從1948年開始,由東德和捷克斯洛伐克重建的鈾礦場中冶煉出來的鈾也被運抵蘇聯。同年,前蘇聯的第一顆原子彈爆炸成功。

(未完待續)

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