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各國造原子彈都要那麼久時間,為什麼我國只要2年就成功了?

1964年10月16日,我國第一顆原子彈在羅布泊荒漠中爆炸成功,中國成為第一個擁有核武器的國家,消息傳開,全世界在震驚中久久不能回過神來,因為全世界都沒有料到一個僅僅鄙視成「東亞病夫」的中國居然在短短數年內就成功試爆原子彈!

製造原子彈到底有多難?

相信很多朋友都對這個問題嗤之以鼻,原子彈原理和圖紙都已經公開了,只要有錢分分鐘就能造一個,真有那麼難嗎?

原子彈的原理是什麼?

原子彈的原理是重核裂變技術,典型的原子彈有兩種,一種鈾彈,另一種是鈈彈,這鈾和鈈是裂變材料的差異,但兩者原理沒有區別,都屬於重核裂變!

莉澤·邁特納、奧托·哈恩、弗里茨·施特拉斯曼及奧托·羅伯特·弗里施等科學家在1938年發現了重核裂變,他們發現鈾-235被熱中子撞擊後會裂變成鋇-141和另一種不知名的物質,當時還不知道那就是氪-92,同時還會釋放出2-3個熱中子!

這2-3個熱中子就是繼續裂變的動力,因為它會引起更多的鈾-235原子核裂變,所以這個就是鏈式反應,一旦開始無法終止,一直到裂變材料被炸散無法維持裂變為止!而巨大的能量則來源於裂變時丟失的質量,可以用愛因斯坦的質能方程計算得到,由於是光速的平方和質量乘積,所以一點點質量就能產生難以想像的能量!

聽起來很容易,但製造原子彈非常困難!

有兩個問題點,首先原子核和原子的比例大小非常懸殊,中子很容易在原子核之間巨大的縫隙漏走,所以必須要有足夠大小的核材料才能維持裂變。另一個問題是這足夠大的核材料又會自發裂變,平時還不能放一起,你說是不是很要命?所以必須設計一個方式平時分開存放,引爆時湊到一起,還要維持足夠久的時間裂變!

還有一個則是原子彈的鈾,天然鈾中99.3%以上的都是鈾-238,只比鈾-235多三個中子,化學性質幾乎一樣,只有密度上差那麼一丟丟,所以分離很難,一般就用擴散法、氣體離心法和激光法分離,而氣體離心法是現代分離武器級鈾-235的必備設備(第一顆原子彈的鈾-235用勞倫斯法分離,勞倫斯方法亦即電磁法)

離心機原理

大約200噸礦石才能生產出1千克鈾,一枚原子彈最少需要15千克鈾(使用中子反射層,避免中子損失),保險一點大約需要30千克以上,而且分離時間漫長,成本高昂,還需要強大的工業底子,否則根本就不要著手搞什麼鈾-235提純!

曼哈頓計劃從1942年8月13被正式命名開始,到1945年7月16日,第一顆實驗性原子彈在墨西哥沙漠試爆成功,總共耗時3年,耗資約20億美元,動員了13萬人,其中有90%的費用是生產核材料和建造核材料的生產工廠!

當然除了這兩個以外,中子源,反射層,鈾塊分裝模型,原子彈結構等等都是一頭頭攔路虎,可以想像一下,無論取得原材料,還是將其做成原子彈的各個步驟,似乎沒有哪個步驟是省油的燈!

為什麼我國短短數年內就能成功?

我國在1958年時,毛主席就提出了兩彈一星的研究計劃,但由於各種原因,一直到1962年11月才正式開始兩彈一星工程,所以從原子彈正式研製開始,應該從1962年的11月開始!到1964年10月16日,第一顆原子彈在羅布泊成功試爆,2年都不到,曼哈頓計劃13萬人,20億美元,還花了三年,我國為什麼2年就能成功?

主要有三個原因

首先是一批拳拳愛國心的頂尖科學家,他們是于敏、王大珩、王希季、朱光亞、孫家棟、任新民、吳自良、陳芳允、陳能寬、楊嘉墀、周光召、錢學森、屠守鍔、黃緯祿、程開甲、彭桓武、王淦昌、鄧稼先、趙九章、姚桐斌、錢驥、錢三強、郭永懷,當這裡包括氫彈和火箭研製的功臣,但對於我們來說沒有區別,他們都是偉大的英雄!

第二就是建國初期我們打下的重工業底子,這是相當有前瞻性的規劃,重工業建立起來很困難,投入也很大,但它一旦良性運轉後產生的價值是不可估量的!現代工業的基礎就是在當年的工業底子上發展起來的!如果當時決策失誤,那麼現在我國很可能就像印度一樣,啥都造不出來!

當然在這個方面我們也不能忘記蘇聯的援助,儘管是出於部分政治原因,而且最終是掏錢購買的,但對於工業的提升是實實在在的,比如數千人到蘇聯學習,還有7000千瓦重水反應堆和1.2米離心分離器,也在1958年交付到了中國,對中國原子彈製造起了重大作用。

第三就是我們動員體制,全世界能調動全國力量辦一件事的國家,只有中國,遠的不說,2020年發生的疫情,全球第一個完全控制的國家,唯有中國,並且中國還是一個具有接近14億人口的國家,其難度堪比一次全民高考!

從原子彈到氫彈,我國只用了32個月

當然奇蹟不只是發生在原子彈上,還有氫彈,熟悉核武器的朋友都知道,要研製氫彈,原子彈是繞不過去的坎,因為原子彈是引爆氫彈的「扳機」,只有原子彈爆炸的高溫和高熱,才能讓氘氚核發生核聚變!

另外更值得一提的是,中國第一顆氫彈是實用級別的空投型,這讓全球各國有點傻眼,居然跳過了氫彈裝置直接空投,這讓折騰了7-8年的法國情何以堪,戴高樂甚至直接發火,中國人都能搞定,法國人居然搞不定?

很幸運我們生活在一個見證奇蹟的時代,嫦娥五號已經帶回月球風暴洋北部呂姆克火山的月岩,天問一號正在探測火星的路上,明年5月就將登陸火星,將會給我們帶回激動人心的小心,再未來火星採樣的天問二號將帶回火星上的土壤,真正實現全球第一!

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