304 原子弹的结构
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尽管遭到了列宁格勒派的强烈反对，核武研制的拨款最终还是获得了国防委员会的通过。从此，苏联成为了第三个开始研制核武器的国家。
1942年5月4日，20亿卢布的研发费用正式拨给了2号实验室，用于核武的研发工作以及配套设施的建设工作。
就在那一天，位于休金诺区的实验大楼也完成了布置，所有实验设备和家具都已经准备完毕，开始投入了运作。
一辆ZIS-101B豪华轿车驶到了休金诺区一座巴洛克式建筑前。
这座巴洛克式建筑楼高三层，看上去比较美观，也有点文艺气息。但是，这座带有文艺气息的建筑，用途和文艺完全沾不上边，里面上班的人就算不是物理学家，也是读理工出身的才俊，他们的任务就是研发核武器。
曼图洛夫从轿车里走了下来，这辆ZIS-101B轿车是他单位里的用车，外貌看上去和当代的轿车没什么区别，在性能上根本无法和他那辆ZIS-101M跑车相提并论。
“库尔恰托夫同志，你们现在有什么研发方向？工作日程和步骤都安排好了吗？”曼图洛夫一下车，就走进了2号实验室大楼，径直往实验室主任——伊戈尔·库尔恰托夫的办公室里走去。
曼图洛夫的到来让库尔恰托夫感到相当的意外，这可是实打实的国家领导人啊，连通知都没有，就过来一个实验室里了解情况，看来他对科学研究的重视程度是相当高的。
“曼图洛夫同志，我们今天才开始工作，要说研发方向的话，我们暂时已经想到了一些，但还没有确定下来。”
“说来听听。”曼图洛夫的面容比较慈祥，说话的语气比较亲和，举止也比较斯文，表面上看还挺像一个学者，并不像是一个拥有大将军衔的领导人。
“铀炸弹的原理我们都已经初步了解了，但我们应该怎样把这个原理应用在一款炸弹上呢？这款炸弹应该怎样设计呢？这些都是主要问题，但更重要的是，我们必须要有制造炸弹的原材料，比如说高浓度的铀235和钚239。
据我所知，我国，乃至于全世界暂时还没有生产铀235和钚239的能力，甚至还没有开采铀的矿场。在研制炸弹之前，我们应该先开采铀矿，并且要有分离铀235，和生产钚239的装置。
等我们具备了生产高浓度铀235或者钚239的能力，才能开始制造铀炸弹。”
库尔恰托夫说得没错，当时苏联的确还没有对铀矿资源进行开采，甚至连美国和德国这两个已经展开核武计划的国家，也没有多少铀可用。
苏联把铀开采出来了，还要对铀进行分离处理，因为用来制造核弹的，是铀235，但铀235的天然存在比只有0.72%，也就是说，10000吨的铀里，只有72吨是可用于制造核弹的铀235，其余的99.28%都是铀238。
要将这0.72%的铀235提取出来，就就需要有一种将铀238和铀235分离开来的装置。把足够数量的铀235提取出来之后，就可以制造核弹了。
除了铀以外，钚也可以用来制造核弹，而且用钚造出来的核弹威力并不比铀造出来的小。但钚是用铀合成出来的，所以无论如何，都要先建立一个铀矿。
开采铀矿，只是准备工作的第一步，有了“原铀”供应之后，还要有铀分离设施和钚制造设施，才能够提取出可用于制造核武的铀235或钚239。
在历史上，苏联早在1943年就开始研发原子弹了，但为什么要到1949年才研制成功，试爆第一枚核弹呢？
主要还是因为，苏联一开始并没有把心思放到配套设施的建设上，直到1945年，美国在日本投下原子弹之后，斯大林才恍然大悟，开始在车里雅宾斯克州的奥焦尔斯克建设生产钚239的设施，等到1948年设施落成之后，才开始以铀238位原料，制造钚239，为苏联第一枚核弹提供原料。
“放心吧，库尔恰托夫同志，”曼图洛夫双手合拢，淡定地说道：“我们建设人民委员部会配合二号实验室的工作，尽早展开反应堆和核处理设施的建设工作。
我已经把这些设施的建设工作交给了副建设人民委员索科洛夫同志，具体的事务由他负责。索科洛夫同志是一个很乐于听取意见的人，在核设施的建设工作上，你们应该多加沟通。
作为核计划的领导机关，你们2号实验室有权对核设施的建设工作，以及核反应堆、离心机的生产工作进行监督，确保核设施的建造工作及核反应堆等设备的制造工作达到要求的标准。
接下来的事情我就不多说了，我想你们应该知道怎么做。”
库尔恰托夫点了点头，说：“曼图洛夫同志，我们一定会尽最大的努力，完成国家交给我们的任务。”
曼图洛夫从他的公文包里拿出一张图纸，放在了库尔恰托夫的办公桌上。“库尔恰托夫同志，这是我自己想出来2个铀炸弹结构，你可以参考一下。
第一个设计，我将其称为枪式结构。我们可以将两块均小于临界质量的铀块或者钚块放在炸弹里。由于两者相隔一定的距离，没有达到临界质量，所以不会引起爆炸，要使炸弹发生爆炸，就应该将两者迅速地合在一起。
那怎样将两者合在一起呢？我们可以将其中一个铀块制成子弹，在投下炸弹的时候，这枚子弹会像枪的子弹一样，往另一块铀块的方向发射过去，当两者接触，铀块质量大于临界质量的时候，就发生爆炸，这就是我的其中一个设想。
而第二个设计就有点复杂，我将其命名为内爆式结构。我们可以将高爆速的烈性炸药制成球形装置，将小于临界质量的钚239制成小球，置于炸药中，外围也放置一些小于临界质量的钚239。
需要爆炸的时候，就通过炸弹里的电雷管同步点火，使炸药各点同时起爆，使外围的核装药同时向中心合拢，使其密度及临界质量大大增加。
之后，再利用一个可控的中子源，等到压缩波效应最大时，就释放电子实现自持链式反应，导致极猛烈的爆炸。”
库尔恰托夫听完之后，感到相当的惊讶，他怎样都没想到，这个地方党政干部出身的国防委员会副主席，居然还能把核弹设计出来，而且他的设计构思完全没有错误之处。
实际上，这两张图的设计根本就不是曼图洛夫想出来的，而是美国想出来的。第一张图是“小男孩”原子弹的设计，第二张图是“胖子”的设计，这两枚原子弹分别投到了日本的广岛和长崎，其内部结构图早已经在21世纪的网络上流传开来。
“在我看来，”曼图洛夫继续说道：“我们应该先研制第一种结构，这种炸弹的结构比较简单，制造比较容易，等我们将枪式结构的原子弹制造出来之后，再研究内爆式结构的原子弹。”
尽管遭到了列宁格勒派的强烈反对，核武研制的拨款最终还是获得了国防委员会的通过。从此，苏联成为了第三个开始研制核武器的国家。
1942年5月4日，20亿卢布的研发费用正式拨给了2号实验室，用于核武的研发工作以及配套设施的建设工作。
就在那一天，位于休金诺区的实验大楼也完成了布置，所有实验设备和家具都已经准备完毕，开始投入了运作。
一辆ZIS-101B豪华轿车驶到了休金诺区一座巴洛克式建筑前。
这座巴洛克式建筑楼高三层，看上去比较美观，也有点文艺气息。但是，这座带有文艺气息的建筑，用途和文艺完全沾不上边，里面上班的人就算不是物理学家，也是读理工出身的才俊，他们的任务就是研发核武器。
曼图洛夫从轿车里走了下来，这辆ZIS-101B轿车是他单位里的用车，外貌看上去和当代的轿车没什么区别，在性能上根本无法和他那辆ZIS-101M跑车相提并论。
“库尔恰托夫同志，你们现在有什么研发方向？工作日程和步骤都安排好了吗？”曼图洛夫一下车，就走进了2号实验室大楼，径直往实验室主任——伊戈尔·库尔恰托夫的办公室里走去。
曼图洛夫的到来让库尔恰托夫感到相当的意外，这可是实打实的国家领导人啊，连通知都没有，就过来一个实验室里了解情况，看来他对科学研究的重视程度是相当高的。
“曼图洛夫同志，我们今天才开始工作，要说研发方向的话，我们暂时已经想到了一些，但还没有确定下来。”
“说来听听。”曼图洛夫的面容比较慈祥，说话的语气比较亲和，举止也比较斯文，表面上看还挺像一个学者，并不像是一个拥有大将军衔的领导人。
“铀炸弹的原理我们都已经初步了解了，但我们应该怎样把这个原理应用在一款炸弹上呢？这款炸弹应该怎样设计呢？这些都是主要问题，但更重要的是，我们必须要有制造炸弹的原材料，比如说高浓度的铀235和钚239。
据我所知，我国，乃至于全世界暂时还没有生产铀235和钚239的能力，甚至还没有开采铀的矿场。在研制炸弹之前，我们应该先开采铀矿，并且要有分离铀235，和生产钚239的装置。
等我们具备了生产高浓度铀235或者钚239的能力，才能开始制造铀炸弹。”
库尔恰托夫说得没错，当时苏联的确还没有对铀矿资源进行开采，甚至连美国和德国这两个已经展开核武计划的国家，也没有多少铀可用。
苏联把铀开采出来了，还要对铀进行分离处理，因为用来制造核弹的，是铀235，但铀235的天然存在比只有0.72%，也就是说，10000吨的铀里，只有72吨是可用于制造核弹的铀235，其余的99.28%都是铀238。
要将这0.72%的铀235提取出来，就就需要有一种将铀238和铀235分离开来的装置。把足够数量的铀235提取出来之后，就可以制造核弹了。
除了铀以外，钚也可以用来制造核弹，而且用钚造出来的核弹威力并不比铀造出来的小。但钚是用铀合成出来的，所以无论如何，都要先建立一个铀矿。
开采铀矿，只是准备工作的第一步，有了“原铀”供应之后，还要有铀分离设施和钚制造设施，才能够提取出可用于制造核武的铀235或钚239。
在历史上，苏联早在1943年就开始研发原子弹了，但为什么要到1949年才研制成功，试爆第一枚核弹呢？
主要还是因为，苏联一开始并没有把心思放到配套设施的建设上，直到1945年，美国在日本投下原子弹之后，斯大林才恍然大悟，开始在车里雅宾斯克州的奥焦尔斯克建设生产钚239的设施，等到1948年设施落成之后，才开始以铀238位原料，制造钚239，为苏联第一枚核弹提供原料。
“放心吧，库尔恰托夫同志，”曼图洛夫双手合拢，淡定地说道：“我们建设人民委员部会配合二号实验室的工作，尽早展开反应堆和核处理设施的建设工作。
我已经把这些设施的建设工作交给了副建设人民委员索科洛夫同志，具体的事务由他负责。索科洛夫同志是一个很乐于听取意见的人，在核设施的建设工作上，你们应该多加沟通。
作为核计划的领导机关，你们2号实验室有权对核设施的建设工作，以及核反应堆、离心机的生产工作进行监督，确保核设施的建造工作及核反应堆等设备的制造工作达到要求的标准。
接下来的事情我就不多说了，我想你们应该知道怎么做。”
库尔恰托夫点了点头，说：“曼图洛夫同志，我们一定会尽最大的努力，完成国家交给我们的任务。”
曼图洛夫从他的公文包里拿出一张图纸，放在了库尔恰托夫的办公桌上。“库尔恰托夫同志，这是我自己想出来2个铀炸弹结构，你可以参考一下。
第一个设计，我将其称为枪式结构。我们可以将两块均小于临界质量的铀块或者钚块放在炸弹里。由于两者相隔一定的距离，没有达到临界质量，所以不会引起爆炸，要使炸弹发生爆炸，就应该将两者迅速地合在一起。
那怎样将两者合在一起呢？我们可以将其中一个铀块制成子弹，在投下炸弹的时候，这枚子弹会像枪的子弹一样，往另一块铀块的方向发射过去，当两者接触，铀块质量大于临界质量的时候，就发生爆炸，这就是我的其中一个设想。
而第二个设计就有点复杂，我将其命名为内爆式结构。我们可以将高爆速的烈性炸药制成球形装置，将小于临界质量的钚239制成小球，置于炸药中，外围也放置一些小于临界质量的钚239。
需要爆炸的时候，就通过炸弹里的电雷管同步点火，使炸药各点同时起爆，使外围的核装药同时向中心合拢，使其密度及临界质量大大增加。
之后，再利用一个可控的中子源，等到压缩波效应最大时，就释放电子实现自持链式反应，导致极猛烈的爆炸。”
库尔恰托夫听完之后，感到相当的惊讶，他怎样都没想到，这个地方党政干部出身的国防委员会副主席，居然还能把核弹设计出来，而且他的设计构思完全没有错误之处。
实际上，这两张图的设计根本就不是曼图洛夫想出来的，而是美国想出来的。第一张图是“小男孩”原子弹的设计，第二张图是“胖子”的设计，这两枚原子弹分别投到了日本的广岛和长崎，其内部结构图早已经在21世纪的网络上流传开来。
“在我看来，”曼图洛夫继续说道：“我们应该先研制第一种结构，这种炸弹的结构比较简单，制造比较容易，等我们将枪式结构的原子弹制造出来之后，再研究内爆式结构的原子弹。”