什么是核？

什么是核？

核及其机理】1. 原子的组成 原子是由质子、中子和电子组成的。世界上一切物质都是由原子构成的，任何原子都是由带正电的原子核和绕原子核旋转的带负电的电子构成的。一个铀-235原子有92个电子，其原子核由92个质子和143个中子组成。50万个原子排列起来相当一根头发的直径。如果把原子比作一个巨大的宫殿，其原子核的大小只是一颗黄豆,而电子相当于一根大头针的针尖。一座100万千瓦的火电厂，每年要烧掉约330万吨煤，要用许多列火车来运输。而同样容量的核电站一年只用30吨燃料。2. 原子核的结构 原子核一般是由质子和中子构成的，最简单的氢原子核只有一个质子，原子核中的质子数（即原子序数）决定了这个原子属于何种元素，质子数和中子数之和称该原子的质量数。3. 核能 在50多年前，科学家发现铀-235原子核在吸收一个中子以后能分裂，同时放出2—3个中子和大量的能量，放出的能量比化学反应中释放出的能量大得多，这就是核裂变能，也就是我们所说的核能。 原子弹就是利用原子核裂变放出的能量起杀伤破坏作用，而核电反应堆也是利用这一原理获取能量，所不同的是，它是可以控制的。4. 轻核聚变 两个较轻的原子核聚合成一个较重的原子核，同时放出巨大的能量，这种反应叫轻核聚变反应。它是取得核能的重要途径之一。在太阳等恒星内部，因压力、温度极高，轻核才有足够的动能去克服静电斥力而发生持续的聚变。自持的核聚变反应必须在极高的压力和温度下进行，故称为“热核聚变反应”。 氢弹是利用氘氚原子核的聚变反应瞬间释放巨大能量起杀伤破坏作用，正在研究的受控热核聚变反应装置也是应用这一基本原理，它与氢弹的最大不同是，其释放能量是可以被控制的。5.铀的特性及其能量的释放 铀是自然界中原子序数最大的元素，天然铀由几种同位素构成：除了0.71％的铀-235（235是质量数）、微量铀-234外，其余是铀-238，铀-235原子核完全裂变放出的能量是同量煤完全燃烧放出能量的2700000倍。也就是说1克U-235完全裂变释放的能量相当于2吨半优质煤完全燃烧时所释放的能量。6. 核能如何释放 核能的获得主要有两种途径，即重核裂变与轻核聚变。U-235，有一个特性，即当一个中子轰击它的原子核时，它能分裂成两个质量较小的原子核，同时产生2—3个中子和β、γ等射线，并释放出约200兆电子伏特的能量。 如果有一个新产生的中子，再去轰击另一个铀-235原子核，便引起新的裂变，以此类推，这样就使裂变反应不断地持续下去，这就是裂变链式反应，在链式反应中，核能就连续不断地释放出来。7. 核聚变能量的释放 与铀相同数量的轻核聚变时放出的能量要比铀大几倍。例如1克氘化锂（Li-6）完全反应所产生的能量约为1克铀-235裂变能量的三倍多。实现核聚变的条件十分苛刻，即需要使氢核处于几千万度以上高温才能使相当的核具有动能实现聚合反应。 8．核能是可持续发展的能源 世界上已探明的铀储量约490万吨，钍储量约275万吨。这些裂变燃料足够使用到聚变能时代。聚变燃料主要是氘和锂，海水中氘的含量为0.034克/升，据估计地球上总的水量约为138亿亿立方米，其中氘的储量约40万亿吨，地球上的锂储量有2000多亿吨，锂可用来制造氚，足够人类在聚变能时代使用。按目前世界能源消费的水平，地球上可供原子核聚变的氘和氚，能供人类使用上千亿年。因此，有些能源专家认为，只要解决了核聚变技术，人类就将从根本上解决了能源问题。9.核裂变 核裂变(Nuclear fission)是一个原子核分裂成几个原子核的变化。只有一些质量非常大的原子核像铀、钍等才能发生核裂变。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出二个到三个中子和很大的能量，又能使别的原子核接着发生核裂变……，使过程持续进行下去，这种过程称作链式反应。原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能量称为原子核能，俗称原子能。1克铀235完全发生核裂变后放出的能量相当于燃烧2.5吨煤所产生的能量。裂变过程相当复杂，已经发现裂变产物有35种元素，放射性核素有200种以上。10.核能的利用 “1942年12月2日，人类在此实现了第一次自持键式反应，从而开始了受控的核能释放。”这是原子时代的出生证，这段话就写在美国芝加哥大学里一座废弃不用的运动场的外墙上，人类制成的第一座原子反应堆就是在这个运动场看台下面的网球场中诞生的，这项工程的领导人就是意大利物理学家恩里科·费米。 1941年12月，在爱因斯坦等科学家的建议下，美国总统罗斯福批准了名为“曼哈顿工程”的计划，要赶在希特勒之前，全力以赴研制出原子弹。从1941年至1945年，历时5年，共动员了50万人，15万名科学家和工程师，耗资20亿美元，用电占全美国电力的1／3。原子弹的实际制造是在后来被誉为“原子弹之父”的科学家奥本海默的领导下，于1943年末完成的。1945年7月16日，第一颗原子弹试验成功。8月6日和9日，美国政府将两颗原子弹先后投在了日本的广岛和长崎，迫使日本帝国主义投降。 由于原子弹的巨大破坏力，它成了冷战时期的重要战略武器，各国竞相研制。1949年，前苏联爆炸了一颗比美国投掷到广岛的原子弹大五倍的核弹。1964年，我国成功爆炸了第一颗原子弹。根据联合国公布的材料，当时全世界共有核弹头5万多个，爆炸当量约为150亿吨梯恩梯炸药，全球每人要受到相当于3吨梯恩梯炸药的核威胁，因此有人把原子弹称为是“毁灭地球的发明”。 第二次世界大战后，核能开始被用于和平事业。1954年6月，前苏联建成了世界上第一座原子能发电站，尽管它只有5000千瓦的发电功率，但它揭开了人类和平利用核能的新纪元。核能发电作为一种新能源，受到了世界各国的重视。40多年来，世界核电发展史证明了核电是一种经济清洁和安全的能源。发电站的综合成本比核电站要高出38％。法国的核电成本只是燃煤火电的52％，燃煤火电站会向大气排放大量污染物，而核电站不会排放任何污染物。到1995年，全世界共有432座核电站在运转发电，中间只发生过两次放射性物质外泄事故，而且都是由于操作失误引起的。自1988年前苏联切尔诺贝利核电站事故之后，世界各国已不再使用本身欠安全的石墨堆，而且增加了安全壳保障措施，我国核电站采用的就是较为先进的压水堆。因此，核电站比以前更加安全可靠了。 据1991年统计，核电已占世界总发电量的16％。世界各国中，法国的核电站发展最快，有57座核电站，总装机容量6200万千瓦，核电占总发电量的77．8％。目前我国已有浙江秦山核电站和深圳大亚湾核电站投入发电，今后我国还将建设4座核电站，到2010年使核电总量达到2000万千瓦。【核武器】 核武器又叫原子武器，通常指的是原子弹和氢弹。氢弹又叫热核武器。近年来出现了中子弹，它是一种小型的氢弹。无论是原子弹、氢弹，还是中子弹，它们都是利用原子核发生裂变或聚变反应瞬间放出来的巨大能量，对人员和各种目标起杀伤和破坏作用的武器。 1．原子弹 它主要是利用铀－235或钚-239等易裂变物质为燃料、进行裂变链式反应制成的核武器。最初把易裂变物质制成处于次临界状态的核燃料块，然后用化学炸药使燃料块瞬间达到超临界状态、并适时用中子源提供若干中子，触发裂变链式反应而产生核爆炸。 2．氢弹 它主要是利用氘、氚等轻原子核的热核聚变反应原理制成的核武器。 要发生自持热核反应，必须达到高温、高密度条件。这个条件目前都只能由原子弹爆炸来实现。因此氢弹必然包含两个部分：初级和次级。初级是为创造自持热核反应条件而设计的起爆装置，即核裂变的链式反应装置。裂变爆炸释放能量使核聚变材料获得高温、高密度条件。次级是热核聚变装料，它能在高温、高密条件下产生热核反应，释放出大量能量和中子，这是氢弹的主体部分。氢弹的巨大威力主要来自热核聚变释放的能量。 3.中子弹 中子弹是以高能中子辐射为主要杀伤因素、且相对减弱冲击波和光辐射效应的特殊设计的一种小型氢弹。 核武器的杀伤因素，主要包括冲击波、光辐射、早期核辐射、核电磁脉冲和放射性沾染。早期核辐射是核爆炸最初几十秒钟内放出的中子流和γ射线。中子弹主要以此达到杀伤效果。1枚1千吨当量的中子弹，在距离爆心800米处的核辐射剂量，为同样当量纯裂变武 器的10倍左右，其爆炸释放出的能量分配大致为早期核辐射40%，冲击波34%，光辐射24%，而放射性沾染只有2%。因此，和同当量的普通核弹相比，中子弹使用后留下的环境污染问题是比较轻微的。 中子弹在战争中的使用有以下几个特点： 第一，它适合用于攻击对方装甲部队和有生力量。快中子具有很强的贯穿辐射效果，例如100毫米的钢板可以将γ射线减少90%，但对中子则只能减少30%左右，而且被减弱的中子还会产生次级γ射线。一般认为，防护装甲厚为200毫米的坦克，在遭受中子弹攻击时，车内中子剂量约为车外的一半。例如在开阔地面上，1千吨当量中子弹爆炸后(取最佳爆高)，700米距离上的中子剂量约为170戈瑞(注：戈瑞：核辐射剂量国际单位，每1千克受照物质吸收1焦耳核辐射能时，其核辐射剂量称为1戈瑞)，车内即为约85戈瑞。 根据美军制订的核辐射损伤标准，此时坦克成员会在5分钟内失能，均不能执行任何消耗体力的任务，人员在1至2天内死亡。虽然各先进的坦克生产国都已经研制和装备了对中子有一定屏蔽能力的防中子衬层和复合装甲，但一来战后早期主战坦克，例如M48和T-54都没有此种装备，二来这种装甲只是在一定程度上减小了中子弹的杀伤半径，并不能从根本上解决中子弹的威胁，且装甲部队并不是只由坦克组成，大量的辅助车辆和坦克以外的装甲战斗车辆，依旧会在中子弹的杀伤效果下迅速瘫痪，导致装甲部队最终丧失战斗力。 中子弹对地面暴露人员的杀伤效果也很显著。值得一提的是，由于中子和γ射线在通过大气时会发生散射，因此在其杀伤半径内，人员即使躲在高地反斜面处也会受到一定剂量的辐射，具体强度视高地坡度和距离而定。以万吨级触地核爆炸的数据为例(此时早期核辐射强度与千吨级中子弹相似)：山高15～27米，坡度为19～23度，在1200～1300米距离上，位于山顶的两只狗均发生了重度放射病，而同距离位于山反斜面的狗仅患中度或轻度放射病。从万吨级原子弹空爆得到的数据表明，30度左右的高地对早期核辐射的屏蔽效果约能达到一半。这并不影响中子弹的使用，例如1颗某当量的中子弹，原本在1200米距离上可以达到8～9戈瑞的辐射剂量，人员受辐射后发生极重度急性放射病而失能，半数以上将在几周内死亡。即使有山体屏蔽，人员只受到4～5戈瑞左右剂量的辐射，也会发生重度放射病，基本失去战斗力，对受辐射人员虽然有生死差别，但对战斗进程不产生影响。 应该指出的是，和普通核武器相比，中子弹更适合用于本土作战。由于中子弹的光辐射、冲击效应都比较小，对民间建筑物和基础设施的破坏也就较小。而中子弹产生的放射性沾染远小于普通核弹，爆后经过较短时间(具体随爆高和气象条件而定)，核爆区域就可以供人员正常生产生活，几乎不会导致因污染造成的“战争后遗症”。因此，中子弹被认为最适合在本土使用。美国最早研制中子弹的初衷之一，就是为了执行本土防空任务。冷战后期，以美国为首的西方集团在“铁幕”西侧的德国领土上，也布置有大量中子弹，并制订了相关使用计划。 第二，它不易爆后防护。 一般来说，核爆发生后，爆区附近人员会在发现核爆炸闪光后进行主动防护，比如迅速卧倒，穿戴防化器材等，这样可以在一定程度上减弱甚至大大减弱冲击波、光辐射和放射性沾染的效果。但中子弹则不同，由于γ射线是以光速向四周传播的，中子的速度也可以达到每秒几千千米甚至几万千米(依据中子质量不同而有所差别)，当中子弹杀伤半径内人员看到核爆炸闪光时，也就已经受到了早期核辐射作用，再行防护亦无济于事。 第三，它的投送工具比较灵活。中子弹的当量一般不大于3千吨TNT。这是因为中子在稠密空气中射程有限，增加中子弹的当量并不能使中子杀伤半径明显增大，但却会使冲击波和光辐射的杀伤范围迅速增大，最终导致中子弹的强辐射特性丧失。故相对来说，中子弹的体积小，重量轻，投送工具比较灵活。在上世纪80年代的技术水平下，美国就已经研制有203毫米和155毫米的中子炮弹，且只要能够携带225千克级别炸弹的战术飞机，也能够携带中子弹。各种战术导弹更大都能够使用中子弹战斗部。因此，中子弹便于较低级别单位装备和使用，适合用于各种战术目标。在核条件下的登陆战役中，中子弹具有多种不同用途。首先，可以结合其它武器，对防御方机场设施、港口锚地、重兵集群进行核突击。打击对方机场设施，是争夺制空权必不可少的步骤。中子弹虽然破坏机场设施硬件的能力不如普通核弹，但它可以大量杀伤对方机场人员，如飞行员和地勤人员等。而这种专业人员的损失将直接造成空中力量的瘫痪。此外，当攻击方使用反跑道战斗部对机场进行攻击后，防御方往往会对机场进行抢修。此时攻击方如果使用中子弹进行第二次攻击，亦能大量杀伤防御方工程人员，使防御方机场无限期瘫痪下去。 集结于锚地的敌方军舰也是中子弹打击的良好目标。这里暂且不讨论中子弹可能产生的冲击波和核电磁脉冲对军舰的影响，仅讨论中子弹产生的早期核辐射问题。由于现代军舰更加重视的是防御对方飞机、导弹和鱼雷的袭击，对于早期核辐射的防护能力是相对有限的。尤其是人员集中的军舰上层建筑，大多采用轻质合金，抗早期核辐射能力低下。以拉斐特级护卫舰为例，其防护最为严密的要属露天甲板至水线间部分，此处设计有双层壳板(舰体使用E355FP牌号高强度钢)，在两舷各构成一个1米宽的通道，在一些要害部位，如作战室、弹药库等处，还设有10毫米厚度的防弹钢装甲。即使将其壳体对中子的削弱能力视为90%，假设进攻方使用1千吨当量中子弹在800米外爆炸，舰内人员也会受到9戈瑞左右剂量的中子辐射，会导致极重度急性放射病，不及时救治，几乎全会死亡。而且，军舰乘员属于专业人员，一旦被消灭，则无法由普通后备人员替补。此外，军港的人员居住和工作地相对比较集中，一旦将其人员杀伤，则无疑会使港口运作陷入瘫痪。 对机场和港口的核打击，无疑将大大降低防御方争夺制空权、制海权的能力，甚至能够消除其争夺制空权、制海权的部分人力资源基础。 与此相关，登陆战役中的进攻方，需要在对岸获得良好的港口和机场设施，以利于己方大型滚装船和大型运输机的使用。在使用中子弹进行核突击后，进攻方可使用空降兵进行机降或伞降，及时利用核突击后效，占领对方缺乏防御的机场和港口，并将当地硬件设施加以恢复(中子弹也有一定的冲击波，会毁坏少量建筑物)，并投入使用。这样，进攻方便可充分利用已动员的民船和民用客机，向对岸投送兵力兵器和后勤物资。 其次，对防御方反击之装甲部队进行核突击。 杀伤效果的大致标准如下： 1、立即永久失能：人员在受照射后5分钟内便可失能，并且直到死亡均不能执行任何消耗体力的任务，人员在1至2天内死亡。 2、立即暂时失能：人员在受照射后5分钟内失能，并持续30～45分钟。然后，人员恢复活动能力，但是机能减弱，直至死亡。人员在4至6天内死亡。 3、潜在致死：人员在受照射后2小时内机能减弱，半数以上人员将在几周内死亡。 【核潜艇】 核潜艇就是以核动力为推进动力的大型潜艇。水中排水量可以达到万吨以上，下潜深度为300-500米，水下全航速度为20-30节，水下续航能力为20万海里，自持力达60-90天。 作为战略打击力量，核潜艇可以装备带核弹头的弹道导弹或飞航式导弹。按武器装备可以分为鱼雷核潜艇和导弹核潜艇。【核电站】 将原子核裂变释放的核能转变为电能的系统和设备，通常称为核电站也称原子能发电站。核燃料裂变过程释放出来的能量，经过反应堆内循环的冷却剂，把能量带出并传输到锅炉产生蒸汽用以驱动涡轮机并带动发电机发电。核电站是一种高能量、少耗料的电站。以一座发电量为100万千瓦的电站为例，如果烧煤，每天需耗煤 7000～8000吨左右，一年要消耗200多万吨。若改用核电站，每年只消耗1.5吨裂变铀或钚，一次换料可以满功率连续运行一年。可以大大减少电站燃料的运输和储存问题。此外，核燃料在反应堆内燃烧过程中，同时还能产生出新的核燃料。核电站基建投资高，但燃料费用较低，发电成本也较低，并可减少污染。截至1986年底，世界上已有28个国家和地区建成了397座核电站。据国际原子能机构的统计预计到21世纪初将有58个国家和地区建造核电站，电站总数将达到1000座，装机容量将达到8亿千瓦，核发电量将占总发电量的35％。由此可见，在今后相当长一段时期内，核电将成为电力工业的主要能源。【核化学】 核化学是用化学方法或化学与物理相结合的方法研究原子核及核反应的学科。 核化学起始于1898年居里夫妇对钋和镭的分离和鉴定。后来30年左右的时间内，通过大量化学上的分离和鉴定，以及物理上探测α、β和γ射线等技术的发展，确定了铀、钍和锕的三个天然放射性衰变系，指数衰变定律，母子体生长衰变性质，明确了一个元素可能具有不止一个核素的同位素概念，以及同一核素的不同能态等事实。此外，还陆续找到了其他十几种天然放射性元素。 1919年卢瑟福等发现由天然放射性核素发射的α粒子引起的原子核反应，导致1934年小居里夫妇制备出第一个人工放射性核素—磷30。由于中子的发现和粒子加速器的发展，通过核反应产生的人工放射性核素的数目逐年增加，而1938年哈恩等发现原子核裂变更加速了这种趋势，并且为后来的核能利用开辟了道路。 此外，核谱学的工作也有相应的发展。由于粒子加速器、反应堆、各种类型的探测器和分析器、质谱仪、同位素分离器及计算机技术等的发展，核化学研究的范围和成果还在继续扩展和增加，如质量大于氦核的重离子引起的深度非弹性散射反应研究，107、108、109号元素的合成，双质子放射性和碳放射性的发现等。另外，核化学与核技术应用于化学、生物学、医学、地学、天文学和环境科学等方面，已取得了令人瞩目的进展。【核武器发展史】 德国是最早从事核武器研究的与试验的国家 1938年12月，德国科学家哈恩和斯特拉斯曼花了6年时间，发现了铀裂变现象，并且掌握了分裂原子核的基本方法。1939年4月，哈塔克向陆军工兵署写信，指出：“首先用上它的国家将取得对别国的压倒优势”。德国于当月30日召开了由6位原子科学家参加的“铀设备”会议，并在柏林成立了一个“德国铀协会”。1940年初，由物理学家魏茨泽克、海森堡、布雷格和施罗德等制定了德国核研究计划，代号为“U工程”。执行这一计划的领导机构是“帝国研究委员会”。他们很快便设计并建造出了第一座用于试验的核反应堆。当时德国已占领了捷克斯洛伐克，并获得了普日布拉姆和雅希莫夫沥青铀矿；德国地质学家在本国东部地区也发现了铀矿；同时德国还在挪威南部建造了一座世界上最大的重水生产工厂，从而使核武器研制的基本原料问题得到了解决。1942年，海森堡和德佩尔运用一个球形装置使反应堆得到成功，打开了制造原子弹的大门。当时布雷格认定最理想的中子减速剂的普拉尼亚工厂生产出的炭片一直含有二硫化铁、钙和硫等杂质，使布雷格的研究所试验遭到了失败。他经过无数次的试验找到了“重水”当减速剂，但制造原子弹的日期即被大大推迟了。在此期间，英国和美国已经确认德国正在试验和制造这种威力巨大得令人无法想象的核武器，因此同盟国不断派出飞机对德国的试验基地进行轰炸，主要目标之一就是德国的核试验场所，又不惜代价地破坏了德国生产“重水”的工厂，使得德国人不得不把设在挪威这个工厂的设备和1100多千克重水运往德国本土。英国1944年2月20日派出一个特别行动小组，将运载设备和重水的“海德”号轮船炸沉于波罗的海，延缓了德国研制生产原子弹的进程。直到第二次世界大战结束时，德国人也没能制造出一颗原子弹。 1945年7月16日，美国研制的人类第一颗原子弹试验爆炸成功 1938年，哈恩成功地把铀原子核打裂成两大块，震动了全球科学界。匈牙利血统的美国物理学家西拉德1939年7月邀请了另外两名匈牙利血统的物理学家威格纳和特勒，一起拜访了物理学家爱因斯坦和罗斯福总统的私人顾问萨克斯，陈述了研制核武器对于战争进程可能带来的巨大影响作用。8月，爱因斯坦即写信给美国总统罗斯福，详细阐述了研制原子弹的重要性。萨克斯在白宫和罗斯福共进早餐的时候，还讲了一个历史故事，大意是拿破仑由于没有支持发明汽船的富尔顿，因此错过了用汽船装备法国海军打败美国的机会。罗斯福被萨克斯的论证所打动，决定支持研制原子弹的工作。1939年10月11日，美国总统罗斯福下令成立“铀顾问委会员”。1941年7月，英国政府派出科学家代表团到美国，并希望同美国合作研制开发原子弹。10月11日，美国总统罗斯福也写信给英国首相丘吉尔建议两国科学家合作研制原子弹。1942年，罗斯福决定成立原子弹研究机构，地址设在纽约，代号为“曼哈顿工程”。这一工程投资22美元，投入人力达50余万。工程由格罗夫斯负责全面指挥，芝加哥大学教授康普顿负责裂变材料的制备工作，美籍意大利著名科学家费米负责制造原子反应堆，物理学家奥本海默为原子弹总设计师。1942年12月在费米领导下，于芝加哥大学建成世界上第一座核反应堆，并于12月2日下午，首次实现人工控制的链式核瓜。但得到铀并非易事，经过无数实验，费米终于发现钚竟是一种比铀更加易于分裂的原子炸药。因此美国又建造了三座石墨水冷生产堆和一个后处理厂以生产钚。到1945年，美国人花费20多亿美元，终于研制成3枚原子弹，分别命名为“小玩意儿”，“小男孩”和“胖子”。1945年7月16日上午5时24分，美国在新墨西哥州阿拉莫戈多的“三一”试验场内30米高的铁塔上，进行了人类有史以来的第一次核试验。“小玩意儿”钚装药重6.1千克，梯恩梯当量2.2万吨，试验中由于核爆炸产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个巨大的弹坑。核爆炸腾起的烟尘若垂天之云，极为恐怖。在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的动物全部死亡。这颗原子弹的威力，要比科学家们原估计的大出了近20倍。 面对巨大的爆炸，曼哈顿工程负责人之一，被称为“原子弹之父”的著名科学家奥本海默在核爆观测站里感到十分震惊，他想起了印度一首古诗：“漫天奇光异彩，有如圣灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争辉。我是死神，我是世界的毁灭者。” 1945年8月，美国向日本的广岛和长崎投下两颗原子弹，从而结束了第二次世界大战 1945年8月6日清晨，一架美军B—29轰炸机飞临日本广岛市区的上空。防空人员发出了空袭警报，然而人们误认为是一架侦察机，所以大部分人没有及时进入防空洞躲避。上午8时15分，B—29型轰炸机投下一颗炸弹后，就拚命逃离了广岛上空。那颗黑色的大炸弹带着降落伞慢慢落向市中心，离地面还有五，六百米时爆炸了。爆炸瞬间，先是耀眼的强光一闪，随即是天崩地裂的爆炸场。紧接着，出现了一个大火球，逐渐上升，翻滚和扩大，变成一团暗棕色的烟云。地面上的尘土，碎石被扬起卷入空中，这就是美军研制成的三颗原子颗之一的“小男孩”。“小男孩”是“枪式”铀弹，长3米，重约4吨，直径0.7米，梯恩梯当量为1.5万吨，内装60千克高浓铀，爆高药为580米。广岛市24.5万人中有20万人死伤，城市建筑物在巨大冲击波的作用下全部倒塌和燃烧，一枚原子弹毁掉了一座城市。 两天后，1945年8月9日上午11时零2分，美军又用B—29轰炸机将第二枚原子弹“胖子”投在长崎市中心。爆高503米。“胖子”重约4.9吨，长3.6米，直径1.5米，梯恩梯当量2.2万吨，是一枚“收聚式”钚弹。这枚原子弹的爆炸，使长崎市23万人中有15万人死伤和失踪，城市毁坏程度达60％--70％。 这两颗原子弹最后结束了第二次世界大战。但人们望着遮天蔽日的蘑菇云感觉到，一个真正可怕的魔鬼出现了。 原子弹分为“枪式”和“收聚式”两种类型，核武器以其特有的方式产生毁灭性的力量 根据原子弹引发机构的不同，可分为“枪式”原子弹和“收聚式”原子弹。“枪式”原子弹将两块半球形的小于临界体积的裂物质分开一定距离放置，中子源位于中间。在核装药的球面上包覆了一层坚固的能反射中子的材料，其作用是将过早跑出来的中子反射回去，以提高链式反应的速度。在中子反射层的外面是高速炸药、传爆药和雷管，再将雷管与起爆控制器相连接。起爆控制器自动地起爆炸药。两个半球形裂变物质在炸药的轰击下迅速压缩成一个扁球形，达到超临界状态。中子源放出大量的中子使链式反应迅速进行，并在极短的时间内释放出极大的能量，这就是杀伤破坏力巨大的原子弹爆炸。“收聚式”原子弹将普通烈性炸药制成球形装置，并把小于临界体积的核装药制成小球置于炸药球中。炸药同时起爆，将核装药小球迅速压紧并达到超临界体积，从而引起核爆炸。“收聚式”原子弹的的结构复杂，但核装药利用率高。