眾所周知，1945年8月6日和8月9日，美國分別向日本的廣島和長崎投擲了一枚原子彈，爆炸當時造成了至少100 000人當場死亡，在接下的一段時間內又相繼造成了數萬人死亡，這加快了日本軍國主義政府投降的進程。在原子彈轟炸長崎以後，不到一週的時間，8月15日，日本向盟軍投降，第二次世界大戰結束。

2002年，駕駛飛機向廣島投擲原子彈的飛行員保羅·提貝茲向英國報紙透露了一個秘密，美軍本來還打算向日本扔下第三枚原子彈！他描述到：“第一枚扔下去之後的兩三天裡，美國沒有聽到日本的任何動靜，第二枚扔下去幾天之後他們依然保持沉默。然後我接到了當時空軍太平洋戰略指揮部的參謀部長柯蒂斯·李梅將軍的電話：“你還有那些玩意嗎？”我說“有”。他說：“把它帶到這裡來，叫你的人做好準備，過幾天把它投出去！”然後，正當我們準備把那枚原子彈運到提尼安島的時候，戰爭結束了。”

世界上前三個鈈核的鎂合金外殼

這第三枚原子彈所用的裂變核心就是“惡魔核心”，它本來計劃於當年8月13日被扔到日本，但在長崎爆炸後日本帝國迅速投降，這個核心沒有被立即用於軍事方面。相反，在戰爭結束後，在新墨西哥州洛斯·阿拉莫斯國家實驗室工作的物理學家決定用剩下的這枚代號“魯弗斯”（Rufus）的核彈核心來計算核心達到臨界狀態需要什麼條件。然而，這枚核心卻在此後奪去了兩位科學家的生命，因此它得到了“惡魔核心”的稱謂。

關於鈈和鈈核心

鈈（Pu）是一種放射性元素，是原子能工業的一種重要原料，可作為核燃料和核武器的裂變劑。鈈核是內爆式核武器的核心（可用最少物料達到臨界質量的形狀是球形），通常由兩塊半球形裂變材料和包圍在兩半球赤道交界面上的中子反射體組成；內爆過程中，反射體可有效減少從赤道面洩出的中子流量。在美國第一次“三位一體”核試驗中，內爆裝置基本上就是“惡魔核心”，只是少了中子反射環而已。50年代的設計中，核心材料多為鈾235或摻雜少量鈈，60年代及以後主要用純鈈。

士兵與鈈核心合影

“惡魔核心”是二戰期間製造的第三個可裂變核材料的核心，它包含兩塊鈈鎵合金半球（其中鈈的同素異形體為相）以及一個防中子流洩露的圓環，共重6.2千克，直徑8.9釐米。因為具有放射性，“惡魔核心”永遠是熱乎乎的。1945年的中子反射環為碳化鎢磚塊，而1946的中子反射球殼由鈹製成。彈芯周圍的鈹有兩個作用，一是充當惰層，二是將中子擋回彈芯，增加鏈式反應。因為如果沒有很重的鈹層的話，鈈彈芯在開始裂變後會迅速膨脹，很快密度會下降到臨界以下。在早期的核武器中，只有20%左右的裂變材料發生了裂變，其它都被炸飛了。因為鈈易腐蝕，所以後期處理時在其表面鍍了鎳。“惡魔核心”的總質量僅比無中子反射體時的臨界質量小5%左右，然後在實驗中通過調節反射程度，而得知需要多少中子被反射才能使核心達到引發鏈式反應的超臨界狀態（把本來向外擴散的中子反彈回來，就增加了由中子觸發的鏈式反應的概率），最終直接用於裂變核武器即俗稱的原子彈。超臨界（supercriticality）不是原子彈爆炸的狀態，而是裂變材料能自發維持鏈式反應的狀態，充要條件是有中子指數地產生去引發後續反應。中子有兩種增殖方式，一是鈾或鈈原子核被前一箇中子轟擊分裂後釋放出，二是分裂後較輕核在衰變時釋放出。前者生成得非常快，而後者耗時數微秒至數分鐘。

美軍在運輸“胖子”原子彈

“胖子”是內爆式鈈彈。處於低臨界的球形鈈，被放置在空心的球狀炸藥內，周圍接上了32枚同時起爆的雷管。雷管接通起爆後，產生強大的內推壓力，擠壓球形鈈。當鈈的密度增加至超臨界狀況，引發起核子連鎖反應，造成核爆。由於內爆式鈈彈是一種嶄新的設計，因此美國在使用前，先在1945年7月16日新墨西哥州試爆了另一枚同一模式，稱為“小玩意”(Gadget)的原子彈。結果試驗非常成功，得到的當量達2萬噸，比原先預計高出2~4倍。

“胖子”結構示意圖

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