Science 版 (精华区)

发信人: crazy (雪山), 信区: Science
标  题: 原子弹的诞生(2)
发信站: 紫 丁 香 (Mon Mar 27 03:18:26 2000), 转信



    苏联人捷足先登
    纳粹德国的核计划最先惊动的是苏联统帅斯大林。苏联的原子弹研究起步很早，
在30年代初期就建立了 3个核研究中心，但真正进入对原子弹的研制，则是在纳粹德
国之后。1938年，德国科学家莉泽·迈特纳在苏联人的帮助下逃离了德国，他将德国
研制原子弹的计划告诉了苏联人。斯大林闻讯十分震惊，在这一点上，斯大林远比拿
破仑有远见。他立即决定集中力量研制原子弹，争取4年的时间内制造出原子弹。
    苏联人的决心极大，态度也极为坚决，先是成立了“铀研究委员会”，作为领导
机构；后是将在大清洗中入狱的科学家放出来，全力进行研究工作。但由于当时苏联
还没有发现铀矿，虽然列宁格勒的原子研究所已经论证出在快中子的持续链式反应中，
只要几公斤的铀就可以实现核爆炸，而苏联人却只能进行理论研究，连原子弹反应堆
也未建造。后来，由于苏德战争爆发，其原子弹的研究制造基本处于停滞状态。
    1942年，苏联人得知了美国人原子弹的研制计划，斯大林这位在世界范围内下棋
的高手感到形势紧迫，再次亲自召开会议，决定全力以赴研制原子弹。就在这一年，
苏联地质学家终于在中亚的乌拉尔等地区找到了铀矿。于是，苏联在西伯利亚建立了
8个加工浓缩铀的工厂和1个原子研究中心。为解决铀原料不足的问题，苏联科学家采
取了对铀再加工，以得到较多的钚来代替铀作为原子弹的主要原料。由于苏联此时既
没有足够的铀来进行原子反应堆的各项实验，也没有时间来进行如此复杂的研究，因
此，苏联科学家只好以理论估算代替反应堆的实验，这样做虽然无法制造出实用的原
子弹，但制造一个核爆炸装置的进度却大大加快了。
    1943年 9月，苏联第一个核爆炸装置研制出来了，并完成了试爆前的各项准备工
作。苏联“铀原子研究委员会”决定 9月10日在一个荒无人烟的湖心岛上，进行人类
历史上的第一次核爆炸试验。这时，参加试验的各位科学家和参观的人们，按要求进
入了距试验中心1000米以外的地下掩体内，但物理学家别特尔萨克却不愿进入掩体内，
他想观察一下核爆炸的实际情况。他不相信这么小的一个核爆炸装置会有那么大的威
力，他认为1000米远的距离足够安全了，没有必要进入掩体内。其他几位科学家劝别
特尔萨克进入掩体，但别特尔萨克坚持不肯，而其他几位科学家由于没有进行过反应
堆的试验，仅凭理论的估算，难以找到充分的理由说服这位固执的物理学家。于是，
别特尔萨克就留在掩体外来观看核爆炸的情况。
    核爆炸试验十分成功，爆炸威力大得惊人，相当于 1000吨TNT炸药的当量，爆炸
结果也基本证实了科学家们的理论估算。唯一不幸的是别特尔萨克在核爆炸时被炸得
无影无踪，他太低估了核爆炸的威力，结果成了死于核爆炸的第一个人。
    至此，苏联制造出能实用的原子弹只是个时间问题了!
    日本人的无米之炊
    对于各大国在研制原子弹领域上展开的激烈竞争，日本更是不肯落后，特别是日
本有核物理方面在世界上也颇有名气的几位专家，如东京理化所主任二阶义男，大阪
大学教授菊池正士和荒胜文策等人，尤其是荒胜文策教授，1934年曾进行过人工轰击
原子的实验并获得了成功。这使日本研究原子弹至少在专家方面还是有条件的。
    1940年，日本军方得知苏联和美国等国正在进行威力巨大的原子弹的研制，立即
引起密切注意，并决心着手进行研制。1941年 5月，日本陆军航空兵科技所所长安田
竹生将军正式接到研制原子弹的命令。安田竹生遂命令二阶义男主持代号为“二号研
究”的项目，研究制造铀弹的可行性。
    第二年，日本海军部也对原子弹的研制发生了兴趣，于 7月在东京召开了“核物
理成就利用委员会”第一次会议，讨论了原子能用于军事的可能性和日本能否在战争
中制造出原子弹，结论是肯定的。于是，海军部将这一任务交给了京都大学的荒胜文
策教授。这样，日本就同时有两个机构在进行原子弹的研制工作。
    对于日本来说，研制原子弹最大的困难是没有铀原料，因为日本是岛国，当时还
没有找到铀矿，这似乎是无米之炊。为此，日本陆军只好利用与德国的结盟关系，向
纳粹德国提出了支援 2.5吨铀的请求。德国还真很慷慨，立即答应了日本的要求，并
派潜艇先运1吨铀到日本，但这艘潜艇在驶至马来西亚附近海域时，被美军舰队击沉，
日本仍未解决铀原料问题。为此，日本把希望寄托于中国华北的土地上，但令日本失
望的是，也未找到可利用的沥青铀矿。这样一直到1943年，日本还未解决铀原料。只
在中国东北采到了4000余公斤含有铀的稀土铌酸盐矿物，送往日本进行提铀，但由于
这种矿物质含铀量低，提纯成本将上升上千倍，根本不具备提纯的可能。
    1944年 7月，日军在战场上已处于极为不利的态势，战败已成定局。日本更为迫
切制造出原子弹以做最后的垂死挣扎。这时，日本地质学家在日本福岛县发现巨晶花
岗岩中含有铀，遂决心以此为原料进行分离铀。但采用这种原料，如用电离法进行分
离，耗电量将占日本总发电量的 10%，可见日本的无米之炊绝难成席。而美军的空袭
又给日本几乎毫无可能的原子弹研制计划以致命的打击。1945年 4月13日，美军的空
袭炸毁了日本“二号研究”小组的大部设备，至此，“二号研究”小组正式向军部报
告，日本已无力制造原子弹。但日本军方还不死心，在美国向日本投掷了原子弹后，
仍召集原子专家寻问，能否在半年内制造出原子弹，如有可能，日本军队将不惜代价
拚死抵抗半年，以待原子弹来挽救危局。令军方首脑沮丧的是，原子专家的答复是：
不要说6个月，就是6年，日本也制造不出原子弹。日本无米之炊的原子弹研制计划最
后以失败而告终。
    美国的“曼哈顿工程”
    纳粹德国对犹太人的残酷迫害，使很多在欧洲工作的犹太人逃往美国，其中有为
数不少的科学家。这些科学家既对自己民族空前的大劫难感到痛心疾首，又为人类前
途未卜的未来感到担心。德国原子弹研制计划更使他们寝食难安，因为一旦希特勒拥
有了原子弹，那他是什么事都会干出来的。因此，逃到美国的犹太科学家一面密切注
意德国原子弹研制的进程，一面加紧对原子链式反应的研究。
    1938年12月，流亡到美国的意大利科学家费米等人，经过了连续 4昼夜的原子分
裂试验，证明了链式反应的可能性。费米指出：铀原子核裂变的过程中会有中子放射
出来，并继续使未裂变的铀核分裂，如此反应下去，直到铀元素全部分裂为止。反应
过程中会释放出巨大的能量。由于两次裂变之间的时间极短，所以巨大的能量是在瞬
间释放出来的。其形成的爆炸力从理论上计算，将是同质量TNT炸药的2000万倍。
    经过这次试验后，科学家们已经证明了研制原子弹的可能性，于是，以费料、西
德拉、泰勒为首的科学家开始在各地寻求支持，并向美国总统罗斯福起草了一份研制
原子弹的建议，著名科学家爱因斯坦也在建议上签了名。
    1939年 8月，这份签有诸多著名科学家的建议书，送到了美国总统罗斯福的办公
桌上。经过近两个月的反复研究论证，罗斯福于10月19日正式签署了研制原子弹的文
件。两天后，美国成立了研究原子武器的委员会，代号为“S-11”，主要成员有陆军
部长史汀生、范尼伐·布希博士、哈佛大学校长科南特博士等人，爱因斯坦是该委员
会的顾问。至此，美国也正式加入到原子弹研制的竞争行列。经过两年多的研究，美
国原子弹研制计划取得了重大进展，一是证明了任何能量的中子都会使铀( 235)原子
裂变，二是发现了钚(239)也像铀(235)一样，能在慢中子的轰击下发生裂变。由于美
国政府最初投入的经费不足，仅为6000万美元，因此，还未能建立起原子反应堆。
    1941年下半年，美国加快了原子弹的研制速度。12月，美国总统罗斯福批准了一
项规模浩大的原子弹研究计划。第二年8月，“S—11”委员会决定成立一个权限极大、
范围极广的原子弹研究机构，直接对总统负责、连副总统杜鲁门都不知道美国的核研
究计划。这个研究机构就是众所周知的“曼哈顿工程”，它将原来分散在各军种、各
大学、各实验室的核研究工作统一起来，进行了统筹计划和明确分工。参加“曼哈顿
工程”的总人数达15万之多，仅著名的科学家就有数百人，博士近千人，工程之大令
人瞠目。
    “曼哈顿工程”下设16项分支工程，由世界著名的科学家负责。有由恩里克·费
米负责进行链式反应试验的费米小组；有由佩汀负责研究铀生产技术的佩汀小组；有
由西伯格领导的研究钚生产技术的西伯格小组；有由奥本海默领导的“V计划”小组，
负责研究制造裂变材料的技术和原子弹总装工程等。
    费米小组于1942年12月 2日建成了世界上第一座铀—石墨原子反应堆。这个反应
堆高5.6米、长10米、宽9米，内可装核反应材料52吨，这个装置总重量达1400吨。在
这个反应堆中进行了人类历史上第一次人工控制的核反应，从实践上证明了链式反应
理论的正确性，为原子弹的制造奠定了坚实的基础。
    佩汀领导的小组解决了由天然铀(含铀0.7%左右)提纯高浓度铀(含铀 90%以上)的
技术，并于1943年6月21日在美国田纳西州建立了两座规模很大的K—25铀离析工厂，
为美国生产原子弹提供了充足的铀原料。
    奥本海默小组于1942年在新墨西哥州成立了阿拉莫斯实验室。为争取时间，奥本
海默从 4所大学调来了考克饶夫尔顿加速器、40英寸回旋加速器、静电加速器和1500
万伏的电子回旋加速器，并先后组建了3台新型加速器、2座小型反应堆和电子计算机，
完成了中子速度选择器的试验、反射层材料的性能试验和中子引发器的设计等一系列
重要课题的研究，为美国最终成功地制造出原子弹做出了杰出的贡献。因此，人们称
奥本海默为美国“原子弹之父”。
--
                      ===============CRAZY================
                      =                                  =
                      =   e_mail:hitclub@0451.com        =               
                      =                                  =
                      =        文武之道 一张一弛         =                          
                      ====================================

※ 来源:．紫 丁 香 bbs.hit.edu.cn．[FROM: 202.118.243.5]