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來源：互聯網

“小男孩（Little Boy）”是人類歷史上首次使用的原子彈，也是歷史上唯二投入實戰的核武器，另一枚投入實戰的的原子彈為投擲在長崎市的“胖子”。

該原子彈使用槍式構型，將一塊低于臨界質量的鈾-235用炸藥射向三個同樣處于低臨界的環形鈾-235，造成整塊超臨界質量的鈾，引發裂變連鎖反應。爆炸發生在城市上空 550 m處，據估計爆炸當量為1.5萬噸三硝基甲苯。采用這種構型的核武器在使用前并未進行過實際試驗。美國于1945年7月16日在新墨西哥州沙漠試爆的第一枚原子彈是采用內爆式構型的钚[bù]原子彈。

“小男孩”原子彈1945年8月6日由保羅·提貝茲機組駕駛B-29轟炸機轟炸機埃諾拉·蓋伊號（Enola Gay）在廣島市上空約9.448km高度投下，于日本當地時間早上8時15分在約548m的空中爆炸。蘑菇云在數秒內迅速升至約1.6萬米的高度，同時直徑擴展至5000米。事件中估計71379位平民罹難，另有約7萬人受傷，廣島遭受極大的破壞。整個城市都在這場毀滅性事件中遭受了重創。

第二次世界大戰結束后，“小男孩”原子彈仍有小規模量產，產量約為30枚。所有的“小男孩”原子彈在1951年1月底之前全部退役。

概述

小男孩（ Little Boy）是第二次世界大戰時美國在日本廣島市投擲的首枚原子彈的名稱。于1945年8月6日由保羅·提貝茲駕駛的B-29轟炸機轟炸機“艾諾拉·蓋”在廣島相生橋上空9,400米投下，日本標準時間早上8時15分在550米高度爆炸。

“小男孩”小男孩長3米，寬0.7米，重4,000千克，是人類歷史上首個投入實戰的核武器。

該原子彈的整體設計使用“槍式”設計，將一塊低于臨界質量的鈾-235以炸藥射向三個同樣處于低臨界的環形鈾-235，造成整塊超臨界質量的鈾，引發核子連鎖反應。小男孩裝有64kg的鈾-235，但當中只有不到1kg在爆炸中進行了核裂變，釋放的能量約相等于15kt TNT炸藥爆炸所釋放出的能量，即約63TJ。約七萬人直接死于小男孩的核爆炸，另有大約七萬人在核爆炸中受傷。在核爆炸后的數日至數年之間，依舊有大量的人死于核子塵埃放射引起的癌癥。懷孕的母親亦因放射而流產，部分初生嬰兒發育畸形。

據統計，直到1999年，死于小男孩原子彈的直接襲擊及核輻射傷害的人數總計已超過20萬。

由于美國在戰時未能而未能提煉足夠濃縮鈾制作試驗彈，小男孩的“槍式”構型原子彈在使用前并未進行過試爆測試，僅有的一枚“槍式”原子彈直接投入實戰。

戰爭結束后，人們最初并未預料到比內爆式的钚原子彈效率更低的槍式原子彈會再次被大批量制造。然而，到了1946年年中，美國的钚產量出現了暴跌。為了解決這一問題，桑迪亞基地生產了六個“小男孩”裝置。1947年，海軍軍械局還為P-2海王星巡邏機部署了額外的25個“小男孩”裝置，這些飛機能夠從中途島號航空母艦上起飛。直到1951年1月底，所有的“小男孩”裝置均已退役。

理論基礎

核理論認識

核能的產生以核反應為基礎。1938年德國科學家哈和斯特拉斯曼發現了重金屬U235 原子核的裂變現象。鈾原子核裂變時釋放出巨大的能量,這個能量來源于原子核內核子的結合能,能量值與核裂變時的質量損失相關。在此之前,原子物理的發展為核能利用做了長期的理論鋪墊,這其中不乏一個個里程碑式的事件。

1895年,德國物理學家威廉·倫琴發現了 X射線。

1896年,法國物理學家貝克勒爾發現了天然放射性現象。

1897年,英國物理學家湯姆遜發現電子。

1898年,居里夫婦發現新的放射性元素釙(Po)。

1902年,居里夫人發現放射性元素鐳(Ra)。

1905年,阿爾伯特·愛因斯坦提出質能轉換公式。

1914年,英國物理學家歐內斯特·盧瑟福實驗確定了氫原子核的結構。

1935年,英國物理學家詹姆斯·查德威克發現了中子。

此后,核能利用從理論走向現實,人類進入了原子能時代,從核武器研發到核能的和平利用,從裂變反應堆到聚變反應堆,核能已成為人類能源結構中不可或缺的一環,并將在未來發揮更為關鍵的作用。

基本原理和相關概念

必須使核燃料發生鏈式裂變反應才能釋放原子核中的能量。所謂鏈式反應，就是指鈾235被一個中子撞擊分裂后，放出2-3個多余的中子，這些中子再撞擊到另外的原子核，引發更多次裂變，像鏈條一樣傳遞下去。

原子彈是利用鈾235或钚239的原子核自持裂變鏈式反應原理制成的核武器，也稱為“裂變核武器”。要使鏈式反應可自持地進行下去，原子彈中的裂變裝料必須大于一定的質量，這一質量稱為“臨界質量”。臨界質量的大小與裂變裝料的種類、密度等因素有關。

“槍式”構型

原子彈的設計原理就是使處于次臨界狀態的裂變裝料瞬間達到超臨界狀態。根據超臨界狀態實現方式的不同，原子彈可分為槍式結構和內爆式結構兩種。槍式結構又稱壓攏型，即把兩塊或多塊處于次臨界狀態的裂變裝料，在化學炸藥爆炸產生的力推動下迅速合攏而成為超臨界狀態。內爆式結構又稱內爆式核武器，即利用化學炸藥爆炸產生的內聚沖擊波和高壓力，壓縮處于次臨界的裂變裝料，使其密度急速提高，而成為超臨界狀態。

“小男孩”原子彈，是由美國物理學家弗朗西斯?伯奇的領導小組開發的一種采用“槍式起爆法”設計的鈾彈。這種原子彈在引爆時，需要利用無煙火藥爆炸時產生的能量，讓兩塊低臨界質量的鈾-235撞在一起，達到超臨界狀態，引發核爆炸。因為這個引爆過程非常像槍械發射子彈擊中目標，所以被稱為“槍式起爆法”。

制造過程

曼哈頓計劃

第二次世界大戰前夕的 1939 年 1月,德國科學家尼爾斯·玻爾訪問美國,帶來了發現鈾核裂變的消息,在美國引起轟動,因為核裂變會產生巨大的核能。8 月 2 日，阿爾伯特·愛因斯坦從匈牙利籍物理學家里奧·西拉德(Leo SzilAMD)那里得知納粹德國已經禁止從本國及占領的捷克斯洛代克出口鈾。愛因斯坦和西拉德斷定德國正在制造一種威力空前的武器。兩位科學家給富蘭克林·羅斯福發去了一封由西拉德起草,愛因斯坦簽名的信,正是這封信催生了曼哈頓計劃。羅斯?？偨y在收到信件后,開始重視核航彈計劃,1941 年夏指示要全力以赴進行研究。與此同時,英國科學家提醒女王陛下政府存在著將核裂變用于軍事目的的可能性,于是英國政府進行了代號為MAUD 的原子計劃。最后,美、英二國的研究小組合并,開始了真正制造原子彈的“曼哈頓計劃”。曼哈頓計劃于 1942 年進行了重組,交給美國軍政委員會,由萊斯利·格羅夫斯將軍負責。格羅夫斯起用原子科學家羅伯特·奧本海默(Robert Oppenheimer)。他從 1941 年秋開始,參加了美國研制原子武器的工作,1942 年受命組建曼哈頓計劃中的洛斯阿拉莫斯科學實驗室,1943 年被任命為該實驗室主任,成為核航彈研制設計的總負責人,為第一顆原子彈的制造作出了重要貢獻,被譽為“羅伯特·奧本海默”。從 1942 年 8 月 13 日起,整個研制計劃使用了代號“曼哈頓工程”，原子科學家也統稱為“科學工作者”,并且實行了嚴格的軍事保密制度和隔離制度。

這項計劃雇傭了美國、英國、加拿大等各國人士超過13萬人，其中不乏眾多諾貝爾獎得主，包含了當時的三個主要的實驗室——洛斯阿拉莫斯、華盛頓哥倫比亞特區漢福德、田納西州橡樹嶺?！?a href="/hebeideji/6839668753684352758.html">曼哈頓計劃”的首席科學家為羅伯特·奧本海默。這位在新墨西哥州度過了童年的科學家和萊斯利·戈羅夫以及物理學家恩斯特·勞倫斯一起將實驗室的地點定在了洛斯阿拉莫斯小鎮的農場學校。

這座實驗室有一個更為熟知的代號——“Y地點”，而在此之前，洛斯阿拉莫斯是一個沒有名字、不為人知的地方。實驗室成立后，羅伯特·奧本海默便順理成章地成為了洛斯阿拉莫斯實驗室的第一任主任。在“曼哈頓計劃”期間，洛斯阿拉莫斯實驗室總共研制了3枚原子彈，1945 年 7 月 16日，代號為“三一”的原子彈試驗在新墨西哥州阿拉莫戈多試爆成功,也就是在當日，曼哈頓計劃宣告結束。另外兩枚的名字為“小男孩”和“胖子”，分別被投到了日本的廣島市和長崎市。

鈾濃縮

目前國際上采用的鈾濃縮方法包括離心法、氣體擴散法和激光法。在這些方法中，氣體離心分離機是用于氣體離心法提煉濃縮鈾的關鍵設備之一。這種設備的作用類似于洗衣機利用離心力除去衣物中的水分。通過每秒轉動達到２萬次以上的高速旋轉離心機，可以將天然鈾礦中的其他同位素分離出去，從而使剩余的鈾235的濃度超過95％。這樣一來，就具備了制造核武器所需的鈾235濃縮級別。鈾235被廣泛應用于核武器的制造，但它在自然鈾礦中只占約0.7%的比例。由于自然鈾同時含有三種同位素，必須將其他同位素進行分離，從而提高鈾235的含量，方可用于核武器的制造。這個過程被稱為“濃縮”。

為確保避免單一方案失敗的風險，當時同時在美國的漢福德（Hanford）和田納西州的橡樹嶺（Oak Ridge）也建立了提純工廠，以三種方案齊頭并進進行研發。美國為確保原子彈研制的成功，投入了巨大的資金，可謂是不惜成本。舉例來說，亨德里克·洛倫茲所使用的回旋加速器所需的大量白銀線圈，為了制造這些線圈，美國甚至向財政部借用了大約 1.4萬噸白銀。整個曼哈頓計劃的總投資超過 20 億美元，相當于今天的兩百多億美元，項目的參與人數達到數萬人。

鈾濃縮工作是在田納西州的橡樹嶺進行的，通過Y-12國家安全大樓內的電磁分離廠來完成。該工廠最終于1944年3月完全投入運營。第一批經過高度濃縮的鈾于同年6月被運送到洛斯阿拉莫斯實驗室。獲取制造核航彈所需的大部分鈾主要依賴于比屬剛果的辛科洛布韋礦場。這得益于高卡唐加礦業聯盟的首席執行官埃德加·桑吉爾的高瞻遠矚。他在1940年將約1,200噸的鈾礦運至紐約的史泰登島倉庫儲存。在1944年和1945年之間，部分數量的1,200噸鈾礦和氧化鈾通過阿爾索斯任務運送至橡樹嶺進行濃縮。此外，德國在1945年投降后，試圖將氧化鈾和武器技術運送至日本的U-234潛艇上攜帶了559千克的氧化鈾，但該潛艇被捕獲后，這些材料也被送往橡樹嶺進行濃縮。在理論基礎和核原料提取都完備的情況下，“小男孩”原子彈終于問世了。但在將“小男孩”投放于廣島市之前，并沒有對這種槍式核武器進行實際試驗。唯一的核試驗是钚作為裂變材料的內爆式裝置，也就是說，“小男孩”這種構型的原子彈被直接投入實戰。

組成部分

在開發代號為“小男孩”的原子彈過程中，科研人員經過計算得出一個關鍵結論：將炸彈定時引爆，使其在離目標550米的高空時爆炸，這樣可以獲得最大的破壞力。為了實現這一目標，設計人員構建了一套復雜的起爆系統，由計時、氣壓和雷達高度計三個部分組成。這些裝置在原子彈投放瞬間按順序啟動，確?！靶∧泻ⅰ痹訌椏梢园凑疹A定條件進行爆炸。

彈殼裝置

該武器的目標彈殼內部有一個容器，容納了直徑為33厘米的鎢碳化物壓制體，重量為310kg。這個壓制體充當中子反射體，增加了鈾核心中的臨界質量數量，同時它還充當慣性壓制體，將核心盡可能長時間地保持在一起，以增加爆炸產生的能量。進行組裝時，鈾核心位于一個直徑為16.5厘米的圓柱形腔體內，周圍包裹著一層厚度為8.255厘米的鎢碳化物。選擇鎢碳化物作為壓制體（而不是“胖子”原子彈中使用的天然鈾）的原因，是因為需要阻止中子進入裝置。U-238的自發裂變頻率比U-235高100倍，足夠大的一塊（200公斤）天然鈾會產生3400個中子/秒，這對于采用炮管組裝是不可行的。

當彈頭與目標插件相遇時，沖擊力使組裝好的核心和支撐目標的鎢碳化物盤靠近一塊可塑性的鋼盤，即所謂的“鐵砧”，鐵砧會發生變形，像薄餅一樣擴展，從而緩沖沖擊并吸收大部分彈頭的動能；其動量則被龐大的目標彈殼吸收。完整原子彈的工程設計，即1850型，于1945年2月完成，之后只需要進行實際使用前的準備。實際上，“小男孩”原子彈在1945年初已經準備好進行實戰使用，只是鈾濃縮的工作在當時尚未完成。

為了觸發鏈式反應，必須有中子源提供“點火”中子。核爆炸裝置的中子源可采用：氘氚反應源、釙-210-鈹源、和锎-252自發裂變源等。原子彈爆炸產生的高溫高壓以及各種核反應產生的中子、γ射線和裂變碎片，最終形成沖擊波、光輻射、早期核輻射、放射性沾染和電磁脈沖等殺傷破壞因素。

小男孩采用的引爆設計因為存在頗大的危險性，所以之后只在試驗武器上出現，而再沒有在其他武器上使用。如果運載小男孩的飛機墜毀，彈內的的鈾塊可能被撞擊會擠在一起，到達臨界質量后或會釋放大量輻射，甚至可能全面爆炸。而如果飛機掉進水中，炸彈入水后也很可能會起爆。

計時系統

根據科斯特·馬倫的描述，在“小男孩”原子彈被運輸時，彈體上的電線與炸彈艙頂部的螺旋管相連接。當炸彈投放時，電線會脫離連接并觸發內部的計時器開關，該開關會通知炸彈開始倒計時45秒然后引爆。炸彈的頂部有三個綠色的“安全”插頭，排列成L形。一旦機組做好投彈準備，就會將這三個綠色插頭更換為紅色的預警插頭。

在計時系統中，時鐘盒固定在下部的隔板上，其中包括一到四個電池盒和三個保險裝置電器接頭以及它們的安裝管，兩個分裂環鎖緊套圈，它們將電池盒固定在目標盒適配器上。隔板上還可見六個直徑為1.9厘米的導管孔，這些孔用于通過APS-13雷達和氣壓開關的導線，在測試階段將導線穿過這些孔，然后從尾部引出。這些鎖緊套圈中的一個頂部，帶有緊固螺栓。此外，計時系統還還包括APS-I3雷達裝置、氣壓開關等裝置。位于該艙室末端的大型鋼塊被螺栓固定在目標彈殼上，用作吊環的后固定點。

一個計時器被設置，確保炸彈在投放后至少15秒才會引爆，以確保飛機的安全，而這個時間是“小男孩”原子彈預測下降時間的四分之一。計時器底部有著六個15秒的時鐘延遲定時器，左側是保險絲，右側是所有的電源插座，而電容器和繼電器則位于計時器的頂部。當炸彈開始下降時，計時器被觸發，此時連接炸彈與飛機的電動插頭被松開，計時器切換到內部的24伏特電池，并開始工作。

氣壓裝置

定時裝置工作15秒后關閉，緊接著氣壓裝置開始工作。在氣壓裝置開始工作的同時，雷達裝置也開始通電。“小男孩”原子彈內部的氣壓裝置，其實就是覆蓋著金屬薄膜的真空室。隨著原子彈高度越來越低，金屬薄膜會在大氣壓的擠壓下逐漸變形。設置氣壓裝置的目的，主要是為了延遲雷達裝置開始工作的時間，防止其出現問題過早引爆原子彈。當15秒時間到達時，雷達高度計被激活，負責接管之后的階段。

雷達高度計

在“小男孩”原子彈下落到距離地面2000米的高度時，金屬薄膜閉合電路，氣壓裝置停止工作，雷達高度計開始工作。這里所使用的雷達高度計，實際上就是用AN / APS-13尾部報警雷達，這是由轟炸機使用的雷達改造而來的。當雷達高度計探測到原子彈已經下落至預定高度時，就會擊發布置在原子彈尾部的三個Mk15 Mod 1型引信。引信被擊發后，會立刻將后膛中放置的四包無煙發射藥引爆。火藥爆炸時產生的能量，會將布置在原子彈尾部處于低臨界狀態的鈾-235，發射出去。這個空心圓柱體，會通過長度為1.8米炮管，射向位于原子彈前部的另一塊鈾-235。在與前部的鈾-235塊碰撞時，速度已經達到300米/秒。在這樣的速度下，兩塊低臨界質量的鈾-235在相撞后10毫米就可以發生鏈式反應，達到超臨界狀態，引發核爆炸。為了確保原子彈在爆炸時不會對投放飛機造成損害，曼哈頓計劃實驗室為“小男孩”原子彈配置了無線電近炸引信，以確保在低空約550米高度引爆該核航彈，為投放飛機提供足夠的時間遠離危險區域。

減速降落傘

此外，據一些目擊者描述，“小男孩”在投放后還啟動了減速降落傘，這進一步為飛機脫離危險區域爭取了時間。

投入實戰

裝彈入艙

第一架被指定進行改裝的 "超級堡壘 "是 B-29-5-BW-42-6259。萊特機場收到飛機后，立即對其進行了改裝，以攜帶 "瘦子 "钚基炸彈。雖然這種武器被證明是失敗的，但卻推動了第一枚 "銀牌 "炸彈的誕生。計劃中的炸彈約長 5.8米，無法裝入 B-29轟炸機的兩個炸彈艙。因此，轟炸機機腹中央的機身部分被拆除，通常安裝在兩組炸彈艙門之間的雷達罩也被拆除。在機翼翼梁下，需要一個單獨的炸彈懸掛系統將武器固定在改裝后的機身內。然而，3 月份在加利福尼亞州穆羅克機場對這種配置進行的首次測試導致艙門損壞，轟炸機需要返回萊特機場進行維修。雖然設計出了新的懸掛系統，但由于洛斯阿拉莫斯公司的工作人員意識到 "瘦子"的設計徒勞無功，轟炸機的試飛于1944 年 6 月被迫中止。

被稱為 "小男孩 "的鈾基炸彈要短得多，它只有 3米，直徑為0.7米。然而，它的重量卻達到了4400kg，接近 B-29轟炸機有效載荷能力的最大極限。雖然 "小男孩 "可以很容易地裝入一個炸彈艙，但 42-6259 號飛機還是恢復了原來的雙彈配置，需要一個不同的、更堅固的釋放系統。同樣的炸彈艙配置還可以容納第二種钚設計，即 "胖子"。經過這些改裝后，"銀盤 "B-29 原型機飛往猶他州的溫多佛陸軍機場，并被分配到第 216 基地部隊。溫多佛是一個荒涼的地方，經常被飛行員揄地稱為 "剩菜場"。盡管地處偏遠，但這里離洛斯阿拉莫斯較近，對用于進行相關測試的飛機來說更為方便。42-6259 號飛機一直作為試驗臺使用，直到 1944 年底在一次著陸事故中受損，并于 1948 年徹底報廢。

到 1945 年 7 月底，"小男孩 "原子彈已經在天寧島的北機場準備就緒。在1945年的8月5日，原子彈被裝載到“伊諾拉·蓋伊”號飛機上，機組人員接受了簡報，在8月6日的凌晨起飛。機長威廉·“迪克”·帕森斯裝載了四個用來推動彈頭通過炮管的發射藥袋，保羅·W·蒂貝茨上校將飛機的控制權移交給轟炸機轟炸隊長托馬斯·W·費瑞比少校，最終由托馬斯·W·費瑞比少校釋放了“小男孩”核航彈。

廣島引爆

到1945年8月，盟軍“曼哈頓計劃”執行者總共設計出兩種型號的原子彈。美國陸軍航空隊第509混合大隊配屬波音B-29“超級空中堡壘”轟炸機，負責從日本南部馬里亞納群島（Mariana Islands）的天寧島(Tinian)出發，于1945年8月6日將名為“小男孩”的原子彈投向廣島，3天后又將名為“胖子”的原子彈投向長崎。

此前東京、大阪等大城市頻遭美國飛機的空襲，但廣島卻是個例外，平靜無波。廣島市是一個軍事工業基地，日本當局已經預見到遭受空襲的命運，因此已經將40萬人口疏散，僅剩下24.5萬人滯留在城中。所以直到"小男孩 "原子彈引爆之前，日本本州島西部的港口城市廣島，都如平日一樣熙熙攘攘。

1945年8月6日早上6時整，由封基爾克率領的八人機組接到總統的秘密指令后，立刻起飛前往日本廣島的上空。在他們的后方，還有數架轟炸機和負責護航的飛機。7時零9分，日本地面雷達探測到這些美國飛機正逼近廣島市，緊急發出了空襲警報，市民們趕忙躲進地下防空洞。然而，執行任務的美國軍隊飛行員這時并沒有立刻投下炸彈，而是飛過廣島上空，沒有發起任何襲擊。人們看到沒有發生任何事情，于是離開了防空洞。

8時整，地面雷達再次探測到兩架美國B-29重型戰略轟炸機。然而，日本軍方錯誤地認為這兩架飛機是在執行偵察任務，因此許多人沒有進入防空洞。10分鐘后，這兩架飛機抵達了廣島市中心上空的相生橋位置。投彈手費雷比少校從1.5萬米的高空投下一個顏色相間的巨大降落傘，然后轟炸機駕駛員掉頭返航，而降落傘之下的正是"小男孩 "原子彈。

這顆被冠名為“小男孩”的原子彈屬于壓縮型設計，核心所使用的鈾-235放射性物質總重為64公斤。其爆炸威力相當于1.5萬噸的三硝基甲苯爆炸威力。廣島位于一個低平的海港城市，當時的爆炸投放發生在距離廣島市中心點約240米的位置。這次爆炸導致了超過9萬人喪生，還有超過5萬的人員受傷。城市中的建筑物幾乎全部被摧毀，大約85%的建筑物在爆炸中毀于一旦。整個廣島市幾乎被夷為平地。如果想要實現相似的破壞效果，需要使用大約200架滿載常規炸彈的飛機進行轟炸。雖然相比于投放在長崎市市的胖子核航彈，這枚炸彈的威力較小，但由于廣島位于平坦地區，造成的破壞和傷害人數卻遠遠超過了長崎，因為長崎的原爆點位于一個小山谷中。3日后（8月9日），美國軍隊向長崎投擲名為胖子的原子彈。1945年8月15日，日本宣告無條件投降，第二次世界大戰結束。

爆炸威力

整體毀傷效果

根據1945年公開的資料，廣島爆炸導致約66,000人在爆炸直接中喪生，還有69,000人受傷程度不一。隨后的評估將死亡人數可能高達14萬人。據記錄，廣島核爆炸造成當時超過7萬人當場死亡。隨后，由于核輻射，許多人罹患癌癥，還出現了孕婦流產和出生嬰兒畸形的現象。到1945年11月，距離爆心500米以內的人的死亡率高達98%至99%；在500到1000米范圍內，死亡率為90%。從1945年8月到12月，總共有9 ~ 12萬人死亡。到1999年，因原子彈“小男孩”而死亡的人數增至20萬?，F在，廣島市相生橋附近地區仍然受到放射性污染的影響。

在戰爭結束后，曼哈頓計劃派遣了一個調查小組前往廣島，以評估爆炸對城市的影響。這個小組的成員包括威廉·彭尼、羅伯特·瑟伯和喬治·雷諾茲。他們對受到影響的物體和結構進行了評估，得出炸彈的威力大約為1.2 ± 0.1萬噸。隨后，通過對焦炭現象進行的計算，得出的威力范圍為1.3至1.4萬噸。到了1953年，弗雷德里克·萊因斯計算出炸彈的威力相當于1.5萬噸的黃色炸藥（約63太焦耳），這個數字被正式確認為官方威力數據。

"小男孩"原子彈的巨大破壞力主要源自于三個主要的因素：沖擊波、火災以及輻射。

沖擊波

鈾或钚的裂變或核武器中氫同位素的聚變導致在很短的時間內在有限的空間中釋放出大量能量，導致裂變產物、彈殼和其他武器部件被提升到極高的溫度，類似于太陽中心的溫度。裂變武器殘余物達到的最高溫度為數千萬度，可與常規高爆武器的最高溫度5,000°C相比。由于核爆炸產生的大量熱量，所有材料都轉化為氣態形式。由于氣體在狹小的空間內瞬間爆炸，因此會產生巨大的壓強。

核彈爆炸引發的沖擊波或壓力波是由X射線加熱的空氣產生的（稱為火球），它在各個方向傳播，初始速度超過了音速。一般來說，爆炸是由有限空間內大量能量在短時間內迅速釋放引起的。這對于傳統的“高爆炸藥”（如三硝基甲苯）以及原子彈爆炸都是適用的，盡管兩者產生能量的方式完全不同。能量的突然釋放導致溫度和壓力顯著增加，從而使所有存在的材料轉化為熾熱的、被壓縮的氣體。由于這些氣體處于非常高的溫度和壓力下，它們迅速膨脹，從而在周圍介質（空氣、水或土地）中引發一種稱為“沖擊波”的壓力波。爆炸中心的風速大約是440米/秒，相當于12級臺風的風速的10倍。

原子彈引爆后會發出兩個熱輻射脈沖。在第一個脈沖中，持續大約1/10秒，表面溫度非常高。因此，在這個脈沖期間，火球發出的輻射主要在紫外線區域。雖然紫外線輻射可能會引起皮膚燒傷，在普通空中爆炸后的大多數情況下，首個熱輻射脈沖在這方面卻不會構成重大危險，原因有幾個。首先，由于脈沖時間很短，只有大約1%的熱輻射出現在初始脈沖中。其次，紫外線可以被中間的空氣很容易地吸收，因此在爆炸距離較遠的地方傳遞的劑量可能相對較小。最后，似乎首個脈沖的紫外線輻射只有在其他熱輻射效應更為嚴重的范圍內，才會對人體皮膚產生顯著影響。然而，值得一提的是，雖然第一個輻射脈沖對皮膚的燒傷可以忽略，但它能夠對眼睛產生暫時甚至永久的影響，特別是對于碰巧面向爆炸方向的個體。

與第一個脈沖相比，第二個輻射脈沖可能會持續幾秒鐘，例如，對于1兆噸當量的爆炸，持續大約10秒；它攜帶了約99%的總熱輻射能量。這種輻射是導致受到暴露的個體在19.3千米，甚至更遠的范圍內遭受不同程度的皮膚燒傷的主要原因。

核武器與更傳統類型的武器相似，因為它們的破壞作用主要是由沖擊波導致的。核爆炸的能量可以比最大的傳統爆炸強幾千（或百萬）倍。其次，對于釋放相同能量的情況，核爆炸裝藥的質量要比傳統的高爆炸裝藥小得多。因此，在前者的情況下，原子彈的裝藥轉化為上述熾熱、被壓縮氣體的可用材料量要少得多。這導致了在引發沖擊波的機制方面稍有不同。

在廣島市，位于爆炸中心正下方約1.6千米的區域內，幾乎所有的物體都被完全毀壞，唯有大約50座經過嚴密加固、能抗震的鋼筋混凝土建筑物依然屹立，雖然它們外表存留，內部幾乎已被挖空。窗戶、門、窗框等都被撕裂破壞。嚴重的爆炸影響周圍，近似遵循距離爆炸中心1.8千米處約34千帕等壓線。廣島全市7.6萬幢建筑物全被毀壞的有4.8萬幢，嚴重毀壞的有2.2萬幢。“小男孩”原子彈對廣島的破壞范圍約為13平方千米。

火災

核爆炸的燃燒作用沒有任何特別的特征。原則上，使用常規燃燒彈和高爆彈可以達到同樣的火力和爆炸破壞的總體結果。然而，可以看出，由于這種破壞是由一枚能量只有1.25萬噸左右的核彈造成的，因此，核武器能夠造成巨大的火災和爆炸破壞。從日本觀察員那里獲得的確切證據表明，熱輻射導致薄而深色的棉布，例如戰爭期間常用的遮光窗簾、薄紙和干燥腐爛的木頭在距離地面零點1千多米的地方著火。火災一旦開始，有幾個因素，與核爆炸造成的破壞直接相關，影響了火災的蔓延。爆炸打破窗戶，吹入或損壞防火百葉窗，剝離墻壁和屋頂護套。塌的墻壁和屋頂，使許多建筑物更容易發生火災。耐火結構通常因樓梯、電梯和防火墻開口處的損壞以及地板和隔斷的破裂和倒塌而處于有利于火災內部蔓延的狀態。

雖然日本城市有防火帶，既有自然的，如河流和空地，也有人工的，如道路和清理區，但這些防火帶在防止火勢蔓延方面不是很有效。原因是防火帶的兩側經常同時發生火災，因此它們無法達到預期目的。此外，爆炸經常將可燃材料散落在防火帶和空地上，例如院子和街道區域，因此無法防止火勢蔓延。?

廣島核彈引爆約20分鐘后，就發生了大規?；馂?，火勢顯示出通常與風暴火災有關的許多特征。一陣風從四面八方吹向城市的燃燒區，在爆炸后約2至3小時達到每小時48至64千米的最大速度，大約6小時后下降到輕度或中度，方向可變。

輻射

伴隨核武器爆炸伴而來的是各種核輻射，包括中子、伽馬射線以及α和β粒子?；旧纤兄凶雍筒糠仲ゑR射線是在實際的裂變過程中發射出來的。這些被稱為“即時核輻射”，因為它們與核爆炸同時產生。這種致命輻射的半徑大約為1.3千米。

在裂變中釋放的一些中子立即被捕獲，而其他一些中子則與武器中存在的各種核發生“散射碰撞”。這些過程通常伴隨著伽馬射線的瞬時發射。此外，許多逃逸的中子與空氣的原子核發生類似的相互作用，從而在爆炸點周圍形成了伽馬射線的擴展源。其余的伽馬射線和β粒子在一段時間內被釋放，因為裂變產物在放射性衰變過程中發生。α粒子以類似的方式被排出，這是由于武器中未發生裂變的鈾或钚的衰變所致。然而，“小男孩”原子彈的情況由于是在距離地面550米的高空爆炸，裂變產物被抬升到平流層并擴散至周邊區域，因此并沒有產生炸彈坑，也沒有局部的放射性沉降。

到1945年年底，總計有14萬的日本民眾死于此次原子彈爆炸。美國在戰后組建了原子彈傷亡委員會（ABCC），以及其后繼者輻射效應研究基金會（RERF），對原子彈幸存者及其子女進行了流行病學和遺傳學研究。該研究計劃為輻射健康標準提供了主要依據。

戰后發展

曼哈頓計劃的總指揮萊斯利·R·格羅夫斯少將很早就意識到，軍方不可避免地將在這種新武器方面擁有重要職責，因此要做好相應準備。在戰爭期間，主要是科學家們負責核武器的相關事務，但隨著他們回到平民生活，政府不得不考慮這些核武器將交由誰管理。從1946年中期開始，隨著國家對平民和軍方在原子能方面的角色進行研討，格羅夫斯著手確保軍方能夠接手處理這種新武器。

他選擇了吉爾伯特·M·多蘭德上校和其他63名年輕的陸軍軍官，派遣他們前往新墨西哥州阿爾伯克基的桑迪亞基地，學習相應的技能。在曼哈頓工程區于1946年底解散后，格羅夫斯繼續在武裝部隊特種武器項目首席的職位上監督他們的工作。從任何標準來看，這些后來被稱為桑迪亞先驅者的年輕陸軍軍官，都是一群令人印象深刻的人才。他們大多數是格羅夫斯從美國軍事學院的優秀畢業生中挑選出來的。而除了少數幾位外，他們幾乎都來自工兵部隊。在接下來的幾十年里，一些先驅者將繼續從事維護和管理美國核武器的職業。

所有的“小男孩”裝置都在1951年1月底前結束服役。直到1986年，史密森尼學會展示了一個“小男孩”（除了濃縮鈾之外都仍是完整的組件）。后來，美國能源部從博物館取出了該武器的內部組件，以防止炸彈被盜取并使用裂變材料引爆。直到1993年政府將空殼還給了史密森尼學會。目前，在美國境內有著三枚解除武裝的“小男孩”核彈展示品，還有一枚則在倫敦的帝國戰爭博物館進行展出。

原子彈是科學技術最新成果快速應用于軍事領域的一個顯著范例，世界核大國的歷史發展證實了這一點。自1939年10月，美國政府決定開展原子彈研發工作起，到1945年美國已經成功制造了四顆原子彈。其中一顆用于試驗，兩顆被投向日本，而剩下的一顆則未被使用。

自從全世界都看到小男孩原子彈在日本用于實戰的威力后，其他國家或加快自身研發進程，或就此開始自己的研發部署。其他國家爆炸首顆核彈的時間分別是：蘇聯——1949年8月29日；英國——1952年10月3日；法國——1960年2月13日；中國——1964年10月16日；印度——1974年5月18日。中國的第一次核試驗采用塔式爆炸方式，使用了內部爆炸構型的鈾彈。1965年5月14日進行的第二次核試驗中，核裝置通過飛機投放。而在1966年10月27日的第四次核試驗中，核彈頭則是由導彈進行攜帶的。

目前，核武器的發展正處于一個轉折點，即從核試驗轉向實驗室模擬研究的階段。這一歷史趨勢有助于推動科學技術的更快發展。盡管出臺了全面禁止核試驗條約，但是這并未完全阻止核武器及其技術的發展，美國和俄羅斯仍然必須維持他們的核威懾戰略和能力。

全面禁止核試驗條約（CTBT）的簽署意味著核試驗將不再被允許進行。然而，核武器的研究并未停止，而是轉變為了實驗室模擬和計算機模擬等方式。根據CTBT的相關規定，一些小規模的“零當量”實驗被認為不違反該條約，只要核反應產生的能量不超過實驗中所用炸藥爆炸釋放的能量，那么這種有核反應的實驗就不會被視為違約。在CTBT簽署之前，美國就已經大力發展實驗室模擬和計算機模擬手段，以增強其核武器研究能力，保持其核威懾的有效性。為了增強實驗能力，他們投入了數十億美元的投資，建設地面實驗設施。而在CTBT簽署后不久，美國就進行了多起次臨界實驗，以繼續深入研究核武器。

參考資料 >

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從核彈“搖籃”到科研重地——探秘美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室|走進實驗室.中國科技網.2023-08-17

投到廣島和長崎的原子彈，二者有什么不同之處 ?.投到廣島和長崎的原子彈，二者有什么不同之處 ?.2023-08-17

抗戰史上的今天：美國在日本長崎投下原子彈.今日頭條.2023-08-16

答澎友 | 相當于21噸TNT炸藥的爆炸，是什么威力?.澎湃.2023-08-28

世界上最早的核試驗.人民網.2023-08-16

簽名、測試!美軍原子彈投向日本前的照片-新華時政-新華網.新華網.2023-08-16

廣島和小男孩改變了世界歷史進程，核爆后真實的數據讓人恐怖至極.手機鳳凰網.2023-08-28

日本廣島紀念遭原子彈轟炸69周年(組圖)-國際頻道-新華網.新華網.2023-08-16

世界上首枚實戰型原子彈，在爆炸前的40秒發生了什么？.今日頭條.2023-08-18