美国在日本广岛首枚核弹效率太低：60公斤装药只有700克裂变

目前所知道的起动裂变燃料的裂变爆炸的方法有三种。第一种叫“枪法”，这种方法是非常迅速地将两块或多块次临界的裂变物质（它们每块都不能依靠自身起动非可控的裂变反应）推在一起（无多大压缩）达到超临界状态。这一方法的最著名的例子是用在1945年8月6日在日本广岛上空爆炸的“小男孩”炸弹的设计中。这枚炸弹的尾部有一个铀一235的塞子（它构成临界质量的42%),这个塞子通过直径3英寸的管子、通过弹壳的长度，射入武器头部的一系列铀一235同心环（它们构成临界质量的其余58%)中。据报道,这个特殊装置的60公斤核装药中大约只有700克(约25盎司)发生裂变，效率约为1.2%。枪法技术本质上是浪费核燃料的，因为它缺乏能减少裂变燃料用量的任何方式的压缩机制（枪法只是将次临界物质不加压缩地合拢在一起)。

小男孩核弹

第二种起动裂变爆炸的方法是更先进、也更复杂的内爆法。内爆法是用高能炸药“透镜”（所谓炸药“透镜”，是用特殊形状和特殊放置的炸药产生并会聚爆轰波）去“挤压”（向心爆聚）次临界的裂变物质。当全部炸药“透镜”同时爆炸时，它累积地产生向内的球面冲击波。这一球面冲击波快速増大核燃料的密度，能够在不减少质量的情况下缩小燃料的体积。事实上，爆炸前的金属这时已成液体)，使得裂变物质成为超临界状态。长崎爆炸的“胖子”炸弹总共用了6.2公斤的钚，于1945年8月9日在日本长崎上空爆炸。据报道，燃料用了6.2kg(13.6磅）钚，约有1.3公斤发生裂变，效率为21%,大约是广岛爆炸的“小男孩”炸弹效率的17.5倍15。

内爆法武器比枪法武器的优越性在于用同样数量的裂变材料，内爆法可制造出的弹头威力是枪法的2?3倍。另一方面，早期的内爆弹头比早期的枪法武器更庞大、更笨重，因而要求更大的运载工具（飞机或导弹)16。然而，枪法武器的最突出的优点是它的性能可靠。比起内爆法武器来它还有另一个优点是在相同的威力下，枪法武器的直径较小，它适合于制造用于表面下爆炸的钻地武器。例如美国的所有钻地核弹头都是枪法核弹头。枪法武器也有它的缺点。为爆炸成功，内爆法武器要求炸药与“组合芯”的极复杂的配置；而从每千克裂变材料的威力的观点看来，枪法武器的效率低得可怕。此外，由于枪法武器是一点起爆系统，不如多点起爆系统的内爆武器安全。

胖子核弹

这两种裂变反应的方法都要求用一个点火器，即中子源，在准确的时刻放出一束中子脉冲引发链式反应。点火器放出的中子必需非常充足，这才能确保裂变材料充分反应。

应该指出，对于钚，枪法一般不适用，这是因为大多数钚中都有同位素钚一240，因为它有很高的自发中子发射率。还没有研究出一种枪法设计能使大块裂变物质的推进速度快到足以排除过早点火（即在最佳状态达到之前引发裂变)。美国当初想研究钚燃料的枪法型原子炮弹，但失败了。

看到主体大国想用什么方法了么？

提高裂变武器效率的一个显而易见的办法是对于一定量物质，使裂变芯的表面积做得物理上尽可能地小。减小表面积是为了减小中子逃逸的面积。当体积一定时，在所有几何实心体中，球的表面积最小。因此几乎所有裂变武器的组合芯都做成球形，以减少核反应过程中中子的漏失。

现代裂变武器或热核武器的初级，可形容为“球套球”。这些同心球壳，包括最外面的金属外壳和包在外壳中的一组猛炸药“透镜”，其作用是产生一个压缩组合芯的向心会聚的内爆冲击波。通常的炸药用量可达到100磅，做成40?50个透镜，一个透镜装一个雷管，并与通向点火机构的电线相连接（战后早期的核武器要用几百磅高能炸药)围在这些透镜里面的是铀、金或铍制成的“惰层一反射层”两用层，它将中子弹回爆炸芯，同时借助于它的质量和惯性阻挡爆炸芯向外膨胀。