【原】历史上的今天 1945年8月6日日本广岛市迎来代号“小男孩”的原子弹

胡侃杂史 2023-01-26 发布于黑龙江

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“小男孩”是二战期间1945年8月6日投在日本广岛市的原子弹的代号。这是第一种用于实战的核武器。炸弹是由美国陆军航空兵第509综合大队指挥官小保罗·W·蒂贝茨上校和罗伯特·A·刘易斯上尉驾驶的波音B-29超级堡垒埃诺拉·盖伊( EnolaGay )投下的。它以大约15千吨TNT(63TJ)的能量爆炸，并在整个城市造成广泛的死亡和破坏。广岛轰炸是继三位一体核试验之后历史上的第二次人为核爆炸。

广岛原子云，小男孩（1945 年 8 月 6 日）

小男孩是二战期间由中校弗朗西斯·伯奇的小组在曼哈顿计划的洛斯阿拉莫斯实验室开发的，是对他们未成功的瘦子核弹的改造。和瘦子一样，它是枪式裂变武器，但它的爆炸力来自铀235的核裂变，而瘦子则是基于钚239的裂变。裂变是通过用硝化纤维素推进剂粉末将空心圆柱体（“子弹”）射到相同材料的实心圆柱体（“目标”）上来完成的。它包含64公斤（141磅）的高浓缩铀，虽然不到一公斤经历了核裂变。它的组件是在三个不同的工厂制造的，因此没有人会拥有完整设计的副本。

战争结束后，没想到效率低下的小男孩设计再也不需要了，许多计划和图表都被破坏了。然而，到1946年中期，汉福德场反应堆开始遭受维格纳效应的严重影响，中子辐射导致固体中的原子错位，钚变得稀缺，因此在桑迪亚基地生产了六个小男孩组件。1947年，海军军械局又建造了25个小男孩组件，供洛克希德P2V海王星核打击飞机使用，该飞机可以从中途岛级航空母舰上发射。到1951年1月末，所有小男孩部队都退役了。

原子弹小男孩（实弹）

小男孩长120英寸（300厘米），直径28英寸（71厘米），重约9,700磅（4,400公斤）。该设计使用枪法将一个空心亚临界质量的浓缩铀和一个实心目标圆柱体爆炸性地强制结合成一个超临界质量，从而引发核链式反应。这是通过用四个装有堇青石粉的圆柱形丝袋将一块铀射到另一块上来完成的。这是一种广泛使用的无烟推进剂，由65%的硝酸纤维素、30%的硝酸甘油、3%的凡士林组成和2%的氨基甲酸酯被挤出成管状颗粒。

这使其具有高表面积和快速燃烧区域，并且可以达到每平方英寸40,000磅（280,000kPa）的压力。战时小男孩的Cordite来自加拿大；战后小男孩的推进剂是从皮卡汀尼兵工厂获得的。炸弹包含64公斤（141磅）浓缩铀。大多数浓缩到89%，但有些只有50%铀235，平均浓缩率为80%。不到一公斤的铀经历了核裂变，在这个质量中只有0.7克（0.025盎司）转化为多种形式的能量，主要是动能，还有热量和辐射。

爆炸的第一个效果是眩目的光，伴随着火球的辐射热。广岛火球的直径为370米（1,200英尺），表面温度为6,000°C（10,830°F），与太阳表面的温度大致相同。在零点附近，所有可燃物都燃烧起来。一位著名的、匿名的广岛受害者坐在距离震源260米（850英尺）的石阶上，只留下一个阴影，吸收了永久漂白周围石头的火球热量。火球热、翻倒的火炉和熔炉、电短路等在整个受爆炸破坏的地区同时发生火灾。爆炸后20分钟，这些火灾合并成一场风暴，从四面八方吸入地表空气，为燃烧一切易燃物的地狱提供食物。

小男孩复制品，帝国战争博物馆（2015 年 11 月）

广岛大火的直径约为3.2公里（2.0英里），与严重的爆炸破坏区非常接近。（见USSBS 地图）被炸毁的建筑物为大火提供了燃料。结构木材和家具四处散落。碎石堵塞的道路阻碍了消防员。破裂的煤气管道助长了火灾，破裂的水管使消防栓失效。在长崎，大火未能合并为单一的火灾风暴，受火灾影响的面积仅为广岛的四分之一，部分原因是西南风将大火推离了城市。

如地图所示，广岛大火跳过了天然防火带（河道）以及准备好的防火带。火势蔓延到爆炸损坏区域的边缘时才停止，因为可用燃料较少。曼哈顿计划关于广岛的报告估计，60%的直接死亡是由火灾造成的，但需要注意的是“爆炸中心附近的许多人因不止一种炸弹效应而遭受致命伤害”。

当地的沉降物是来自炸弹坑的灰尘和灰烬，被放射性裂变产物污染。它在陨石坑的下风处落到地球上，仅靠辐射就可以产生比爆炸和火灾更大的致命区域。随着空气的爆发，裂变产物上升到平流层，在那里消散并成为全球环境的一部分。由于“小男孩”是距地面580米（1,900英尺）的空气爆炸，因此没有炸弹坑，也没有局部放射性沉降物。

同心圆显示从零地到 3,300 米造成的损坏梯度。

然而，强烈的中子和伽马辐射爆发直接来自铀的裂变。它的致命半径约为1.3公里（0.8英里），覆盖了大约一半的火灾风暴区域。估计有30%的直接死亡是接受了这种直接辐射的致命剂量，但在他们的辐射伤害变得明显之前就在风暴中死亡。超过6,000人在爆炸和火灾中幸存下来，但死于辐射伤害。在受伤的幸存者中，30%的人有辐射损伤，他们从中康复，但癌症风险终生增加。迄今为止，在幸存者的孩子中没有观察到与辐射相关的遗传疾病证据。

尽管小男孩的爆炸能量相当于16,000吨TNT，但战略轰炸调查估计，同样的爆炸和火力效应可能由2,100吨常规炸弹引起：“220架B-29携带1,200吨燃烧弹，400吨高爆弹，500吨杀伤人员破片弹。” 由于目标分布在二维平面上，单个球形核爆炸的垂直分量在很大程度上被浪费了。较小爆炸的集束炸弹模式会更节能地匹配目标。

战争结束时，没想到效率低下的小男孩设计会再次被要求，许多计划和图表都被破坏了。然而，到1946年中期，汉福德场的反应堆正遭受维格纳效应的严重影响。面对新核心不再使用钚，已经生产的核心引发剂不再使用钋的前景，曼哈顿计划主任莱斯利·格罗夫斯少将下令准备一些小男孩作为临时措施，直到找到解决办法。尽管有各种组件的图纸和备件库存，但没有可用的小男孩组件，也找不到完整的小男孩图表集。

指挥官A. Birch为炸弹编号。在他的右边是物理学家诺曼拉姆齐。我们看到炸弹内部的罕见照片。截至 2006 年，确切的计划仍未解密。

在桑迪亚基地，三名陆军军官，阿尔伯特·贝塞尔上尉、理查德·迈耶和博比·格里芬上尉试图重建小男孩。他们由哈洛·W·拉斯（HarlowW.Russ）监督，他是小男孩的专家，曾在天宁岛的阿尔伯塔计划中任职，现在是桑迪亚洛斯阿拉莫斯实验室Z部门Z-11小组的负责人。渐渐地，他们设法找到了正确的图纸和零件，并弄清楚了它们是如何结合在一起的。最终，他们建造了六个小男孩组件。尽管对弹壳、枪管和部件进行了测试，但并未为炸弹提供浓缩铀。到1947年初，由维格纳效应引起的问题正在得到解决，三名军官被重新分配。

1947年，海军军械局建造了25个小男孩组件，供具有核能力的洛克希德P2V海王星航空母舰使用（它可以从中途岛级航空母舰上发射但不能降落）。部件由位于爱达荷州波卡特洛和肯塔基州路易斯维尔的海军军械厂生产。到1948年，足够的可裂变材料可以制造10个射弹和目标，尽管只有足够的引发器用于6个。到1951年1月，所有小男孩部队都退役了。

史密森学会展示了一个小男孩（完整的，除了浓缩铀），直到1986年。能源部从博物馆中取出武器以移除其内部组件，因此炸弹无法被盗并用裂变材料引爆。政府于1993年将空弹壳归还给史密森尼博物馆。另外三枚已解除武装的炸弹在美国展出。另一个在伦敦的帝国战争博物馆。

生产炸弹所需的大部分铀来自Shinkolobwe矿(比利时刚果) , 由于上加丹加矿业联盟的总干事Edgar Sengier运送了 1,000 吨铀1939 年，铀矿石运往纽约的一个仓库。

战后，一些历史学家推测，小男孩的一些铀（或胖子转化后的钚）可能是由纳粹德国生产的。曼哈顿计划的负责人罗伯特·奥本海默（ Robert Oppenheimer ）从一艘被驾驶的德国潜艇中获得了铀 1945 年5 月19日在新罕布什尔州朴茨茅斯。U-234的德国机组人员将前往日本向日本工程师运送270吨秘密材料和560 公斤铀。但德国在此期间投降了，任务被打断，潜艇被盟军俘获。船上的两名日本武官自杀。