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胖子原子彈

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「胖子」的模型
「胖子」的模型
胖子在長崎引爆所產生的巨大蕈狀雲
胖子在長崎引爆所產生的巨大蕈狀雲

胖子Fat Man)的是第二次世界大戰美國日本長崎投擲的原子彈的名稱。1945年8月9日,即廣島首枚原子彈爆炸後3天,由查理士·斯文尼(Charles Sweeney)駕駛的B-29超級空中保壘轟炸機博士卡」(Bockscar)在長崎上空31000英呎(9000米)投下。在日本當地時間早上11時02分,在1,800呎(550米)高度爆炸。

「胖子」是人類歷史上第二次使用的核武器,亦是至今為止最後一次使用的核武器。

胖子長10 英呎八吋(3.25),直徑五英呎(1.52米),重10,000磅(4545公斤)。釋放的能量約相等於2萬公噸的TNT烈性炸藥,即大概為8.4 ×1013 焦耳,比投擲在廣島的首枚原子彈稍多。由於長崎地勢多山,造成的損害比平坦的廣島較低。約四萬人直接死於胖子的原爆,約25000人受傷。約7000平方米之建築物被夷平。之後數以萬人死於核子塵埃放射引起的癌症

胖子本來的首要攻擊目標為日本另一城市小倉。當天早上博士卡號飛到小倉上空時,發現當地被雲層覆蓋,於是斯文尼決定改為攻擊後備目標長崎。

胖子是內爆式彈。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。胖子不能使用「小男孩彈一類的「鎗式」起爆。因為鈈的自發中子比鈾多很多。如果好像鎗式鈾彈一樣將數塊鈈結合,連鎖反應會在裂變物料剛剛到達超臨界時立即開始;產生的能量會把其餘大量尚未進行裂變的材料炸開,造成釋放能量大為下降的「提前起爆」(Fizzle)。理論上要以「鎗式」起爆鈈彈並非不可能,但是炸彈可能需要長達19英呎,這種設計超越當時B-29的載負能力所以不可取。

由於內爆式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「小男孩」(Gadget)的原子彈。結果試驗非常成功,得到的當量達二萬公噸,比原先預計高出二至四倍。

蘇聯的首枚試爆的核武器設計基本上與胖子相同。

美國在二次大戰後曾生產小量與胖子相同的核武。但由於它們操作困難,亦難以長期保存,所以後來全部被大幅改裝,稱為「胖子四型」(Mk4 Fat Man)。

與「胖子」設計相同的「小玩意」橫切面示意圖

「小玩意」橫切面示意圖。從外至內(左至右):

  • 堅硬外殼, 內側直徑約140 cm
  • 同時起爆的雷管
  • 較快的炸藥
  • 較慢的炸藥
  • 較快的炸藥 ,「擴大層」
  • 內推層 (吸收中子及傳播內爆衝擊波)
  • 天然鈾 (反射中子,增加效率)
  • 核心:-239–鈈-240– 合金 (據分子量為:96%–1%–3% ) (裂變物料)
  • 空氣間隙
  • -210 「起爆器」 , 中子源


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