再访广岛

【德】麦考·帕默  著

郎伦友  译

第三章  第七节

3.7 第一次原子弹爆炸试验真的使用了钚弹吗？

根据官方的说法，1945年7月16日在阿拉莫戈多进行的“三位一体”试验（见第13.6.4一节）使用的是一枚与在长崎使用的“胖子”炸弹相同类型的钚弹。【40，第288页】然而这个说法与同期一些文献相矛盾。

3.7.1 1945年的亚瑟·康普顿：钚弹要等几年后

   由著名科学家和政治家组成的小组“临时委员会”于1945年召开会议，就未来原子能的军用与民用问题进行研讨，并提出建议。其附属的科学小组由著名物理学家罗伯特·奥本海默、恩里克·费米、亚瑟·康普顿和欧内斯特·劳伦斯组成；这些人全都出席了1945年5月31日的会议。以下引文摘自这次会议的纪要：【53】

 A·H·康普顿博士对发展的各个阶段进行了说明。第一阶段涉及铀235的浓缩。第二阶段涉及利用“滋生堆”生产浓缩材料，再用这种材料可以制得钚或新型铀。第一阶段现在正在为炸弹生产原料，第二阶段将生产原子弹，与目前正在生产的炸弹相比，爆炸威力大幅度提高。浓缩材料目前的产量是数磅或数百磅，正在考虑可以把生产规模充分扩大到能生产数吨。虽然用第二阶段的产品生产原子弹还没有在实际生产中得到验证，但这样的炸弹在科学上是被确信的。估计从1946年1月算起，鉴于某些技术和冶金方面的困难，验证需要一年到一年半的时间，需要用三年的时间才能制得大量的钚，任何竞争对手也许都得需要六年的时间才能赶上我们。

  看上去， 引用的这段话平淡无奇，导致那些解密这份原始“绝密”文件的官僚们未能理解它的实际意义。然而，它的意思是明白无误的。

   康普顿的第一阶段包括同位素的浓缩，既包括高浓缩的，也包括低浓缩的铀235产品。高浓缩铀是用来制造广岛那种原子弹的；这份纪要说明这种原子弹“正在生产中”。

    康普顿谈到的第二阶段涉及了钚的生产。在这个阶段中，他包括了通过让低浓缩铀在原子反应堆（滋生堆）内达到临界状态，在低浓缩铀中生成钚239；接着从所得到的铀、钚239 和钚240以及裂变产物的复杂混合物中提纯钚。（脚注11）

   在这段开场白之后，康普顿谈论了钚弹的可能性。他说，反应堆所生成的核素混合物目前达到了“数磅或数百磅”可用的规模。（脚注12）然而，这种混合物中只含有与铀235的量成比例的钚239，铀235最初是包含在原始的反应堆燃料里的。不管在什么可能性中，形成的钚239与提供的铀235的比例都小于1 。（见下文）因此，即使是“数百磅”这样的“浓缩原料”，充其量只相当于几磅纯钚239 。

   康普顿进一步指出，从1946年初算起，鉴于某些技术和冶金方面的困难，验证第二阶段估计需要用一年半的时间。换句话说，由于第二阶段的第一部分“浓缩原料”的生产已经在进行中，这些困难肯定是涉及从“浓缩原料”中提取纯钚的问题。他最后说，获得“大量”的钚还需要更多的时间，这个“大量”可能指的是足够制造炸弹的数量。即使我们往宽处想，假设“正在验证中的第二阶段”已经为少量的炸弹提供了足够的钚，康普顿的话仍然说明，时间从那次会议算起，必须经过两年之后，才能把第一颗钚弹装备上。因此这样的推论是不可避免的：一颗钚弹不可能在那次会议后仅仅六个星期就在阿拉莫戈多进行了传说的试验，也不可能在该试验三个星期后用来轰炸长崎——甚至1946年在比基尼环礁进行代号为“能干”（Able）和“贝克”（Baker）的核弹试验都是不可能的。

   考虑到这份报告令人惊异地宣称，在1945年5月铀235炸弹已经投入生产，使我们不能不想知道为什么还这么强调钚弹。解释可能是在由于各种类型炸弹的爆炸当量不同。在这次会议上，奥本海默说，铀235炸弹的当量可达2万吨，而钚239炸弹的当量高达10万吨——到了“第三阶段”甚至达到1亿吨，这指的是氢弹了。

   总而言之，这份引人注意的纪要与关于原子弹的主流说法在两个重要的方面存在矛盾——具体说来，“小男孩”在当时是唯一可用的铀235炸弹，两枚钚239炸弹准备用在阿拉莫戈多和长崎。我们不应该认真对待纪要所宣称的铀235炸弹“现在正在制造中”吗？可用的浓缩原料数量很少表明，连反应堆级的铀都供应不足，生产原子弹所需要的大量浓缩程度高得多的铀235肯定是虚构的。

   我们可以假设莱斯利·格罗夫斯和在场的所有科学家都知道事情的真实情况。因此，似乎在这次会议上讲述正在生产铀弹的虚构故事，是为了把一些与会的政客和军官蒙在鼓里。出席会议的人员中有战争部长亨利·L·史汀生，不久后被任命为国务卿的詹姆斯·F·伯恩斯，美国陆军参谋长乔治·C·马歇尔。然而，即使是那些可能在铀弹方面受骗上当的与会者，肯定在不久以后就会明白，有关在阿拉莫戈多和长崎引爆钚弹的故事不可能是真的。

3.7.2 罗伯特·威尔逊的最后时刻铀裂变实验

  物理学家罗伯特·威尔逊负责监督洛斯·阿拉莫斯的实验研究部门。在1947年发表于《物理评论》上的一篇论文中，他描述了一个为了观察铀235原子核俘获中子与该核裂变之间的延迟的非常巧妙的实验。【68】

  威尔逊发表的报告的手稿原本是保密的，但在1956年解密了。虽然这两个文本基本上是一致的，但只在解密的手稿中才发现以下有趣的说法：【69】

  目前的实验是在第一次核爆炸试验之前的关键日子里非常仓促地进行的，目的是确保裂变不会延迟达1/108 秒，因为那样可能会对爆炸效率产生不良影响。

   这句话表明，甚至在第一次原子弹试验之前不久，核裂变的一个相当基本的特性，即可能阻止原子弹爆炸的特性，尚未确定。正如临时委员会的报告所说，如果没有这一关键性实验的结果在手，铀弹就开始生产，这当然是很难令人信服的。

  然而，在这种情况下，更关键的是威尔逊在最后时刻的研究涉及的是铀235而不是钚239这样简单的观察结果。显然，他有一个印象，即将在阿拉莫戈多进行的爆炸试验使用的是铀弹而不是钚弹。虽然这与以前康普顿在临时委员会上的发言一致，但与官方关于原子弹的传统说法不符。这个矛盾是在1947年手稿发表之前必须删除那句话的原因。（脚注13）

【脚注】

11：康普顿用的术语是“浓缩材料”，并没有说是产成品，而说是复杂的核素混合物。康普顿还提到，“滋生堆”可以替代钚239，生产“新型的铀”。这个报告还提到了利用中子俘获把钍232转化成铀233，铀233像铀235和钚239一样是可以裂变的，原则上可以用作炸弹的燃料。在这个报告的另外一处，清楚说明这个类型的反应堆还没有达到实际应用的技术水平。

12：在这两个差距很大的估计数之间，看起来低的可能性比较大。因为恩里克·费米说“需要有大约20磅浓缩原料才能对当前的设计问题进行研究”，这当然是说目前没有这么多数量的原料。

13：我们将在下一章里再次遇到威尔逊。他认真估算了核轰炸时袭击这两个城市的辐射量，并指出他在这一努力中缺少可用的资料。根据这一点，我们可以推测，他并不知道骗局的秘密。