弹  是指使用钚-239装料的原子弹。235和钚239都可以作为原子弹的核装料，用铀-235装料的叫做铀弹。长崎市爆炸的原子弹（代号胖子）就是铀钚弹。钚-239是可裂变核素，钚弹的临界质量更小，大约13磅，主要是因为钚在裂变时会多释放一个中子，所以链式反应扩张更快。钚弹里存在杂质钚240会使钚弹过早引爆核弹，在多数能量释放前终止链式反应，因此必须采用内爆的方式。实现内爆是极端困难的。内爆必须非常精确，所用的烈性炸药必须极其均匀，而且在钚壳的每一边都达到精密的平衡。铀235和钚239都可以作为原子弹的装料，用钚239（239Pu）装料的叫做钚弹。一颗铀弹的装料大约为15～25kg，钚弹装料大约为5～10kg。

钚（钚金属钚），原子序数为94，元素符号是Pu，是一种具放射性的超铀。半衰期为24万5千年。它属于锕系金属，外表呈银白色，接触空气后容易锈蚀、氧化，在表面生成无光泽的二氧化钚。

钚有六种同位素和四种氧化数，易和碳、卤族元素、氮、硅起化学反应。钚暴露在潮湿的空气中时会产生氧化物和氢化物，其体积最大可膨胀70%，屑状的钚能自燃。它也是一种放射性毒物，会于骨髓中富集。因此，操作、处理钚元素具有一定的危险性。

钚和多数金属一样具银灰色外表，又与特别相似，但它在氧化后会迅速转为暗灰色（有时呈黄色或橄榄绿）。钚在室温下以α型存在，是元素最普遍的结构型态（同素异形体），质地如生铁般坚而质脆，但与其他金属制成合金后又变得柔软而富延展性。钚和多数金属不同，它不是热和电的良好导体。它的熔点很低（640°C），而沸点异常的高（3235°C）。

钚最普遍释放的电离辐射类型是α粒子发射（即释放出高能的氦原子核）。最典型的一种核弹核心即是以5公斤（约12.5×10^24个）钚原子构成。由于钚的半衰期为24100年，故其每秒约有11.5×10^12个钚原子产生衰变，发射出5.157MeV的α粒子，相当于9.68瓦特能量。α粒子的减速会释放出热能，使触摸时感觉温暖。

元素半衰期

钚-239：2.41万年，常被用作制造核子武器。

钚-238：88年，并放出α粒子。

钚-240自发裂变的比率很高，容易造成中子通量激增。

钚-239的毒性大，生产成本高，要建造复杂的生产堆和后处理厂，才能实现工业化生产。它是通过反应堆中产生的快中子轰击铀-238人工生产的。中子来源于用于天然铀作成的元

铀-235裂变中子产额为2-3个，这些中子经慢化后会再次引起铀-235裂变。维持这种裂变反应只需一个次级中子就够了，其余的除被慢化剂等吸收掉外的快中子，即可使天然铀的铀-238转化为钚-239了。所以，生产堆中的核燃料元件，既是燃料，又是生产钚-239的原料。钚-239是从乏燃料元件中分离出来的。实际上，生产堆的作用，就是烧掉一部分天然铀中的铀-235来换取钚-239，平均烧掉一个铀-235原子，得到0.8个钚-239原子。

钚239是通过反应堆生产的。在反应堆内，铀238吸收一个中子，不发生裂变而变成铀239，铀239衰变成239，镎239衰变成钚239。由于钚与铀是不同的元素，因此虽然只有很少一部分铀转变成了钚，但钚与铀之间的分离，比起铀同位素间的分离来却要容易得多，因而可以比较方便地用化学方法提取纯钚。

把它分离出来需送到专用的后处理厂来分离加工，需要把没有“烧”尽的铀分离出来再利用，还需要把钚-239同其他裂变产物分离开。

后处理方法分为湿法和干法两种。干法尚处于研究开发阶段，目前主要应用湿法。湿法又分为沉淀法、溶剂萃取法，离子交换法三种。其中沉淀法已属陈旧，目前主要应用溶剂萃取法，也称普雷克斯（Purex)流程。其基本原理是利用铀、钚以及裂变产物的不同价态在有机溶剂中有不同的分离系数，将它们一一分开。

钚-239分离出来后，还需要纯化，去除微量杂质，才能作为核弹的装料。我国依靠自己的科技力量，于60年代中期独立开发了萃取法工艺流程，并建成了中间试验厂和大型后处理厂。生产堆的乏燃料经后处理，铀与钚进行分离后，铀-235还有一定的含量，经纯化工序后，再经转换，为扩散厂提供原料。

虽然铀235和钚239的核弹都用链式反应，但二者在技术细节上有很大不同。钚是多数核反应堆（包括发电的反应堆）的产物。它与其他核废料一起产生，但可以用相对直接的化学方法分离出来。分离完成后，我们就说核反应堆的乏燃料经过了再加工。这是报纸常见的一个关键词。签署了NPT（核不扩散条约）的国家同意不对乏燃料进行再加工——即提取他们的核反应堆产生的钚。

再加工比铀分离简单得多，而核反应堆又那么普遍，看来钚弹似乎是巴基斯坦和朝鲜等小国的核弹选择。可钚弹不好设计。因为反应堆同时产生的一种放射性杂质，钚很容易提前引爆（即过早地发生爆炸）。也许就是因为这个，2006年的朝鲜核弹试验失败了。它虽然达到了钚的临界质量，爆炸还不足千吨级。

那种并存在钚弹里的杂质是钚240，也叫重钚。重钚与钚相同，除了多1个中子。这使它具有高度放射性。钚240会自发裂变，不需要中子激发。自发裂变随机释放出中子。你可能以为额外的中子能起什么好的作用，其实它们在帮倒忙。在钚尚未完成整体组装到达临界质量之前，它们就会触发部分链式反应，这些局部的链式反应将过早引爆核弹，在多数能量释放前终止链式反应。

这个问题是在第二次世界大战期间发现的，曼哈顿计划的科学家们曾一度认为钚弹是不可能的。但后来找到了一个非凡的解决办法：内爆。就是说，将钚铺展成空心球壳，外面用炸药包围。钚周围的爆炸把钚向内压，将它们挤压成非常紧密的一团。经过强烈挤压的钚，原子靠得很近，因而中子没有空间溢出。如果压缩恰到好处，这种状态会很快达到，钚也就来不及提前引爆了。

实现内爆是极端困难的。内爆必须非常精确，所用的烈性炸药必须极其均匀，而且在钚壳的每一边都达到精密的平衡。它们要同时而且均匀地引爆。那需要高度技巧，因为爆炸往往在个别点发生，而不是在整个壳层表面扩展。人们发展了一种专门技术将点爆炸转化为内爆，它被称为爆炸透镜。烈性炸药在某一点引爆，然后聚焦起来，均匀覆盖整个钚壳表面。要让这一切都正常运转，比为铀弹造一只合适的枪困难得多。它需要顶尖的科学家和工程师，还需要精密的技术（如高精度的烈性炸药加工）、大量的试验，还有大量的金钱。因为这些原因，一群恐怖分子是不大可能造出钚弹来的。它也许需要动用一个国家（如巴基斯坦或朝鲜）的全部资源。即使如此，结果也可能失败。朝鲜在2006年的试验，其爆炸还不足1千吨级，而美国的阿拉莫哥多和长崎市的设计是20千吨级。多数专家怀疑朝鲜试验的低能量正是那种失败的结果，可能是在链式反应达到需要的水平之前，核弹就被提前炸开了。

33磅铀235就足够造一个核弹。如果链式反应通过倍增方式进行，那么所有原子只需要经过81代就分裂完了。钚弹只需要13磅，还装不满一只饮料罐。它只要51代就能释放所有能量，因为每次裂变释放的中子数是3而不是2。小男孩原子弹是枪式设计的铀弹。长崎原子弹和新墨西哥州试验的核弹一样，是内爆式钚弹。

长崎市是长崎县的首府，位于日本九州岛的西端，面积406.4平方公里。1945年，第二次世界大战已近尾声。德国法西斯主义于5月8日无条件投降。7月26日，美国、英国和中国三国发表《波茨坦公告》，敦促日本迅速无条件投降，但日本政府置之不理。

8月9日，美国军队又出动B-29轰炸机将代号为“胖子”的原子弹投到日本长崎市。长崎市约60%的建筑物被毁，伤亡8．6万人，约占全市总人口的37%。8月15日，日本宣布无条件投降，9月2日签署投降书。第二次世界大战至此结束。

美国用原子弹轰炸广岛市和长崎市，也使日本人民遭受到军国主义者发动侵略战争带来的严重灾难。日本人民成为战争的受害者，同时也亲身体验了原子弹造成的无穷遗患。

1945年8月9日，第2次空投任务落到了第509混成大队斯威尼机组身上。斯威尼曾率领他的机组驾驶"艺术大师"号观测飞机在广岛轰炸中担任轰炸效果观测任务。由于这次"艺术大师"号上仍保留着科学仪表，将再次当作观察机使用。斯威尼只好用另1架B-29轰炸机"博克之车"作为原子弹载机。8月9日凌晨3点39分，"博克之车"装载着"胖子"从提尼安机场起飞向日本飞去。斯威尼一次次地祷告，希望自己和保罗·蒂贝茨一样幸运。

然而，事情进展得并不顺利。飞机刚起飞不久便发现有一只油箱出了故障，600加仑燃料可能无法使用。斯威尼粗略估计了一下航程，认为燃料基本够用，决定继续飞行。

当"博克之车"飞到硫磺岛上空汇合点时，另外2架提前起飞的观测和照相飞机本应在那里等候与他汇合，可他只遇到了其中1架。斯威尼在那里等候了30分钟仍不见另外1架的踪影，于是毅然朝小仓飞去。9点5分，"博克之车"飞抵小仓上空。这天小仓上空气象条件很差，空中布满厚厚的云层，地面也是浓烟滚滚，能见度极低。"博克之车"在小仓上空盘旋了3周，始终未能找到瞄准点--5号军火库。这时小仓的地面防空部队发射了密集的高射炮火，斯威尼只得提高飞行高度。

当斯威尼决定再一次进入小仓上空搜寻目标时，接到无线电报务员报告：从截获的日本截击航空兵使用的频率看，可能会有战斗机升空拦截。机上一阵慌乱。斯威尼来不及与基地联系便调转机头向西南方向飞去。他决定改为轰炸长崎市。离开小仓后他命令向基地发报：小仓上空无法投弹，改炸长崎。10点28分，飞机抵达长崎上空。恰巧这天长崎也是多云天气，第1次进入长崎上空也未能找到目标。燃料表的指针在急骤地下降，斯威尼心情异常紧张，他决定第2次进入时无论如何也要把"胖子"投下去，于是向机上人员宣布：“改用雷达瞄准，准备投弹，返航。”

投弹手克米特·比汉像菲阿比一样也是一位老手。当他正准备换用雷达仪器瞄准时，突然发现身下两块云团之间有一大段空隙，透过空隙可以清楚地看到瞄准点--三菱重工长崎造船厂，他立即通知斯威尼，可进行目视轰炸。10点58分，“胖子”脱离“博克之车”飞向长崎市。

投弹后“博克之车”油料已严重不足，在返航途中不得不在冲绳岛紧急着陆，补充油料。“博克之车”经过了20个小时飞行，很晚才返回天宁岛。“胖子”的爆炸当量比“小男孩原子弹”大，但长崎地形三面环山，所以损失小于广岛市。

上午11时02分，继袭击广岛之后，美国军队对日本实施第二次原子弹袭击。由5架B-29轰炸机组成的突击队将原子弹“胖子”投到长崎市中心。“胖子”是一颗钚弹，长约3.6米，直径1.5米，重约4.9吨，三硝基甲苯(TNT)当量为2.2万吨，爆高503米。轰炸造成长崎市23万人口中的10万余人当日伤亡和失踪，城市60%的建筑物被毁。

广岛和长崎因原子弹轰炸造成的伤害遗留至今，幸存者饱受癌症、白血病和皮肤灼伤等辐射后遗症的折磨。据日本有关部门统计，迄今，广岛市、长崎因受原子弹爆炸伤害而死亡的人数已分别超过25万和14万。

首先钚弹和铀弹其原理并没有太大的区别，都是利用中子打中重元素的原子核后引发核裂变。当这个核裂变所释放出来的中子可以继续持续引发其他原子的裂变就形成了链式反应。

目前已知有四种元素同位素可以作为核弹的材料，分别是铀-235、钚-239、锔-247以及-251。

对于钚弹药来说，实际上和铀弹相比优势并不是很大。

如果排个序来说，最好引爆的核材料是锎-251，其次是锔-247，然后才是铀-235，最后是钚-239。

就铀和钚的起爆方式，可以举例如下：

利用枪式起爆（最简单的起爆方式），可以将一枚铀弹控制在3米的长度上，通过炸药加速铀块使之超过临界值。

但是如果是同样原理制造一枚钚核心的枪式原子弹，则需要利用长达15米的距离加速钚块到极限速度才可能引发核爆炸。

至于锔-247和锎251也是可以制造核弹的核心的，但是这两种元素同位素并不适合制造核武器，其原因在于——太贵！目前锔的价格为1克2000美金，主要会以电镀的形式镀膜在一些高端的烟雾传感器上，每个传感器也就用几微克就够了。

至于锎的价格大约是一微克10美元的价格，一般的计算来说，锎-251的临界值大约是5公斤，这么一个核心的价格则是：500亿美元！这枚核心的价格恐怕就超过了要毁灭的目标的价值。所以用铀-235和钚-239其最主要的原因在于——便宜。

铀235这种同位素在铀矿炼制的金属铀中的含量大约是0.7%。每年全球的金属铀产量在5.5-6.5万吨。在其中直接乘以0.7%就可以算出每年可以弄出来的铀-235的最大数值了。通过高速旋转离心机可以将铀-235逐渐的分离出来。

但是有一点得注意——铀-235的浓密机的转速高达每分钟7万转，制造武器级铀235需要将铀浓缩到90%以上。这就是一个十分耗能的过程了。铀-235贵其实是贵在了“电费”上。

而核反应堆中如果想用来发电，那么铀-235的浓度仅仅需要3-5%就够了。

更有意思的是——在反应堆中，原来金属铀中的铀238通过反应堆中中子的照射最终会生成一部分钚-239。

由于钚和铀是不同的元素，那么就可以用简单的化学方法进行分离了，这样就跨过了浓缩铀这个过程。

所以说实际上由于多少铀-235就能弄出多少钚239来，而且钚-239的获取掠过了大部分的离心机浓缩过程—— 这样钚-239就比铀-235更便宜许多了。

还有一点得注意的 是早期的原子弹中的钚会参杂进去一些钚-240，这是一种自发的中子源，自发中子辐射是钚-239的几万倍。如果用做武器的钚金属中含有太多的钚-240那么钚弹会迅速的老化失去爆炸的能力。

但是现在 可以用技术手段降低钚金属内钚-240的浓度到1%以下。

因此在现在看，钚弹是最经济实惠的原子弹材料。