第0170章 研製核武
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這可以通過臨界質量或臨界尺寸的控制來實現，從原理上講，最簡單的原子彈採用的是所謂槍式結構，兩塊均小於臨界質量的鈾塊，相隔一定的距離，不會引起爆炸，當它們合在一起時，就大於臨界質量，立刻發生爆炸。
但是若將它們慢慢地合在一起，那麼鏈式反應剛開始不久，所產生的能量就足以將它們本身吹散，而使鏈式反應停息，原子彈的爆炸威力和核裝藥的利用率就很小，這與反應堆超臨界事故爆炸時的情況有些相似，因此關鍵問題是要使它們能夠極迅速地合在一起。
這可以將一部分鈾放在一端，而將另一部分鈾放在“炮筒”內，藉助於烈性炸藥，極迅速地將它們完全合在一起，造成超臨界，產生高效率的爆炸。
爲了減少中子損失，核裝藥的外面有一層中子反射層；爲了延遲核裝藥的飛散，原子彈具有堅固的外殼。
1945年8月，美國投到日本廣島的那顆原子彈代號叫“小男孩”採用的就是槍式結構，彈重約4100公斤，直徑約71釐米，長約305釐米。
核裝藥爲鈾235，爆炸威力約爲14000噸梯恩梯當量，在槍式結構中，每塊核裝藥不能太大，最多隻能接近於臨界質量，而決不能等於或超過臨界質量。
因此當兩塊核裝藥合攏時，總質量最多隻能比臨界質量多出近一倍。這就使得原子彈的爆炸威力受到了限制。
另外在槍式結構中，兩塊核裝藥雖然高速合攏，但在合攏過程中所經歷的時間仍然顯得過長，以致於在兩塊核裝藥尚未充分合並以前，就由自發裂變所釋放的中子引起爆炸。
這種“過早點火”造成低效率爆炸，使核裝藥的利用率很低，一公斤鈾235或鈈239全部裂變，大約能釋放18000噸梯恩梯當量的能量，一顆原子彈的核裝藥一般爲1525公斤鈾235或68公斤鈈239，以此計算，“小男孩”的核裝藥利用率還不到百分之五。
鈾在正常壓力下的密度約爲19克釐米。在高壓下，鈾可被壓縮到更高的密度。研究表明，對於一定的裂變物質，密度越高，臨界質量越小。根據這一特性，在發展槍式結構的同時，還發展了一種內爆式結構。
在槍式結構中，原子彈是在正常密度下用突然增加裂變物質數量的方法來達到超臨界，而內爆式結構原子彈則是利用突然增加壓力，從而增加密度的方法達到超臨界。
在內爆式結構中，將高爆速的烈性炸藥製成球形裝置，將小於臨界質量的核裝料製成小球，置於炸藥中。通過電雷管同步點火，使炸藥各點同時起爆，產生強大的向心聚焦壓縮波又稱內爆波，使外圍的核裝藥同時向中心合攏，使其密度大大增加，也就是使其大大超臨界。
再利用一個可控的中子源，等到壓縮波效應最大時，才把它“點燃”。這樣就實現了自持鏈式反應，導致極猛烈的爆炸。
內爆式結構優於槍式結構的地方，在於壓縮波效應所需的時間遠較槍式結構合攏的時間短促，因而“過早點火”的機率大爲減小。這樣，內爆式結構就可以使用自發裂變機率較大的裂變物質，如鈈239作核裝藥；同時使利用效率大爲增。
美國投於日本長崎的那顆原子彈代號叫“胖子”，採用的就是內爆式結構，以鈈239作核裝藥。彈重約4500公斤，彈最粗處直徑約152釐米，彈長約320釐米，爆炸威力估計爲20000噸梯恩梯當量。
原子彈的進一步發展就是氫彈，或稱爲熱核武器。氫彈利用的是某些輕核聚變反應放出的巨大能量。它的裝藥可以是氘和氚，也可以是氘化鋰6，這些物質稱爲熱核材料。
按單位重量的物質計，核聚變反應放出的能量比裂變反應更多，而且沒有所謂臨界質量的限制，因而氫彈的爆炸威力更大，一般要比原子彈大幾百倍到上千倍。
不過熱核反應只有在極高的溫度幾千萬度下才能進行，而這樣高的溫度只有在原子彈爆炸時才能產生，因此氫彈必須用原子彈作爲點燃熱核材料的“雷管”。
氫彈爆炸時會放出大量的高能中子，這些高能中子能使鈾238發生裂變。因此在一般氫彈外面包一層鈾238，就能大大提高爆炸威力。這種核彈的爆炸，經歷裂變一聚變裂變三個過程，所以稱爲“三相彈”。它的特點是成本低、威力大、放射性污染多。
還有一種新型核彈，即所謂中子彈，中子彈實際上可能是一種小型氫彈，只不過這種小型氫彈中裂變的成分非常小，而聚變的成分非常大，因而衝擊波和核輻射的效應很弱，但中子流極強。
它靠極強的中子流起殺傷作用，據稱能做到“殺人而不毀物”，原子彈是用鈾製造的，也可以用鈈製造，但鈈是通過鈾而製得的。
而氫彈則必須用原子彈來引。因此，歸根結幫，核武器、熱核武器的製造都離不開鈾。
因此，在過去，在今天，在今後相當長一個時期內，最重的天然元素之所以重要，首先在於軍事上的需要。
製造原子彈，既要解決武器研製中的一系列科學技術問題，還要能生產出必需的核裝料鈾235、鈈239，天然鈾中同位素鈾235的丰度僅0.72，按原子彈設計要求必須提高到90以上。
趙衛東根據研製和試驗的需要，對此項工作進行系列安排，除鈾235、鈈239等核材料的生產外，核戰鬥部本身的研製，必須與整個核武器系統的研製程序協調一致。
具體的研製過程大致安排如下：
從計劃階段開始；經過關鍵技術課題和部件的預先研究或可行性研究，形成包括重量、尺寸、形式、威力、核材料、核試驗要求、研製工期、經費等內容的幾種設計方案。
再經過論證比較和評價，選定設計方案，確定戰術技術指標；然後進行型號研究設計、各種模擬試驗。
工藝試驗與試製，通過核試驗檢驗設計的合理性，最後達到設計定型、工藝定型與批准生產。
進行這些工作，要祕密組織招聘專門的科技隊伍,並配備必要的試驗場所，包括核試驗場。
武器交付部隊後，研製和生產部門還要提供維護、修理、更換部件等服務工作，按反饋的信息進行必要的改進，並負責其退役處理或更新。
要做好核戰鬥部的設計，必須深入瞭解其反應過程，弄清其必須具備的條件與各種物理參數，掌握其中多種因素的內在聯繫與變化規律。
爲此，要進行原子核物理、中子物理、高溫高壓凝聚態物理、超音速流體力學、爆轟學、計算數學和材料科學等多學科的一系列科學技術問題的研究，而核戰鬥部的研製實踐又會反過來帶動和促進這些學科的發展。