再訪廣島

【德】麥考·帕默  著

郎倫友  譯

第三章  第七節

3.7 第一次原子彈爆炸試驗真的使用了鈈彈嗎？

根據官方的說法，1945年7月16日在阿拉莫戈多進行的“三位一體”試驗（見第13.6.4一節）使用的是一枚與在長崎使用的“胖子”炸彈相同類型的鈈彈。【40，第288頁】然而這個說法與同期一些文獻相矛盾。

3.7.1 1945年的亞瑟·康普頓：鈈彈要等幾年後

   由著名科學家和政治家組成的小組“臨時委員會”於1945年召開會議，就未來原子能的軍用與民用問題進行研討，並提出建議。其附屬的科學小組由著名物理學家羅伯特·奧本海默、恩里克·費米、亞瑟·康普頓和歐內斯特·勞倫斯組成；這些人全都出席了1945年5月31日的會議。以下引文摘自這次會議的紀要：【53】

 A·H·康普頓博士對發展的各個階段進行了說明。第一階段涉及鈾235的濃縮。第二階段涉及利用“滋生堆”生產濃縮材料，再用這種材料可以製得鈈或新型鈾。第一階段現在正在為炸彈生產原料，第二階段將生產原子彈，與目前正在生產的炸彈相比，爆炸威力大幅度提高。濃縮材料目前的產量是數磅或數百磅，正在考慮可以把生產規模充分擴大到能生產數噸。雖然用第二階段的產品生產原子彈還沒有在實際生產中得到驗證，但這樣的炸彈在科學上是被確信的。估計從1946年1月算起，鑑於某些技術和冶金方面的困難，驗證需要一年到一年半的時間，需要用三年的時間才能製得大量的鈈，任何競爭對手也許都得需要六年的時間才能趕上我們。

  看上去， 引用的這段話平淡無奇，導致那些解密這份原始“絕密”文件的官僚們未能理解它的實際意義。然而，它的意思是明白無誤的。

   康普頓的第一階段包括同位素的濃縮，既包括高濃縮的，也包括低濃縮的鈾235產品。高濃縮鈾是用來製造廣島那種原子彈的；這份紀要說明這種原子彈“正在生產中”。

    康普頓談到的第二階段涉及了鈈的生產。在這個階段中，他包括了通過讓低濃縮鈾在原子反應堆（滋生堆）內達到臨界狀態，在低濃縮鈾中生成鈈239；接着從所得到的鈾、鈈239 和鈈240以及裂變產物的複雜混合物中提純鈈。（腳註11）

   在這段開場白之後，康普頓談論了鈈彈的可能性。他說，反應堆所生成的核素混合物目前達到了“數磅或數百磅”可用的規模。（腳註12）然而，這種混合物中只含有與鈾235的量成比例的鈈239，鈾235最初是包含在原始的反應堆燃料里的。不管在什麼可能性中，形成的鈈239與提供的鈾235的比例都小於1 。（見下文）因此，即使是“數百磅”這樣的“濃縮原料”，充其量只相當於幾磅純鈈239 。

   康普頓進一步指出，從1946年初算起，鑑於某些技術和冶金方面的困難，驗證第二階段估計需要用一年半的時間。換句話說，由於第二階段的第一部分“濃縮原料”的生產已經在進行中，這些困難肯定是涉及從“濃縮原料”中提取純鈈的問題。他最後說，獲得“大量”的鈈還需要更多的時間，這個“大量”可能指的是足夠製造炸彈的數量。即使我們往寬處想，假設“正在驗證中的第二階段”已經為少量的炸彈提供了足夠的鈈，康普頓的話仍然說明，時間從那次會議算起，必須經過兩年之後，才能把第一顆鈈彈裝備上。因此這樣的推論是不可避免的：一顆鈈彈不可能在那次會議後僅僅六個星期就在阿拉莫戈多進行了傳說的試驗，也不可能在該試驗三個星期後用來轟炸長崎——甚至1946年在比基尼環礁進行代號為“能幹”（Able）和“貝克”（Baker）的核彈試驗都是不可能的。

   考慮到這份報告令人驚異地宣稱，在1945年5月鈾235炸彈已經投入生產，使我們不能不想知道為什麼還這麼強調鈈彈。解釋可能是在由於各種類型炸彈的爆炸當量不同。在這次會議上，奧本海默說，鈾235炸彈的當量可達2萬噸，而鈈239炸彈的當量高達10萬噸——到了“第三階段”甚至達到1億噸，這指的是氫彈了。

   總而言之，這份引人注意的紀要與關於原子彈的主流說法在兩個重要的方面存在矛盾——具體說來，“小男孩”在當時是唯一可用的鈾235炸彈，兩枚鈈239炸彈準備用在阿拉莫戈多和長崎。我們不應該認真對待紀要所宣稱的鈾235炸彈“現在正在製造中”嗎？可用的濃縮原料數量很少表明，連反應堆級的鈾都供應不足，生產原子彈所需要的大量濃縮程度高得多的鈾235肯定是虛構的。

 我們可以假設萊斯利·格羅夫斯和在場的所有科學家都知道事情的真實情況。因此，似乎在這次會議上講述正在生產鈾彈的虛構故事，是為了把一些與會的政客和軍官蒙在鼓裡。出席會議的人員中有戰爭部長亨利·L·史汀生，不久後被任命為國務卿的詹姆斯·F·伯恩斯，美國陸軍參謀長喬治·C·馬歇爾。然而，即使是那些可能在鈾彈方面受騙上當的與會者，肯定在不久以後就會明白，有關在阿拉莫戈多和長崎引爆鈈彈的故事不可能是真的。

3.7.2 羅伯特·威爾遜的最後時刻鈾裂變實驗

  物理學家羅伯特·威爾遜負責監督洛斯·阿拉莫斯的實驗研究部門。在1947年發表於《物理評論》上的一篇論文中，他描述了一個為了觀察鈾235原子核俘獲中子與該核裂變之間的延遲的非常巧妙的實驗。【68】

  威爾遜發表的報告的手稿原本是保密的，但在1956年解密了。雖然這兩個文本基本上是一致的，但只在解密的手稿中才發現以下有趣的說法：【69】

  目前的實驗是在第一次核爆炸試驗之前的關鍵日子裡非常倉促地進行的，目的是確保裂變不會延遲達1/108 秒，因為那樣可能會對爆炸效率產生不良影響。

   這句話表明，甚至在第一次原子彈試驗之前不久，核裂變的一個相當基本的特性，即可能阻止原子彈爆炸的特性，尚未確定。正如臨時委員會的報告所說，如果沒有這一關鍵性實驗的結果在手，鈾彈就開始生產，這當然是很難令人信服的。

  然而，在這種情況下，更關鍵的是威爾遜在最後時刻的研究涉及的是鈾235而不是鈈239這樣簡單的觀察結果。顯然，他有一個印象，即將在阿拉莫戈多進行的爆炸試驗使用的是鈾彈而不是鈈彈。雖然這與以前康普頓在臨時委員會上的發言一致，但與官方關於原子彈的傳統說法不符。這個矛盾是在1947年手稿發表之前必須刪除那句話的原因。（腳註13）

【腳註】

11：康普頓用的術語是“濃縮材料”，並沒有說是產成品，而說是複雜的核素混合物。康普頓還提到，“滋生堆”可以替代鈈239，生產“新型的鈾”。這個報告還提到了利用中子俘獲把釷232轉化成鈾233，鈾233像鈾235和鈈239一樣是可以裂變的，原則上可以用作炸彈的燃料。在這個報告的另外一處，清楚說明這個類型的反應堆還沒有達到實際應用的技術水平。

12：在這兩個差距很大的估計數之間，看起來低的可能性比較大。因為恩里克·費米說“需要有大約20磅濃縮原料才能對當前的設計問題進行研究”，這當然是說目前沒有這麼多數量的原料。

13：我們將在下一章里再次遇到威爾遜。他認真估算了核轟炸時襲擊這兩個城市的輻射量，並指出他在這一努力中缺少可用的資料。根據這一點，我們可以推測，他並不知道騙局的秘密。