日本核武器发展历程：现在造原子弹 需要多久

王子

近日，随着美国要求日本归还冷战期间赠与日方用于科学研究的约300公斤武器级钚，日本的核能力再次引发国际社会关注。世界舆论早就已经注意到日本通过大力发展核电站而囤积了大量可以用于发展核武器的核材料。有外媒报道称，目前日本拥有40吨以上的核元素钚,是一个不折不扣的隐性核大国。

从技术层面讲，日本研制核武器已经不存在什么困难。而更令世界担心的是日本一直以来都有发展核武器的意愿，日方曾有多名政要表示过日本应当发展核武器。有人也许认为日本发展核武器是因为曾经遭受过原子弹的轰炸而怀恨在心，可实际上，日本制造核武器的想法早在第二次世界大战时期就有了。

自1938年德国科学家发现核裂变之后，包括日本在内的发达国家物理学家们很快就认识到了这一发现的军事意义。日本著名物理学家仁科芳雄在1939年就提出了将这一新发现进行军事应用的可能性。


日本投降

1940年，日本军方经过研究认为，制造原子弹是切实可行的。1941年5月，日本陆军大臣东条英机批准空军科技署的“制造铀弹报告”，指派仁科芳雄带领100多名学者开始进行原子弹的研制。这个计划以仁科芳雄名字的第一个字命名，称为“仁计划”。此外，日本海军在1942年也实施了核开发项目。这个项目以“原子裂变”的英文单词“fission”的首字母“F”命名，称为“F计划”。该计划由日本京都帝国大学提供支持，其负责人是另一名物理学家荒胜文策。

1943年，仁科芳雄完成了原子弹的理论研究，但日本缺乏实验需要的铀原料。日本军方在日本和朝鲜各地寻找铀矿的同时，决定向自己的轴心国盟友——德国寻求帮助。

当时，作为盟友，德国与日本之间存在合作关心。日本希望得到德国的新武器和新技术，德国则希望得到来自日本占领区的原材料和战略资源。不过，双方陆路交通是被阻断的，海路交通也因为受到盟国的猛烈打击而不安全，再加上两国都没有大型远程飞机，因此日德之间的核材料运输只得通过潜艇进行。


美国投掷的原子弹小男孩

1943年年末，德国派一艘潜艇运送一吨铀矿石前往日本，结果由于情报外泄，潜艇被埋伏在马六甲海峡的美军击沉。此后，日德之间一直寻求核交易，但因盟军渐渐掌握制海权而未遂。1945年5月德国投降时，曾经有一艘德军潜艇向美国投降，事后美军在这艘潜艇上查获560公斤准备运往日本用于其核武研发项目的铀氧化物。这些铀氧化物中含有3.5千克的铀235，是制造一颗原子弹所需核材料数量的1/5。

失去外援的日本只能自己想办法。经过努力，日本军方终于在福岛附近找到铀矿。但是由于这个矿的品位不高，军方经过一年的提炼才获得少量用于实验的铀原料。

尽管核计划受阻，但是日本并不是很担心。原来，日本在自己进行核计划的同时也紧密跟踪着其他发达国家的核计划进展，特别是美国和德国。日本曾经组织包括仁科芳雄和荒胜文策在内的多名物理学家组成“核物理成就利用委员会”对发展原子弹进行整体研究。该委员会估计制造一颗原子弹需要至少一吨铀235，这需要从几百吨铀矿石中提取，而分离出铀235的工程大约要消耗日本全年发电量的1/10和日本全国铜产量的1/2。基于这种估计，该委员会认为美国和德国也都没有多余的工业能力可以及时生产出原子弹用于战争。

1945年4月，仁科芳雄在东京的实验室在美军轰炸中被毁，“仁计划”被迫中止。而此前荒胜文策领导的“F计划”也因为分离铀材料的加速器始终不合格而告终。

1945年8月6日，广岛在核弹“小男孩”降临后成为一片废墟。仁科芳雄马上带人进行实地检测，随后向军方确认正是基于铀235的原子弹所为。此时，根据己方对生产铀235所需成本的计算，日方误判美国只有一颗原子弹。因此，疯狂的日本军方召集这些科学家们做最后的赌博：“一旦美军登陆，日本军队和民兵将不惜任何代价坚持6个月。如果你们能在这个期间研制出原子弹，我们就可以把美军赶下大海。”但仁科芳雄哀叹：“不要说6个月，就是6年也不够。我们既无铀，又没电，什么也干不成。”至此，历史无情地宣告了“仁方案”的彻底破产。

1945年8月9日，又一颗原子弹在长崎爆炸，日本意识到自己已经没有时间与盟军慢慢讨价还价了。仁科芳雄等人也到长崎进行了检测，结果发现这是一颗基于钚的原子弹，而这种技术日本并没有想到。

1945年8月15日日本投降后，美国占领军发现了日本人的5个回旋加速器，它们可以被用来从普通铀矿中分离可裂变物质。美国将这5个回旋器弄碎后沉入了东京湾。


核武器爆炸示意图

虽然二战时期日本的原子弹研制工程不是很庞大，而且在原料的供应上遇到障碍，但是日本研制原子弹的事实证明日本的核武器研制潜力不容低估。而早在上世纪50年代就开始通过建设核电站恢复核能力的日本，如今已经储藏了大量可以用于制造核武器的钚。

高纯度的钚239也是制造原子弹的主要材料之一，钚240含量在7%以下的钚239被称为武器级钚。长期受到美国指责、制裁的朝鲜，其拥有的武器级钚也不到40公斤。现在曝出日本多年来一直持有331公斤，这着实令人大吃一惊。

我们不能无理由地指责一个国家发展核武器，但日本拥有如此多武器级钚，并用于快中子增殖反应堆，这多少会有助于核武器的设计和制造。

钚是地球上最复杂的金属，钚拥有七种金相结构，并且在很窄的温度范围内，也就是说，只要一点刺激，钚金属的密度变化可高达25%。钚可以像玻璃一样脆，也可以拥有像铝一样的延展性，当钚凝固时，它的体积会膨胀--就如水冻成冰。钚是活泼的金属，新加工钚银光闪闪的表面会在数分钟内失去光泽，钚在空气中的强烈反应和在溶液中的强还原反应还会形成多级化合物和螯合物。

钚原子弹起爆是利用高能炸药爆炸冲击数个钚金属块，瞬间压缩成一个钚金属球达到临界。原子弹中的钚金属块、高能炸药块形状、摆放位置要达到很高的加工精度，稍有不足就会导致原子弹瞎火、或达不到设计的爆炸当量。

所以原子弹的设计和制造基础之一，就是要了解清楚钚金属的机械特性，这是计算机模拟得不到的，必须要进行实际操作获取数据。日本持有300多公斤武器级钚这么多年，还有实际使用经验，想必已摸得一清二楚，只要他们希望，真正开展原子弹的设计是没有问题了。


核电站使用的燃料棒

除钚之外，铀235是制造原子弹的另一种裂变材料。制造铀原子弹的关键是铀浓缩，即将天然铀中0.3%的铀235含量提高至90%以上。日本拥有数量庞大的核电站，自然配套有相当强大的铀浓缩能力，以及铀燃料生产能力。日本核燃料株式会社（JNFL）最高曾一年生产过195吨丰度为3%左右的商用铀，这个能力折算回生产武器级铀，足够制造十多颗核弹头。

综上所述，日本现在制造铀原子弹、钚原子弹不存在技术障碍。他们若下定决心，短时间内要造出类似南非那种简单、却能用于实战的原子弹，是具有可能性的，而且，以日本的实力，传言的3个月从零开始拿出核武器也不无道理。