它的结构是真简单。但它其实也有两个致命缺点。
第一,需要很多核材料。球形是最合理的,能以最小的体积让中子最容易撞到原子核。一般来说,一个纯铀235球体的临界质量约50千克(注意,是正常密度下),钚239球为15~16千克。但这个量的核材料,需要庞大的核工业设施才能提炼制造出来。
第二是效率太低。你可以从上面的动画看出,中子要飞行比较长的距离后,才能撞到原子核,产生下一次裂变,因此链式反应规模扩大的速度不算快。两块铀还没完全合拢前,距离接近到一定程度,自由释放的一些中子就很容易引发链式反应、核爆炸。
所以这样边炸边继续裂变,还有提前爆炸,都会让链式反应的效率比较低。很多核材料还没来得及反应,就被爆炸炸飞了。枪式原子弹中核材料的利用率不到10%。
1945年8月6日美国投到广岛的原子弹,代号“小男孩”,就是一颗枪式铀弹,威力近2万吨梯恩梯当量。但它的核材料利用率不到2%。
核爆炸的临界质量和体积,进而是重量有关。显然球形是最合理的,能以最小的体积让中子最容易撞到原子核。一般来说,一个纯铀235球体的临界质量约50千克,钚239球为15~16千克。
除了体积,密度也是一个重要因素。俗话说,浓缩的才是精华,原子弹也一样。