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鈽239是從核反應堆裡生產出來的,而且只能在重水反應堆裡得到。這就是重水為什麼至關重要的原因了。當時美國的“曼哈頓工程”也是計劃用鈾235做為核材料的,可問題是,美國也面臨著生產鈾235效率低下的問題。雖然美國的科學家也認識到,鈽239很有可能是效率更高,核效能更好的核材料,可問題是,必須要依靠重水來減緩中子速度,得到慢中子,從而生產出鈽239。
生產鈽239的基本流程是鈾235裂變釋放出2到3箇中子,這些中子轟擊了鈾238之後,鈾238轉變為鈾239,因為鈾239很不穩定,首先衰變成為錼239,而錼239也不穩定,隨即就衰變成為了最終產物鈽239。早在第一座核反應堆建成的時候,唐帝國的核物理學家就發現,鈽239實際上是更高效的核材料。從此開始重點研製鈽239的物理與化學效能。
首先面臨的問題就是鈽239的生產也需要用鈾235,而且一個鈾235原子只能產出0。8個鈽239原子,也就是說,生產過程中,核原料實際上在損失。可這與製造原子彈所需要的高濃度鈾235不一樣,核反應堆裡,鈾235所佔的比例是很低的,也就百分之幾而已,因此核反應堆所需要的核材料的提純工作相對簡單得多,這要比武器級鈾235的生產成本低得多,如果從成本上計算,生產鈽239甚至比提純鈾235更便宜。
當時還有科學家提出了一個辦法,即透過鈽239裂變釋放中子,然後轟擊鈾238,從而得到新的鈽239,而且理論計算得出的結論是,這樣的核反應堆(後來被成為“快中子反應堆”,簡稱“快堆”,而以前生產鈽239的叫“慢中子反應堆”,簡稱“慢堆”)所產出的鈽239的數量還超過了所消耗的鈽239的數量,也就是說,在快堆裡,鈽239的數量是在持續增長的。只是,當時受到技術條件限制,特別是鈽239的核敏感性的限制,所以帝國並沒有建造快堆。
用做武器,鈽239的最大好處就是臨界質量要比鈾235低得多,理論計算結果是,8公斤的鈽239就可以製造一枚原子彈了,這要比鈾235的用量少得多。可同樣的,鈽239也有很多缺陷,不說別的,鈽239是已知毒性最大的物資,5克鈽239就足以毒死全球所有人,其篤信甚至超過了核武器本身!也正是這一點,帶來了很多問題。
要生產鈽239,就必須要建立大量的後處理工廠,而這是拖延“盤古計劃”的另外一個絆腳石,光是建造這一系列的後處理工廠,就花掉了一年多的時間。相對而言,從核反應堆裡得到的鈽239在提純方面反而要比透過迴旋加速器提純鈾235容易了許多。
在建立起了鈽239的生產線後,“盤古計劃”才真正走上了快速發展的道路,如果僅用鈾235製造原子彈的話,在29年,帝國最多隻有兩枚原子彈,而且其中一枚還是在實驗中爆炸的。而且後來,特別是在快中子反應堆投產後,帝國就不再用鈾235作為原子彈的核材料,全用鈽239作為核材料。
“橙子”的設計工作也正是在鈽239的生產工作正式開始的時候提出來的,而且“內爆式”的結構也就是在這個時候提出來的,一個重要的原因就是,鈽239的臨界質量小,可以將原子彈的核心做得小一點,為“內爆式”奠定了基礎,如果用鈾235做核材料的話,用“內爆式”引爆法的難度就要高得多,這也是為什麼後來的核國家在初期都是用“槍式”結構,以鈾235為核材料的主要原因。
實際上,“內爆式”與“槍式”的基本原理是一樣的。在“內爆式”結構的原子彈中,其核心是一個低於臨界質量的鈽239球體,四周有多塊未與中心球接觸的鈽239,透過引爆設定在外面的炸藥,將外面的鈽239金屬塊推向