原子弹为何只能用钚和铀制造，各自具备哪些优缺点？

原子弹也就是传说中最低级的裂变核武器，它的原理非常简单，都是将次临界状态的核装药通过挤压或者撞击达到超临界状态，从而发生链式裂变反应，根据撞击和压缩方式的不同，分为枪式和内爆式两种原子弹。枪式原子弹主要是利用TNT炸药将一坨小的核装药高速撞击至另一个大的核装药，二者结合从而使质量密度增加，从而达到超临界状态。而内爆式原子弹则是采用在核装药四周布置炸药，利用炸药冲击波压缩中心核装药的方式来提高材料密度，从而达到超临界状态。

（枪式原子弹）

（内爆式原子弹）

虽然构型有两种，但是原子弹对核装药的属性是有一定要求的，为了让裂变产生倍增效应，首先要求材料受到中子撞击后能够较容易发生裂变，并且在裂变后能够释放多个中子，继续撞击其他原子核，从而使裂变速度越来越快，而符合这一条件的目前只有铀235和钚239两种材料，所以根据核装药的不同，也就有了铀弹和钚弹的区别。

铀弹和钚弹最大的区别就在于铀235可以兼容枪式和内爆式两种原子弹构型，而钚弹却只能使用内爆式结构。枪式原子弹最大的缺点就是核装药在加速过程中先接触部分会发生剧烈核裂变并将后续核材料炸飞，核装药的利用率极低，广岛原子弹是典型的枪式结构，装有60千克铀235，最后发生裂变反应的只有1千克左右，利用率不到2%。由于钚239本身反应截面就更大，物理活性比铀235要强，而且通常情况下钚239里面肯定会夹带微量的脾气更暴躁的铀240，如果使用钚239制造枪式原子弹很容易发生过早点火的现象，从而让原子弹威力大幅度减少！

除了无法兼容枪式结构外，钚239本身具有超强毒性，如果要使用它来制造原子弹，必须建立完整的后续处理厂和安全程序，对参与人员的身体伤害也更大。其次钚239的衰变期相比铀235而言也更短，理论上原子弹的保质期也就更短。

但是事物的性质总是具有两面性，有弊必有利，钚239相对铀235还有两个明显的优势！

第一、钚239的提纯相比铀235要简单的多，铀235需要从丰度只有0.711%的铀矿石中不断使用离心机将与自己只有三个中子差别的占据铀238分离出去，几万台离心机同时工作几年才能得到几十个公斤丰度在95%以上的武器级铀235。而钚239可以从核反应堆燃烧过后的乏燃料中提取，难度要大大降低，正因为钚弹的难度较低，许多企图快速跨入核俱乐部的国家制造的第一颗原子弹都是钚弹（美国、半岛某国）。

（美国的胖子原子弹是典型的内爆式钚弹）

第二、钚239由于自身物理活性更强，反射截面积更大，更容易产生裂变，因此其临界质量比铀235更小。理论上铀235临界质量在20千克左右，而钚239可以达到10千克，更小的临界质量意味着钚235可以将原子弹做的更小！而原子弹的小型化是核武器实战应用的必备技能！

（小型化的分导式核弹头）