能否简介一下原子弹的“内爆式”和“枪式”结构原理？

原子弹主要有两种结构，一种是内爆式、一种是枪式，在广岛上空爆炸的小男孩为枪式结构，而在长崎爆炸的胖子属于内爆式结构。

上图就是枪式原子弹的基本结构，它的核装药分为两个部分，一部分固定不动，另一部分可以在外力推动下移动，待机状态时彼此分离，起爆时可移动的部分高速撞向固定的部分，两者结合后达到引发核裂变链式反应的超临界值，瞬间释放能量。

可见，枪式结构的原子弹利用了枪支发射子弹的原理，可移动的核装药就类似于弹头，在类似枪管部件和炸药的帮助下，获得很高的速度后去撞击另一部分固定核装药。

当然了，这两部分核装药也不一定非要加工成半球状，为了获得更高的爆炸能量，工程师往往把核装药设计的比较复杂，比如轰炸广岛的原子弹小男孩，如下图所示:

它的可移动部分S(U-235 projectile rings）就被加工成了空心圆柱体，就像一个常见的玻璃杯一样，而固定装药H(U-235 tather rings)则是一个圆柱体。根据有限资料可知，小男孩的可移动装药长178毫米、直径159毫米，内腔直径100毫米，重量达到39千克。而固定装药长180毫米、直径100毫米。可见，移动装药正好可以套在固定装药上，形成一个实心的U-235圆柱体。

而且，小男孩的核装药并不是完整两块，可移动装药是由9个环状圆片堆叠而成、固定装药是由6个圆饼堆叠而成，理论上只要增减圆饼和圆环的数量，就能提高原子弹的爆炸威力。

内爆型结构相对复杂一些，首先核装药只有一个，而且被加工成一个空心球，很明显不管如何设计，这个空心球的加工难度，都远远超过那些圆环和圆饼，因为它有很多曲面结构。

空心球的外表面均匀分布着类似炸药的起爆材料，起爆时下药产生的压力，将空心球核装药压碎，并向中心方向聚集、压缩，从而形成一个致密的放射性金属球，达到核裂变所必须的超临界值。

说到这里不难想象，内爆式结构要求巧妙的控制炸药爆炸力度，要求空心球各个方向上受到的压强近乎相等，否则就很难正确的压缩核装药，起爆失败的可能性是很高的，这个加工难度放在今天也没几个国家能掌握。

上图是枪式结构和内爆式结构的简化对比，可见内爆式的原子弹外观偏圆滑，枪式结构的原子弹偏狭长，这个外观特征在早期的广岛、长崎原子弹上比较明显，所以投向广岛的枪式原子弹被称为小男孩（消瘦）、投向长崎的内爆式原子弹被称为胖子（外观粗壮圆润）。

（胖子）

（小男孩）

原子弹是利用自持式链式核反应过程中瞬间释放出大量能量的原理制造的一种大型杀伤性武器，在瞬间放出大量能量以冲击波的形式推倒杀伤半径内的建筑物，此外还有早期的核辐射和放射性污染的危害。关于不同当量原子弹的杀伤力半径和原子弹的威力详见本账号往期头条问题，不在赘述.

那么原子弹的爆炸需要满足什么条件的？

这里需要引入临界体积概念，如果给定了核材料成分，制作原子弹前，高浓缩铀当然是必须的，依据已经拥有的核材料的成分可以计算出的临界体积，临界体积就是可以让链式裂变反应持续下去的的核燃料的最小体积，当不是临界体积时，不会发生持续的裂变链式反应，有利于裂变燃料的贮存；当超过临界体积，则可发生持续的裂变反应。1kg的铀-235或钚-239完全裂变,释放出的能量大约等于2万吨烈性的TNT炸药爆炸的威力。

依据爆炸的条件，设计了两种起爆方式子弹式起爆方式和内爆法起爆方式：

子弹式起爆

子弹式起爆就是核弹头内部有两部分处于次临界的核裂变材料组成，处于弹头的两端，尾部次临界核材料后有起爆的高速炸药或者雷管，雷管起爆以后使处于弹头尾部的核材料迅速冲向位于弹头头部的核材料，两块处于次临界状态的核材料合在一起，迅速超过临界体积，达到超临界状态，中间中子源迅速引燃处于超临界的核弹。二战时投在日本广岛核弹小男孩即为枪式起爆。

内爆法起爆

内爆法起爆核弹头内部装有好多块核材料，形象点比喻就像足球一样，核材料外围是反射层，以提高爆炸效果，每块最外面是同枪式起爆一样的得雷管和高爆炸药，球心中间中子源，当起爆器将所有的雷管引爆后，所有的核材料被推向中心中子源头处，合在一起后中子源“点燃”处于超临界状态的弹头，迅速裂变，同时释放出大量能量。无疑这样的起爆方式更复杂，释放出的能量也大荷包中心达上千万度的高温和上亿的大气压的压力，产生巨大的冲击波。投在长崎的胖子为内爆式起爆的钚弹。

所以核弹不是接触式起爆的，是依据电脑程序通过获取陀螺仪和GPS导航仪的参数来设定爆炸的时间、高度的。

更多问题，关于原子弹为啥有这么大的威力？原子弹的威力有多大？详细见往期头条问答

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简单说，核爆有个临界体积，V，

枪式就是两块核料分别都小于V，撞到一起就大于V，

内爆是多块都小于V，挤到一起就大于V，

所以枪式当量偏小，

内爆式当量可以大些。