铀弹和钚弹主要是使用的弹芯的区别，铀弹弹芯使用铀235，钚弹弹芯使用钚239。

钚239，同位素衰减比较厉害，保存寿命短，另外还有一个重要原因是钚239加工困难，维护成本高。但是，钚弹可以做到体积小、威力大，主要是用作大吨位大当量的战略核武器。

铀235，用量多、体积大、但是后期保养相比钚弹简单，比较容易控制当量，比较适合做战术核武器。

铀弹，要比钚弹便宜2/3，但是毒性要比钚弹小一些，半衰期也比钚239长一个数量级，所以，铀弹比钚弹更容易储备，也更易于后期维护。

铀弹最大的优点，就是制造容易，但是 浓缩到武器级却很难，使用铀235，简单的枪式结构就可以造出原子弹。当年，美国在日本广岛投放的原子弹，结构并不复杂，64公斤的铀235，分成两个半球，当引爆装置爆炸后，将两个铀235的半球推动挤压在一起，引起了链式反应，反射层将反应出来的中子反射回去，继续参加反应，这样做的两个好处就是，一是提高铀235的使用效率，再一个就是延缓膨胀速度，尽可能的释放更多的能量。

钚239的好处就是容易提纯，但是却不容易引爆。在钚239里面，有一种物质叫钚240，它比钚239多出一个中子，这个中子是一个捣乱分子，它会提前引爆核弹。这也是钚239难以保存的主要原因，所以，钚239不能大块保存，否则非常容易自爆，这也是钚弹的最大缺点。

为什么原子弹分为铀弹和钚弹？铀弹和钚弹相比分别有什么优势和缺点？

大自然中可用于裂变反应的元素很多，“铀235”和“钚239”就是其中最常见的两种，人类最早想到的原子弹核装药确实是铀235，但在二战期间有关铀235的提纯工艺并不是很先进，没有足够的铀235用于生产原子弹。美国组织起“曼哈顿计划”专门研发、制造原子弹，前后动用接近20亿美元和13万人，但有90%以上都花在了铀矿开采、矿石提炼、铀浓缩和后期加工上，真正制造原子弹的花费少得可怜。即便是这样，浓缩出来的武器级铀还是不够用。因此，工作人员不得不寻找其亚的裂变材料。

（曼哈顿计划）

这时候，“钚239”被选定为最理想的替代材料，因为武器级的高浓缩钚远比铀容易获得。大家都知道原子弹最常用的是“铀235”，但是大自然中的铀矿石中99%以上都是“铀238”，懂化学的都知道，将两种同位素分离是相当困难的。但是，铀238这种废料，在中子的轰击下经过复杂的物理反应，就能变成钚239（铀238+中子变成铀239，铀239衰变成镎239，后者再衰变就是钚239）。由于钚和铀是两种物理性质不一样的元素，将两者分离相比分离铀238和铀235要容易得多。

（浓缩分离装置）

而且，美国花费近20亿美元建造了大量的分离工厂和核反应堆，再加上用1亿美元从比利时购买的3万吨铀矿石，即便不能提纯出足够的铀235，也能生产足够的钚239，两种装药的原子弹就是这样诞生的。直到今天，原子弹仍然是铀弹和钚弹两种。

但凡事都有两面性，“钚239”比“铀235”更容易获得，但想把它做成原子弹可比铀235困难多了。铀弹的优点就是制造容易，缺点是铀浓缩太困难！简单的枪式结构就能造出原子弹，以广岛上空爆炸的“小男孩”为例（如上图所示），这个原子弹的铀235被制成2个半球，共有64千克的铀，还包括起爆装置、反射层、高能炸药、中子源这几个核心部件；

当起爆装置引爆炸药后，高压推动一个半球撞向另一个半球并将两者挤压在一起，这样就会达到触发链式反应的“临界值”，此时在中子源的帮助下链式反应正式开始。反射层的作用是将链式反应释放出来的中子反射回去，持续参与反应，并延缓爆炸膨胀的速度，以求尽可能多的铀235参与到链式反应中来，释放出尽可能多的能量。

枪式“铀弹”的起爆过程听起来复杂，但真做起来远比“钚弹”要容易得多。尽管钚239的提纯很容易，但想要随心所欲的引爆它却很困难，这是因为浓缩钚239中有一种杂质，叫做“钚240”，别看它只是多了一个中子，却有一个十分要命的问题，钚240会“自动裂变”释放出高能中子，这个中子就会提前引爆核弹，因此大块高纯度的浓缩钚是很危险的，它随时可能自爆（其实也没那么容易）。

为了克服这个问题，美国人将钚做成一个中空的球，球的外面是高能炸药，再外边还是反射层。起爆装置引爆炸药后产生的高压，将中空的钚球压碎向中心压缩，这样钚239也能达到临界值，而且指向中心的高压还能阻止链式反应引起的膨胀，延长链式反应时间，让尽可能多的钚239参与进来，产生更多能量。

在长崎爆炸的“胖子”就是这种“内爆式”原子弹（如下图所示），它以4.5吨的体重就产生了2万吨TNT炸药爆炸的当量，而小男孩重4吨仅仅产生了1.5万吨不到的爆炸当量，这就是内爆式相比枪式的优势。

但是，内爆式原子弹制造起来相当困难，难点在于如何精准、均匀地控制爆炸。一种名为“透镜”的装置应运而生了，这种透镜就是将不均匀地爆炸聚焦起来，均匀地作用在钚239空心球上。但说起来简单做起来难！这种内爆式的原子弹没有几个国家能掌握，制作困难是钚弹的最大短板。

但是钚239的临界值很小，在加装中子“反射层”的前提下约为10公斤，体型和一般的饮料瓶差不多，这就意味着可以用更少的钚239，制造威力更大、体积更小的原子弹，有助于核武器的小型化；但浓缩困难、制成原子弹较容易的铀235临界值很大，即便是安装中子反射层也要15公斤才行，做出来的弹头较大，而且爆炸能量还未必能赶得上钚弹。

为什么原子弹分为铀弹和钚弹？铀弹和钚弹相比分别有什么优势和缺点？

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）