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“仁”计划:二战日本集中力量咋没搓出原子弹? | 循迹晓讲

柯林斯上尉 循迹晓讲 2023-12-22


 循迹 · 用文化给生活另一种可能


主讲:柯林斯上尉

策划:柯林斯上尉

责编:马戏团长

全文约3000字 阅读需要10分钟


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前一阵《奥本海默》上映后,日本犹如受到天大的刺激,跳着脚抵制这部讲述“原子弹之父”的传记影片。


多年来,日本喋喋不休地强调广岛和长崎的灾难,甚至将其和纳粹集中营并列。鲜为人知的是,作为迄今唯一被核武器打击过的国家,日本早在二战前就开始秘密研发原子弹。今天就来聊一聊这段历史。


◇ 长冈半太郎(1865年8月15日—1950年12月10日),长冈市人,日本物理学家。提出了土星结构的原子模型。


从1904年,号称“日本物理学之父”的长冈片太郎提出土星型有核原子结构模型理论开始,到1934年日本设立原子物理课程。可以说,此时日本在核物理领域的学术成就不亚于欧美。就在这一时期,长冈片太郎的得意弟子、仁科芳雄开始崭露头角。


1918年,仁科芳雄从东京帝国大学毕业后,开始留学西欧,成了世界级物理学家波尔的高徒。回国后,仁科主导了日本原子物理研究所的创建。1937年,该研究所成功研发27英寸小型回旋加速器,并将其用于原子核分裂实验;在美国顶级物理学家欧内斯特·劳伦斯的配合下,仁科研究室团队完成了亚洲首部大型回旋加速器。由此,日本成了美国外唯一搞定这种设备的国家。


◇ 仁科芳雄,1890—1951

◇ 仁科芳雄与他的原子加速器


1938年,纳粹德国弯道超车,成功实现人类首次核裂变,时值大战前夜,英美感到事态严重,立刻在研发上跟进。同时,日本不甘落后,1940年,仁科和日本陆军航空技术研究所所长安田武雄中将介绍了核武器的构想。不同于那些只有武士道狂热的“昭和马鹿”,安田这样的老资格技术军官很快对仁科口中威力无比的“未来武器”产生浓厚兴趣,并委派了毕业于东京帝国大学物理专业的铃木辰三郎技术中佐验证核武器问世的可能性。


铃木的老师嵯峨根良吉就是仁科团队的一份子,一番讨论后,得出的结论是制造裂变为原理的原子弹完全可行,而英美等国可能已在此方面进行投入!1941年4月,时任陆军大臣的东条英机批准了安田提出的《铀弹制造报告》。由此,仁科开始带领百余名科学家正式开始研发原子弹。


◇ 1937年,仁科芳雄建造的直径65cm的1号回旋加速器


同胎死腹中的德国原子弹计划相比,日本在一些方面甚至更有优势!然而梦幻开局,却并不意味着一路畅通。


熟悉二战历史的都知道,日本陆海军各自的头号假想敌就是彼此,例如购买德国DB-601航空发动机时,陆海军彼此不通气,以至于花了两份钱买一件货,连希特勒都吐槽:日本陆军和日本海军是仇人么?在核技术研究方面,这种奇葩的现象再度出现。


表面上,日本海军看似远比“陆军马粪”高大上,但其原子弹研发立项却比宿敌更晚:这是因为日本海军了解到核技术后,最先想到的是给未来的战列舰和航母提供核动力,直到中途岛海战大败、美军反攻所罗门后,联合舰队高层才要求海军技术研究所研发一系列“划时代黑科技武器”扭转局势。不久后,海军技术研究所和舰政本部成立了核物理应用研究委员会,日本第二个原子弹研发项目、F计划应运而生。


◇ 荒胜文策(1890年3月25日-1973年6月25日),完成以人工加速之粒子撞击原子


此时,一名在核物理领域比仁科不逞多让的日本学者开始成为该计划的领军人物,他就是京都帝国大学的荒胜文策,此人不仅曾在剑桥大学的卡文迪什实验室担任研究员,还先后接受卢瑟福和爱因斯坦的指导。1934年,荒胜文策团队完成了亚洲第一、世界第二次人工撞击原子核实验;7年后,他又成功让铀原子产生核裂变反应。


也就是说,这时候日本陆军和海军分别组织人马研究原子弹。可笑的是,海军牵头的核物理研究委员会居然也邀请仁科作为主席,这就导致不少早已在陆军原子弹项目任职的人也被强行拉到海军的群里。无疑,这种充满对立的混乱体系自然会白白浪费本就匮乏的日本各类资源。


◇ 铀矿石


仁科表示,日本帝国要想拥有原子弹,就需要高浓缩的铀235。因此日本两个原子弹研发项目的共同首要任务,就是进行铀浓缩。通常来讲铀浓缩的渠道包括气体扩散、热扩散、电磁扩散和离心扩散四类,日本陆军团队采用了热扩散法,其优点在于方便简易;日本海军则采用离心分离,其优点是分离效率高。


不过,海军原子弹项目负责人荒胜很快表示其研究室现有的资源根本供不起项目,当舰政本部看到荒胜提出的要求后难免目瞪口呆。与此同时,陆军原子弹负责人仁科则表示:以日本乃至各国现有水平,原子弹无法在较短时间内成功问世,因此日本原子弹研发一度大幅放缓。然而不久后,世界首座核反应堆在美国建立,结合各方面情报分析后,日本认为美国已确定了领先位置。日本高层如坐针毡之际,向仁计划和F计划团队下了死命令,要求荒胜和仁科两个团队不惜一切代价,就是用手搓也要搓出原子弹。


造过原子弹的人都知道,原子弹的制造离不开铀235,但这玩意不仅在自然界很少,还要从富含铀238的铀矿中提取铀235,最终进行提纯加工。1943年夏,仁科在报告指出:一枚原子弹至少要10公斤的武器级浓缩铀,其当量最高可达1.8万TNT当量,以热扩散法进行生产,就要生产并加工分离铀235的六氟化铀。


然而仁科团队却一再碰壁:首先是生产六氟化铀所需的砂糖和淀粉不足,随后六氟化铀的高腐蚀性又多次导致热扩散设备管道被破裂。到了1945年初,热扩散法最终被彻底放弃。


◇ 1942年,日本京都帝国大学拥有世界最大的巨型加速器


荒胜团队力主的离心分离法,需要把装有六氟化铀的圆筒形容器高速旋转,在巨大离心力作用下,将质量更轻的铀235在中心区域积存并提升浓度,最终形成铀同位素在径向部分的分离,则要每分钟10万次以上的超高速旋转离心机。但荒胜团队沮丧地发现,被委派制造超高速离心机的北辰电机和东京仪器只能满足4万次/分钟的标准。无奈之下,荒胜只能自己从零开始设计新的离心机,然而受制于二战后期日本各类资源的匮乏,加上美军轰炸的影响,这台新的离心机直到日本战败前夕才完工。


比技术设备更严重的,是日本高度缺乏铀矿。自1943年下半年开始,日军开始不断在本土、中国东北/内蒙、朝鲜兴南、东南亚等占领地大规模秘密寻找铀矿。当时的日本受只能进行较小深度的勘探开采,因此即使日本发现大庆油田,也无法找到石油,石油如此,铀矿也如此。一番折腾后,日本所采集到的铀矿依旧少得可怜。也许是知道自身的弱项,日本在竭力开采的同时,也开始向德国求助。


◇ 木梨鹰一(1902年3月7日-1944年7月26日)原伊号第29潜水舰舰长


1944年初,日本潜艇伊-29号在王牌艇长木梨鹰一的指挥下前往德国,木梨鹰一曾指挥伊-19号击沉美军航母黄蜂号并重创战列舰北卡罗来纳号,如此牛人,才被选中担起德日水下交通的重任。归航时,伊-29不但运载了大量德国武器技术的图纸和样品,更搭载了不少氧化铀!由于轴心国密码早已被破译,伊-29的行踪和运送货物的清单也被美军获悉,最终,美军玩起“放学别走”的战术,派遣锯鳐号潜艇在巴士海峡设伏,一举将伊-29连人带船/货击沉。


不久后,另一艘被派去德国运送铀矿的伊-52号在大西洋就被美军击沉。德国战败前夕,德军潜艇U-234搭载了德国末日武器技术图纸和560公斤氧化铀前往日本,当得知柏林城破、希特勒自杀的消息后,该艇毫不犹豫地向美军投降,几名随艇的日本技术军官眼看自己要被“变节”的盟友当投名状,干脆服毒自杀。


◇ 已经向美军投降的“U-234”号潜艇


与之几乎同时的,是美军对东京的大轰炸,这“天罚之火”彻底摧毁了仁计划所在地、49号办公楼,大量器材和仅存的那点铀全部付之一炬,仁科只能在废墟前召集所有人宣布仁计划停止。不久后,荒胜主导的F计划也在日本濒于崩溃之际彻底终结了。1945年11月,进驻日本的美军将其缴获的日本离心机和加速器全部销毁后扔进海里,旧日本帝国试图研发原子弹这一鲜为人知的故事,也就此一度淹没在历史长河。


二战时,盟军了解到日本也在研发原子弹,但并未专门制定突袭破坏计划,因此美军对日本在此领域的进度颇为好奇。美军观察团在彻底调查后表示,日本的原子弹计划无论各方面都无法和美国相提并论。


◇ 美国曼哈顿计划中修建的工厂


美国为曼哈顿计划投入了近20亿美元,实验室科学家近万人,其中不乏奥本海默、费米、波尔等代表世界顶端巨匠。此外,美国一次得到上千吨铀矿石都不稀罕。相比之下,日本两个计划的资金还不到曼哈顿计划的零头,那区区不足300人的团队和公斤级的铀矿,在曼哈顿工程面前更可以忽略不计。考虑日本学者甚至资金还可能被抽调给其他装备项目,双方的差距就更不可同年而语。


实话说,当时的日本学者在个人学术水平方面或许不逊色,但日美巨大的综合差距摆在那里,这说明只靠少数“超人”,永远不可能如科幻故事那样扭转乾坤。尽管日本曾经的原子弹计划最终不过沦为妄梦,但这难道不说明日本曾迫切希望成为“原子弹加害者”?既然如此,日本有什么脸常年如一日地哭诉自身受害者的境遇?


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