一粒米大小的原子弹威力有多大，能造出来吗？

　　首先，让我们了解一下原子弹是个啥玩意。

　　 所谓原子弹是核武器的一种，是指通过核裂变释放出的巨大能量，发生剧烈爆炸，利用光热辐射、冲击波、放射性等效应造成杀伤和破坏作用，使用后还会导致大面积放射性污染，是一种大规模杀伤性武器。核武器还包括氢弹，这里不展开来说。

　　 原子弹的结构主要由引爆控制系统、高能炸药、中子源、中子反射层、核装料、弹壳等部分组成，核裂变装药主要为铀-235或钚-239。其爆炸原理是利用这些装药的质量临界点，将每一块装药设置在临界点之下，然后通过常规炸药，将这些核装药块迅速挤压到一起，从而形成连锁反应，爆发出巨大能量。

　　何谓质量临界点？

　　 就是放射性裂变材料维持链式反应的最小质量，达到了这个质量，裂变材料就会自己发生自持式连锁反应，导致爆炸。临界质量的大小取决于材料的种类、结构密度、几何形状、有无中子反射层等。有中子反射层的球形铀-235临界点为15kg左右，钚为10kg左右。

　　原子弹的威力有多大？

　　 原子弹爆炸的原理是当一个中子打到铀-235原子核，就可以使这个铀核发生裂变，放出2到3个中子，这个过程是随机的，因此平均约2.5个中子。在这个过程中，会有一点点质量亏损，这些失去的质量就变成能量释放了。

　　 这个过程的反应式为：U235+1n→Ba142+Kr91+3n。

　　 从反应式我们可以看到铀-235核子质量为235.0439，加上1个中子质量为为1.0087，总质量为236.0526；裂变后产生一个钡-141，质量为140.9139，和一个氪-92，质量为91.8973，再加上3个中子，质量共为235.8373。质量亏损为0.2153，亏损比为0.0912%。

　　 也就是说，1kg的铀-235，在裂变中转化为其他物质质量为0.999088kg，其中有0.000912kg的物质转化为能量了。这个能量转化出来有多大呢？这里需要用到爱因斯坦质能方程，其表达式为E=MC^2，这里的E为能量，M为质量，C为光速。根据这个公式计算：E=0.00912*300000000^2=8.2^14J

　　答案是1kg铀-235完全发生裂变反应的话，可以得到8.2万亿焦耳能量。1吨炸药能量相当于4184000000焦耳，1kg铀-235完全连锁反应爆发出来的能量相当于1.96万吨炸药的爆炸威力。

　　实际上，原子弹爆炸威力远远达不到这个水平。

　　 原子弹爆炸威力达不到上述计算水平，并不是爱因斯坦的质能方程有问题，而是存在两个无法解决的问题：一是核燃料做不到100%纯度，1kg核装药就没有1kg铀核质量；二是这些装药的核裂变反应并不能全部完成，很多核装药还没来得及反应就被炸飞了。

　　 美国上世纪投放到日本广岛的首个原子弹外号叫”小男孩“，装了铀-235药料64公斤，采用的引爆方式是枪式结构，也就是像用枪射击一样的把几块分开的铀-235块迅速挤压在一起，使之达到质量临界点，发生连锁反应。具体是将这些铀块分成4块，让每一块都没有达到临界质量，起爆时用常规炸药爆炸力量将其中一块射向其他三块，形成整块超临界质量的铀-235，引发裂变连锁反应。

　　 理论上这个爆炸威力有多大呢？按质能方程计算得：64*0.000912*300000000^2≈5.25*10^15J/4184000000≈1255525吨炸药。也就是这颗原子弹如果完美的发挥出核裂变威力，就相当约125.5万吨TNT烈性炸药爆炸当量。

　　 但实际上，据后来评估，这次爆炸威力只相当于1.3万吨TNT当量，只达到理论能量的1%多点，也就是还没有达到1kg纯铀-235全部裂变释放的能量。

　　人类有能力制造米粒大的原子弹吗？

　　 从上述原子弹爆炸的原理，我们可以看出目前制造的的原子弹，是依靠核裂变连锁反应的质量临界点来实现爆发的，小于质量临界点的原子弹无法实现爆发。

　　 从目前的用于原子弹装药的两种主要药料来看，铀-235的质量临界点在15kg左右，钚-239的质量临界点在10kg左右，小于这个质量就无法形成连锁反应。因为铀核裂变放出的中子必须要打到另一个铀核，如果没有达到临界质量，中子碰到铀核的概率就小于1，链式反应就难以为继。因此从目前的人类技术水平来看，还无法制造出很微小的原子弹。

　　 当然，这个临界点并不是绝对的，在创造某些条件的情况下，可以发生改变。比如在铀-235球外面包裹一层中子反射层，临界质量就可以降低。但这种降低也是有限度的，比如中子反射层效率很高状态下，把装料临界下降到3公斤。但要下降到以克计算，甚至一个米粒大小，目前技术还无法达到。

　　 但这里可以测算一下这个米粒大小的核药有多大威力。

　　 这里说的米粒只是里面的装药为一个米粒大小，如果要包括整个结构和外壳，米粒大小的核弹就更无法做到了。

　　 有人测量过一粒米的重量，有大有小，一般的米约为20mg。米的密度约1.6g/cm^3，铀-235的密度为约19g/cm^3，约为米的12倍，因此如果1个米粒大的铀-235质量约为240mg。按照核聚变质量转化率0.0912%计算，240mg将有0.21888mg的质量转化为能量，根据质能方程（略去计算过程），可得到约4.7吨TNT烈性炸药的爆炸威力。

　　 但实际上，原子弹核装药利用率只有约1%，这样这个只有米粒大小核装药的微型原子弹，爆炸威力为47kg炸药的当量，因此其破坏力也是不可小觑的。