말라깽이,땅꼬마,뚱보

1942년 원자폭탄 설계자들은 당시 알려진 핵물질 중 우라늄-235와 플루토늄-239 중에 플루토늄으로 폭탄을 만들기로 한다.폭탄의 아이디어는 간단한다. 미임계상태 핵물질을 2개를 양쪽에 나눈다. 추진장약을 터뜨려 한쪽에서 반대쪽으로 미임계상태 핵물질을 발사한다. 반대쪽 미임계상태 핵물질과 부딪히면서 이 둘은 초임계상태가 되어 폭발한다. 이 원리로 첫번째 원자폭탄 모델 Thin Man 을 만든다.문제는 핵물질이 완전히 다 폭발해야하는데 이게 도달하기 전에 마주치는 면만 폭발한다는 것이였다. 이러면 나머지 핵물질은 바깥으로 튀어나가 원하는 폭발력을 얻지 못한다.이를 해결하는 방법은 아주 빠르게 충돌시켜야 했다. 이 속도를 계산했고 그 결과 포탄 길이가 5.2m 였다.문제는 이 길이면 미국에 존재하는 폭격기로는 실을 수가 없었다.그런데 영국 폭격기 랭카스터는 8.08m의 폭탄도 실을 수 있었으므로 Thin Man을 실을 수 있었다.

상부에 이를 보고한다.원자폭탄을 영국제 폭격기에 실으면 된다고 하자 미육군항공대 사령관 헨리 아놀드는 격노한다. 미국의 비장한 무기를 영국 폭격기에 실어 보내는 것은 뭔가 이치적으로 맞지 않은 것이다..그래서 엔진니어와 과학자들은 B-29를 개조하기로 한다.문제가 또 생겼다. 애초 계산한 5.2m 보다 더 길어져야 된다는 것이였다. 결국 Thin Man 은 포기하게 된다.플루토늄을 우라늄으로 바꾼다. 우라늄이 상대적으로 플루토늄보다 덜 민감했다.그 결과 낮은 속도로 충돌 시켜도 되었고 포탄 길이도 3m 정도로 짧아진다. 이것이 바로 우라늄 폭탄 Little Boy이다.

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Little Boy 도 문제가 있었다.원료인 우라늄이 문제가 된다.우라늄의 문제는 U-235와 U-238이 뒤섞여 있다는 것이다. 이 중 핵물질은 U-235인데 이게 자연상태 우라늄 중에서 0.7% 밖에 없었다. 분리해내기가 까다로워서 대량생산이 불가했다.물론 미세하게 둘은 질량차이가 나서 바람을 날려 분리하는 방법은 있었다.그러나 쉽지 않았다.U-238은 원자로에서 중성자를 계속 맞으면 원자번호가 92,93,94로 점차 올라가 나중에 플루토늄-239 으로 변한다. 우라늄에 비해 생산이 쉬운 것이다.폭탄을 포신형이 아닌 다른 것으로 구조를 바꾸기로 결정한다. 안에서 터지는 내폭형 폭탄을 만들기로 한다.원리는 핵물질 바깥에 쉴드를 쳐서 빠져나가는 중성자를 반사시키고 핵물질도 꽉꽉 눌러서 밀도를 높이는 것이다.쥐덪 수천개를 깔아놓고 그위에 탁구공을 하나씩 놓는다. 쥐덪 하나에 탁구공을 떨어뜨린다. 쥐덪 간격이 넓으면 탁구공이 쥐덪 강타하기가 어렵지만 촘촘하면 탁구공은 쥐덪을 때리기 쉬워진다. 쥐덪 위의 탁구공이 다시 옆 쥐덪을 건드리고 이러면 연쇄적으로 쥐덪이 반응한다.일단 플루토늄을 쉴드를 쳐서 감싸고 둥글게 만든다. 그 겉면을 플라스틱 폭약으로 감싼다. 마치 축구공 모양이 된다.이 축구공을 구성하는 여러 조각마다 기폭장치를 단다.플라스틱 폭약이 동시에 폭발하면 그 폭발력으로 핵물질이 압축되고 임계질량이 된다.중성자는 순간적으로 빠져나가지 못하고 쥐덪 처럼 갇히면서 마구마구 탁구공 튀듯이 폭탄 내부를 돌아다니며 원자를 건드리고 핵분열이 일어난다.이런 쥐덪 효과가 순간적으로 일어나고 막대한 에너지가 발생하여 대폭발이 일어난다.자발적 중성자는 초당 100개 이하가 방출되나 여기에 중성자 발생물질을 플루토늄에 주입한다. 그러면 초당 1억개 이상의 중성자가 생긴다. 이 원리를 이용하여  플루토늄 폭탄 Fat Man 이 만들어진다.