December 29, 2005
日本核能發展先驅
前天閱讀日本原子之父仁科芳雄博士 (Yoshio Nishina, 1890-1951) 的傳記，略為整理紀錄。仁科芳雄博士是丹麥著名科學家 Niels Bohr 的高徒，承續哥本哈根學派，在 Niels Bohr 建立的量子理論大道上，開創新的局面，日本第一位諾貝爾物理獎得主湯川秀樹 (Hideki Yukawa, 1907-1981) 即是仁科芳雄博士的高徒。自東京大學畢業後，仁科芳雄赴英與 Niels Bohr 從事量子力學的研究，返回日本後，以宇宙射線研究的基礎，在核物理學、放射生物學，以及放射性同位素示蹤等應用作研究。1937 年，仁科芳雄博士完成東洋第一台 cyclotron 裝置，透過產生的中子照射 U 元素，進行核子反應的研究。
1940 年秋季，日本陸軍航空本部相信，建構一顆具有毀滅性的原子彈是可行的，稍後於 1941 年 5 月，安田武雄中將接到東條英機關於研制原子彈的密令，指派日本物理化學研究所立即展開原子彈的研制計劃，該計畫的負責人就是仁科芳雄博士，該計畫代號為 "Ni"，取自仁科芳雄博士的拼音字母。日本海軍也在悄悄地進行代號為 "F－GO" 的超級炸彈製造計畫 ("F" 字母為 fission 的縮寫，表示「原子裂變」)，海軍計劃的負責人是日本的另一名物理學家荒勝文策，"F－GO" 於 1942 年在京都福岡啟動。
日據時代台北帝國大學 (即台灣大學前身) 的「物理學講座」，首位講座教授為荒勝文策博士 (Arakatsu Bunsaku)，荒勝文策與仁科芳雄年歲相仿，同為日本物理史的領袖人物。荒勝文策博士來台後，在台北帝國大學完成一座 Cockcroft-Walton 加速器，是當時亞州是最先進的研究設備之一。1934 年，荒勝文策博士的團隊在台北帝國大學的二號館 101 室架設完成了 240 Kev 直流高壓加速器，同年七月 25 五日成功完成了以人工加速粒子撞擊原子核的實驗，是繼 1932 年英國劍橋大學 Cavendish Laboratory (培養了 25 個諾貝爾獎得主) 之後，世界第二個完成人工撞擊原子核的實驗團隊。
荒勝文策博士的實驗成功，消息傳遍全台，並轟動日本，實驗團隊立刻被徵召回到日本，於京都帝國大學原子核實驗室建造更大型的直線加速器和迴旋加速器，這也是日後 "F-GO" 的基礎建設。日本海軍研發原子彈的力度比陸軍大得多，甚至試圖與納粹德國聯合研發原子彈，以捷克東歐的核能與重水來彌補日本境內對放射物的短缺。1945 年 5 月，德國的 U－234 潛艇執行了一項極機密的任務，運載著 560 公斤的鈾氧化物和 3.5 公斤的 U-235 前往日本，供日本開發原子彈用，這些核原料相當於製造一顆原子彈全部原料的五分之一。不過，德國潛艇 U-234 被美國海軍發現並予以重創，所有的核原料落入美軍手中，這也讓我們覺得歷史軌跡巧妙之處，倘若窮兵黷武的日本軍閥獲得此關鍵性原料，並成功研製原子彈，與美軍對抗，屆時整個亞太區，說不定早已成為人間煉獄。
如我們所知，原子彈的基本原理相對來說，不是特別高深，但問題是如何純化 U-235，並以中子彈照射後，使其進行一系列的分裂反應，才是問題所在。二次大戰期間，日本並沒有成功分離、濃縮出 U-235 的技術，而仁科芳雄博士的想法類似於今日的核能電廠設計，亦即為使核分裂的連鎖反應更易於進行，必須降低中子的速度，但是問題在於如果不能讓連鎖反應在百萬分之一秒內完成，是無法釋出強大的破壞力的。
後來有些消息指出，仁科芳雄博士事實上相當清楚上述的難題，甚至有提出對應的解決方案，並且在日本先進核能研究上有所發揮，不過博士當時在軍令難違，又不是具有高度意願完成毀滅性的殺人機器，才在二次大戰期間，做了些緩和性的設計。
Reference:
- [核能博物館]