原子弹，作为一种威力强大的核武器，其重要性不言而喻，然而很少有人知道它的威力从何而来。事实上，原子弹的起爆方式很大程度上影响了它的威力，目前主流的起爆方式为两种，分别为枪式和内爆式。
在讲解原子弹的起爆方式之前，我们应该先了解关于核炸药的知识。核炸药主要是用高度浓缩的铀-235（U-235）和钚-239（Pu-239），通常装药量在数公斤至数十公斤。核炸药有两个最为重要的状态，分别为次临界和超临界，在次临界状态下，核裂变链式反应无法自持，中子增殖系数小于1，核材料不会爆炸，处于稳定储存状态。而当核材料被压缩或聚集达到超临界状态时，中子增殖系数大于1，链式反应迅速增强，释放出巨大能量，引发核爆炸。因此，在启用核弹之前，通常核炸药为次临界状态，而在引爆核弹时，应当通过某些方法将其转变为超临界状态。
一. 枪式
枪式原子弹是较为简单的一种，对工艺和技术的要求并不算太高，例如广岛“小男孩”原子弹，就是一种枪式核弹。我以“小男孩”原子弹为例，讲解枪式引爆的原理。
“小男孩”原子弹的内部结构
“小男孩”原子弹作者自制简图
在“小男孩”的钢质炮筒里，两块铀-235材料都故意做得比临界质量轻。铀-235弹头约重26公斤，铀-235标靶约重24公斤，可以看到，铀-235弹头为空心，可以巧妙的将铀-235标靶套入其中。发射药点燃后，弹头被推进约一米长的炮管，以300米每秒撞向标靶，两块铀撞击后总质量将超过60公斤，形成一个总长约18 cm、直径约16 cm的实心铀柱，总质量可达64.1 kg，几何倍率从0.92陡升到1.15，正式进入超临界。而炮管底部中央安装有铍-钋中子发生器：平时钋放出的alpha粒子被一层金属片挡住，在撞靶瞬间，将该金属片击碎，释放的alpha粒子打在铍粉上，瞬间释放出数十万颗高能中子，而它们恰巧在铀块最深超临界的那一刻开始轰击，于是链式裂变将在不到两微秒内完成，形成核爆。
“小男孩”原子弹核爆的威力约为15千吨标准TNT炸药，但实际上在总质量约64千克的核炸药中，只有大约1千克发生了裂变，利用率仅为1.5%上下，其它剩余铀材料均被浪费，这便是枪式核弹的弊端。
二. 内爆式
内爆式核弹的原理则远远更为复杂，但它的性能和利用率则得到了显著的提升。例如长崎原子弹“胖子”（受到了丘吉尔的体型启发，取名为“胖子”）以及人类史上引爆的第一颗原子弹“小玩意”都是使用的内爆式引爆。
内爆式引爆主要使用炸药透镜阵列的爆轰使核炸药进入超临界状态，我们将以“胖子”原子弹为例，来讲解内爆式引爆方式，因此我们来了解一下“胖子”原子弹。“胖子”原子弹有些不同于“小男孩”，它使用的是钚-239作为核炸药而不是铀-235，主要原因有两点：
1. 成本更为廉价，采用钚-239可将装药量压缩至约6kg，比铀-235减少一个量级，并且制作更为简易。（注意，核炸药在超过临界质量后，多出来的铀几乎不参与裂变，反而更容易提前爆炸，因此装药更多并不能增加威力，反而有安全隐患）
2. 钚的自发裂变率较高，而内爆式的压缩度要低于枪式，因此它更适合内爆式。
“胖子”原子弹的内爆式结构核心在于其炸药透镜系统。这一系统由32块高爆炸药透镜组成，排列成一个近乎完美的球体，将中央的钚-239核装药紧紧包围。这些炸药透镜并非普通炸药，而是经过精密设计的爆轰波整形器，它们由快炸药和慢炸药（均为PBX聚合物粘结炸药种类，有爆速快慢之分）组合而成，目的是将爆轰波均匀、同步地向内聚焦，形成一个对称的向内冲击波。如果冲击波并不均匀，可能会导致钚球体变形，影响其爆炸威力和引爆过程。
PBX聚合物粘结炸药透镜阵列
当控制它们的X-单元的引爆信号发出，32个炸药透镜同时起爆，产生的爆轰波在极短时间内（微秒级）向内汇聚，对中央的钚-239球体施加极端均匀的压力。这种压力将原本处于次临界状态的钚球压缩至超临界状态——其密度瞬间提升约2.5倍，临界质量因此显著下降。原本6kg的钚-239在压缩后，有效密度增加，中子增殖系数迅速上升，从而进入可持续链式裂变的状态。
为了确保压缩的对称性与精度，钚球中央还设有一个中子引发器，通常由钋-210与铍组成。当压缩达到顶点时，引发器被激活，释放出一阵初始中子，为链式反应提供“点火”信号。此时，钚-239内部的裂变反应迅速爆发，在几微秒内释放出相当于2.1万吨TNT当量的能量，形成毁灭性的核爆炸。
中子发生器
“胖子”原子弹仅使用6.2kg的核炸药就爆发出21千吨的TNT当量，可见与“小男孩”那种枪式结构相比，内爆式的优势在于压缩效率更高、裂变材料利用率更好，而且避免了枪式结构中过早点火的风险，因为后者由于铀-235的自发裂变率较低，需依赖高速撞击组装，容易因中子提前释放而导致哑弹或者低当量爆炸。
这就是常见的两种原子弹的起爆方式。
