早在太平洋战争爆发前，日本军界上层就已经对核武器产生了兴趣。日本空军科学技术署长官，后来任日本空军参谋长的安田武雄将军一直密切关注有关核分裂的文章。他在东京大学读书时的老师嵯峨良吉教授曾到过美国，并了解当时原子科学方面的“时髦”思想。嵯峨指出，核物理方面的最新成就可用于制造铀弹。
其实日本人也早已开始了原子弹的研制工作，只是不知美国情报局搞到了这种情报没有。爱因斯坦的朋友、日本科学家仁科芳雄在1939年就提出了将核裂变这一新发现进行军事应用的可能性。
在1940年5月前后，当时位于立川市的陆军航空技术研究所所长安田武雄中将接受“调查一下能否制造原子弹”的命令后，日本陆军中校、岩木明星大学校长铃木辰三郎便着手参与进行调查研究，拉开了日本研制原子弹的序幕。
当时的日本陆军大臣东条英机听说后，立即命令有关专家研究这个问题。
1941年5月，安田中将正式接到了进行关于制造原子弹研究的命令。铃木辰三郎立即把这件事告诉了理科学研究所某研究室主任仁科芳雄。由仁科芳雄教授负责主持讨论“研究铀弹的可能性”问题。
仁科在东京的实验室制造了一台小型回旋加速器，并根据美国物理学家欧内斯特.劳伦斯捐赠的设计图纸建造了第二台有250吨磁铁的大型加速器。这个实验室很快吸引100位日本青年科技人员投入到这项庞大的研究中。头两年，他们基本致力于理论计算，比较各种区分铀同位素的方法和寻找铀矿。
在陆军(日本空军归陆军部统辖)开展核研究的同时，日本海军也开始了原子弹的研究工作。1942年初，海军开始原子动力能的研制开发。
至1943年3月，海军技术研究所成立的核物理成就利用委员会相继召开了10次讨论会。委员会估计制造一颗原子弹需要几百吨铀矿石，分离出铀235大约要消耗日本全年发电量的十分之一和全国铜产量的二分之一。
1943年5月5日，仁科芳雄向空军司令部递交了一份报告，指出制造原子弹在技术上是可行的。但需要十年左右时间。随后，安田武雄将报告转呈给东条英机。
1943年春，首相兼陆军大臣东条英机直接向陆军航空本部发出了日本要独自秘密制造原子弹的命令。当时接受命令的是航空本部总务科长川岛虎之辅。东条首相当时已经很清楚原子弹的威力。他对川岛强调说：“美国和德国好像已经在分别研究原子弹了。有情报说，尤其是美国的研究取得了相当大的进展。研制开发原子弹也许是这次战争胜负的关键。”川岛将东条首相的指示转达给了航空本部部长、他的上司安田武雄。
日本研制原子弹的预算直到战败是一千万日元，研究人员二十多人。仁科的答复报告等了两年的时间，才到达铃木手里。
铃木得到了盼望已久的答复，即刻把仁科的报告交给了安田中将，安田马上命令部下加紧研究，同时把它作为最高机密，并定为航空本部直接管辖的研究项目。
至此，根据仁科芳雄的名字命名的“仁方案”正式诞生。
铃木当时仍在航空技术研究所和大阪大学，对金属内部的摩擦和核裂变等情况进行研究。1944年安田中将给他下达了“加紧进行2号研究”的命令，并且派遣他去理科学研究所。仁科领导的研究室有三十名研究人员，他们分别负责分离、理论和物理这些专门领域的研究工作，铃木在分离小组工作。
从1943年夏季起，日本人开始疯狂地寻找铀矿。由于当时日本福岛和朝鲜半岛的一些著名矿产地都没有找到铀，而研究者又迫切需要两吨氧化铀做实验。于是，日本决定向“好友”德国求援。几经周折，德国纳粹分子答应了日方的要求。1943年末，一艘德国潜艇将一吨铀运往日本，但潜艇在马来西亚海岸被美军发现并予击沉。而另一吨氧化铀还没有来得及起运，在斯大林格勒和库尔斯克两大战役中遭惨败的德国已无暇顾及支援“友国”了。
1944年，日本对原子弹的研究仍处于实验阶段。这年6月15日，塞班岛会战开始，美国投入7万海军陆战队展开猛烈攻击。7月9日，美军占领塞班岛，9天后，东条内阁解体。也就在这一天，“仁方案”组开始了重要的分裂铀同位素的试验，也正是从这天起，研制工作的规模大大扩大了。寻找铀矿的工作被纳入日本第八科学技术课，由山本少校负责，并聘请了物理化学研究所的饭盛里安教授为科学指导。他们计划从中国和朝鲜开采铀矿，但因缺乏设备，加之战争每况愈下，在海外占领区采掘和运输困难重重。于是，当局只得决定集中力量在日本国内找矿。而“仁方案”组则疯狂地抓紧时间，进行一系列分裂铀235的试验活动。
由于塞班岛被美军占领，日本本土进入了B--29轰炸机的射程之内。随着战况的恶化，日本军人越发加紧研制原子弹。继陆军之后，海军也想研究原子弹，委托京都大学荒胜文策领导的研究室研制原子弹。
日本人成功地分离出了称之为UF-6的可裂变物质，并且收集了4-5公斤这样的物质。
1944年至1945年，日本海军上海基地的代理店在上海的黑市上购买了一百三十公斤氧化铀，并用船运到了日本。货款是由海军的一亿日元支付的。日本购买氧化铀是为了用于受海军委托的京都帝国大学的原子能计划。荒胜教授当初要求购买一千五百公斤。
荒胜教授当时担任科学研究推进协会原子核小委员会主任研究员，于1941年发表过题为《利用铀以及钍的伽马光线进行光致裂变》的论文。
直到1945年年初，他们一共进行了六次铀的分离实验，但结果都以失败告终，没有分离出铀－235，也未能获得为产生核连锁反应所需的大量此类物质。
仁科领导的研究所的实验迟迟没有取得进展。正要进行实验的时候遭到了空袭，供电和供水完全中断，实验无法进行。49号楼因空袭而烧毁，六氟化铀和分离筒都化为了灰烬。
到了1945年，日本的原子弹研制项目仍看不到有任何进展。“仁方案”组报告：日本已无力制造原子弹。
后来铃木说：“如果我们能研制出原子弹，我们当时就会对美国在提尼安岛和塞班岛的军事设施投放这种武器。”
两周后，美国的原子弹使广岛和长崎蒙难。此时，日本军方已接近疯狂，他们召集原子专家们说：“你们这些专家能否能在半年内搞出原子弹？一旦美国登陆，日本军队和民兵将不惜任何代价坚持6个月，到时如果我们也有了原子弹，我们就可以把美军赶下大海。”
仁科芳雄满脸愁容地说：“不要说6个月，就是6年也不够。我们既无铀，又没电，什么也不能干。”
不久，日本宣布无条件投降，但“仁方案”一直秘而不宣，直到40多年后才被披露于世。
1945年8月5日，广岛文理大学的一位教授在一个研讨会上向日军的广岛守军军官解释，核裂变如何应用于战争。他说：“一枚核弹甚至可以比一块糖还要小，但是如果它在一个人口稠密的城市上空200米的地方爆炸，就能夺走20万人的生命。”
一名上校提了个问题：“我们什么时候手中能有那种炸弹？”教授回答道：“很难说，但是我可以告诉你这场战争结束之前还不行。”
大约20个小时后，教授正站在邻居家门口同熟人聊天，突然威力巨大的冲击波把他撂倒在地。那是8月6日上午8点15分。
截至1944年，盟国对德军共发起过四次猛攻，摧毁了德国的核实施。德国人显然希望日本盟友能够继续进行核武器研制工作，1945年3月他们从基尔向日本派出了一艘载着560公斤铀氰化物的潜艇。这批铀氰化物含有3.5公斤的铀235，而3.5公斤铀235是制造一枚核弹所需量的1/5。
1945年4月底，希特勒的死讯传来后，这艘潜艇便在大西洋北部向美军投降了。据说，美国人制造头三枚原子弹时使用了这艘潜艇上的铀。
日本在朝鲜半岛兴南地区研究和试验原子弹
二战期间，日军曾在位于现今朝鲜民主主义人民共和国东部兴南地区的化学工厂研制和试验原子弹。此事1996年由保存在华盛顿国家档案馆的美军机密文件得以查明。尽管日军在第二次世界大战中极其秘密地研制原子弹一事是众所周知的事实，但由美军档案证实研究设施位于朝鲜的兴南地区则尚属首次。
编号为“564355号”的文件认为：“原子弹的研制是在兴南地区的化学工厂进行的。其设施在苏联军队控制该地区之前由日军炸毁。”编号“564354号”的文件上说：“日军在兴南的氮肥工厂的秘密部门，进行利用氢合成物生产喷气燃料计划的试验。该计划以‘NZ’的代名来称呼。1945年10月日本科学家作为战俘被苏军扣押。”
原日军于1940年4月开始在陆军航空技术研究所和理化学研究所非常秘密地研制原子弹，由于日本本土遭到空袭，研究设施遭到破坏，试验被迫中止。因此日军把研究据点转移到兴南的化学工厂继续进行研究。美军没收了有关战后兴南化工厂的资料，但没有公之于众。
从1944年底到1945年初，日本在上海购买了130公斤氧化铀，这是在1996年解密的美军机密文件中记述的。据说铀被送到了受海军委托的京都大学教授荒胜文策那里。据美军情报军官拉赛尔.费希尔少校在战后(1946年3月)从上海送给美国陆军部的报告(保存在美国国家档案馆管理局)说，日本海军上海基地的代理店在上海的黑市上购买了130公斤氧化铀，并用船运到了日本。货款是由海军准备的一亿日元支付的。
报告指出，“购买氧化铀是为了用于受海军委托的京都帝国大学的原子能源计划”，荒胜教授当初要求购买1500公斤。
荒胜教授当时担任科学研究推进协会原子核小委员会处主任研究员，于1941年发表过题为《利用铀以及钍的伽马光线进行光致裂变》的论文。
日本误判美国只有一枚原子弹
尽管日本核物理学家在制造原子弹问题上成就甚微，但在广岛和长崎遭原子弹轰炸后，他们向日本政府提供的专业意见却非常重要。1945年8月6日，“小男孩”原子弹 在广岛爆炸后，日本政府最初不知所措。官方在超过24小时后宣布，这是“一种新型炸弹”。爆炸发生一天后，仁科芳雄和荒胜文等核物理学家被紧急召入一个专家小组，他们经过初步分析得出了正确的结果：这肯定是一枚基于铀235的炸弹。
他们根据自身经验知道生产铀235需要极高的成本，因此相信，美国只可能拥有一枚这种类型的炸弹。这却让日本政府误以为有时间慢慢讨论当前灾难和美国要求的立即无条件投降。
直到8月9日，日本核物理学家才拿出一份正式报告——但与此同时，另一枚名为“胖子”的原子弹在长崎爆炸。核物理学家们对这枚原子弹的分析也是对的：这种爆炸物基于金属钚。而这些钚只可能来自于反应堆，但反应堆可以持续制造钚。这意味着，日本必须对美国有可能继续使用钚弹做好思想准备。所以日本在8月15日宣布无条件投降。
美国史学家发现日本曾试爆原子弹
1945年8月10日，美国在长崎投下第二颗原子弹后第二天，一群日本科学家及技术人员在朝鲜半岛东岸兴南附近的山洞中赶工完成了日本第一颗原子弹的最后装配工作。子夜刚过，几辆卡车驶出洞穴，赶在天亮前把原子弹装到停在兴南港外的一艘汽艇上。12日黎明，那艘无人汽艇载着已启动引爆装置的原子弹，急速驶向外海。研究人员则躲在30公里外观测。他们此刻心境难以言喻，明知研究成果晚了一周，但仍想确证研究的成败。
此时海那边旭日将升。突然升腾起一团蘑菇云，其高密度即便戴着护目镜也无法直视。随后海面上出现了直径约1000米的火球，五彩缤纷的水蒸云气直往上冲，海水则剧烈打漩，附近数艘船只消失得无影无踪，较远的舰只的舢板烈焰冲天。观测员确定原子弹的威力和美国投在广岛的完全相同，然而欣喜中无不夹杂着“时不我待”的遗憾。不久日本宣布无条件投降，这项工作也就停了下来。
日本开始研制原子弹始于1940年初。当时陆军航空技术研究所所长安田武雄中将召开了一次特别会议。他深知铀弹可以爆发出难以置信的威力，于是命令下属铃木辰三郎研究有关原子分裂的问题。铃木立刻请教留美归国的物理博士嵯城根辽吉和失崎为一(前者在广岛遭原子弹轰炸后收到他三个在美国读书的同学来信，让他劝喻天皇投降，这令他百感交集)，这两人都认为研制原子弹不是问题，并建议尽快进行，于是日本政府责成日本最大的研究机构理化学研究所研制原子弹。
日本研制原子弹的计划是多线同时进行的。除了已告失败的仁科研究所外(他后来在广岛发现那颗原子弹与他正在研制的原子弹一样)，还在京都大学和中国东北的五个研究设施以及朝鲜半岛兴南为据点的海军计划。海军本来以名古屋为据点，为了躲避轰炸，将设备全搬往兴南。通过研究发现，日本之所迟了一步，是因为秘密搬运设备需夜行昼伏，故耽误了时间。
美日开战后，海陆军研究计划各行其道。随着日本在太平洋海战上节节败退，原子弹及其它致命武器似乎成为日本起死回生的王牌。1943年5月，陆海军合组原子弹研究小组，代号“F号研究计划”。
当美国在广岛、长崎投下原子弹后，美国情报机构截获一则密电：“本土决战同时注意F号决战。”同一时期的日本密码电报中也多次提到以兴南为据点的“F号计划”。
其实日本早在1936年就在兴南尝试生产重水。1945年夏又在兴南建成三个秘密工厂，其中第三厂警戒严密，核心部分只有6名技术人员可以出入。在第三厂旁还有精制厂，在兴南北部还有一个特殊高压设备工厂。战后，驻守兴南的日军曾向接管此地的美军军官大卫.史耐尔证实，日本曾在兴南进行过原子弹试爆。
二战结束后不久，美国军方就摧毁了日本的核研究能力。但是在1952年占领结束后，日本开始发展核电站了。
钚是核电站运行的副产品。到2010年左右，日本将有三个生产钚的增殖反应堆投入运转。到那时，反应堆的产量加上日本从英国、法国进口钚的数量将接近100吨。据说这个数据超过了美国和前苏联所有核弹中钚的含量。
迄今尚无日本已经装配核武器的可靠报道，所以认为日本还没有核武器的看法大概没错。但正如一位科学家所说：“日本在数月内就能给一些导弹装上核弹头的日子不远了。”
1－6 美国核弹装上德国铀
1945年3月27日深夜，一艘名为“U234”的德国潜艇悄悄驶离挪威的一个港口，开往日本东京港。潜艇中除了德国乘员，还有两个日本专家。他们很清楚，艇上装的是560公斤铀234。当时苏联红军已逼近柏林，德国法西斯的日子已屈指可数。希特勒为了挽救失败的命运，下令把这艘满载铀234的潜艇开到东京，让其盟友制造原子弹，以给敌国致命打击。
在潜艇行进途中，船员们从截获的英国广播公司的信息中得知，苏联红军已攻占柏林，希特勒已经完蛋，德国元帅邓尼茨任德军总司令。过了几天，他命令潜艇向盟军投降。
1949年5月19日，美国“萨顿”号驱逐舰带着非常重要的战利品，开进了新罕布什尔州海军港口朴茨茅斯：它拖进来的是德车U234号潜水艇。这是纳粹德国最大的潜水艇之一，艇长90米。三月底以来，U234带着秘密使命开赴日本。德国投降之后一个星期，驾驶该艇的德国官兵在公海上向美国人投降。
这艘来自希特勒帝国的钢铁巨人除了载有大量的法国白兰地之外，还载有重量共达240吨的秘密武器，是专门运送给日本这个盟国的。船上有一架已被拆卸的世界上首架喷气式歼击机梅塞施米特262。另外还有制造导弹和反坦克装甲弹的图纸。美国人发现了最危险的装载物：在十个容器里装着560公斤铀的氧化物这是制造原子弹的原料。德国的货物清单上写着接收这种“绝密”物质的单位：“日本军队”。
这批被从U234号潜艇中取出来的铀，被直接运往橡树岭的原子弹制造厂。这些德国铀，被装进了最初的三枚原子弹的某一枚里。当时，美国只有很少的铀。数周后，装有德国铀的原子弹在广岛上空爆炸了，从而杀死了七万多日本人。
这艘U234号潜艇当时落在美国人而不是另一个参战国手里，美国应当感谢那位德国司令官的执拗。1945年5月10日，这位叫约翰·费勒尔的海军上尉接到海军元帅卡尔·邓尼茨从柏林用无线电发来的命令，到敌方一个港口停靠，并在潜望镜上挂一面黑色的旗帜，这是投降的标志。
在这种情况下，费勒尔让他的艇员们就自己今后的命运进行协商。大部分人希望把潜艇开往阿根廷。然而，这位司令官力主将潜艇开往他所希望的目的地美国。他希望美国会比英国人或加拿大人更好地对待他们，而且在那里也会有比阿根廷更好的前途。
U234号潜艇准确地在盟国海区之间航行。英国和加拿大试图捕获这艘潜艇，费勒尔对它们发来的命令不予理睬。他成功地摆脱了加拿大人的追捕，因为他假装向他们投降，并让报务员把错误的方位坐标用无线电发往哈利法克斯。
两名负责押送这些秘密货物的日本军官宁愿进行传统的切腹自杀，而不愿投降。后来，他们是服用大剂量的安眠药自杀的。
德国的艇员们虽然是在毫无反抗的情况下投降的，但美国人一开始对他们也是不信任的。他们在朴茨茅港呆了好几天，直到那批铀氧化物被取走。美国士兵不敢打开这些装铀的钢筒。
德国这艘潜艇装载的货物使美国人惊慌失措。他们担心日本在制造原子弹方面取得的进展比当时所估计的要快。
希特勒本来打算供给日本制造原子弹的铀，最终却帮助美国人毁了广岛。
1－7 斯大林下令研制原子弹
早在1939年，亦即第二次世界大战爆发的第一年，苏联谍报人员就已经从法国科学家那里得到了关于铀可以一瞬间释放出大量能量的绝密情报。苏联情报专家注意到，对铀的研究已经迅速扩散到德、法、英、美等国，而且德国和美英两国都在秘密研制新式超级武器，这种超级武器是一种破坏力极大的新型炸弹。苏联专家认为，这种新型炸弹只能是利用核裂变技术制成的原子弹。
一天，在苏联克里姆林宫。贝利亚向斯大林报告说：“英国人和美国人正研究制造一种可怕的炸弹。”
“真的吗？”斯大林有些不相信，德国军队正以强行军逼近莫斯科，斯大林有许多别的事情要操心。
贝利亚坚持他的说法：“来自伦敦和纽约方面的情报都是一致的。”
苏联的间谍网很大。当时美国的情报部门忙于“关照”希特勒，而无暇顾及“约瑟夫大叔（指斯大林）。”
那时，苏联领导层对于是否投入大量资金研制核武器意见不一。原因是，国家需要资金重新装备部队，现在考虑原子弹还不是时候。
1942年初，苏联情报人员又得知，捷克斯洛伐克的铀全部运到了德国，而美国也正从非洲向其本土大批调运浓缩铀。
几个月后，贝利亚采取了第二个步聚。这一次他掌握了几个非常关键的词：铀、核能和原子核裂变。他在1942年3月10日给国防委员会的报告中就详细地谈到了以汤姆逊教授为首的英国铀委员会的工作情况。贝利亚在情报中提到了铀235。另外，一位年轻的苏联物理学家给斯大林写信诉说他的忧虑。斯大林突然改变了主意，必须赶快作出巨大努力。于是，1942年6月，斯大林批准成立了铀工程实施总局。他们在一个偏僻的地区建立了一个小型的原子能研究所；在靠近贝利亚办公室的地方设立一个情报办公室，把来自西方的情报集中起来。这两个单位由卡夫塔诺夫领导。情报办公室向他提供他所需要的情报。
在贝利亚报告的6个月后，苏联国防委员会就颁布了《关于组织有关铀的工作》的命令，责成苏联科学院（由约飞院士负责）恢复对利用铀的原子能的研究，并要他们在1943年4月1日前报告制造铀弹或者铀燃料的可能性。又两个月后，即1942年11月27日，正当斯大林格勒血战不止时，国防委员会作出了《关于开采铀》的决议，责成有色冶金人民委员部在1943年5月1日前要在稀有金属总局所属的塔巴沙尔“B”工厂生产出4吨铀盐，并要在同年的第一季度制订出生产能力为10吨铀盐的铀企业的计划。
1943年2月，斯大林指示贝利亚，把过去肃反运动中被流放到西伯利亚集中营的物理学家、化学家集中起来，从事核研究工作。
苏联的原子弹工程在卫国战争最艰苦的时期开始启动了。
1943年2月5日，国防委员会又命令在科学院系统成立2号实验室，由40岁的物理学教授库尔恰托夫负责。这个实验室的任务就是制造实用反应堆，随后是制造能从天然铀矿中提炼出钚239的工业用反应堆。为建造这个反应堆需要约50吨纯天然铀矿，于是国防委员会于1944年12月8日作出了在中亚开采铀矿的决定。
苏联领导作出了在最短期限内实现国家“第一号计划”，即“铀计划”的决定。
1945年7月，美国爆炸了世界上第一颗原子弹。此时的苏联已经获得了原子弹的重要原料钚，原子弹的研究工作正在全速进行。但是，苏联即使是在最好的情况下，完成任务至少还要两年。距离波茨坦会议结束不到一个月，即1945年8月20日，国防委员会作出了第9887号决议：《关于国防委员会下属专门委员会》的决议，一个专门负责原子弹研制工作的特别委员会秘密成立，由贝利亚担任主席，其成员有马林科夫、沃兹涅先斯基、万尼科夫、扎维尼亚金、库尔恰托夫、贾丕才、马赫涅夫和别尔乌辛。
为了直接领导有关的工作，还在苏联人民委员会下设立了第一总局。局长是万尼科夫上将，第一副局长是扎维尼亚金中将。其他的副局长是来自国家计划委员会、反间谍总局和有色冶金及化学工业部的主要负责人。一切和铀的研究与利用有关的秘密工业企业和实验室都归这个局领导，其中有生产铀矿开采设备的48号工厂、开采和加工铀矿的6号联合企业、生产金属铀的12号工厂、以放射化学方法生产钚239的817号联合企业、以扩散方法浓缩铀235的813号联合企业、以电磁分离同位素方式浓缩铀235的412工厂、1 号、2号和3号实验室以及2号分实验室等。
1946年4月8日，苏联部长会议作出了第806-327号决议，将2号分实验室改组为11号联合企业。这个联合企业的任务十分单一和明确，就是生产核弹。
1946年6月21日苏联人民委员会作出决议，将莫尔多瓦自治共和国和俄罗斯联邦高尔基州接壤的萨罗沃村划属11号联合企业，而萨罗沃村本身却从此从苏联的地图上和一切资料中消失不见了。
斯大林急于搞出原子弹，他运用各种手段调动科学家的积极性，从精神鼓励、物质刺激直到施加压力。终于在1946年苏联科学家建立了欧洲第一座核反应堆，1949年8月5日，817号工厂才完成了组装原子弹所必须的一切零件的制造工作。8月8日，所有的钚零件都运到了萨罗沃的11号联合企业的核中心。在10-11日夜间，在严密的监视和控制下，组装成功了苏联的第一颗原子弹。
1949年8月29日，苏联的第一颗原子弹试爆成功。
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