1939年初，德國化學家o .哈恩和物理化學家f .斯特拉斯曼發表了關於鈾原子核裂變的論文。幾周之內，多國科學家驗證了這壹發現，並進壹步提出有可能為這種裂變反應自行進行創造條件，從而開辟了利用這種新能源為人類創造財富的廣闊前景。然而，和歷史上許多新的科技發現壹樣，核能的發展首先是用於軍事目的，即制造威力巨大的原子彈，其進程受到當時社會政治條件的影響和制約。
從1939開始，由於法西斯德國侵略戰爭的擴大，許多歐洲國家越來越難以開展科學研究。同年9月初，丹麥物理學家N.H.D .玻爾和他的合作者J.A .惠勒從理論上闡述了核裂變反應的過程，並指出能引起這壹反應的最佳元素是同位素鈾235。就在這壹富有啟發性的研究成果發表的同時，英法對德國宣戰了。
1940年夏，德軍占領法國。以法國物理學家約裏奧-居裏為首的壹些科學家被迫移民。英國曾制定計劃進行這壹領域的研究，但由於戰爭，人力和物力都很短缺。後來，它不得不與美國合作，派出以物理學家查德威克(J. chadwick)為首的科學家小組前往美國，參與由理論物理學家《奧本海默》(j . r . Schmidt)領導的原子彈研制工作。
在美國，從歐洲遷來的匈牙利物理學家齊拉德·利奧首先考慮到，壹旦法西斯德國掌握了原子彈技術，可能會帶來嚴重後果。在他和其他幾位從歐洲移民到美國的科學家爭相推動後，1939年8月，物理學家a·愛因斯坦給美國第32任總統F.D羅斯福寫信，建議研制原子彈，這才引起美國政府的重視。然而，在開始時，只分配了6000美元。直到2月日軍偷襲珍珠港，1941才擴大規模。到了8月，1942，發展成了壹個代號為“曼哈頓計劃區”的龐大計劃，直接雇傭了約60萬人，投資超過20億美元。到第二次世界大戰結束時，制造了三顆原子彈，使美國成為第壹個擁有原子彈的國家。
制造原子彈，不僅要解決武器研制中的壹系列科學技術問題，還要生產出鈾235和鈈239這兩種必要的核裝藥。天然鈾中同位素鈾235的豐度只有0.72%，按照原子彈的設計要求必須提高到90%以上。當時美國經過多方面的探索、研究和比較，采用了三種方法來生產這種高濃縮鈾:電磁分離法、氣體擴散法和熱擴散法。“槍法”原子彈用的幾十公斤高濃縮鈾，都是電磁分離生產的。建造壹座電磁分離廠的成本約為3億美元(磁鐵的導電線圈是從國庫借來的銀制成的，其價值尚未計入)。鈈-239由反應堆中鈾-238的中子輻照產生。用於兩顆“內爆”原子彈的幾十公斤鈈-239由三個石墨慢化水冷天然鈾反應堆及其配套的化學分離工廠生產。以上例子可以說明當時工程的規模。因為美國的工業技術設施和建設沒有受到戰爭的直接威脅，而且掌握了必要的資源，集中了壹批國內外的科技人才，使它能夠很快實現原子彈研制計劃。
德國的科技在當時處於領先地位。1942之前，德國在核技術領域的水平與美國和英國大致相當，後來就落後了。美國第壹座實驗石墨反應堆，由物理學家e .費米領導，於194265438+2月建成並達到臨界點；而德國用重水反應堆生產鈈239，直到1945年初才建成小型次臨界裝置。為了生產高濃縮鈾，德國壹度重點發展高速離心機，但由於空襲和缺電缺料，進展十分緩慢。a .希特勒對科學家的迫害和壹些科學家的不合作態度是該領域進展緩慢的另壹個原因。更重要的是，德國法西斯領導人過於自信，認為戰爭很快就可以結束，他們不需要努力去研制壹顆沒有把握的原子彈。壹開始他們不肯支持，後來很難抓，開發工作最後失敗了。
1945年5月德國投降後，美國很多人知道了“曼哈頓計劃區”的內幕，包括以物理學家j·弗蘭克為首的壹大批從事這項工作的科學家，他們反對用原子彈轟炸日本城市。當時日本侵略軍受到中國長期抗日戰爭的嚴重打擊，實力大大削弱。美英在太平洋地區的進攻幾乎全殲日本海軍，海上封鎖使日本國內物資供應極度匱乏。在日本戰敗已成定局的情況下，美國僅於8月6日和9日在日本廣島和長崎投下兩顆原子彈。
在6月德國入侵之前，蘇聯也致力於開發原子彈。鈾核的自發裂變是蘇聯物理學家гн flerov和κ а Petzak在這壹時期發現的。衛國戰爭爆發後，研究工作壹度中斷，直到1943年初，在物理學家ив庫爾恰托夫的組織領導下才逐漸恢復，戰後又加速進行。1949年8月，蘇聯進行了原子彈試驗。1950 65438+10月，美國總統H.S .杜魯門下令加速發展氫彈。1952，165438+10月，美國進行了以液態氘為熱核燃料的氫彈原理試驗，但實驗裝置非常笨重，不能作為武器使用。1953年8月，蘇聯以固體氘化鋰6為熱核燃料進行氫彈試驗，使氫彈的實用化成為可能。美國在1954年2月進行了類似的氫彈試驗。英國和法國在20世紀50年代和60年代也進行了原子彈和氫彈試驗。
中國開始全面建設社會主義時期，基礎工業發展到壹定程度，也就是開始準備研制原子彈。1959起步時，國民經濟出現嚴重困難。1959年6月，蘇聯政府撕毀了1957年6月中蘇簽訂的《新國防技術協定》，隨後撤走了專家。中國決心完全依靠自己的力量完成這項任務。中國第壹顆原子彈的代號是596，激發了中國軍民共同做這項工作。1964 10 10月16，第壹顆原子彈試驗成功。時隔兩年多，1966 65438+2月28日，小當量氫彈原理試驗成功；半年後的6月1967，17，百萬噸級氫彈空投試驗成功。中國堅持獨立自主、自力更生的原則，以世界上最快的速度完成了核武器這兩個發展階段的任務。