物理科普:傷人不傷物?“最溫柔的核武器”中子彈是如何做到的?
發布時間:2021-09-30
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在眾(zhong) 多的影視作品中,對核彈的描寫(xie) 往往是一朵蘑菇雲(yun) 衝(chong) 天而起,衝(chong) 擊波隨之而來,在3D效果的疊加下,甚至能給現場觀眾(zhong) 帶來極大的視覺衝(chong) 擊。

圖源:pixabay

然而,有一種核彈,它的爆炸效果看起來“平平無奇”,但是一旦說起,卻總是能讓人為(wei) 之色變。它就是世界上“最溫柔的核彈”——中子彈,誕生於(yu) 冷戰時代,是一種低當量戰術核武器。自研製至今,還未應用於(yu) 實戰。

美國W79型中子彈示意圖

圖源:公眾(zhong) 號星辰大海路上的種花家


與(yu) 傳(chuan) 統核武器主要利用爆炸產(chan) 生的核輻射、光輻射、高溫及衝(chong) 擊波等來進行殺傷(shang) 破壞不同,它主要利用產(chan) 生的具有高穿透力的中子流輻射對敵方人員進行傷(shang) 害,釋放的衝(chong) 擊波、熱輻射等都較小。

因此,在使用過程中,隻有敵人會(hui) 遭到傷(shang) 害,而其所在建築物、坦克和大炮等,相比之下可以說是“毫發無傷(shang) ”。今天,我們(men) 就來了解下這件“傷(shang) 人於(yu) 無形”的核武器。

01

中子彈是什麽(me) ?

1988年,中國首顆中子彈研製成功,並進行了爆炸試驗。自此以後,中國正式掌握了第三代核武器的設計及研製能力。這是中國戰略核武器與(yu) 戰術核武器相結合的重要體(ti) 現,中子彈也成為(wei) 了我國國防建設中非常重要的震懾武器。

中子彈,實際上是“增強輻射武器”(enhanced radiation weapon,ERW)的通俗說法,嚴(yan) 格意義(yi) 上來說它是氫彈的一種,但與(yu) 前輩相比,兩(liang) 者仍具有較大的區別。物理課上學過,氫彈的原理是利用氫同位素的聚變反應釋放能量進行殺傷(shang) ,其TNT當量是原子彈的上百倍,達到千萬(wan) 噸級。

中子彈剖麵示意圖

圖源:薩沙講史堂

但中子彈卻有所不同,在氫彈中,它看起來很微型,TNT當量甚至要遠遠低於(yu) 普通氫彈,產(chan) 生的熱量與(yu) 衝(chong) 擊波也較小,但是它的輻射能力相對強力許多。


TNT當量指核彈釋放能量相當於(yu) 多少噸的TNT(Trinitrotoluene,2,4,6-三硝基甲苯)炸藥所釋放的能量。比如,美軍(jun) 在廣島扔下的原子彈“小男孩”,其TNT當量為(wei) 1.5萬(wan) 噸,就是說這枚原子彈產(chan) 生的能量跟1.5萬(wan) 噸TNT炸藥爆炸的能量相同。

兩(liang) 者之所以產(chan) 生如此大的區別,是因為(wei) 中子彈采用了輻射增強設計。

一般來說,普通的氫彈表麵使用的是貧鈾外殼,中子彈將這層外殼換成了鈹元素外殼。貧鈾外殼能夠吸收爆炸產(chan) 生的中子,使自身成為(wei) 輻射物,而鈹元素能夠反射並釋放中子,使爆炸產(chan) 生的輻射得到進一步加強。

鈹9在一個(ge) 中子的轟擊下會(hui) 產(chan) 生兩(liang) 個(ge) 氦4和兩(liang) 個(ge) 中子

圖源:公眾(zhong) 號星辰大海路上的種花家

鈹元素釋放中子的過程

圖源:蘇蘇蘇霍伊

因而,盡管中子彈TNT當量不大,產(chan) 生的衝(chong) 擊波也相對有限,但是它在爆炸瞬間能產(chan) 生巨大的中子輻射。

02

如何做到“傷(shang) 人不越貨”?

在這種情況下,中子彈的特點就完全體(ti) 現了出來。一方麵,由於(yu) 衝(chong) 擊波有限,中子彈很難完全摧毀建築和裝甲車輛,不會(hui) 造成摧枯拉朽的破壞。

而另一方麵,中子的穿透力非常強,一旦處於(yu) 中子彈殺傷(shang) 範圍內(nei) ,無論是躲在建築物內(nei) 部或者裝甲車內(nei) 部,相關(guan) 人員都無法擺脫中子的輻射。因為(wei) 中子本身不帶電,被發射出來以後,它可以不受外界電場作用的影響,連300mm厚度的鋼板都可以穿透。

美軍(jun) 中子彈測試

圖源:公眾(zhong) 號空軍(jun) 之翼

但是,當中子穿過人體(ti) 時,它卻能夠使人體(ti) 的細胞組織發生異變,導致細胞核被破壞,人體(ti) 組織壞死,嚴(yan) 重的話幾個(ge) 小時就會(hui) 直接死亡。因此,中子彈爆炸對建築、設施產(chan) 生的影響不大,但是卻會(hui) 對人體(ti) 造成毀滅性傷(shang) 害。

硼酸聚乙烯材料,可用於(yu) 中子的防護

圖源:《兵器星空体育官网入口网站》

由此可見,中子彈是一種將“天賦點”全部點在了中子輻射上的核武器。這種設計是怎麽(me) 來的呢?結合當時的具體(ti) 時代背景,我們(men) 便可略窺一二。

03

中子彈研製緣起

冷戰時期,美蘇兩(liang) 國展開了軍(jun) 備競賽,並且在多個(ge) 地區發動了代理人戰爭(zheng) 。盡管如此,兩(liang) 國對原子彈、氫彈的使用卻持非常謹慎的態度。原因在於(yu) ,一旦一方使用了核武器,不僅(jin) 會(hui) 對環境產(chan) 生重大影響,還會(hui) 對普通民眾(zhong) 造成巨大殺傷(shang) 。如果另一方也開展核反擊,那麽(me) 全世界就將陷入核戰爭(zheng) 的深淵中。因此,盡管當時雙方發展的核武器數量眾(zhong) 多,但用於(yu) 實戰的可能性並不大。

塞姆·科恩,美國中子彈之父

圖源:sohu.com

在這種情況下,蘇聯提出了一個(ge) 新的理論——核武器升級理論。言下之意,就是使用一些可以控製殺傷(shang) 範圍的戰術核武器,並且僅(jin) 用於(yu) 打擊軍(jun) 事目標。

在這種理論的指導下,美國人後來居上,首先研發出了中子彈這麽(me) 一種當量小、更環保的核武器。美國人對於(yu) 中子彈的使用也有自己的考慮,歐洲長期麵臨(lin) 蘇聯裝甲集群的威脅,這種以中子輻射為(wei) 殺傷(shang) 手段的戰術核武器正好可以對付蘇聯的裝甲集群。一旦蘇聯的坦克長驅直入,中子彈可以對其產(chan) 生毀滅性的打擊!

而最重要的一點是,由於(yu) 中子彈的輻射隻存在爆炸瞬間,不產(chan) 生長期輻射物,對歐洲本土環境的傷(shang) 害可以被降到最低。

前蘇聯舉(ju) 行的“西方-81”軍(jun) 演,以北約為(wei) 假想敵

圖源:公眾(zhong) 號海魂船長軍(jun) 武速遞

可以說,相對於(yu) 使用衝(chong) 擊波、熱輻射作為(wei) 主要殺傷(shang) 手段的原子彈、氫彈而言,中子彈被用於(yu) 常規戰爭(zheng) 的可能性更大,其當量小、環境危害低,被稱為(wei) “最溫柔的核武器”。但是,大家可不能被這名頭迷惑,以為(wei) 中子彈真“溫柔”。如果大家看過有關(guan) 廣島長崎或者切爾若貝利的紀錄片,就會(hui) 知道在輻射影響下,人類將承受巨大且持久的傷(shang) 害。



作者:雷緒,資深軍(jun) 事愛好者,航天從(cong) 業(ye) 人士

編輯:一人白

科學審核: 馬枊,西北工業(ye) 大學博士畢業(ye) ,上海機電工程研究所,20年相關(guan) 從(cong) 業(ye) 經驗


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網絡圖片版權歸原作者所有




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