物理科普:伤人不伤物?“最温柔的核武器”中子弹是如何做到的?
发布时间:2021-09-30
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在众多的影视作品中,对核弹的描写往往是一朵蘑菇云冲天而起,冲击波随之而来,在3D效果的叠加下,甚至能给现场观众带来极大的视觉冲击。

图源:pixabay

然而,有一种核弹,它的爆炸效果看起来“平平无奇”,但是一旦说起,却总是能让人为之色变。它就是世界上“最温柔的核弹”——中子弹,诞生于冷战时代,是一种低当量战术核武器。自研制至今,还未应用于实战。

美国W79型中子弹示意图

图源:公众号星辰大海路上的种花家


与传统核武器主要利用爆炸产生的核辐射、光辐射、高温及冲击波等来进行杀伤破坏不同,它主要利用产生的具有高穿透力的中子流辐射对敌方人员进行伤害,释放的冲击波、热辐射等都较小。

因此,在使用过程中,只有敌人会遭到伤害,而其所在建筑物、坦克和大炮等,相比之下可以说是“毫发无伤”。今天,我们就来了解下这件“伤人于无形”的核武器。

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中子弹是什么?

1988年,中国首颗中子弹研制成功,并进行了爆炸试验。自此以后,中国正式掌握了第三代核武器的设计及研制能力。这是中国战略核武器与战术核武器相结合的重要体现,中子弹也成为了我国国防建设中非常重要的震慑武器。

中子弹,实际上是“增强辐射武器”(enhanced radiation weapon,ERW)的通俗说法,严格意义上来说它是氢弹的一种,但与前辈相比,两者仍具有较大的区别。物理课上学过,氢弹的原理是利用氢同位素的聚变反应释放能量进行杀伤,其TNT当量是原子弹的上百倍,达到千万吨级。

中子弹剖面示意图

图源:萨沙讲史堂

但中子弹却有所不同,在氢弹中,它看起来很微型,TNT当量甚至要远远低于普通氢弹,产生的热量与冲击波也较小,但是它的辐射能力相对强力许多。


TNT当量指核弹释放能量相当于多少吨的TNT(Trinitrotoluene,2,4,6-三硝基甲苯)炸药所释放的能量。比如,美军在广岛扔下的原子弹“小男孩”,其TNT当量为1.5万吨,就是说这枚原子弹产生的能量跟1.5万吨TNT炸药爆炸的能量相同。

两者之所以产生如此大的区别,是因为中子弹采用了辐射增强设计。

一般来说,普通的氢弹表面使用的是贫铀外壳,中子弹将这层外壳换成了铍元素外壳。贫铀外壳能够吸收爆炸产生的中子,使自身成为辐射物,而铍元素能够反射并释放中子,使爆炸产生的辐射得到进一步加强。

铍9在一个中子的轰击下会产生两个氦4和两个中子

图源:公众号星辰大海路上的种花家

铍元素释放中子的过程

图源:苏苏苏霍伊

因而,尽管中子弹TNT当量不大,产生的冲击波也相对有限,但是它在爆炸瞬间能产生巨大的中子辐射。

02

如何做到“伤人不越货”?

在这种情况下,中子弹的特点就完全体现了出来。一方面,由于冲击波有限,中子弹很难完全摧毁建筑和装甲车辆,不会造成摧枯拉朽的破坏。

而另一方面,中子的穿透力非常强,一旦处于中子弹杀伤范围内,无论是躲在建筑物内部或者装甲车内部,相关人员都无法摆脱中子的辐射。因为中子本身不带电,被发射出来以后,它可以不受外界电场作用的影响,连300mm厚度的钢板都可以穿透。

美军中子弹测试

图源:公众号空军之翼

但是,当中子穿过人体时,它却能够使人体的细胞组织发生异变,导致细胞核被破坏,人体组织坏死,严重的话几个小时就会直接死亡。因此,中子弹爆炸对建筑、设施产生的影响不大,但是却会对人体造成毁灭性伤害。

硼酸聚乙烯材料,可用于中子的防护

图源:《兵器知识》

由此可见,中子弹是一种将“天赋点”全部点在了中子辐射上的核武器。这种设计是怎么来的呢?结合当时的具体时代背景,我们便可略窥一二。

03

中子弹研制缘起

冷战时期,美苏两国展开了军备竞赛,并且在多个地区发动了代理人战争。尽管如此,两国对原子弹、氢弹的使用却持非常谨慎的态度。原因在于,一旦一方使用了核武器,不仅会对环境产生重大影响,还会对普通民众造成巨大杀伤。如果另一方也开展核反击,那么全世界就将陷入核战争的深渊中。因此,尽管当时双方发展的核武器数量众多,但用于实战的可能性并不大。

塞姆·科恩,美国中子弹之父

图源:sohu.com

在这种情况下,苏联提出了一个新的理论——核武器升级理论。言下之意,就是使用一些可以控制杀伤范围的战术核武器,并且仅用于打击军事目标。

在这种理论的指导下,美国人后来居上,首先研发出了中子弹这么一种当量小、更环保的核武器。美国人对于中子弹的使用也有自己的考虑,欧洲长期面临苏联装甲集群的威胁,这种以中子辐射为杀伤手段的战术核武器正好可以对付苏联的装甲集群。一旦苏联的坦克长驱直入,中子弹可以对其产生毁灭性的打击!

而最重要的一点是,由于中子弹的辐射只存在爆炸瞬间,不产生长期辐射物,对欧洲本土环境的伤害可以被降到最低。

前苏联举行的“西方-81”军演,以北约为假想敌

图源:公众号海魂船长军武速递

可以说,相对于使用冲击波、热辐射作为主要杀伤手段的原子弹、氢弹而言,中子弹被用于常规战争的可能性更大,其当量小、环境危害低,被称为“最温柔的核武器”。但是,大家可不能被这名头迷惑,以为中子弹真“温柔”。如果大家看过有关广岛长崎或者切尔若贝利的纪录片,就会知道在辐射影响下,人类将承受巨大且持久的伤害。



作者:雷绪,资深军事爱好者,航天从业人士

编辑:一人白

科学审核: 马枊,西北工业大学博士毕业,上海机电工程研究所,20年相关从业经验


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