当我们提到核武器时,我们经常将核武器,如原子弹、氢弹、三相弹药、增强辐射弹、增强电磁辐射弹等分为8大类。
其中,在增强辐射弹中,中子弹这种以增强中子传输形式存在的武器,此前曾被寄予厚望。它在20世纪60年代和80年代强劲发展,但最终几乎每个国家都放弃了这种“最强大的武器”。“清洁”核武器的研制,直到今天,40多年过去了,世界武库中还没有新增任何新型号的中子弹,库存的中子弹也逐渐消失。
为什么会出现这种情况:我们先从中子弹开始说起。
严格来说,中子弹是小型氢弹。要了解中子弹,我们先简单了解一下氢弹的结构。
原子弹的核裂变反应主要是中子源发射出中子注入铀235原子或钚239原子的原子核。原子注入后,原子核发生裂变,较重的原子分裂成两个轻的原子。裂变过程中会释放出2-3个中子。这些中子随后进入其他重原子的原子核,引起重原子的裂变……从而形成一次又一次的链式反应,释放出巨大的能量。
当能量达到一定程度时,某些热量和物质,如氘、氚的热运动增强,可以突破原子间的斥力,形成新的原子核(氦4)。氘和氚的反应也会继续释放中子(上图)。(图右侧),这些中子继续与裂变物质中的重原子相遇,增加了重原子的利用率。同时,裂变产生的高温也让核聚变反应能够继续自我维持。
因此,在设计氢弹时,常采用具有中子反射能力的材料(如铀238)来制作弹壳。该壳层专门负责将散射中子反射回反应核心。这样做的好处是可以最大限度地利用核材料。
核材料的不同结构设计导致了不同类型的核武器。
中子弹的秘密就在于这个外壳。如果核爆炸发生时100%的中子被反射回来,强化核裂变反应可以提高核弹材料的利用率。这就导致核弹的致死因素与冲击波、热辐射、核辐射的比例分别为50%、35%、15%。
但如果您没有 100% 反射回中子怎么办?例如,如果核反应中产生的 70% 的中子被释放,而只有 30% 的中子被反射怎么办?毫无疑问,核弹的核材料利用率将大大降低,威力将迅速下降。但副产品是生产一种可以释放许多中子的核武器,这就是中子弹。
经过计算,在保持核反应一定恒定的条件下,最多可以释放出68%的中子,而其中32%的反射中子仍然可以让核反应进行一段时间。于是,氢弹的外壳被一种可以传输大部分中子流的材料所取代。
例如,铍网是一种中子传输材料,具有一定厚度结构的铍网可以传输大量的中子。
中子弹的结构诞生了。早期的中子弹设计不仅仅是“清洁核武器”,它们还是定向能武器。大量中子射流通过铍金属中子窗向外射出,可以对特定区域的目标造成有针对性的伤害。
为什么要这样做?主要是因为中子射流的穿透力最大。这是所有辐射类型中穿透力最强的。
同时,中子射流的强大能量可以断裂蛋白质链。
这直接可在分子水平上切断生物体的蛋白质。被切割的蛋白质将会变性。比如我们吃的鸡蛋,当加热的时候,鸡蛋中蛋白质链上的一些化学键就断裂了,断裂的蛋白质又重新结合起来,所以我看到蛋清从液态变成了白色的固态。
中子辐射对蛋白质的影响也是如此。让生物体内的蛋白质变得与以前不同,从而引起急性放射病。严重时,人可能会在几分钟内死亡。
那么中子弹为什么会消失呢?
主要是因为中子射流可以穿透钢铁,这使得中子弹可以用来对大面积的坦克和装甲车进行致命打击。对装甲车乘员的打击效果和射程远优于传统核武器。一颗相当于1000吨TNT的中子弹,可以让600米内的坦克乘员吸收至少20格雷中子辐射(格雷:1公斤物质吸收1焦耳的辐射能量),而半致死剂量的辐射对人类只需6个格雷。6格雷的辐射范围约为1500米。
以美国为例:从1962年到1982年,共生产了2135枚中子弹,其中W70 Mod 3中子弹932枚,W79 Mod 0中子弹1160枚,还有少量用于反弹道导弹的W66。
到1996年,美国核武库中最后一个W70 mod 3被拆除,美国武库中的中子弹库存也随之消失。我们的中子弹是1984年装备的,经过短暂的存放,也被拆除了。
那么为什么各国都争先恐后地拆除中子弹呢?
这还得从中子弹的目标客户群——坦克、装甲车说起。中子具有很大的穿透作用,但防御中子射流也不是不可能。1980年以来,各国在研制主战坦克和步兵战车时都重视抗中子衬里的设计。
事实上,它仍然是铍。上图是复合装甲的剖面图。第二层是铍、铜和镍的合金。它仍然利用铍的反射特性来反射中子。同时,装甲内层还有一层主要成分为硼的中子吸收层。事实证明,坦克的抗中子衬里极大地削弱了泄漏的中子射流。也直接令其失去了有效杀伤坦克乘员的效果。
因此,中子弹虽然名气很大,被各种作品吹上天,但实际上,中子弹是少数在整个服役期间没有上战场就被研制出来就夭折的悲惨武器之一。
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