資本主義炸彈——中子彈(五)

尹瑞濤

W70-3在運(yùn)輸過(guò)程中

W70中子彈

W70核彈頭是美國(guó)為裝備“長(zhǎng)矛”戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈而研制的核彈頭，1999年美國(guó)一手炮制的污蔑中國(guó)的《考克斯報(bào)告》中曾經(jīng)提到該型核彈頭。1973年，勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室為美國(guó)陸軍的MGM-52“長(zhǎng)矛”戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈開(kāi)始開(kāi)發(fā)W70裂變核彈頭。1976年4月，該計(jì)劃進(jìn)行了修改，美國(guó)國(guó)防部要求能源研究與發(fā)展署開(kāi)發(fā)一種增強(qiáng)輻射的核彈頭W70-3。1976年11月，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)福特批準(zhǔn)了“長(zhǎng)矛”導(dǎo)彈的中子彈頭和203毫米中子炮彈的研究資金。W70-3于1981年8月定型生產(chǎn)，并交付部隊(duì)使用，主要部署在美國(guó)、荷蘭、意大利和前聯(lián)邦德國(guó)等國(guó)的美國(guó)陸軍部隊(duì)。

W70核彈頭長(zhǎng)2.46米，直徑559毫米，重204千克。共有4種型號(hào)：W70-0、W70-1、W70-2和W70-3。其中，W70-0和W70-1為裂變、當(dāng)量可調(diào)型彈頭，當(dāng)量為0.10～10萬(wàn)噸，W70-2當(dāng)量調(diào)節(jié)方式有所改進(jìn)。W70-0、W70-1和W70-2從1973年6月到1977年7月間共制造了900枚。W70-3為增強(qiáng)輻射型，是人類歷史上第一款投入現(xiàn)役并列裝的中子彈，當(dāng)量為1000噸TNT，其中聚變能量份額占60%，裂變能量份額占40%。其當(dāng)量雖小，但殺傷力卻很強(qiáng)，可以在半徑700米范圍內(nèi)殺傷敵集群坦克中的人員，威力相當(dāng)于1萬(wàn)噸當(dāng)量的原子彈。W70-3核彈頭裝有抗電子干擾的慣性截止保險(xiǎn)系統(tǒng)cat D PAL，引信代號(hào)為M1140。彈頭段為鋁合金結(jié)構(gòu)，外敷一層燒蝕蒙皮，能依次燒掉，以防彈頭過(guò)熱。彈頭有5種爆炸高度：地面、低空、低空加地面后備、高空或高空加地面后備。

美國(guó)新墨西哥州阿爾伯克基市國(guó)家核核科學(xué)與歷史博物館里面展示的W70-3核彈頭，右邊綠色的為MK23核炮彈

W70-3核彈頭的頂部

左起：W70-3中子彈頭分別沿X、Y軸、Z軸方向隨機(jī)振動(dòng)譜形圖

中子彈空中爆炸的場(chǎng)景

博物館中的W79中子彈

博物館中的W79中子彈

W70-3的量產(chǎn)時(shí)間為1981年8月到1983年2月，共制造了380枚。隨著冷戰(zhàn)的結(jié)束，自1992年起W70-3開(kāi)始退役，并于1996年9月全部退役。裝在“長(zhǎng)矛”導(dǎo)彈上的W70-3中子彈頭小巧靈便，整個(gè)導(dǎo)彈可以裝在牽引車上，也可以裝在牽引式輕型發(fā)射架上，便于在山區(qū)、丘陵等地形復(fù)雜的情況下靈活使用，并且便于隱蔽，不易被敵方發(fā)現(xiàn)。與常規(guī)的熱核彈頭相比，

“長(zhǎng)矛”中子彈能夠非常有效地殺死位置更遠(yuǎn)和掩蔽更好的敵方有生力量，而爆炸和熱效應(yīng)比一般的熱核彈頭要弱。1976年，美國(guó)開(kāi)始研制具有標(biāo)準(zhǔn)裂變和增強(qiáng)輻射雙重功能的W70-4戰(zhàn)斗部，但是在1982年被推遲。

為了對(duì)W70-3在振動(dòng)與沖擊環(huán)境下的頻率與加速度水平進(jìn)行摸底，1976年到1977年，美軍在阿伯丁靶場(chǎng)進(jìn)行了一系列的道路試驗(yàn)，W70-3核彈頭裝到一枚試驗(yàn)性M6“長(zhǎng)矛”導(dǎo)彈上，位于M234彈頭區(qū)，由M752自驅(qū)動(dòng)發(fā)射車和M688裝載運(yùn)輸車運(yùn)送，在不同的道路上測(cè)試沖擊與振動(dòng)環(huán)境對(duì)彈頭的影響。同時(shí)，針對(duì)極限溫度也進(jìn)行了相應(yīng)的道路試驗(yàn)。在-34.5℃、25℃和60℃條件下，進(jìn)行了隨機(jī)振動(dòng)與正弦振動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該彈頭成功通過(guò)了各種環(huán)境的考驗(yàn)。此外，試驗(yàn)也證實(shí)了彈頭與導(dǎo)彈上的慣性部件能夠承受運(yùn)輸中的振動(dòng)與沖擊環(huán)境。

W70-3中子彈頭的道路試驗(yàn)條件

Y-12工廠

廠門(mén)口

為了對(duì)抗“洪水”般的華約裝甲部隊(duì)，同時(shí)又不會(huì)對(duì)西歐本身造成過(guò)大的損傷，增強(qiáng)輻射彈被認(rèn)為是關(guān)鍵武器。但是中子彈的出現(xiàn)引起了國(guó)際上的爭(zhēng)議，因?yàn)樗母綆p傷小而降低了使用它的門(mén)檻，可能會(huì)引發(fā)核戰(zhàn)爭(zhēng)。這場(chǎng)爭(zhēng)論導(dǎo)致美國(guó)國(guó)會(huì)在1985年立法要求去除W70-3/W79的“增強(qiáng)輻射”能力。

2011年10月21日，美國(guó)國(guó)家核安全管理局的發(fā)言人宣布，其下屬的Y-12國(guó)家安全綜合體完成了W70核彈頭全部部件的拆解工作，從美國(guó)的核武器庫(kù)存中銷毀。據(jù)該發(fā)言人介紹，W70彈頭是戰(zhàn)術(shù)核武器，配備到“長(zhǎng)矛”導(dǎo)彈上面，該導(dǎo)彈機(jī)動(dòng)性很強(qiáng)，是美國(guó)陸軍部署的最后一種戰(zhàn)術(shù)核導(dǎo)彈，從1990年代早期開(kāi)始退役。

Y-12工廠是負(fù)責(zé)美國(guó)核武器安全的部門(mén)，由于采用了新的紅外脫粘技術(shù)，該工廠比原計(jì)劃提前幾年完成了W70核彈頭所有部件的拆解工作。紅外脫粘技術(shù)由Y-12工廠發(fā)明，旨在提高拆解流程的效率和安全性。這種技術(shù)用局部的紅外射線加熱來(lái)降低綁定的粘連性，不需要機(jī)械加工處理，能夠?qū)Σ考M(jìn)行非破壞性分離。Y-12對(duì)這項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)了專利，用戶可以在獲得授權(quán)之后進(jìn)行商業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)用。

拆解核武器是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，核安全企業(yè)內(nèi)幾乎所有的部門(mén)都要參與其中。在一種核武器拆解之前，國(guó)家核安全管理局下屬的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)部門(mén)配合，識(shí)別并降低拆解過(guò)程中出現(xiàn)的隱患。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室可以運(yùn)用他們?cè)谠摲N核武器設(shè)計(jì)階段獲得的獨(dú)特知識(shí)，這些知識(shí)對(duì)拆解工作幫助很大。

當(dāng)一款核武器退役的時(shí)候，它們首先要運(yùn)到德克薩斯州亞馬里洛的潘特克斯工廠，該工廠也隸屬于美國(guó)國(guó)家核安全管理局。在這里，高爆炸藥從特殊的核材料上移除，钚核心也從武器系統(tǒng)中移除，然后放到潘特克斯工廠安全性很高的儲(chǔ)存地點(diǎn)。武器的其它部件轉(zhuǎn)移到Y(jié)-12安全綜合體，在這里將鈾部件移除掉，進(jìn)行處理或者儲(chǔ)存起來(lái)以待將來(lái)進(jìn)行處理。一些非核部件留在Y-12工廠，剩下的部分送到核安全企業(yè)的其它部門(mén)，進(jìn)行最后的處理。

W79中子彈

從1950年代中期到1992年，核炮彈是美國(guó)核武庫(kù)中的重要組成部分，它們配備給陸軍和海軍系統(tǒng)。它們能從當(dāng)時(shí)美軍裝備的發(fā)射常規(guī)炮彈的火炮系統(tǒng)投擲，為美軍提供一種高精度、短射程（一般為10英里左右）、全天候的打擊能力。1973年12月，美軍制定了XM-753中子核炮彈的研制計(jì)劃，戰(zhàn)斗部為W79中子戰(zhàn)斗部，用203毫米火炮發(fā)射。1975年1月研制工作開(kāi)始，由美國(guó)勞倫斯·利弗莫爾研究所負(fù)責(zé)研制。到1976年1月，共進(jìn)行了3次真實(shí)尺寸的試驗(yàn)。1977年1月，福特總統(tǒng)批準(zhǔn)了一份庫(kù)存?zhèn)渫洠瑑?nèi)容是把W79作為一種“增強(qiáng)輻射”武器（即“中子彈”）。批生產(chǎn)的工程開(kāi)發(fā)工作于1977年3月開(kāi)始，9月底這一階段的工作由于政治原因被暫停，直至1978年11月初才重啟。1981年7月，首批產(chǎn)品試制成功并投入使用。1981年9月至1986年8月批量生產(chǎn)。到1986年，美國(guó)總計(jì)生產(chǎn)了550枚W79核炮彈，其中325枚為增強(qiáng)輻射彈，225枚為標(biāo)準(zhǔn)裂變彈。至1992年W79核戰(zhàn)斗部全部退役。最后一批W79中子炮彈于2003年全部拆除。

W79是美軍203毫米榴彈炮發(fā)射的增強(qiáng)輻射核炮彈（即中子彈），該核炮彈自1981年起開(kāi)始裝備部隊(duì)，用以取代1956年裝備的W33核炮彈，儲(chǔ)備了約1000枚。W79有W79-0、W79-1兩個(gè)型號(hào)，其中W79-0型具有雙重威力，既可作標(biāo)準(zhǔn)裂變彈也可作增強(qiáng)輻射彈，爆炸當(dāng)量為100噸至1100噸;W79-1是美國(guó)研制的第二種中子彈裝置，具有可插入增強(qiáng)輻射部件的增強(qiáng)型輻射戰(zhàn)斗部，爆炸當(dāng)量為800噸，采用圓柱形內(nèi)爆的钚-239扳機(jī)，而不是球形內(nèi)爆扳機(jī)。也就是說(shuō)，初級(jí)包含有一個(gè)圓柱形的钚-239核，周圍是鈹中子反射層，然后是圓柱形的高能炸藥包層。W79中子彈重量約為97.5千克，長(zhǎng)109.2厘米，直徑20.3厘米，核材料為钚和氚。爆炸當(dāng)量分布：34%沖擊波+22%熱輻射+40%早期核輻射+4%放射性沉降。

線性內(nèi)爆核武器結(jié)構(gòu)示意圖

155毫米直徑的W48核炮彈是一種線性內(nèi)爆式核武器

W79核戰(zhàn)斗部裝在帶有一級(jí)火箭助推器的炮彈殼內(nèi)，威力可調(diào)，最大當(dāng)量?jī)H有1100噸，但核輻射能量卻成倍增長(zhǎng)。該炮彈裝有火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，將一般8英寸炮彈的射程提高了一倍，達(dá)到侶英里（大約29千米）;有一個(gè)目標(biāo)傳感器和可調(diào)爆高功能，并內(nèi)置D型PAL來(lái)防止非授權(quán)的使用。美軍在W79核炮彈上裝有密碼鎖和使用指令失靈系統(tǒng)，以防在未經(jīng)批準(zhǔn)情況下使用或在可使用狀態(tài)下被恐怖分子竊取，提高安全性。發(fā)射前，彈體向上抬起便可插入引信。

W79為線性內(nèi)爆式設(shè)計(jì)，它采用一大團(tuán)在常溫常壓下大于臨界質(zhì)量的裂變物質(zhì)钚239，它們?cè)谝氨容^疏散，而在爆炸中則在壓力作用下被擠壓成高度密集的一團(tuán)，從而引發(fā)鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)。

線性內(nèi)爆式核武器

線性內(nèi)爆是利用大于臨界質(zhì)量的核材料在常壓下以球形放置。裂變核心以較低的密度非球形配置，在引爆前，超臨界質(zhì)量狀態(tài)，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，爆炸。目前已知的有3種途徑來(lái)壓縮或重塑核材料：（1）使核材料內(nèi)部的空隙凹陷;（2）用钚-鎵合金，在19.8克/立方厘米的低密度條件下，爆炸的壓縮力作用使得合金塌陷成為致密的α相，從而達(dá)到穩(wěn)定平衡;（3）重塑炸藥或核材料，以使爆炸壓力將伸展的橢球形或橄欖球形的核材料壓縮為球形。

在不加中子反射器時(shí)，在通常密度條件下，钚的臨界質(zhì)量大約為10千克。為了增大爆炸當(dāng)量，線性內(nèi)爆核武器需要更多的核材料，一般約為13千克。钚的最高密度為19.8克/立方厘米，在最高密度時(shí)，13千克的钚的體積約為657立方厘米，若為球形，則球的半徑為5.4厘米。

美軍203毫米W79核炮彈

展覽館中的W79中子炮彈

W79中子炮彈的頭部

W79中子炮彈的后部

W79中子炮彈及203毫米榴彈炮

能發(fā)射W79中子炮彈的美軍M110型203毫米履帶式自行榴彈炮

線性內(nèi)爆武器可以用填充物或反射器，但是裂變材料加上填充物或反射器之后，球的體積也相應(yīng)增大了。要將核武器裝到小型火炮中（155毫米、152毫米或105毫米口徑），需要用裸钚核。

由于核材料處在常壓下，線性內(nèi)爆武器的核材料利用率非常低，因此要比常規(guī)內(nèi)爆式核武器多消耗2到3倍的核材料。它們比常規(guī)的內(nèi)爆式核武器更重，更小。用于特種任務(wù)的W54核彈頭和“大衛(wèi)·克羅克特”核炮彈直徑約28厘米，重約23千克。155毫米直徑的W48直徑約15厘米，重量是W54的兩倍多，可能需要兩倍的钚。獨(dú)立研究員認(rèn)為，美國(guó)陸軍的一款常規(guī)內(nèi)爆式裂變核武器需要花費(fèi)125萬(wàn)美元，其中25萬(wàn)美元花費(fèi)在全部的非核部件，100萬(wàn)美元花費(fèi)在钚材料上。由于線性內(nèi)爆核武器需要2到3倍的钚，因此造價(jià)也更加昂貴。

由于钚有毒，而且還有許多同素異形體，鑄造、加工钚成為一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。當(dāng)钚冷卻時(shí)，相變會(huì)使钚變形甚至裂開(kāi)。這種變形可以通過(guò)添加3～3.5%摩爾分?jǐn)?shù)（0.9-1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的鎵以形成钚鎵合金來(lái)解決，使得δ相可以占據(jù)一個(gè)很寬的溫度范圍。當(dāng)钚鎵合金從熔化狀態(tài)冷卻時(shí)，相變將會(huì)從ε相轉(zhuǎn)變?yōu)棣南?，而不?huì)經(jīng)過(guò)四個(gè)相變。理論上也可以使用其他的三價(jià)金屬，但是由于鎵的中子吸收截面很小，同時(shí)也能保護(hù)钚不受腐蝕，通常都使用钚鎵合金。

一個(gè)非常低效的設(shè)計(jì)是，用最小的壓縮簡(jiǎn)單地將一個(gè)卵形壓縮成球形，在使用線性內(nèi)爆的核彈中，核裝藥被裝入一個(gè)兩端裝有高爆炸藥的圓柱形容器內(nèi)。核裝藥為未填塞的實(shí)心的钚-239，并將其拉伸，其質(zhì)量需要超過(guò)球形時(shí)的臨界質(zhì)量。爆炸將核裝藥的兩端向內(nèi)推，使其變成球形，從而使得核裝藥達(dá)到臨界質(zhì)量。沖擊波可能還會(huì)使钚從δ相變成α相，即使沒(méi)有內(nèi)爆帶來(lái)的向內(nèi)的動(dòng)量，钚的密度就可以增加23%。由于內(nèi)爆壓力不足，使得這種設(shè)計(jì)方案效率較低，但是它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，半徑也非常小，從而可以將它裝在炮彈中或者手提箱核彈中。

W79中子炮彈體積小、重量輕，輻射強(qiáng)度大，殺傷威力大，在戰(zhàn)場(chǎng)上可以大量殺傷有生力量，但對(duì)建筑物和武器裝備的破壞小，是對(duì)付集群坦克和集結(jié)人員的高效武器，可供陸軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)使用。北約戰(zhàn)場(chǎng)指揮官利用W79中子炮彈能夠有效應(yīng)對(duì)華沙條約國(guó)的坦克裝甲部隊(duì)入侵西歐，從而增強(qiáng)了威懾力。

1984年西德REFORGER（“部隊(duì)重返德國(guó)”）軍演，美軍H110型203毫米自行榴彈炮在轉(zhuǎn)場(chǎng)前

美軍在訓(xùn)練使用203毫米核炮彈

2003年，W79核炮彈退役儀式上，潘太克斯核武器工廠的工作人員與其合影

美軍203毫米W79核炮彈

當(dāng)W70-3和W79進(jìn)入北約部隊(duì)服役時(shí)，它們很快就成了國(guó)際爭(zhēng)議的焦點(diǎn)。反對(duì)者一方認(rèn)為，由于較低的當(dāng)量和高效的中子輻射，中子彈的部署和使用會(huì)降低核戰(zhàn)爭(zhēng)的門(mén)檻。1985年，美國(guó)國(guó)會(huì)下令要求之后的W79炮彈都不用中子彈頭，現(xiàn)有的炮彈上的中子彈頭也要換掉。到了1991年9月，在沒(méi)同蘇聯(lián)簽署軍備控制條約的情況下，美國(guó)總統(tǒng)喬治·W·布什單方面宣布，要求美軍所有的戰(zhàn)術(shù)核武器全部退役，其中包括W79核炮彈。他說(shuō)：“蘇聯(lián)在幾乎或完全沒(méi)有預(yù)警的情況下入侵西歐再也不是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的威脅了。因此，我指示美國(guó)取消其在全球范圍內(nèi)部署的陸基短程（即在戰(zhàn)場(chǎng)上使用的戰(zhàn)術(shù)性質(zhì)的）核武器。我們將把我們所有的核炮彈和短程彈道導(dǎo)彈上的核彈頭運(yùn)回本土或銷毀?！?992年9月，全部W79均已退役，有約200發(fā)貯存在美國(guó)得克薩斯州的核武器工廠內(nèi)。W79的拆解計(jì)劃于是提上了日程。在正式開(kāi)始作業(yè)之前，W79已經(jīng)完成了許多事項(xiàng)。在最終的評(píng)審中，能源部對(duì)其進(jìn)行了核炸藥安全研究審查，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和能源部三方聯(lián)合對(duì)其進(jìn)行了安全評(píng)估審查。兩項(xiàng)審查結(jié)論認(rèn)為，拆解工作可以進(jìn)行。隨后，1998年中期，美國(guó)國(guó)家核軍工管理局開(kāi)始在潘太克斯工廠拆解W79核炮彈，1998年6月完成了首個(gè)拆解單元的作業(yè)，剩余試件單元于當(dāng)年9月底完成。

潘太克斯核工廠在美國(guó)的核威懾體系中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。每年大約有100種庫(kù)存的核武器送到這里，進(jìn)行綜合診斷檢查，其中大部分核武器重新組裝后交付軍隊(duì)，其余的核接受破壞性評(píng)估，以了解美國(guó)現(xiàn)有庫(kù)存核武器的健康狀況。此外，潘太克斯工廠也參與庫(kù)存核武器的延壽項(xiàng)目，對(duì)超出服役期的核武器進(jìn)行整修使其繼續(xù)服役。2003年，W79核炮彈的拆解工作完成，潘太克斯工廠的工作人員在德克薩斯州的阿馬里洛舉行了一個(gè)慶祝儀式。[編輯/何懿]