1、核能开发及应用,第二章核能的军事应用:新一代核武器的发展,第三代核武器,第三代核武器是特殊性能的核武器，它们实际上是在氢弹的基础上向着两个方向发展，一是为了满足特定要求，将氢弹设计成增强某种毁伤效应而减少其他毁伤效应的特殊氢弹；二是使核武器小型化，即减少体积、重量和TNT当量。第三代核武器：中子弹、减少剩余放射性弹、增强X射线弹、核电磁脉冲弹、核钻地弹、冲击波弹等。,第三代核武器：冲击波弹,又称减少剩余放射性弹、弱剩余辐射弹(RRR弹)。冲击波弹的内核（扳机）是低当量小型原子弹，外壳采用硼或含氢的材料，使原子弹裂变反应放出的中子减速并被硼或氢吸收而转化成冲击波和光辐射。美国劳仑斯一利弗莫尔国立
2、实验室于1980年宣布已研制成功冲击波弹，其当量10吨-1000吨级，其剩余放射性不到同等威力的原子弹的110。冲击波弹的杀伤破坏作用与常规武器相近，能以地面或接近地面的核爆炸摧毁较坚固的军事目标等，且产生的放射性沉降较少，核爆炸后部队即可进入核爆区，因而作战运用十分方便。它是一种战役战术核武器，用于攻击战役、战术纵深内重要目标，例如地面装甲车队，集结部队、飞机跑道、港口、交能枢纽、电子设施，也可炸成大弹坑或摧毁重要山口通道以阻止敌军前进以对人员杀伤为例，冲击波效应主要以超压的挤压和动压的撞击，使人员受挤压、摔掷而损伤内脏或造成外伤、骨折、脑震荡等。一枚1000吨级当量核弹头低空（60120米
3、）爆炸时，人员致死和重伤立即丧失战斗力的范围分别是260米和340米 。,第三代核武器：增强X射线弹,主要特征：增强X射线弹是一种反导弹防卫核武器，它以增强氢弹的X射线毁伤效应。氢弹爆炸时，其爆炸总威的70以X射线形式释放出来。 X射线可对来袭的敌方导弹产生破坏作用，产生高温高压和电磁脉冲，破坏和烧毁导弹的电子系统，并引起弹头壳体破坏。设计基本思想：增强X射线弹的设计一定要尽量“干净”，不用铀一238做壳体，二要尽量增大X射线能量，三要提高核爆炸的温度。增强X射线弹的爆炸高度为100160km。美国为反弹道导弹“斯巴坦”研制的增强X射线弹W71，威力为500万吨TNT当量，爆炸时产生的放射线为
4、总威力的80，在千万分之一秒内释放出来。,第三代核武器：核钻地弹,核钻地弹有坚硬的外壳、能钻入地下一定深度后爆炸的低当量核弹头。以摧毁地下指挥所、导弹发射井、地下生化设施等坚固的地下目标。例如，核弹头钻地下1m深爆炸，其对地下军事目标的破坏力就是在地面爆炸时的20倍。为了摧毁苏联导弹发射井、地下指挥中心等地下高价值战略目标，从50年代中期开始，美国主要依靠当量900万吨、弹坑深达150米的B53型核航弹作为钻地核弹。由于当量太大，弹头重量和尺寸太大、且只能用易损而又笨重的B-52战略轰炸机携带，给作战使用带来诸多不便。因此，美国决定加以更新。六七十年代论证过多种钻地核航弹，均因无法降低当量而下
5、马。随着弹道导弹技术和核弹头小型化的飞速发展，美国于 1979年加紧研制可用于射程1800千米、圆概率误差2045米的中程弹道导弹“潘兴”上的钻地核弹头。设计要求是：在爆炸前能钻入相当于9层楼高的地下深处，以地震或炸坑的破坏机理来摧毁敌人的点目标。后很快研制成功美国也是世界第一种钻地核弹头W86。但钻地核弹头计 划于1981年1月被取消，主要原因是“潘兴”导弹的任务改变成打击各种目标。计划取消时，钻地弹的研制工作已经结束，“潘兴”改为用 非钻地核弹头。,第三代核武器：核钻地弹,80年代末，美国制定了一项新战略，旨在“使苏联的战争机器在冲突爆发后数小时便处于瘫痪”，为此“美将发展一种威力强大到完
6、全能穿透苏联最深地下堡垒、在战争爆发后数小时便把隐蔽在那里的苏联领导人全部消灭的新武器”（刊登在1989年7 月23日美国洛杉矶时报，时隔3天，中国人民日报转载）。当然，钻地弹要对付的还有导弹发射井、地下指挥控制中心及核生化导弹地 下中心库、战略物资地下贮存库等。正是在这种战略思想支配下，一种新的钻地核航弹B61-11问世了。1991年，美国洛斯-阿拉莫斯实验室的科学家提出发展10吨TNT当量的微型核钻地弹。20世纪90年代初，美国用轰炸机、潜艇、火炮等发射工具，试验了一种可以钻至地下1015m的核钻地弹。 1997年美国装备了第一批低当量核钻地弹B61-11，其弹体长3.6 m，能钻地约6m
7、，在300吨30万吨TNT当量之间有5种选择。2002年1月，美国国防部向国会提出要开发强力核钻地弹NEP。2002年11月，美国国会众参两院同意拨款进行开发RNEP的可行性研究。当时预计开发强力核钻地弹的研究可能在2003年夏季开始。布什政府也在2003年11月悄悄批准了一项“迷你核武器” 研究计划。2004年2月，俄罗斯政府前原子能部部长米哈伊洛夫接受记者采访时声称，在低当量战术核武器领域，俄罗斯已经领先于美国。,第三代核武器：核钻地弹,1995年8月由 美国国防部正式批准将B61-7型核航弹改为B61-11型钻地航弹。截止1998年4月，该弹共进行了26次空投试验，被钻地介质有沙地、硬质
8、地层、坚实地面、岩石、混凝土、坚硬冻土。 该弹战斗部重为549千克，外径0.34米，长0.37米，威力300吨30万吨当量 TNT可调；当量调节方式是调节注入氚量的多少，在上述当量范围内可进行5档当量选择；穿透能力，在不同地下目标215米；端头材料为含有 强穿透能力贫化铀的合金钢钻地头锥；弹头引爆深度36米；对地下目标的毁伤半径为几百米量级；运载工具为B-52、B-1B、B-2型轰炸机或F -16战斗机。 美国已于1998年春天开始部署B61-11。据估计目前至少已装备了50枚。这是美国自1989年以来首次为其核武库 补充新的、也是唯一的钻地核航弹，也使美国成为目前世界上装备包括中子弹、核钻地
9、弹、微型超微型核弹头等种类最多、数量最多的第三代 核武器的国家。美国逆时代潮流公然装备这种重量轻、尺寸小、当量可调、适于多种机型投放、能执行特种作战任务的第三代核武器，大大增强了其核攻击能力。,第四代核武器的发展方向,受全面禁止核试验条约的限制，美、法、俄等国家开始了第四代核武器的研制。第四代核武器不产生剩余核辐射，其威力可以任意调整，甚至可以作为“常规武器使用，不受全面禁止核试验条约的限制。种类：反物质弹、粒子束武器、激光引爆的炸弹、核同质异能素武器、金属氢武器等。技术特点：基于核聚变，但不用核裂变能点火，而是用其他高含能物质的能量对核聚变点火，如用激光、金属氢、同质异能素等引爆，是纯粹的核
10、聚变武器。,金属氢武器,氢气在一定的超高压力下可以转化成固态结晶体，甚至金属，其爆炸威力是TNT的2535倍，可以点燃核聚变武器。也可以直接利用金属氢做成高爆力的常规武器，是目前已知威力最大的化学爆炸物。目前尚未获得能够稳定保存的金属氢。金属氢武器已被列入美国“国家点火设施科学计划”的研究项目。,核同质异能素武器,利用核同质异能素制成的武器叫做核同质异能素武器。可以作为“干净”氢弹的点火装置，也可以直接作为“常规武器”。同质异能素：是指质量和中子数相同，但具有不同的能量和放射性的核素。举例：铪-178m2（178m2Hf）和178Hf就是同质异能素。178m2Hf 衰变成178Hf ，可以放出
11、很大的能量。发展简况：美国得克萨斯大学的卡尔克林斯，在1998年用普通X光机发出的X射线轰击178m2Hf，实现了核同质异能素人工“触发”加速衰变。美国军方准备采用这种方法研发“铪弹”，它可以在极短的时间内释放出大量的 射线，其杀伤力比常规炸弹高数千倍。美国国防部高级研究计划局在2004年、2005年分别拨款1000万和2000万美元用于研制“铪弹”。 目前美国正和法国合作，通过重离子碰撞或聚变中的微爆炸产生的中子脉冲进行核合成而得到核同质异能素， 并对其性质和释放能量的条件和方式进行系统的研究。,反物质武器,从理论上说，任何物质都有它的反物质。当物质与反物质相遇时，会在瞬间湮灭，释放出巨大的能量。物质与反物质的湮灭效应，是能量转换效率最高的。利用这个特性可以制做反质子武器。种类：1、用物质与反物质的湮灭来压缩氢弹的弹芯，引爆氢弹，只需几微克反物质就可以用作热核爆炸的扳机。2、激发出极强的X射线激光或 射线激光，制作激光武器。3、直接释放巨大能量产生巨大的杀伤力，如利用质子反质子的湮灭效应制作反质子武器。目前全世界反质子的生产大约以每2.5年提高10倍的速度增长，预计到 2010年就可达到年产1g反质子的水平。美国费米实验室、欧洲核子中心以及俄罗斯高能物理研究所都在进行这方面的研究工作。,
