90後地理老師
中子彈是第三代核武器,也叫輻射增強武器( enhanced radiation weapon),其實也屬於熱核炸彈的一種。大家知道,核彈的殺傷模式有四種,即強光強熱輻射、電磁脈衝、衝擊波和電離性輻射。中子彈在氫彈的基礎上,減弱了衝擊波和強光強熱輻射的威力,而增強了中子輻射的威力。中子彈是一種專門的戰術核武器,因為中子的穿透性比X射線和伽馬射線更強,可以穿透很厚的鋼鐵、混凝土或是鉛塊而仍具有較強殺傷能力,因此對裝甲集群、地下掩體和要塞內人員的殺傷效果甚至比其他戰術核武器更為有效。
中子彈的瞬時輻射很高,可佔到核彈釋放總能量的30-45%(主要為中子輻射),同時殘餘輻射低,僅佔總能量的5%;相比之下原子彈的瞬時輻射僅佔總能量的5%,殘餘輻射卻佔到總體的10%。這是因為中子彈的輻射能裡主要都是中子輻射,殘餘量非常低。因此可以看出中子彈是一種比較“清潔”的核武器,爆炸後不會對土地的造成持續放射汙染,爆炸一天後,己方軍事人員就可以重新進入戰場。
中子彈和戰略核武器最常用的三相彈比,少了一層用來吸收中子的貧鈾或天然鈾的外殼,因此放射性汙染低;和氫彈相比,同屬於二相彈,但多了一個鈹外殼,同時內置的原子彈採用可以產生更多中子的鈈-239。
泰勒-烏蘭姆構型的二相彈反應過程
最著名的三相彈頭——W88彈頭,上面為TNT-鈈239組成的初級,下面是氘化鋰和鈾235組成的次級,最外層由鈾238包裹,中子彈構型,和3相彈最大不同就是外殼從鈾238換成了鈹。
中子彈反應過程是這樣的:首先引爆炸藥——鈈彈發生裂變產生大量X射線和γ射線——聚苯乙烯材料受到射線輻射變為高溫高壓等離子態——熱核材料受到等離子體高溫高壓的擠壓發生聚變,放出中子——鈹殼不斷反射中子,同時被高能中子撞擊產生新的中子——聚變持續反應,最終高能中子大量從殼內逃逸。這樣的獨特結構,使得中子彈的中子放射性達到了相同當量原子彈的10倍。中子彈對坦克內乘員的殺傷半徑,可以達到同當量原子彈的近2倍。在690m的距離上,戰術核彈的衝擊波已經很難對坦克有效殺傷,而中子卻可以輕易穿透坦克,殺死裡面的乘員。
紙上的宣仔
這裡需要使用更恰當的詞彙來區分一下,原子彈、氫彈是不同的東西,但雙相彈、三相彈、中子彈卻都是氫彈的不同品種。雙相彈是最初級的氫彈,三相彈是加了貧鈾殼的氫彈,中子彈則是加了鈹殼的氫彈。
普通的氫彈原理我們都清楚,用原子彈做內核,外面包裹上氘、氚等元素。原子彈引爆後,產生的臨界反應引發氘、氚等氫同位素的核聚變,發生恐怖的大爆炸。這種原理的氫彈被稱為“雙相彈”。
而“三相彈”即在“雙相彈”外層再增加一層貧鈾,讓貧鈾的鈾核在核聚變時重新被高能中子轟擊,發生新一輪的裂變,繼而再次對氫彈中的鋰6元素進行轟擊,又產生出氚,形成不斷的循環,讓氫彈威力發生翻天覆地的恐怖變化。
正因為三相彈包裹了貧鈾外皮,所以它會造成極強烈的放射性汙染,對環境產生毀滅性的沾染破壞,製造出的放射性物質甚至可以進入大氣循環和土壤深處活動,是一種斷子絕孫式的武器。這種武器不光使用困難,還是把害人害己的雙刃劍,根本不適合應用在戰爭上。
所以人們為了堂而皇之的使用核武器,便把腦筋動到了去除核汙染上,於是“中子彈”便誕生了。這種武器被稱為“乾淨的核武器”,雖然能放出瞬時的高能強輻射,卻來的快散的也快,對環境沒有什麼輻射汙染,很短的時間內就能讓部隊進駐佔領,而且它還只殺傷生物和電子元件,衝擊波很小、輻射沾染小、不會對環境本身產生什麼改變。打個比方:一枚中子彈襲擊城市,房子不倒,屋子不塌,裡面的人和狗子全死了。
“中子彈”就是“雙相彈”的一種改造,它沒有繼續“三相彈”那種貧鈾外殼,而是改為一個鈹反射殼覆蓋。雙相核聚變後,大量的中子轟擊在鈹反射殼上,會形成中子翻倍的增長,反覆轟擊的中子最後炸裂開來,就變成極為強大的中子射線爆流。這些射線殺死一切,有生目標就算躲在牆後也沒用,中子彈的輻射強度高於普通氫彈。
所以,單純論威力的話,中子彈比起“核平一切”順帶還要糟蹋環境的三相彈那是遠遠不如,畢竟熱核武器承載的使命就是毀滅世界,而“中子彈”被開發出來的目的只是想矇混過進常規武器行列,成為戰場上的高效率武器罷了。
幸好人類的腦子還沒被汪隊啃掉,中子彈哪怕威力再剋制、輻射汙染再小,它也仍然屬於核武器之列,甭管什麼化學攻擊還是物理攻擊,中子彈絕對算不上是什麼“常規武器”。
據說美帝當年在伊拉克戰爭時,於費盧傑的戰鬥中使用了中子彈,造成了抵抗的伊軍巨大傷亡。事後美國一會兒燃料空氣炸彈,一會兒凝固汽油彈的含糊其辭。而伊軍堅持認為美軍使用了中子彈,這場官司後來隨著伊拉克的覆滅而消失了,故而真假如何已經無從驗證。我們如果假設美軍丟的是三相彈,那麼費盧傑早就給抹平了;中子彈比不上氫彈的絕對威力,但它能用的更靈活。
王司徒老百科
中子彈其實就是“特殊的氫彈”,傳統氫彈的威力主要體現在光熱輻射和爆轟衝擊波上面,產生的電離輻射影響相對來說較小,而中子彈則是更加註重爆炸時產生的電離輻射(比如高能中子流,這裡說一下,免得被噴,中子輻射也是電離輻射的一種,或者叫“間接電離輻射”更加恰當,因為中子是電中性,所以是不直接參與電磁作用的,但是中子的LET卻比γ射線還高,即電離能力更強,這是由於電子基本上不會對中子產生影響,我們可以直接理解為高能中子能直接把電子撞開,使原子離子化)殺傷效果,衝擊波和光熱輻射的影響範圍相對輻射範圍會小很多!
▲各種輻射穿透能力對比
前面說到了,中子是電中性的,電子對中子的影響基本上可以忽略不計,連慢化中子的能力都沒有,能影響中子的是原子核附近的強相互作用力,所以,(快)中子的穿透能力要遠強於那些伽馬射線、X射線等,所以,中子輻射對在建築物內甚至是坦克裝甲車裡面的生物都具有很強的殺傷性,而中子彈的特點就是在於能產生更強的中子輻射,在普通裂變武器中,伽馬射線和中子流約佔釋放的總能量的5%(氫彈會稍微高一點),而中子彈由於中子的產量更高,所以其中子流的釋放比例也就越高,達到了總能量的40%以上,重點是,中子彈釋放出來的中子流是具有更高能量水平的高能中子,動能達到了14MeV,是快中子能量的10倍以上,而裂變反應中釋放的中子能量只有1~2MeV。
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▲氘、氚聚變產生極高能中子所以,中子彈更加強調的是瞬時輻射殺傷效果,因為核爆產生的大部分能量差不多一半都用在了產生高能中子流上面,可以理解為這是一種“軟殺傷手段”,針對的是人和動物這樣的有生目標,對建築物和武器裝備的物理摧毀效果相對小很多(不是沒有,在爆心附近的建築物同樣也會遭到毀滅性打擊,只不過相對於整個輻射殺傷範圍來說,這塊區域的面積小多了);而對於傳統的氫彈來說,強調的則是光熱輻射和衝擊波,在殺傷範圍內內對建築物和武器裝備呈現一種毀滅性打擊,從物理結構進行根本性的破壞,我們可以理解為“硬殺傷手段”。因此說到威力,在同當量的情況下,中子彈瞬時輻射殺傷的威力更大,氫彈則是物理破壞效果更強!
▲發射W79中子彈的美軍M110榴彈炮
不過,中子彈的當量其實都不會太大,基本上是千噸級的(因為這玩意的定位就是戰術核武器,目的是起到區域拒止的作用,不是用來亡國滅種的,當量太大的話你還不如直接上氫彈),而氫彈的話,雖然當量可調,但是通常都是10萬噸級以上,百萬噸甚至千萬噸級更是沒什麼難度,也就是說,氫彈的威力是大於中子彈的,這個應該沒什麼疑問,畢竟目前代表我們人類最高武力的就是氫彈,不管是外星人還是哥斯拉,就沒有聚變打擊搞不定的,回到正題,最後再來說一下中子彈的結構原理是什麼,為什麼說它是“特殊的氫彈”。
▲T-U結構氫彈
首先,我們知道氫彈是需要由原子彈來當扳機引爆的,其結構我們可以理解為:裂變層+聚變層+外殼約束層,大概反應過程為:裂變反應產生的極高溫高壓環境以及高能中子會促使熱核反應材料氘、氚發生聚變反應,而聚變反應也同樣會產生高能中子,所以,為了防止高能中子逃逸並且起到約束聚變反應的作用,外殼約束層的的材料通常是密度極高且能同時起到輻射屏蔽作用的物質,符合這兩個要求的材料有鉛或者鈾-238/鈾235這裡說個題外話,其實不管是用鉛還是用鈾-238當外殼約束層的材料,這種氫彈都是兩相彈,因為外層鈾-238的裂變反應其實同樣屬於次級反應的一環,即兩相彈的反應過程為:初級(裂變)+次級(聚變與裂變),如果是三相彈的話,那麼其反應過程應該是這樣的:初級(裂變)+次級1(聚變與裂變)+次級2(聚變與裂變),也就是說在兩相彈的基礎上,再加一層聚變材料和裂變外殼!
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<strong>▲三相彈結構原理
扯遠了,再回到正題,從氫彈的原理我們可以知道,外殼的約束層其實是起到了屏蔽中子逃逸的作用,所以,我們只要把這個用來包裹聚變材料的外殼換成具有中子透明作用或者增殖作用的材料就行了,即不會對中子流起到屏蔽作用,比如鋁合金就具有中子透明的作用,而鈹的話,在遭到中子轟擊的時候,更會同時產生一個以上的中子,起到中子增殖的作用,也就是說,
氫彈在反應過程中產生的大量高能中子,大部分被外層的鉛給屏蔽了,或者是跟鈾-238再次發生了反應,而中子彈則不會,這些高能中子流會極大程度的釋放出來,從而對有生目標起到殺傷作用!因此這就是中子彈的結構原理,跟氫彈最大不同就在於外殼約束層的材料!<strong><strong><strong>
哨兵ZH
提到中子彈,不得不提到Samuel T. Cohen(薩姆·科恩),這是一名美國的物理學家,在1958年的時候參與研究美國的三相彈研究。
在研究過程中,薩姆·科恩提出了一個設想,假如將三相彈的鈾238外殼替換成中子透明的材料,那麼中子射流將不受阻止的外洩,對建築物內或者裝甲車內的人體釋放出大量的非電離輻射,從而達到儘量小的破壞建築物而殺傷人體的效果。
這就是中子彈的殺傷機理了,同時薩姆·科恩也投身於中子彈的研究過程中,後世他被稱作“中子彈之父”。
剛才提到了三相彈,這是一種利用氘和氚助爆的核彈。
簡單的說就是利用外層一圈的裂變材料爆炸,然後引發中間圈的氫聚變材料產生聚變,這樣就可以產生大量的中子,這些產生的中子進入了鈾238構成的核心後可以使內部核心的鈾238產生更大效率的裂變。
1998年5月11日印度進行了一次核試驗,他們宣稱當量是4.3萬噸的聚變武器,其實按照當時的監測結果來說,這次核試驗真正的當量是1.5萬噸左右。
至於怎麼知道其他國家進行核試驗以及怎麼推算當量,W君在問答裡說過好多次了,咱們就不在贅述了。
如果將三相彈反過來做,同時去掉了外面的鈾殼,這樣在核聚變中產生的中子流就會大量外洩。當然了沒有外殼這堆核材料也就散落在地面上了,於是就使用了用中子透明材料(例如鋁)的包裹核彈在爆炸過程中產生的中子就會被大量釋放。
我們都知道有很多種輻射的形式:
其中中子輻射過程中所帶有的能量最大,可以輕易的穿透大部分材料,因此在核爆炸中中子射流產生的非電離輻射幾乎是無法防禦的。
中子彈就是利用了這個原理加強了中子輻射而產生的武器。
當中子射流打到人體上後,中子的能量會直接打斷蛋白質等大分子的分子鏈,於是引起人體內大量的蛋白質變性,從而導致輻射病。被高強度的中子射流照射的人會在極短的時間內死亡。
說一個誤區,很多人認為中子彈不傷建築物,這是一個錯誤!中子彈一半使用當量1000-5000噸TNT的小型氫彈作為核心,利用技術手段加強了輻射。而氫彈還是氫彈,爆炸的時候依舊會產生火球和衝擊波,只不過在設計上這些火氣和衝擊波不是主要的殺傷因素。但依舊會對幾百米範圍內的建築物造成嚴重的損毀。而加強又不受限制的中子流則可以打到4-5公里的距離上。這樣從大範圍上看,中子彈並沒有損傷建築物。
而從戰術設計上來看,大部分中子彈都會在地面幾百米高度爆炸,因此對建築物的損害才得以最小化。
中子彈幹不掉敵方的建築物和工事要它何用?
中子彈設計過程中最主要的戰術目標其實是蘇聯的裝甲洪流。
利用中子彈可以高效的殺傷坦克乘員。在中子彈爆炸投影區幾公里的範圍內可以高效的使裝甲部隊失去戰鬥力。
從型號上來看,美國的中子彈主要型號有3種:
第一種是W70,主要依靠MGM-52戰術導彈系統進行發射。
這種戰術導彈發射車所發射的導彈射程為70-120公里。發射的W70中子彈當量為1000噸TNT。
第二種則為咱們所熟知的原子大炮:
通過這種203mm口徑的大炮射出W33核彈。
而這種增強中子輻射的W33炮彈據信當量也不足1000噸TNT當量。
第三種則是更小口徑的155mm W48核彈。
設計當量只有72噸TNT,是更加小型化的中子彈系統。
不過這些設計,直到1980年以後才陸陸續續短暫的在美國武器庫中停留過。中子彈大量消滅坦克乘員的事情最後則不了了之。
原因就在於,現代主戰坦克設計過程中注重了中子射流的防護能力。
大量的坦克都裝備了以硼化合物為主要材料的仿中子襯層。和之前提到的中子透明材料相反,硼化合物可以阻擋中子射流。因此人們只用了極小的代價就解決了中子射流對坦克乘員傷害的問題。
因此從設計初衷來看——中子彈已經失去了意義。
軍武數據庫
中子彈是一種很神奇的核武器。依稀記得以前和小夥伴吹牛,吹著吹著爭執起來,為了爭論到底是氫彈厲害還是中子彈厲害鬧得面紅耳赤。其實,中子彈是氫彈的一種,是一種非常恐怖的核武器。在原子彈發展之後,其破壞力遇到了瓶頸,為了研製出體積更小,更具有破壞力的核武器,人類研製出了屬於第二代核武器的氫彈,也叫作熱核彈。
氫彈和原子彈最大的區別在於,氫彈不僅僅發生核裂變,還會發生核聚變,會產生比原子彈大得多的能量,破壞力非常恐怖。目前的氫彈分為三種,第一種叫做雙相彈,即最普通的氫彈,以原子彈作為內核,加上氘,氚等氫的同位素,通過原子彈內核裂變產生巨大能量引發氘,氚等氫的同位素發生聚變,從而產生恐怖的大爆炸,比原子彈要恐怖得多。
第二種叫做三相彈,即擁有裂變-聚變-裂變三個過程。三相彈是最恐怖的氫彈,沒有之一。由於在普通氫彈外表再包括一層鈾238外殼,在發生爆炸時,產生的中子會被鈾238外殼吸收掉,從而產生大量的放射性物質。三相彈在爆炸時,會產生高溫高壓場,瞬間摧毀爆炸中心一切建築物,升起一朵巨大的蘑菇雲。更可怕的是,三相彈在爆炸以後,產生的放射性組織經久不衰,簡直是一種斷子絕孫武器,所以一般情況下根本沒有國家敢用。
第三種就是咋們今天的主角,中子彈。中子彈是一種以高能中子為殺傷力的一種當量較低的小型氫彈。因為其主要殺傷力是中子流,所以爆炸時不會像普通氫彈和三相彈那樣瞬間將城市夷為平地,但是其產生的高速中子流可以迅速殺死其爆炸範圍內的一切生物。可以瞬間讓一座熱熱鬧鬧的大都市,一下子變成一座橫屍遍野的地獄。
中子彈其實就是在普通氫彈加了一層鈹外殼,當內部發生聚變的時候,大量粒子撞到鈹外殼上,中子呈函數爆炸式增加,形成足以穿透任何建築物的高速中子流,這也是中子彈可以瞬間造就人間地獄的原因。中子彈產生的這種高速中子流的輻射其實比三相彈還要強,只不過中子彈產生的輻射來的快,去的也快。這一點和前兩種氫彈相比要好的多,同時也恐怖得多。
正因為其輻射來得快去的也快,所以這種核武器在對一個地區使用過後不久就可以重新派遣軍隊進入,實施佔領。除了殺人之外,並不會造成像三相彈那樣貽害子孫的後果。所以這種核武器和普通核武器不同,它被定義為戰術核武器!
這種核武器最大的優點是不會對子孫造成危害,同時它的這個優點也成為最恐怖的地方。普通氫彈和三相彈都因為使用過後無法接受的核輻射而遭到各個核大國嚴格限制,而不會產生這種惡果,僅能殺傷人畜的中子彈則因為是戰術核武器而成為了各個核大國最有可能使用的核武器,也就是說,中子彈,是目前人類最有可能嚐到的核武器。
赤焰噠噠噠
中子彈是一種小型氫彈,當量普遍不超過一千噸,特點是依賴高速中子流作為主要殺傷手段。
由於常規屏蔽對中子效果差,所以常被用來設想攻擊坦克群等,實際上由於價格極為昂貴,打坦克實在是得不償失,所以反導才是更佳用途。高速中子流可以瞬間摧毀來襲導彈的核裝藥。
胖哥汽車頻道
中子彈是一種新型核武器,它從核爆炸時所釋放的大量高能中子作為主要殺傷手段。相當於一千噸到三千噸TNT當量。會破壞人體組織細胞和神經系統。短時間內會死亡。
平常人246089341
中子彈其實就是中子源增強核彈,普通的核彈的中子數量有限,並且在鏈式反應中大多都消耗在轟擊原子核上了,而中子彈則是降低了核反應的能量等級,卻增強了中子源,讓快中子數量大大增加,利用核反應產生的大量快中子殺死殺傷有生物質,但是對無生命的物質並不產生損傷。
老何157501439
小型化氫彈的一種,爆炸當量千噸左右,戰術型,一般在戰場上使用,衝擊波和光幅射能量小,但其幅射量比其他核武器強上千倍,又稱增強幅射型核武,是一種殺人留物的邪惡武器,1977年美國人哈恩首先設計引爆成功的。
太陽125933863
萬物皆由原子組成,原子核中的帶正電質子在那種超近距離下會產生極大的排斥。然而原子核可以穩定存在,所以必然有一種力抵消了斥力,此種力即為核力。所有利用核力作為能量來源的武器都是核彈。
重原子核被中子擊碎後分裂成較輕原子核,同時釋放核能,此過程稱為裂變。使用裂變作為能量來源的武器都是原子彈。
輕原子核在外力作用下無視斥力結合成較重原子,同時釋放核能,此過程稱為聚變變。由於現有的實用聚變過程以氫的同位素作為原料,所以目前使用聚變作為能量來源的武器都是“氫彈”(如果使用氦聚變就是“氦彈”了)。
然而,聚變過程中的核能主要以中子的形式釋放,對非生物的毀傷效果較差。所以實際中會在“氫彈”外包上鈾238吸收這些中子,產生新的裂變。通常意義上的氫彈就是指這種聚變+裂變的武器。
中子彈是較為純正的“氫彈”,沒有鈾238外殼,以中子流殺傷生物。由於氫彈一詞早於中子彈,所以為了區分就叫中子彈了。
另外由於聚變需要的能量很大,目前的實用聚變都用裂變作為聚變的推動力。所以氫彈、中子彈都不是純正意義上的聚變。二者中的裂變結構稱為初級,聚變結構稱為次級。