淺談貧鈾穿甲彈,半衰期長達45億年,使用過的彈芯一律就地掩埋

2018年末,美國《國家利益》報道了一則有關俄軍為最先進的T-14“阿瑪塔”主戰坦克研製新一代貧鈾彈的消息。放眼之前的俄羅斯陸軍一直使用的都是常規的鎢芯穿甲彈,雖然貧鈾穿甲彈在威力方面要強於傳統的鎢芯穿甲彈,但是使用貧鈾穿甲彈會帶來一系列的放射性汙染和化學毒性問題。“阿瑪塔”坦克可謂是近些年來俄羅斯最滿意的新型裝備了,但是尷尬的是該坦克的穿甲能力卻飽受詬病,該問題從俄軍授權印度生產的3VBM17型穿甲彈只有500多毫米的穿甲能力就可一窺一二。對於俄羅斯來說短時間內在坦克主炮方面很難取得巨大的突破,那麼最好的辦法就是在炮彈上面打主意了。於是貧鈾穿甲彈就成為了最佳的選擇,雖然使用該彈會帶來一系列的問題,但是和該彈所帶來的穿甲能力提升效益來說,這些問題似乎對於他們來說就顯得並沒有那麼致命了。對於技術和裝備水平都已經開始落後的俄羅斯來說,做出這一決定在正常不過了,那麼貧鈾彈到底是一種什麼樣的武器呢?下面我們就一探究竟。

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▲T-14“阿瑪塔”主戰坦克發射穿甲彈的瞬間,從蘇聯時期開始,其火力相較於西方總是處在一種比較低級的階段,蘇聯末期其穿甲彈技術已經完全落後於西方國家,有些人說蘇聯的穿甲技術之所以這麼低全是北約的一眾脆皮慣出的臭毛病,但是到了新世紀俄羅斯所面對的不在是豹1,、AMX-30等一種脆皮了,下圖是蘇聯3BM42穿甲彈的數據(也就是授權印度生產的那一款),在2000米的距離上等效穿甲厚度為350到420之間, 俄軍最先進的Vacuum-1,-2(-1為鎢合金彈芯,-2為貧鈾彈芯)穿甲彈威力據說能擊穿800毫米厚的均質鋼裝甲,如果是真的那這個數值就是世界已知第一了

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什麼是貧鈾

受到核彈的影響,現代人們可謂是談“鈾”色變,如今鈾已經成為了核工業最基礎的原材料,自然界中含有大量的鈾元素存在,總量高達45億噸,正常人每天可以從大氣、食物和水中攝入0.07到1.1微克的鈾,關於多少劑量的鈾元素會對人體產生危害至今沒有定論,國際上也會嚴格限定飲用水和食品中鈾元素的含量,國際衛生組織規定每升水中的鈾元素含量不超過15微克。自然界中的鈾元素由鈾234、鈾235、鈾238這三種同位素組成,其中鈾238含量最多,高達99.275%,但是能產生裂變反應的只有鈾235,但是其含量只有可憐的0.72%,和武器級90%的數值比起來簡直就是小巫見大巫,經過大量的富集濃縮後鈾235的含量會大幅提升,最終的產物就是濃縮鈾,富集濃縮後的剩餘產物就是貧鈾。貧鈾粉末在常溫下就能和白磷一樣自燃,貧鈾的密度極大(19.05克每立方厘米),是鋼的2.5倍,因為其較好的機械加工性,在飛機制造、石油鑽井、醫用領域和部分輕工業領域都能看到其身影。

貧鈾穿甲彈

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▲美軍的貧鈾彈大家族,其實早在1975年美軍就裝備生產了大量的貧鈾彈,從密集陣的20毫米、布萊德利步戰車大毒蛇的25毫米、A-10攻擊機的30毫米再到各式坦克的105毫米和120毫米,各種口徑都有,下圖則為小口徑貧鈾彈

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眾所周知,穿甲彈是一種利用彈丸動能(著靶動能)侵徹裝甲目標的彈種,而著靶動能又和著靶速度和彈丸的材料有著直接的影響,在炮口動能一定的情況下只能提高彈丸的著靶速度和質量(當然這個動能是相對的,並不是越大越好,因為動能的消耗量在單位彈孔容積中基本相同,這就需要彈丸直徑不宜太大而且質量得很高),所以製造彈芯的材料一般要求質量大,斷面密度較大,此外強度、硬度、韌性這些因素也在一定程度上影響著彈道性能和穿甲威力,最後材料必須具備良好的機械加工性。

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▲被尾翼穩定脫殼穿甲彈擊穿的標靶,貧鈾穿甲彈的穿甲效率比同類型的鎢芯穿甲彈效率還要高出10%到15%

一般穿甲彈使用的貧鈾是一種加入了少量鈦金屬的合金,這種合金的強度是純貧鈾的3倍,鋼的2.5倍。下面我就稍微總結一下使用貧鈾代替鎢製造穿甲彈彈芯的優勢:

  1. 性價比:可能說出來你們不信,貧鈾嚴格意義上來說是一種廢棄物,其價格遠遠低於鎢合金,關於貧鈾應用於軍事領域的試驗早在上世紀60年代就已經展開
  2. 自銳性:除了上面說到的高密度,高強度外,貧鈾還有一個重要的特性,那就是它的自銳性,貧鈾在撞擊甚至摩擦時都會在空氣中氧化燃燒併發生爆炸,所以在撞擊到裝甲表面後貧鈾彈芯最外面的一層就會不斷地氧化燃燒,就像削鉛筆一樣其頭部會越來越尖銳(傳統的鎢芯則會在不斷地消耗下越來越鈍),此外貧鈾燃燒的溫度極高,穿透裝甲以後還會帶來一定的燃燒效應,大幅增加了彈芯的穿甲後效
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▲最右邊為貧鈾穿甲彈彈芯的自銳性描述,可以看外層燃燒融化後彈頭就會變得越來越尖

  1. 機械加工型:貧鈾合金的機械加工性能極好,對加工技術要求較小,非常適合大批量製造

當然任何東西也不是十全十美的,貧鈾也是一樣,貧鈾基本上是以化合物六氟化鈾的形式存在,這就使得儲存成為了一個難題,就算是儲存在特製的容器內,貧鈾還是會出現腐蝕以及化學反應,同樣貧鈾穿甲彈也存在這種問題,存放時間極短,一到儲存期限就必須更換,這對於長期處在和平狀態的國家來說非常的不划算,最後就是使用貧鈾彈帶來的一些健康和環境問題,這一點我們在下面詳細說明一下。

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▲上世紀60年代後期波音747客機在飛行測試時尾翼高速顫振,最好的辦法就是通過配重來解決,貧鈾因為極高的密度(重量大,體積小)而被用來充當配重,直到80年代才被鎢取代

貧鈾彈的危害

前面也說了,貧鈾的主要成分是鈾238,它的半衰期高達45億年(放射性衰減一半所需的時間),但是其放射性的強度是遠遠低於自然界存在的天然鈾的,在一定的防護下其放射性劑量是低於國際最低劑量的,但是就此認為貧鈾是安全的那就大錯特錯了,貧鈾畢竟是一種放射性物質,長期接觸的話也會對人體健康產生影響,其化學毒性和放射性損傷就實實在在的擺在那裡。貧鈾的放射性會引發核輻射生物效應,進而使得生物體內的高分子物質分子鍵斷裂遭到破壞,什麼是高分子物質呢?比如核酸和蛋白質。此外輻射還會使得細胞體內的水分子電離變成自由基,細胞甚至會出現死亡,進而阻礙正常的物質和能量代謝,從而引發一系列的人體疾病。

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▲截止2006年伊拉克放射保護中心就在伊拉克境內發現了大約300多處貧鈾汙染點

人體大多數都是由液體構成的,而恰好鈾238能被液體緩慢的溶解(幾乎所有的鈾元素都會被液體緩慢溶解),一旦溶解後鈾就會和人體的生物分子發生反應,這其中損傷最大的就是腎器官,鈾會通過食道、呼吸道以及損傷的皮膚進入人體,其中大多數的鈾會通過糞便排出體外或者沉積在肺部,經過破碎傷口接觸的鈾則會直接進入血液,進入血液的鈾主要滯留在腎臟,骨骼,肝臟等。鈾會影響腎小管和腎小球的過濾血液雜質的功能,雖然進入血液的絕大多數會在48小時內以尿液的方式排出,但還是會有一部分留在體內,最終沉積在人體內。很多在海灣戰爭中退伍的軍人就或多或少的被檢測出關於腎方面的疾病。

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▲在伊拉克戰爭中美軍會把被擊毀的M1坦克中的貧鈾彈取出來並集中就地掩埋,但是這種方法並不能從本質上解決問題

其實上面的還是貧鈾的危害,下面我們就說說使用貧鈾彈帶來的危害,上面也說過貧鈾在摩擦或者是撞擊的情況下會燃燒爆炸,這時候就會形成一種氣溶膠,因為是一種核廢料,貧鈾中還會含有微量的鈈(鈈不是自然界元素,而是來源於核反應,雖然在核廢料處理中人們會通過一定手段將其分離出來,但是這種分離並不能做到百分百),這種人工放射性元素的毒性和放射性可要比鈾還要強幾十萬倍,所以鈈也會以氣溶膠顆粒的狀態漂浮在空中,這種氣溶膠被吸入人體以後很難排出且殘留時間長,容易造成肺損傷甚至是肺癌,此外這種微小顆粒組成的氣溶膠會通過大氣傳播,飄散到地面再次汙染水源、農作物、動物等,鈾的半衰期是45億年,鈈的半衰期也足足有24萬5千年,從長遠的目光來看,穿甲能力上帶來的那些提升就顯得多麼不值一提。

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