资本主义炸弹——中子弹(八)
扑朔迷离的中子弹实战使用
1997年，据澳大利亚《时代报》和英国军事期刊《简氏周刊》报道，以色列与美国达成了一项协议，美军可以向以色列提供中子弹，一旦伊拉克向以色列发动生化武器袭击，以色列将使用中子弹进行报复。沙龙在与来访的美国国务卿鲍威尔交谈时向伊拉克发出强硬信息：如果伊拉克再度向以色列挑衅，以色列决不会像海湾战争期间那样默不作声。而且只要伊拉克露出袭击以色列的苗头，以色列就会先发制人，让伊拉克尝尝中子弹的滋味。
在2003年伊拉克战争期间，美国就威胁一旦伊拉克动用生化武器，美国就将使用中子弹和核地雷等小型战术核武器。2007年4月，萨达姆政权的共和国卫队司令萨菲丁·弗莱赫·哈桑·塔哈·拉维在接受卡塔尔半岛电视台采访时，谴责美军在2003年4月9日攻陷巴格达前，在攻占巴格达机场时使用了中子弹和白磷弹。拉维说：“敌人对巴格達机场使用了中子弹和白磷弹，有的尸体被烧得只剩下骨头。”拉维称，美军使用的这些武器消灭了伊拉克士兵，大约有2000名伊拉克共和国卫队的精锐士兵“战斗至死”，但机场的建筑和基础设施却奇怪的没有受到损毁。
不过，西方媒体认为拉维是无中生有，给萨达姆政权的失败找借口。专门研究美军军事技术的英国专家大卫·甘布林认为，美军在伊战中不太像用了中子弹，更有可能是用了热气压型武器，比如“地狱之火”导弹。
甘布林还透露，2003年3月15日，美军攻占巴格达机场一周之际，时任美国防部长的拉姆斯菲尔德曾称赞美军新式武器在巴格达机场一役中居功至伟。拉氏说：“这种武器能将地上或地下建筑物里的所有敌人都杀死，但不会损毁楼内任何硬件设施。”而热气压型武器就能做到这一点。
巴士拉省的医生阿尔·法洛基曾描述了一辆公共汽车遭袭的惨景：“汽车在行驶途中被美军直升机炸弹击中。有26名乘客死亡，其中有20人或者没了头，或者没了胳膊和腿，但从他们身上没有发现炸弹碎片或子弹头，……美国大兵显然是在拿这里（伊拉克）当新式武器的试验场。”
在阿宫汗的反恐行动中，塔利班恐怖分子给驻阿宫汗的美军和英军造成了很大伤亡。奥巴马政府在决定逐批撤出驻军时，也希望保留几个常驻基地。为了确保余下驻军基地的安全，防止恐怖分子的袭击，2012年，约翰·吉尔伯特（John Gilbert）在英国上议院中提议，在巴基斯坦和阿宫汗边界上投下一枚中子弹，以便为恐怖分子设置一道“屏障”。吉尔伯特说，没有人住在那里，除了“几只山羊和一小撮牧羊人”，只要通知他们要发动打击，他们也不会往那里去，对恐怖分子使用中子弹并不会存在很大的使用障碍。
2015年，由沙特领导的阿拉伯联军发动了对也门胡塞武装的打击。5月20日，一架来自以色列的类似F-16的单引擎喷气式飞机，向也门首都萨那周围投放了炸弹，希拉里的邮件门中证实，这是一枚中子弹，由美国提供给以色列。爆炸过程伴随强烈的闪光，蘑菇云持续了很长一段时间。
人员对中子弹的防护
中子虽不带电荷，但具有很强的穿透力，它在空气和其它物质中，可以传播更远的距离，对人体产生的危害比相同剂量的X射线更为严重。由防中子辐射纤维制成的屏蔽，其作用就是要将快速中子减速和将慢速（热）中子吸收。通常的中子辐射防护服装只能对中、低能中子防护有效。
中子弹是可以防护的，中子弹的防护主要是防快中子和γ射线辐射对人员的致伤作用。重金属如钢、铁、铅均能很好地防护γ线。中子和轻元素弹性碰撞时能量损失较多，所以对中子防护要采用轻材料。因此，对中子弹的防护可采用轻重材料并用，原则上是先用轻材料，特别一些含氢元素的物质（如石蜡、塑料和水等）使中子慢化，然后加一层吸收慢中子的材料（如含锂、硼材料），最后加一层重材料（如钢筋混凝土及重金属）。湿土、混凝土、石蜡等均能起较好的防护作用，土层对中子和γ射线都有削弱作用，50.8厘米混凝土或76.2厘米湿土能阻止99%的中子，2米厚的湿土足够防护中子弹的辐射。所以，对战时掩蔽部及在民防工事加厚覆土层是最简单而有效的方法，战争期间最好的屏蔽场所是地洞，人员隐蔽在地下室或湿沙袋之后，可防止中子弹的杀伤。根据中子弹杀伤范围集中的特点以及它的杀伤作用原理，只要适时疏散部队，避免大量集中，或立即进入用湿土覆盖的掩体，就可以大大削弱其杀伤力。多层高强度的金属与塑料复合材料亦可成为理想的慢化和吸收中子的材料。
用特种化纤材料和塑料制成的防护服，可减少中子弹的杀伤作用，提高人的抗核辐射能力。对一般的民房工事来说，以有效性、经济性和可靠性为原则。表面用1米厚的湿土，可将中子弹的快中子削弱到99%以上，用20厘米厚含30%硼的聚乙烯也可以达到同样的效果，最后用几厘米厚的铁板或20厘米厚的钢筋混凝土即可消除中子引起的感生伽马射线的危害。
对指战员进行防中子弹的战术训练是非常必要的，疏散隐蔽，利用地形地物，设计战地工事，增加工事弯道和临时隐蔽坑等都很重要。例如，有顶盖散兵坑和散兵壕同无顶盖散兵坑和散兵壕，其防中子辐射的能力可以相差几倍到十几倍。
坦克对中子弹的防护
早期的中子防护设施，多用于原子反应堆、核潜艇、医疗防辐射板等。原子反应堆使用的材料多由钢筋混凝土构成。核潜艇多采用铅板、塑料板或其它材料的防护板。医疗防辐射板正常采用铅、塑料、橡胶等。上述这些防护设施在早期的中子防护中起了很大作用。
若能对坦克采用严格的密封，并采取必要的三防措施，那么在未来核战争条件下，将会发挥技术作用，使中子对坦克乘员的杀伤能力大为降低。在坦克上装置防中子材料的问题，比在核反应堆或加速器上装置防护层的问题要困难得多，因为后者靠增加厚度来保证它的屏蔽效果而不受体积和重量的限制。可是现代坦克本身已经是一个三四十吨重的钢铁庞然大物。因此，再在坦克上装置别的防护层就要求不能使它的重量和体积再增加很多，否则就会大大降低它的速度和机动性，增加它的中弹机会，也就是说，相对地减弱了它的战斗能力和生存性。
△防中子衬层的结构示意图
随着中子弹的研究和核动力核武器的应用和发展，坦克装甲车等机动车辆中防护板设施的研究进展很快。机动车辆要求使用重量轻、体积小、防护效果好的防护设施。
坦克上的装甲钢板，是一种含有硅、锰、钼以及铬、镍等元素、具有优良机械性能的特种钢板。它对γ射线的屏蔽能力是比较强，因为铁的密度比较大。对于中子流来说，坦克上的装甲铁板却并不是一个很好的屏蔽层。因为铁和其中的其它元素对中子的俘获截面和散射截面都不太大，而且对某些能量的中子，铁还有泄漏现象。因此，单靠增加坦克上的装甲钢板的厚度，是不能阻止相当数量的中子穿透的，这些穿透装甲的中子，仍可以直接杀伤乘员。因为中子对人体的伤害能力（一般用“相对生物效率”的值来表示）比y光子要大得多（一般高3～10倍），所以对于中子流的直接杀伤作用就更不容忽视。即使对能量较低的裂变中子，要使其通量减小到1/10，所需要的钢板厚度值，如仅考虑直射中子的作用约需11厘米厚，如进一步考虑到空气和钢板本身中子场的散射中子的相互影响作用，则钢板的厚度需要40厘米。由此可见，如果不使用另外的中子屏蔽材料，而單靠坦克本身的装甲，是不能有效地防止中子流的穿透的。
坦克防中子材料防护的机理是，通过材料的反射、慢化和吸收，来消耗中子流的能量，减少其伤害作用。同时还要考虑到强中子流和某些元素互相作用，会产生γ射线形成次生放射性，同样对人体有害。最典型的例子是，原来的高锰钢履带，含有大量的锰元素，在中子流的照射下会产生感生放射性，对乘员有害。合理的做法是，减少履带中锰的含量，甚至不用含锰的履带。因此，为坦克装置防护层必须考虑到：（1）一定要满足高能中子屏蔽三部曲的要求：“重元素对高能中子的非弹性散射→含氢材料对中能中子的弹性散射→对低能中子的强吸收，这样才能做到对中子流的有效屏蔽。（2）必须考虑对次生的γ射线的屏蔽。（3）尽量发挥装甲钢板在防护中子和γ射线的作用，以尽量减小附加的材料的厚度和重量。
大量的试验研究已经证明，普通的建筑物、坦克装甲以及工事等防护设施，对中子流的防护能力十分有限。科学研究还表明，材料对中子流的防护效果，取决于中子流的特性（能量分布）、材料的化学组成以及这种材料所含元素的原子核的特性。一句话，靠筛选防护材料，来使中子流最大限度地受到削弱，达到对人体无害的程度。近年来，为寻找含氢量高的材料，对其进行研究并应用到车辆防护中，各国军方都做了大量的工作，出现了形式不一，结构不同的防护设施，有的已用于主战坦克、装甲车辆如西德“豹”式坦克防中子板、衬板MI主战坦克的防中子衬板、俄罗斯的T-80主战坦克防中子衬板。
用原子质量小而有效散射截面很大的元素构成的材料，可以有效地慢化快中子。为满足车辆防护设施的研究条件，重点应放在材料的选择方面，经研究表明，含氢元素多的材料和具有大吸收截面的材料有良好的中子防护性能。如水、重水、碳氢化合物、锂、锂化物、铍、镉、石墨、硼及其化合物、聚乙烯、聚酰胺、聚氨醋、聚氯乙烯—醋酸乙烯共聚物中添加硼、增强塑料、玻纤增强聚醋，凯夫拉纤维等。中子辐射虽能贯穿金属，但是却很容易被硼、氢、氧等轻元素所吸收，如果给坦克装上一种掺硼或镉的20毫米厚的塑料板，就能使中子辐射强度减低到1/1000。
纤维材料中只有有机纤维含有氢元素，特别是芳纶纤维凯夫拉含有大量的氢元素，重量轻，可制成各种平面、曲面、抗分层能力强，板承受冲击后，背板损伤小，坦克与装甲车辆采用凯夫拉复合材料，既可作抗弹复合装甲，也可作为防中子装甲层。
最理想的材料是，既能慢化快中子，又能吸收慢中子。这样的材料有：锂-6、硼-10、钆、铪、镉、铟以及碳化硼、氧化铝等混合物。水是一种很好的衰减中子辐射强度的物质（半衰减厚度越小越好），但坦克设计师总不能搞一个水层来慢化快中子，所以，还是要从硼化物、稀土元素、有机聚合物等材料中加以选取和组合。
世界上有矛就有盾，坦克号称“战地猛虎”，中子弹甫一出世，科学家就为它研究了一种“防中子内衣”，即在“猛虎”肚皮里加了一层“内衣”。苏联的科学家为了对付美国的中子弹，最早把防中子的材料用来做坦克的“内衣”。即在坦克装甲内层，加装防中子衬层。具体的做法是在T-55坦克车内增加一层防中子材料，其厚度约为5厘米，主要材料是聚酯树脂和铅粉，还添加有玻璃纤维、苯乙烯、硅胶、环烷酸钴等。苏联的T-72坦克车内也有防中子衬层，是由含铅的泡沫材料组成。T-72B型坦克在炮塔顶部布上了一层25毫米厚中子防护层。防中子衬层一般用增强塑料为主制成，通常有4层结构，总厚度为5～20厘米。第一层由人造树脂制成，并含有铅、钨、钍、钡等元素，主要作用是慢化快中子;第二层和第三层慢化中速中子和吸收出现的热中子，材料为石墨、硼和联苯等;第三层含有多量的稀土元素;第四层必须吸收快中子，在石墨层中加入多量的钆、钐、铕等稀土元素。加装防中子衬层之后，可以使中子辐射强度削减90%以上。当然，防中子衬层的具体结构和材料组配，和坦克装甲一样，同样是“机密中的机密”。
此外，在坦克装甲外面，再涂上一层防中子涂料也是很有用的。这种防中子涂料，厚度僅为0.076～0.178毫米，涂料中含有氧化钆、氧化铕、氧化钐等稀土氧化物，仅仅一个薄层，就可以有效地降低中子辐射强度。
俗话说得好，“兵来将挡，水来土掩”。当敌方的中子弹来袭时，我方的坦克可以用防中子衬层和防中子涂料来阻挡和削减中子流的能量，做到“防身有术”，使中子弹对坦克乘员的伤害降低到最小限度。
自1970年代起，国外工业发达国家已将各种类型的防中子辐射材料应用于坦克车辆，例如，美国KP270坦克、M60A3坦克、苏联T-72坦克、T-80坦克、西德“豹”2坦克等，以提高整车在核战争下的战斗能力。奥地利维也纳高等技术学校的物理学家们研制成功一种塑料复合物，用它制成的2厘米厚的防护层，就能把中子辐射削弱到千分之一;西德的“豹”式坦克所用的防护材料是一种铝和甲基丙烯酸甲酯的复合物，也可以减弱中子的照射。由于轻质防中子辐射材料具有优良的核防护性能，它在军事装备上的应用将越加广泛。
T-72坦克的驾驶舱和战斗舱四壁装有含铅有机材料制成的衬层，厚度为20～30毫米，具有防辐射和防快中子流的能力，同时还能减弱内层装甲破片飞溅造成的二次杀伤效应。
导弹对中子弹的防护
核武器爆炸需要裂变连锁反应，中子可以激发这种连锁反应。核爆中的中子闪耀很密集，能引起核武器的铀或钚发生裂变。虽然这种裂变反应不至于导致核爆，但这些核反应将释放出足够的能量，加热精确制造的核武器装置的零部件，导致核爆当量降低，甚至无法正常起爆。因为如果温度上升的足够高，弹芯中的铀或钚材料强度会很快降低，体积同时会变大，从而破坏核材料部件的固定件，使其松动甚至脱离。再入载具的内部离心力还可能加速这种材料变形，最终导致其无法引爆。对于1千吨当量的核爆炸，常规裂变装置的中子致命范围可能是200米。
美军为了提高导弹发射井的生存能力，将导弹发射井开挖建设在石质好的花岗岩山里，并且进行了强度加固。美军在施工中将发射井的内外层都包上了钢板，在两层钢板之间用钢筋加固并灌注高强度水泥，使井的整体具有很强的韧性。发射井是一个地下的钢筋混凝土结构，该结构形成了一个能够对电磁辐射、中子流和空气压力进行有效防护的双层墙壁式“法拉第箱”。
用于吸收中子弹爆炸所产生中子的石蜡。在一个竖井的修建中就是用了9吨多这样的石蜡，这样一来，竖井内的设备（特别是热核战斗部的扳机）与人员就不怕中子弹的袭击了。
坚硬厚实的混凝土、钢材、岩石和泥土是抗核弹及其放射性产物释放出来的γ射线和中子的保护层。一般30厘米厚的普通混凝土能使中子能量辐射减少10倍，γ射线辐射剂量减少4倍。10厘米厚的钢板能使γ射线减少6倍。高强度发射井一般有1米厚混凝土和超过10厘米厚的钢板作为墙壁和盖板。在混凝土中掺进高原子量材料，如硫酸钡和吸收中子的含硼材料，能有效增强与γ射线、中子的中和作用，并增强对这些辐射的屏蔽。
中子弹的发展趋势
由于中子弹的氘氚聚变反应要用小型原子弹引爆，无论多么小，总会造成放射性污染，因此严格意义上来说，它并不是真正“干净的”核武器。科学家一直在探索引发氘氚聚变反应的其它途径。1964年，我国著名科学家王淦昌院士提出了激光聚变的初步理论：在一个直径约为40μm的小球内充以30～100个大气压的氘、氚混合气体作靶丸，用许多均匀、会聚的高能激光束对称地从各个方向同时照射之，在强激光照射下，靶丸表面的消融物质快速向外喷射，产生火箭式的反作用力，使靶丸内的氘、氚混合气体均匀地被压缩到液体密度的1000～10000倍，温度达到1亿开尔文而引起聚变反应。为实现激光核聚变，各国都积极发展大功率激光器，如果这一技术成熟，纯聚变中子弹是有可能实现的。
美国是核聚变研究主力，1998年，美国能源部耗资40亿美元在加州利弗莫尔建造了国家点火装置，也是世界上最大的激光核聚变装置，其中的20台大型激光发生器是研究工作的关键设备，2003年正式投入运行。利用该技术研制的氢弹，采用激光作为点火源，高能激光直接促使氘氚发生热核聚变反应。用激光点火爆炸后不会产生放射性裂变物，属于不会产生核辐射的“干净的”“常规武器”，并且不受《全面禁止核试验条约》的限制。
美国物理学家威廉·登特发明了一种新型中子发生器的技术，不仅可用于探测路边的炸弹，还能可用于导弹防御——从大量诱饵中识别出真实的核弹头，甚至可摧毁对手的电子设备。美陆军前航天与导弹防御司令部司令大卫·曼表示，该技术将是路边炸弹探测和导弹防御系统的一个潜在突破，且这是一种可行的技术，目前的问题是“何时实现”而不是“是否可以实现”。
目前美国正在研发防御性和进攻性太空武器，美国军方领导呼吁先要发展自己的导弹和激光武器来对抗俄罗斯和中国，国防部副部长迈克尔·格里芬称中子炮是外太空中最有前途的武器之一。
据报道，美国国防部希望在2023财年在太空测试中子束轨道炮，作为探索各种类型的太空武器的一部分。他们在2020年的预算中要求3.04亿美元用于开发这种能量武器、更强大的激光器以及用于下一代导弹防御的其它新技术。就是基于太空的中子束轨道炮，这是一种不同形式的定向能量，它以接近光速的亞原子粒子流破坏导弹，和光速传播的激光武器并不相同。美国导弹防御局认为：“研发中子束武器，将为设计，开发和部署基于空间的定向能导弹拦截体系提供可行性论证。这个未来的系统将为美国反导系统提供新的杀伤选项。”1989年，美国向太空发射了一个中子束加速器，作为一个名为BEAR的实验的一部分。实验报告将其描述称：BEAR飞行已经证明加速器技术可以适应太空环境。 [编辑/何懿]
作者：尹瑞涛
来源：《兵器知识》2019年05期
