核武器

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  核武器汉语拼音:hewuqi;英语:nuclear weapon),利用重原子核自持链式裂变或轻原子核自持聚变反应,瞬时释放出巨大能量而产生爆炸,对目标实施大规模杀伤破坏的武器

简史

  核武器的出现,是20世纪40年代前后科学技术重大发展的结果。1938年,德国化学家O.哈恩F.斯特拉斯曼发现了铀原子核裂变现象。1939年9月初,丹麦物理学家N.玻尔和他的合作者J.A.惠勒从理论上解释了核裂变反应过程。1939年8月,美国总统F.D.罗斯福采纳A.爱因斯坦等科学家的建议,着手原子弹的研究。美国研制原子弹的规模迅速扩大。1942年8月建立的“曼哈顿工程区”,直接动用人力约60万人,投资20多亿美元。当时,美国采取了电磁分离、气体扩散和热扩散等3种方法生产高浓铀,用3座石墨慢化水冷却型天然铀反应堆及与之配套的化学分离工厂生产钚–239。1945年7月16日,美国进行了首次原子弹试验。同年8月6日、9日,先后在日本广岛长崎投下了当时仅有的两颗原子弹。1952年11月1日,美国进行了以液态氘为热核燃料的氢弹原理试验。1954年2月,进行了氢弹空中爆炸试验。

  苏联在1941年6月前为研制原子弹进行过一定的工作,卫国战争爆发后被迫中断,战后加速进行。1949年8月29日进行了原子弹试验,1953年8月进行了以固态氘化锂–6为热核燃料的氢弹试验。

  中子弹的研究工作始于50年代末。美国1962年开始试验中子弹,1981年8月才开始生产和储备“长矛”导弹的中子弹弹头和203毫米榴弹炮的中子炮弹。

  1960年初,在对原子弹各种起爆方法进行分析比较后,中国以“596”作为代号(596指苏联毁约停援的年月)的第一颗原子弹开始设计,并以核炸弹为目标,多方面开展研制工作。1964年10月16日,中国第一颗原子弹装置爆炸成功。1967年6月17日,又进行了爆炸威力约330万吨梯恩梯当量的氢弹空爆试验。70年代后期,中国开展了中子弹研究工作,经过80年代的系列核试验,掌握了中子弹技术。

构成

  核武器由核战斗部及其承载壳体等组成。它与投掷发射系统和指挥控制系统等使核武器形成作战能力的各系统共同组成核武器系统。核战斗部的主体是核爆炸装置,由核部件、炸药部件、火工品和其他构件组成。另外,还有核点火部件(中子源),可以设置在核装置内部,有的只可以设置在核装置外部。这些部件与引爆控制系统等一起组成核战斗部,装入承载壳体,即构成核弹。核武器投掷发射系统由运载工具、投射装置及各种辅助设备等组成。核武器指挥控制系统由指挥、控制、通信和情报等分系统组成。

原理

  核武器有裂变武器和热核武器两大类。主要利用铀–235、钚–239等重原子核链式裂变反应,瞬时释放出巨大能量的核武器,称作裂变武器,通常称原子弹。利用重原子核链式裂变反应提供的能量,引发氘、氚等轻原子核产生自持聚变反应或聚变–裂变反应,瞬间释放出巨大能量的核武器,称作热核武器,通常称氢弹。裂变武器中的核装料在引爆前必须小于临界质量,否则就会自行爆炸;而热核装料无临界质量的限制,故热核武器的威力理论上可以设计得很大。现有各种类型的核武器,都是以裂变和聚变反应为基础设计的,而且常常同时利用这两种核反应,使之交互作用,以提高核装料的利用率。

  核武器爆炸时释放的能量,称核武器威力。常用释放相同能量的梯恩梯炸药的质量来表示,称梯恩梯当量,以“吨梯恩梯当量”作为计量单位(符号tTNT)。

分类

  随着核武器技术的发展,核武器种类日益增多,可从不同角度进行分类:①按核装置原理结构,可分为原子弹、氢弹和特殊性能核弹。后者包括中子弹、弱剩余放射性弹等。②按投掷发射系统,可分为核导弹、核炮弹、核炸弹、核鱼雷、核地雷等。③按作战使用,可分为用于打击战略目标、执行战略任务的战略核武器和用于打击战役战术目标的战术核武器。④按威力大小,可分为高威力核武器(百万吨梯恩梯当量级)、中等威力核武器(数十万吨梯恩梯当量级)和低威力核武器(万吨梯恩梯当量级及以下),但其界限并不严格。

  核爆炸方式和核武器杀伤破坏效应核爆炸方式通常分为大气层、地(水)下和高空核爆炸3类。大气层核爆炸又可按爆炸高度分为地面和空中核爆炸。不同方式的核爆炸,其外观景象和杀伤破坏效应差别很大。在核武器作战使用中,核爆炸方式的选择需根据作战任务、目标性质、地形和气象条件等因素确定。

  核武器在大气层爆炸时,主要产生5种杀伤破坏效应:冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性沾染和核电磁脉冲效应。冲击波对目标的杀伤破坏效应,主要是超压和动压所引起的直接破坏及间接破坏。光辐射对人员的伤害主要是烧伤和“闪光致盲”;对建筑物和其他物体的作用主要是热效应,由其引起的火灾可造成大范围的破坏。早期核辐射包括核爆炸产生的中子和γ射线等,会对人员及其他生物、电子器件和其他物体造成损伤。放射性沾染是核反应的放射性产物与核辐射激活的感生放射性物质所造成的沾染,主要通过污染环境来损伤人和其他生物。电磁脉冲的脉冲宽度很窄,频谱宽,强度比普通无线电波高百万倍,主要破坏电子系统,使指挥控制通信系统失灵。

研制和试验

  在核装置的研制中,军事需求是确定核装置研制目标的依据,拥有的核装料种类和数量是研制工作的前提条件,新思想、新概念和新原理则是研制新型核武器、提高核武器综合性能的技术基础。核装置的研制过程大致是依据研制目标,从概念研究或可行性研究着手,经过关键技术攻关和核部件预先研究或可行性研究,形成包括威力、重量、尺寸、核材料、构形、部件、核试验要求、研制工期、经费等内容的几种设想方案;然后对设想方案进行论证、比较和评价,选定研制方案,确定战术技术指标;再进行型号研究设计、各种模拟试验和环境适应性研究试验、工艺试验与试制,并通过核试验和各种环境模拟试验(含飞行试验)检验设计的合理性,达到设计定型、工艺定型;最后批准生产。进行上述工作,要有专门的科技队伍及必要的设计环境和实验室、外场试验场地,包括核试验场。核武器交付部队后,研制和生产部门还要提供维修、更换部件等服务工作,按反馈的信息进行必要的改进,并负责其退役处理或更新。

核装置设计

  通常包括物理设计、工程设计和总体设计,其中物理设计是核武器设计的核心。在整个研制过程中,有3个环节起着重要作用:一是用快速大型计算机进行核武器反应过程的理论研究和仿真计算;二是按照设计方案或战术指标要求,反复进行多方面的分解模拟实验;三是通过核装置的真实爆炸试验,综合检验上述理论计算和模拟实验的置信度,鉴定核爆装置的威力和其他性能,为核武器设计改造、定型、生产或检验库存核武器可靠性提供依据。

  在没有核试验的条件下,核武器的研究方法主要通过实验室实验、以往核试验数据的综合研究、爆轰驱动的次临界实验和计算机模拟等手段,研究武器物理规律,并对库存武器安全性和可靠性作出评估。

现状和发展趋势

  20世纪80年代末,美国、苏联总计有核弹达6万多枚,占全世界核弹总数的95%以上,总威力约为150亿吨梯恩梯当量。此后,随着形势的发展,美、苏两国达成了几项削减核武器的协议。

  经过几十年的发展,核武器战术技术性能有很大提高,氢弹小型化也取得很大的进展。80年代,美、苏两国的氢弹与初期相比,重量已减至几十分之一,直径也缩到几分之一。

  通过设计实现核武器的性能调整,增强或削弱某些杀伤破坏因素,研制适应不同需要的特殊性能核武器,是核武器技术发展的一个重要方面。这类核武器被称为第三代核武器。这类核武器虽经美国人多年探索,尚未证明其现实可行性。

  从20世纪50年代中期洲际弹道导弹问世起,美、苏两国就开始寻求能有效防御核导弹袭击的手段和技术。起初研究发展的重点是装有核战斗部的反导弹导弹系统。60~70年代,美、苏两国都曾部署了这种以核反核的防御系统。由于这种系统存在固有的弱点,又不利于保持攻防双方战略稳定等原因,1972年5月26日,两国签订了《美苏关于限制反弹道导弹系统条约》,对反导系统的部署作了较严格的限制。1976年2月美国关闭了“卫兵”反导弹导弹系统,苏联则一直保留着“橡皮套鞋”反弹道核导弹系统。

  1983年3月,美国总统R.W.里根提出“战略防御倡议”(SDI)计划,设想以定向能武器、动能武器等几种新技术为突破口,构成多层拦截防御。这一庞大的计划执行了近10年,耗费了大量资金,虽也取得一些成果,但由于技术十分复杂,难度很大,距原定目标仍十分遥远。克林顿政府于1993年5月放弃SDI计划,改为执行以陆基拦截导弹为基础的全球防御有限打击计划,并于1997年7月签署建立国家导弹防御系统计划(NMD)。2001年,布什政府提出发展以动能和激光武器为主要拦截手段,包括助推段、中段和末段多层防御的导弹防御计划,但其重点仍是技术最成熟的地基中段防御系统,即原来的国家导弹防御系统。为了加速发展并尽快部署这一系统,2001年12月13日,美国宣布退出《美苏关于限制反弹道导弹系统条约》。预计初期部署的防御系统只能对付意外事故或少量导弹的攻击,但对中、小核国家的战略核武器已构成一定的威胁。

核武器的战略作用

  由于核武器具有多种杀伤破坏效应,又配有先进的投掷发射工具,因而成为当今世界上对人员和物体杀伤破坏力最强的武器。核武器的作用因不同国家、不同战略和使用政策而有所不同,但其巨大的杀伤破坏力决定了它在核国家战略威慑中拥有重要地位。由于核战争可能带来难以承受的损失和破坏,因而核武器起着相互制约、遏制核战争的作用。自核武器出现后,已有半个多世纪未发生新的世界大战。虽然局部战争延绵不断,但均未敢动用核武器。

  20世纪80年代后期以来,随着国际形势趋向缓和,美、苏(俄)等核大国开始较大幅度削减其部署的核武器,但两国的核武器库仍十分庞大。1996年《全面禁止核试验条约》签署后,核武器的研究并没有停止,只是改为通过非核爆试验的方式进行。核武器仍是战略威慑的重要力量。一些无核武器国家还有谋求获得核武器的意图。西方核国家一直不承诺不首先使用核武器。俄罗斯也收回了原先作出的不首先使用核武器的承诺。2001年美国国防部公布文件,进一步放宽首先使用核武器的条件,表明核武器的实战使用趋势有所增强,世界仍面临着核武器的威胁。

  核武器是一种大规模杀伤性武器,但决定战争胜败的是人民,而不是一两件新式武器。20世纪50年代,中国开始有限地发展核武器。中国政府在爆炸第一颗原子弹时就发表声明:中国发展核武器,是被迫而为的,是为了防御,为了打破核大国的核垄断、核讹诈,防止核战争,消灭核武器。此后,中国政府多次郑重宣布:无条件地不首先使用核武器,无条件地不对无核国家和无核地区使用或威胁使用核武器。90年代以来,中国先后参加了核不扩散条约,签署了《全面禁止核试验条约》,并就防止核武器扩散、推动核裁军进程一再提出建议。但防止核扩散和禁止核试验,只是走向全面禁止和彻底销毁核武器的一个中间步骤。中国政府将一如既往、尽一切努力争取通过国际协商,促进实现全面禁止并彻底销毁核武器的崇高目标。