從英法核潛艇碰撞事故看潛射彈道導彈核武器安全問題

周　偉　戴艷麗　柳桂東

2009年2月，英法戰略彈道導彈核潛艇在進行戰備巡邏時發生碰撞事故。這次事故引發了人們對核反應堆泄露問題的擔憂。另一方面，媒體在對此次事故的報道中沒有提及事故潛艇所攜帶的戰略核導彈，也許此次碰撞沒有產生直接的安全問題，但是這個潛在的問題仍引起了人們的廣泛關注。

戰備巡邏與核武器“碰撞”事故

美俄等核大國為保證戰略核力量的高度戰備程度，長期由飛機或潛艇、水面艦艇攜載核武器進行戰備巡邏，這導致核武器平臺的碰撞和核武器的直接機械碰撞事故屢見不鮮。

戰略核潛艇的戰備巡邏

在冷戰時期，美蘇的戰略核潛艇一直保持了較高程度的戰備巡邏狀態，隨時有數艘，甚至十數艘潛艇處于戰備巡邏狀態。其中，前蘇聯戰略彈道核潛艇和核動力攻擊潛艇在1984年的巡邏次數達到了230多次，美國的戰備水平與此相當。雖然冷戰后，俄羅斯導彈潛艇巡邏次數年平均只有2次至3次(甚至不能保證隨時有戰略彈道導彈核潛艇在航)，但俄羅斯一直在努力恢復這一能力。

英法兩國都將潛射核導彈作為國家戰略核力量的支柱。自20世紀60年代以來，兩國戰略核潛艇無時無刻都在巡邏，特別是法國1996年2月宣布拆除陸基核武器，英國1998年3月宣布空基核武器退出現役后，法國只擁有海空“兩位一體”核力量，英國則只保留了唯一的潛射核力量。自1968年4月以來，英國戰略核潛艇已經完成了連續41年的戰略威懾巡邏，執行巡邏300余次，按每艘核潛艇平均150名艇員計算，持續41年的巡邏相當于將近5000多萬巡邏人時。

鑒于戰略核潛艇的特殊和敏感使命，艇長全權負責出海后的全部行程，連海軍總部和所載大約160名船員中的大多數也不知道其出海后的具體位置。每次出海的3個月內，潛艇不得發出任何信號，以免暴露目標，全體船員不能與外界聯系。潛艇的巡邏區則按照海軍總部的總體規劃，由艇長自主規劃航線。值得注意的是，核潛艇的戰略巡邏區劃定主要是依據潛艇所攜帶的導彈武器射程，既要將潛在目標覆蓋，又要保證在敵人的反潛搜索區之外，盡可能在己方或盟國反潛防御基線內，提供水下保護。理論上兩國巡邏區應該盡量遠離(即使本國不同的巡邏潛艇也應該盡量遠離)，以避免對其中一國潛艇的打擊殃及另一國潛艇。

但是，由于英國和法國都將俄羅斯、伊朗等國作為戰略打擊目標，而兩國地理位置接近，因此戰略巡邏區基本都在格陵蘭一冰島一英國一線，這里既可將莫斯科等目標覆蓋，又可以利用北約的反潛防御區保證己方安全，因此兩國潛艇巡邏區非常接近，并相互重疊覆蓋，這為日后的相撞事故埋下了隱患。

核武器“碰撞”事故

自核武器誕生以來，各國都將核武器的安全性作為衡量核武器設計成功與否的重要指標，這使冷戰時期發生的多次核武器事故的破壞程度大大降低了。在冷戰時期，核武器運載平臺曾發生過多次碰撞，核武器也在事故中發生墜落、擠壓碰撞等機械撞擊和燃燒等情況，雖然有的引起核武器中高能炸藥爆炸或發生钚泄漏的事故，但均未發生核爆炸，這說明各國核武器的安全設計基本上是有效的。核武器在潛艇碰撞中可能遭遇到的危險主要包括：長時間的海水浸泡、機械撞擊和大火高溫。雖然這些危險可能使核武器發生機械變形，甚至導致化學爆炸和核材料的泄露，但很難發生核爆炸。

在此次英法核潛艇碰撞事故中，法國“凱旋”級戰略彈道導彈核潛艇攜載的是自主研制的M45潛射彈道導彈和TN75彈頭，而英國“前衛”級戰略彈道導彈核潛艇攜載的是從美國引進的“三叉戟-2／D5”潛射彈道導彈，但彈頭為自主研制，與美國的W－76核彈頭類似。雖然各國都采取了嚴格的制度和技術措施，但仍存在潛艇所攜載的導彈被意外發射或發生爆炸的可能性。

潛射導彈的安全問題分析

失控發射的概率較低

(1)管理制度保證了艇載導彈不會發生意外發射

各國戰略彈道導彈核潛艇部隊幾乎都制訂了嚴格的管理制度，如俄羅斯的“雙重核按扭制度”、英國和美國的“四人制”核武器安全控制制度。

以英國為例：

首先是決定發射核導彈的權限。英國戰略彈道導彈核潛艇實施核打擊的權限由首相掌握。一旦首相身亡，決定權將移交給他先前指定的人員；如果這個人也不幸遇難，核潛艇艦長將奉命執行首相“最后行動信”中的命令。所謂“最后行動信”是歷屆英國首相一上任就親手書寫的一道核戰爭指令，并將其藏在核潛艇中，在危機時刻開啟并執行。除了首相本人，沒有人知道這道機密指令的具體內容。但英國專家認為，首相可能有四種選擇：一是會命令攜帶“三叉戟”導彈的潛艇指戰員們服從美國的指揮；二是會命令攜帶“三叉戟”的潛艇開往澳大利亞；三是可能授權他們動用核武器回擊敵人，最后，首相還可能將行動決定權交給核潛艇的指揮官。

其次是執行發射核導彈的權限。與美國一樣，英國海軍實行“四人制”核武器安全控制制度，即由艦長、兩名執行軍官和一名導彈發射軍官共同完成“核控制命令”核實和執行發射的任務，整個過程需要15分鐘。在這個過程中，英美核潛艇部隊依靠一系列相互制約、分開控制的密碼箱來降低潛基彈道導彈非授權發射的風險。與之相比，俄潛艇采用了程序更加復雜的管理制度，以保證不出現意外發射的情況。

(2)技術原因可能導致意外發射和錯誤預警

雖然管理制度可保證艇載導彈不會意外發射，但是碰撞或電器故障等技術原因可能導致意外發射。1977年9月8日，前蘇聯的1艘“德爾塔－1”型彈道導彈核潛艇在堪察加半島因為技術原因而誤射1枚核導彈，但由于嚴密的技術措施，彈頭并沒有爆炸，而最后被打撈了回來。

意外發射可能導致別國的錯誤預警。1994年1月，美俄簽署了互不瞄準協議。這一協議要求不能在彈道導彈的制導系統中預先裝訂目標數據，即使意外發射，導彈也不會飛向潛在目標。將來，應該會有越來越多的國家簽署此類協議。盡管如此，潛射導彈意外發射并導致別國錯誤預警的危險依然存在。1995年1月，挪威發射了一枚科學實驗導彈，俄羅斯誤認為受到核襲擊，隨即拉響了最高級別的警報。后來證實俄雷達系統誤測了導彈的飛行軌道，這些雷達是用于監視美國潛射導彈發射情況的。這一事件說明，錯誤預警的情況可能出現。如果意外發射被相關國家認為是核攻擊，其必然立即啟動大規模反擊行動，結果就是不堪設想的世界核大戰。

意外爆炸的發生不能排除

導彈的意外爆炸并不少見，但在潛艇的碰撞中還沒有發生過，而且隨著固體燃料導彈逐步替代液體燃料導彈和燃料成分的改進，這種可能將會越來越小，但由于碰撞原因和過程十分復雜，爆炸事故并不能完全排除。

總的來看，逐步淘汰的液體燃料導彈較容易受機械碰撞而爆炸。1980年9月18日，美軍小石城導彈基地，“大力神一2“洲際彈道導彈在發射井中發生爆炸，傷

亡數十人。原因是當天下午1名技術人員在發射井內的第3層平臺作業時，不慎將一金屬的扳手套筒掉入井底。由于第3層平臺距離井底較高，這個重1.35千克的套筒落到井底后又反彈起來，撞到了導彈第1級燃料箱的外殼，撞出了一條裂縫。燃料開始外泄。這種燃料比汽油還易燃易爆，加之當時搶險人員措施不力，沒能徹底阻止導彈燃料外泄，從而導致了慘劇發生。所幸的是重約3.5噸的核彈頭雖然被爆炸拋到了100米外的泥土里，但未發現核泄漏。

而另一起事故則說明近年固體燃料導彈要相對安全些。2003年11月7日，美國“喬治亞”號核潛艇在華盛頓州布杰德灣附近的班戈爾海軍基地拆卸導彈時發生事故。當時該艇完成戰備巡邏任務后，在碼頭使用起重機從發射筒中拆卸“三叉戟”導彈，但由于疏忽，竟然把下發射筒用的舷梯忘在了筒內，起重機操作手在沒有檢查的情況下開始提升導彈，結果導致導彈外層鋼殼緊鄰核彈頭的部位被舷梯撞了一個200毫米深的洞，核彈頭也受到了撞擊。但并未造成任何保險裝置啟動或核泄漏。但這并不是說固體燃料導彈就可以掉以輕心，碰撞中可能產生的瞬時高強度靜電就是固體燃料導彈的潛在殺手。1985年1月11日，美國“潘興”導彈的固體燃料發動機在發射時由于靜電導致爆炸，三人死亡。

另一方面，即使潛射彈道導彈意外發射，核彈頭也不會在飛行盡頭而爆炸。這是因為彈道導彈核彈頭上有多重保險，其中一種就是程序保險，也就是說導彈飛行中經歷的多次重力環境和運動程序的變化，其才可能完全解除保險。例如，彈道導彈從起飛到下落目標區大致要經過：一級火箭正加速——二級火箭正加速——頭體分離——上升減速飛行——失重——下落加速飛行等，彈頭內的環境感應裝置必須經過這幾個環節才能解除保險，減少任何一個環節彈頭都將無法最終加電引爆。

核潛艇“碰撞”中的核武器安全問題分析

“碰撞”中的核武器是否會發生爆炸或污染是此次碰撞事故中人們普遍關心的問題。對1950年至1980年冷戰時期美國公布的32起核武器事故分析表明，引起放射性材料散落污染的占1／3；只發生炸藥爆炸或著火，而無钚散落的約占1／3；還有1／3的事故沒有發生炸藥爆炸。上述分析結果中值得注意的是并無一起核爆炸事故發生，這主要得益于對核武器安全技術的重視，目前這些技術主要包括：允許解保裝置、鈍感高能炸藥、增強核爆炸安全裝置、耐火彈芯和環境敏感裝置等。它們可對碰撞中核彈頭的意外核引爆、化學爆炸和核泄漏起到遏止作用。不過，由于種種原因戰略彈道導彈核潛艇發生”碰撞”并不排除存在著發生核武器安全問題的可能性。

意外核引爆的可能性極小

為了防止核武器遇到異常環境時的過早解保，設計人員把引爆核武器的關鍵電氣部件隔離設計在一個“禁區”里，這一“禁區”就是增強核爆炸安全裝置。該裝置用結構殼體和絕緣材料包住，使其與無關電源絕緣。正常的解保和引爆信號要想進入該禁區，只能通過禁區內的兩個獨立“強連接”開關。在增強核爆炸安全裝置中，除了這兩個獨立的“強連接”開關外，還有一個“弱連接”開關。“弱連接”開關是一種功能器件，其作用是在“強連接”遭破壞之前首先自行失效，它對正常引爆核武器起著至關重要的作用，可使非正常動作無法觸發核武器的引爆系統。

近年來，各國核武器的保安裝置又增設了一個飛行行為密碼(即前面提到的程序保險)，即使國家首腦已批準發射，如果導彈未按預定軌道飛行，也不會發生核爆炸。英美從1977年開始在核武器中采用增強核爆炸安全裝置，到20世紀90年代初，兩國核武器中已有一半安裝了這種裝置，2000年后所有的核武器都裝有這種安全裝置。實際上，所謂的增強核爆炸安全裝置就像是飛機上的“黑匣子”，由于其由結構殼體和絕緣材料包裹，即使在高溫、撞擊、水浸和化學物質腐蝕的情況下也不會被破壞，從而避免導致核彈頭的爆炸。

化學爆炸的可能性存在

在早期的核武器中，各國大量采用爆速高、能量大的炸藥，這種炸藥不能防止化學爆炸事故。為了防止化爆，各國更多地在核武器中采用鈍感炸藥。鈍感炸藥在發生燃燒和撞擊時不會發展成爆轟，但難于起爆就意味著易于熄火。因此，鈍感炸藥研制及其爆轟性能研究是當前核武器物理的研究重點之一。

鈍感高能炸藥是一種比核武器中使用的普通高能炸藥對異常環境敏感性小得多的炸藥。用鈍感高能炸藥制造的核武器，在異常環境下不易發生爆炸，因而提高了核武器的安全性能。美國從1979年開始在核武器中使用鈍感炸藥，到上個世紀90年代初，大約有1／4的核武器使用了這種高能炸藥，還計劃使更多的核武器換上鈍感高能炸藥。美國對核武器的軍標是“一點安全”，就是指核武器在撞擊或槍擊等異常環境下武器中炸藥任何一點起爆所產生的核爆放能在4磅TNT當量以上的概率小于10^-6。可見在碰撞中發生核爆炸的概率非常低。

核泄漏污染的可能性存在

核武器中的钚是一種劇毒物質，如果在運輸事故中發生了化學爆炸，盡管無核能釋放，仍可使钚(钚的熔點為641℃)以氣溶膠方式散落在很大范圍內(如在下風方向可達100平方千米，清理需花5億美元)，嚴重威脅居民安全。另外，核彈頭在燃燒中也可能造成其中钚材料的燃燒汽化。

為此，英美部分核武器采用耐火彈芯的設計，即在裂變材料外面增加一層保護層。該層為高熔點、耐受熔融钚腐蝕的金屬殼，能抗1000℃(這是一般飛機失事的著火溫度)以下幾小時的燃燒。耐火彈芯和鈍感炸藥結合使用可在任何撞擊和著火事故中保持彈芯的完整，避免發生钚散落污染事件。核大國的核彈頭殼體(即再入殼體)在設計中考慮到需要經歷再人大氣層時的數千度高溫和大過載，結構都十分堅固，因此此次碰撞中如果發生火災和機械撞擊，所產生的核泄漏污染將十分有限，但如果撞擊猛烈并直接撞擊到核彈頭，可能造成彈頭破裂，從而導致對空氣或海水的核污染。

可能損害核武器的輻射屏蔽殼

此次碰撞對英法兩國戰略核力量_的危害是毋庸置疑的：兩國潛艇都在第一時間退出了正常的戰備巡邏，而且國家安全的支柱戰略核潛艇都遭受到了不同程度的破壞，特別是英國核潛艇的修復難度更大，此外此次事件還造成了巡邏區暴露和外界對兩國核安全穩定的質疑。除此之外，此次事故還可能對英國核武器的輻射屏蔽殼造成損害。

在此次碰撞事故中，以美國的W76彈頭為藍本而設計的英國“三叉戟－2／D5”彈頭是一種氫彈，而輻射屏蔽殼是氫彈的4個組成部分之一，其他3個部分分別為初級、次級和輻射通道。其中，輻射屏蔽殼和輻射通道在初級和次級之間起到橋梁作用。如果輻射屏蔽殼太薄，就無法保證核彈頭在發射、飛行、儲存和運輸等過程中完好無損，因此，一旦發生意外，該核彈頭可能因受到撞擊后變形或者破裂，輻射射線就會泄漏，使初級產生的能量無法按照設計傳遞到次級，次級就無法達到設計的溫度和壓力，就好象水管破裂后，管內壓力就會降低，水就無法輸送到出口。也就是說，核彈頭的起爆效果將受到極大影響，甚至成為啞彈。2004年2月，美國4名核科學家首先發現了W76的輻射屏蔽殼可能存在這樣的問題。

此次英法潛艇的碰撞雖然沒有造成對“三叉戟－2／D5”核彈頭的直接機械撞擊，但是在震蕩中是否造成輻射屏蔽殼等部件的結構損害，在沒有回廠檢測或爆炸試驗的情況下，就無法得出相應結論；如果輻射屏蔽殼發生斷裂或變形，從而可能造成“三叉戟－2／D5”彈頭爆炸當量不足，威力降低，甚至無法引爆，那么英國戰略彈道導彈核潛艇將成為一種擺設。