資本主義炸彈——中子彈(五)

尹瑞濤

W70-3在運輸過程中

W70中子彈

W70核彈頭是美國為裝備“長矛”戰術導彈而研制的核彈頭，1999年美國一手炮制的污蔑中國的《考克斯報告》中曾經提到該型核彈頭。1973年，勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室為美國陸軍的MGM-52“長矛”戰術彈道導彈開始開發W70裂變核彈頭。1976年4月，該計劃進行了修改，美國國防部要求能源研究與發展署開發一種增強輻射的核彈頭W70-3。1976年11月，時任美國總統福特批準了“長矛”導彈的中子彈頭和203毫米中子炮彈的研究資金。W70-3于1981年8月定型生產，并交付部隊使用，主要部署在美國、荷蘭、意大利和前聯邦德國等國的美國陸軍部隊。

W70核彈頭長2.46米，直徑559毫米，重204千克。共有4種型號：W70-0、W70-1、W70-2和W70-3。其中，W70-0和W70-1為裂變、當量可調型彈頭，當量為0.10～10萬噸，W70-2當量調節方式有所改進。W70-0、W70-1和W70-2從1973年6月到1977年7月間共制造了900枚。W70-3為增強輻射型，是人類歷史上第一款投入現役并列裝的中子彈，當量為1000噸TNT，其中聚變能量份額占60%，裂變能量份額占40%。其當量雖小，但殺傷力卻很強，可以在半徑700米范圍內殺傷敵集群坦克中的人員，威力相當于1萬噸當量的原子彈。W70-3核彈頭裝有抗電子干擾的慣性截止保險系統cat D PAL，引信代號為M1140。彈頭段為鋁合金結構，外敷一層燒蝕蒙皮，能依次燒掉，以防彈頭過熱。彈頭有5種爆炸高度：地面、低空、低空加地面后備、高空或高空加地面后備。

美國新墨西哥州阿爾伯克基市國家核核科學與歷史博物館里面展示的W70-3核彈頭，右邊綠色的為MK23核炮彈

W70-3核彈頭的頂部

左起：W70-3中子彈頭分別沿X、Y軸、Z軸方向隨機振動譜形圖

中子彈空中爆炸的場景

博物館中的W79中子彈

博物館中的W79中子彈

W70-3的量產時間為1981年8月到1983年2月，共制造了380枚。隨著冷戰的結束，自1992年起W70-3開始退役，并于1996年9月全部退役。裝在“長矛”導彈上的W70-3中子彈頭小巧靈便，整個導彈可以裝在牽引車上，也可以裝在牽引式輕型發射架上，便于在山區、丘陵等地形復雜的情況下靈活使用，并且便于隱蔽，不易被敵方發現。與常規的熱核彈頭相比，

“長矛”中子彈能夠非常有效地殺死位置更遠和掩蔽更好的敵方有生力量，而爆炸和熱效應比一般的熱核彈頭要弱。1976年，美國開始研制具有標準裂變和增強輻射雙重功能的W70-4戰斗部，但是在1982年被推遲。

為了對W70-3在振動與沖擊環境下的頻率與加速度水平進行摸底，1976年到1977年，美軍在阿伯丁靶場進行了一系列的道路試驗，W70-3核彈頭裝到一枚試驗性M6“長矛”導彈上，位于M234彈頭區，由M752自驅動發射車和M688裝載運輸車運送，在不同的道路上測試沖擊與振動環境對彈頭的影響。同時，針對極限溫度也進行了相應的道路試驗。在-34.5℃、25℃和60℃條件下，進行了隨機振動與正弦振動試驗。試驗結果表明，該彈頭成功通過了各種環境的考驗。此外，試驗也證實了彈頭與導彈上的慣性部件能夠承受運輸中的振動與沖擊環境。

W70-3中子彈頭的道路試驗條件

Y-12工廠

廠門口

為了對抗“洪水”般的華約裝甲部隊，同時又不會對西歐本身造成過大的損傷，增強輻射彈被認為是關鍵武器。但是中子彈的出現引起了國際上的爭議，因為它的附帶損傷小而降低了使用它的門檻，可能會引發核戰爭。這場爭論導致美國國會在1985年立法要求去除W70-3/W79的“增強輻射”能力。

2011年10月21日，美國國家核安全管理局的發言人宣布，其下屬的Y-12國家安全綜合體完成了W70核彈頭全部部件的拆解工作，從美國的核武器庫存中銷毀。據該發言人介紹，W70彈頭是戰術核武器，配備到“長矛”導彈上面，該導彈機動性很強，是美國陸軍部署的最后一種戰術核導彈，從1990年代早期開始退役。

Y-12工廠是負責美國核武器安全的部門，由于采用了新的紅外脫粘技術，該工廠比原計劃提前幾年完成了W70核彈頭所有部件的拆解工作。紅外脫粘技術由Y-12工廠發明，旨在提高拆解流程的效率和安全性。這種技術用局部的紅外射線加熱來降低綁定的粘連性，不需要機械加工處理，能夠對部件進行非破壞性分離。Y-12對這項技術申請了專利，用戶可以在獲得授權之后進行商業領域的運用。

拆解核武器是一項復雜的系統工程，核安全企業內幾乎所有的部門都要參與其中。在一種核武器拆解之前，國家核安全管理局下屬的設計實驗室與生產部門配合，識別并降低拆解過程中出現的隱患。設計實驗室可以運用他們在該種核武器設計階段獲得的獨特知識，這些知識對拆解工作幫助很大。

當一款核武器退役的時候，它們首先要運到德克薩斯州亞馬里洛的潘特克斯工廠，該工廠也隸屬于美國國家核安全管理局。在這里，高爆炸藥從特殊的核材料上移除，钚核心也從武器系統中移除，然后放到潘特克斯工廠安全性很高的儲存地點。武器的其它部件轉移到Y-12安全綜合體，在這里將鈾部件移除掉，進行處理或者儲存起來以待將來進行處理。一些非核部件留在Y-12工廠，剩下的部分送到核安全企業的其它部門，進行最后的處理。

W79中子彈

從1950年代中期到1992年，核炮彈是美國核武庫中的重要組成部分，它們配備給陸軍和海軍系統。它們能從當時美軍裝備的發射常規炮彈的火炮系統投擲，為美軍提供一種高精度、短射程（一般為10英里左右）、全天候的打擊能力。1973年12月，美軍制定了XM-753中子核炮彈的研制計劃，戰斗部為W79中子戰斗部，用203毫米火炮發射。1975年1月研制工作開始，由美國勞倫斯·利弗莫爾研究所負責研制。到1976年1月，共進行了3次真實尺寸的試驗。1977年1月，福特總統批準了一份庫存備忘錄，內容是把W79作為一種“增強輻射”武器（即“中子彈”）。批生產的工程開發工作于1977年3月開始，9月底這一階段的工作由于政治原因被暫停，直至1978年11月初才重啟。1981年7月，首批產品試制成功并投入使用。1981年9月至1986年8月批量生產。到1986年，美國總計生產了550枚W79核炮彈，其中325枚為增強輻射彈，225枚為標準裂變彈。至1992年W79核戰斗部全部退役。最后一批W79中子炮彈于2003年全部拆除。

W79是美軍203毫米榴彈炮發射的增強輻射核炮彈（即中子彈），該核炮彈自1981年起開始裝備部隊，用以取代1956年裝備的W33核炮彈，儲備了約1000枚。W79有W79-0、W79-1兩個型號，其中W79-0型具有雙重威力，既可作標準裂變彈也可作增強輻射彈，爆炸當量為100噸至1100噸;W79-1是美國研制的第二種中子彈裝置，具有可插入增強輻射部件的增強型輻射戰斗部，爆炸當量為800噸，采用圓柱形內爆的钚-239扳機，而不是球形內爆扳機。也就是說，初級包含有一個圓柱形的钚-239核，周圍是鈹中子反射層，然后是圓柱形的高能炸藥包層。W79中子彈重量約為97.5千克，長109.2厘米，直徑20.3厘米，核材料為钚和氚。爆炸當量分布：34%沖擊波+22%熱輻射+40%早期核輻射+4%放射性沉降。

線性內爆核武器結構示意圖

155毫米直徑的W48核炮彈是一種線性內爆式核武器

W79核戰斗部裝在帶有一級火箭助推器的炮彈殼內，威力可調，最大當量僅有1100噸，但核輻射能量卻成倍增長。該炮彈裝有火箭發動機，將一般8英寸炮彈的射程提高了一倍，達到侶英里（大約29千米）;有一個目標傳感器和可調爆高功能，并內置D型PAL來防止非授權的使用。美軍在W79核炮彈上裝有密碼鎖和使用指令失靈系統，以防在未經批準情況下使用或在可使用狀態下被恐怖分子竊取，提高安全性。發射前，彈體向上抬起便可插入引信。

W79為線性內爆式設計，它采用一大團在常溫常壓下大于臨界質量的裂變物質钚239，它們在引爆前比較疏散，而在爆炸中則在壓力作用下被擠壓成高度密集的一團，從而引發鏈式裂變反應。

線性內爆式核武器

線性內爆是利用大于臨界質量的核材料在常壓下以球形放置。裂變核心以較低的密度非球形配置，在引爆前，超臨界質量狀態，鏈式反應，爆炸。目前已知的有3種途徑來壓縮或重塑核材料：（1）使核材料內部的空隙凹陷;（2）用钚-鎵合金，在19.8克/立方厘米的低密度條件下，爆炸的壓縮力作用使得合金塌陷成為致密的α相，從而達到穩定平衡;（3）重塑炸藥或核材料，以使爆炸壓力將伸展的橢球形或橄欖球形的核材料壓縮為球形。

在不加中子反射器時，在通常密度條件下，钚的臨界質量大約為10千克。為了增大爆炸當量，線性內爆核武器需要更多的核材料，一般約為13千克。钚的最高密度為19.8克/立方厘米，在最高密度時，13千克的钚的體積約為657立方厘米，若為球形，則球的半徑為5.4厘米。

美軍203毫米W79核炮彈

展覽館中的W79中子炮彈

W79中子炮彈的頭部

W79中子炮彈的后部

W79中子炮彈及203毫米榴彈炮

能發射W79中子炮彈的美軍M110型203毫米履帶式自行榴彈炮

線性內爆武器可以用填充物或反射器，但是裂變材料加上填充物或反射器之后，球的體積也相應增大了。要將核武器裝到小型火炮中（155毫米、152毫米或105毫米口徑），需要用裸钚核。

由于核材料處在常壓下，線性內爆武器的核材料利用率非常低，因此要比常規內爆式核武器多消耗2到3倍的核材料。它們比常規的內爆式核武器更重，更小。用于特種任務的W54核彈頭和“大衛·克羅克特”核炮彈直徑約28厘米，重約23千克。155毫米直徑的W48直徑約15厘米，重量是W54的兩倍多，可能需要兩倍的钚。獨立研究員認為，美國陸軍的一款常規內爆式裂變核武器需要花費125萬美元，其中25萬美元花費在全部的非核部件，100萬美元花費在钚材料上。由于線性內爆核武器需要2到3倍的钚，因此造價也更加昂貴。

由于钚有毒，而且還有許多同素異形體，鑄造、加工钚成為一項艱巨的任務。當钚冷卻時，相變會使钚變形甚至裂開。這種變形可以通過添加3～3.5%摩爾分數（0.9-1%質量分數）的鎵以形成钚鎵合金來解決，使得δ相可以占據一個很寬的溫度范圍。當钚鎵合金從熔化狀態冷卻時，相變將會從ε相轉變為δ相，而不會經過四個相變。理論上也可以使用其他的三價金屬，但是由于鎵的中子吸收截面很小，同時也能保護钚不受腐蝕，通常都使用钚鎵合金。

一個非常低效的設計是，用最小的壓縮簡單地將一個卵形壓縮成球形，在使用線性內爆的核彈中，核裝藥被裝入一個兩端裝有高爆炸藥的圓柱形容器內。核裝藥為未填塞的實心的钚-239，并將其拉伸，其質量需要超過球形時的臨界質量。爆炸將核裝藥的兩端向內推，使其變成球形，從而使得核裝藥達到臨界質量。沖擊波可能還會使钚從δ相變成α相，即使沒有內爆帶來的向內的動量，钚的密度就可以增加23%。由于內爆壓力不足，使得這種設計方案效率較低，但是它結構簡單，半徑也非常小，從而可以將它裝在炮彈中或者手提箱核彈中。

W79中子炮彈體積小、重量輕，輻射強度大，殺傷威力大，在戰場上可以大量殺傷有生力量，但對建筑物和武器裝備的破壞小，是對付集群坦克和集結人員的高效武器，可供陸軍和海軍陸戰隊使用。北約戰場指揮官利用W79中子炮彈能夠有效應對華沙條約國的坦克裝甲部隊入侵西歐，從而增強了威懾力。

1984年西德REFORGER（“部隊重返德國”）軍演，美軍H110型203毫米自行榴彈炮在轉場前

美軍在訓練使用203毫米核炮彈

2003年，W79核炮彈退役儀式上，潘太克斯核武器工廠的工作人員與其合影

美軍203毫米W79核炮彈

當W70-3和W79進入北約部隊服役時，它們很快就成了國際爭議的焦點。反對者一方認為，由于較低的當量和高效的中子輻射，中子彈的部署和使用會降低核戰爭的門檻。1985年，美國國會下令要求之后的W79炮彈都不用中子彈頭，現有的炮彈上的中子彈頭也要換掉。到了1991年9月，在沒同蘇聯簽署軍備控制條約的情況下，美國總統喬治·W·布什單方面宣布，要求美軍所有的戰術核武器全部退役，其中包括W79核炮彈。他說：“蘇聯在幾乎或完全沒有預警的情況下入侵西歐再也不是一個現實的威脅了。因此，我指示美國取消其在全球范圍內部署的陸基短程（即在戰場上使用的戰術性質的）核武器。我們將把我們所有的核炮彈和短程彈道導彈上的核彈頭運回本土或銷毀。”1992年9月，全部W79均已退役，有約200發貯存在美國得克薩斯州的核武器工廠內。W79的拆解計劃于是提上了日程。在正式開始作業之前，W79已經完成了許多事項。在最終的評審中，能源部對其進行了核炸藥安全研究審查，桑迪亞國家實驗室、勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室和能源部三方聯合對其進行了安全評估審查。兩項審查結論認為，拆解工作可以進行。隨后，1998年中期，美國國家核軍工管理局開始在潘太克斯工廠拆解W79核炮彈，1998年6月完成了首個拆解單元的作業，剩余試件單元于當年9月底完成。

潘太克斯核工廠在美國的核威懾體系中發揮著關鍵作用。每年大約有100種庫存的核武器送到這里，進行綜合診斷檢查，其中大部分核武器重新組裝后交付軍隊，其余的核接受破壞性評估，以了解美國現有庫存核武器的健康狀況。此外，潘太克斯工廠也參與庫存核武器的延壽項目，對超出服役期的核武器進行整修使其繼續服役。2003年，W79核炮彈的拆解工作完成，潘太克斯工廠的工作人員在德克薩斯州的阿馬里洛舉行了一個慶祝儀式。[編輯/何懿]