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核导弹基地遭到军事打击会导致严重核泄漏吗? 第1页

  

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简短的回答是:现代的核武器安全设计,可能会一点“严重核泄漏”都没有,以“击落机载核航弹”为最安全,“直接打击固体弹道导弹”最危险;即使是最糟糕的情况(大量武器级钚材料释放进空气中),也不会造成可观察到的严重/大范围健康后果。绝大多数放射性物质将被约束在百米范围内。即使出现小规模的核爆炸,这个结论也不变。

让我们分类列一下情况,再逐一讨论。

估计你问的应该不是“用核武器打击核武器设施”(载有核弹的核弹发射车、核弹发射井,甚至是核弹头储存库)吧 ;因为如果用核武器打击的话,很有可能会采用触地核爆炸————对付各种深埋加固设施如核弹井或者说是地下掩体————这就会导致巨大的放射性尘降,辐射沾染面积巨大.而被打击的核弹头本身的影响就是忽略不计的了

很不幸的是:很多核武器设施目前只能用核武器来直接摧毁(功能性杀伤functional defeat可以通过一些非核手段实现,但明显不会导致核辐射)—————比如说核弹头储存库,位于群山深处。

所以问题就缩小到了:使用常规武器来摧毁“打击核武器设施”(载有核弹的核弹发射车、核弹发射井)。这里既有最普通的轰炸机打击,也要有正时髦的CPGS打击,有非国家行为体的破坏活动,也有常规拦截器(动能/KKV或是破片杀伤)的反导作战——————它们在辐射沾染意义上的后果是什么呢?

1,要看那核武器设计中是否使用了现代化的安全机制。

比如说:核弹头是用钝感炸药(IHE)还是使用了常规高爆炸药(CHE)?如果是CHE,极有可能发生化学爆炸然后导致核材料释放/扩散,例如:

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《核武老人26年吐血亲历――告诉你一个真实的中国核基地生活!》 第229节 易读

........“那为什么?”苏问。
  “为老邓。他太冲动了。”沈感慨地说。
  原来,这次核试验,是一次空投氢弹试验,因为吊着氢弹的降落伞,出现了故障,没有及时张开,氢弹快速落地,化学炸药爆炸了,核爆炸没有发生。
  “零时”已到,试验场一片寂静。

  邓院长见试验失败,心里焦急,坚决要进试验场查看。......

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在飞机坠落/飞机燃料起火/各种高速撞击的情况下,CHE都很有可能起爆,不过由于现代核弹头设计的考虑,不会产生足够大的核反应(所以爆炸仅仅是化学反应而已)————这被称为”一点安全“设计原则One-point safety :“CHE在任一点起爆时,产生一定量值以上的核爆炸能量的概率极低 (如美国标准为发生4磅TNT当量以上的核爆炸能量的概率为百万分之一以下)”

可是实现了”一点安全“设计原则,也不能保住钚材料不扩散:一旦炸药起爆,就会把钚材料炸成微米级别的(钚氧化物)小颗粒,也就是所谓的“气溶胶化”(aerosolized)。气溶胶化的武器级钚材料很容易被吸入肺部,然后停留在肺部,形成内辐照。相比起来,仅仅是暴露在大火中的武器级钚材料,小颗粒少,大颗粒多,(只有0.05%左右的钚气溶胶化),多通过消化系统进入人体内部,停留时间较短,伤害也就小很多。

如果一颗使用CHE的典型现代核武器出现化学爆炸,则其下风处大约一百平方公里范围内会出现微量的放射性沾染(当然这跟风向/风速有关),如果仅仅是核装药暴露在大火中,则沾染区域缩小100倍:大约是一平方公里的范围。

所以要用钝感炸药。面对各种火烧打击,IHE的耐受性高很多:比起普通炸药CHE,一般IHE需要高12倍以上的撞击速度,才会起爆;这使得IHE可以经受住子弹直接射击,还有各种火烧;IHE会燃烧,但不至于直接爆炸。

看看B-61核航弹装钝感炸药与常规炸药的区别,撞击实验:


于是又有人问:IHE会燃烧还是不行啊,难道不也是会导致武器级钚的“气溶胶化”吗?

确实如此,所以在此基础上,又加入了“耐火弹芯(fire-resistant pit,FRP)”的设计————直接在核弹头的钚弹芯外层包覆一层特殊的金属材料,使得它在上千度高温直接烧灼,甚至是长时间烧灼(几个小时)导致武器级钚材料完全融化的情况下,都不破裂。这样即使是钚材料完全融化,也不会释放到环境中。

看看耐火弹芯的非核实验:



小总结一下:

一点安全设计One-point safety:保证炸药仅在一点起爆时,不出现核爆炸/大大降低核爆炸危险,但无法解决化学爆炸的危险

IHE钝感炸药:保证炸药不轻易起爆——————能经受住子弹,破片,大火的打击/大大降低了化学爆炸危险,但无法解决钚材料燃烧扩散进入环境的危险

耐火弹芯fire-resistant pit:保证一定时间的高温燃烧状态下,钚材料被特殊金属层约束住,即使融化了也不进入环境

采用了这3种安全机制的现代核弹头设计,基本可以保证:在载核弹飞机被击落的情况下,核弹头不会向环境中扩散放射性物质。这是因为“一点安全设计+钝感炸药+耐火弹芯”的搭配就是为了防止美空军核武器系统在运输过程中出现意外并向环境中释放钚,比如说,耐火弹芯能抗拒的燃烧温度就是1000度左右,大概在航空燃油大火的温度区间。

目前美国有这3个安全机制的核武器系统是:

B83核航弹

W87弹头(原来装在和平卫士,现在装在MMIII上),不过W87可能(在一定条件下)曾经出现过“一点安全”问题。但它还可认为是美国最安全的ICBM弹头。

(请注意各个分导母舱的构型,这是比较安全的;下面看到的三叉戟潜射弹道导弹,就是相对危险的。)

但是如果飞机坠落导致FRP被砸穿,然后在之后的航空燃油大火中长时间烧灼呢?

那就会导致放射性泄露/沾染,不过其范围是百来米左右。让我们看看在没有FRP的年代:美国1958年,1959年,1960年,1964年发生过4次完整核武器“高爆炸药燃烧但未起爆,出现核污染”的事故。其中除了1960年的那一次,均是战略轰炸机在滑行或起飞过程中起火或坠落——————其产生的放射性沾染都是辐照水平较低的,而且范围也很小(跑道附近)。其实除了1966年西班牙事故与1968年格陵兰事故,即使有化学炸药爆炸,其辐射的沾染范围也是很小的。

2,如果不是飞机?如果不是核航弹?如果是弹道导弹上的核弹头呢?(这时候光考虑核弹头本身的安全设计就不行了,必须要看整个武器系统的构型)

那情况就可能不一样了:因为导弹本身的大量固体燃料,自身就是几十吨的高能物质,很可能出现大规模的燃烧或是爆炸。

比如说著名的三叉戟潜射弹道导弹上的W-76,还有W-88核弹头。

为了节省空间,三叉戟潜射弹道导弹的第三级发动机是直接穿过分导母舱,被8枚核弹头环绕着的。

而为了最大限度地增长导弹射程,为弹道导弹核潜艇争取到更大的巡航海洋面积,覆盖更多的目标,所有的发动机都采取了能量高的/可以被引爆的固体燃料。

最后,W-76与W-88均没有采用IHE。如果在装载弹道导弹进入潜艇的时候,弹体出现坠落,很可能直接就会发生爆炸——————可能所有8枚弹头都会爆炸。当然你不能怪美国的设计师们,因为考虑到三叉戟潜射弹道导弹的第三级发动机固体燃料是如此的高能,即使使用IHE,其安全性能也不会有什么显著的提高,照样会被引爆,反而会让弹头又大又重(军事性能大大下降):因为同一重量的IHE的能量只有常规高爆炸药的三分之二左右。

为什么要说这些?因为如果你用常规弹药来打击一辆固体燃料的ICBM发射车,即使你(故意)避开弹头,击中ICBM弹体中那几十吨固体燃料,引起爆炸,会引爆常规高爆炸药;如果你的导弹燃料够先进,可能会连IHE都能引爆。更不幸的是:即使ICBM的固体燃料不引爆,只是燃烧,弹道导弹固体燃料的燃烧温度也是大大高于航空燃料的,达到2000多度左右——————这就是说连耐火弹芯都会直接被融化,导致钚被释放到环境中。

不过有一点可以放心:美军现在装载三叉戟潜射弹道导弹,是先把弹体吊装进入潜艇,再装载核弹头。这就安全了些,至少是在没被常规武器打击的情况下。

如果是ICBM导弹井,基本可以确定没有足够的深度能够掩埋放射性碎片(因为发射井盖需要打开),而且井基ICBM有一般比机动发射车的要大(虽然说往往是液态燃料,液态燃料会燃烧,不会引爆),仍然可能是燃烧,甚至是跟击中ICBM发射车一样————导弹固体燃料爆炸,然后弹头被炸散。

所以,如果是用常规武器打击洲际弹道导弹,不管是井基ICBM还是公路机动ICBM,会出现什么可能的情景呢?下面粗略列一下:

A导弹弹体/固体助推器爆炸:弹头以每秒几百米的速度被炸飞,IHE没被引爆,没有出现广泛的钚材料沾染————弹头摔碎成大块,IHE没有燃烧

B导弹弹体/固体助推器爆炸:核弹头中的IHE被引爆,大约有10%-20%的武器级钚会被气溶胶化,变成可吸入微粒,造成沾染。

C导弹弹体/固体助推器起火燃烧:核弹头被大火包围,因为有耐火弹芯,火被扑灭后,没有出现钚扩散。

D导弹弹体/固体助推器起火燃烧:核弹头被大火包围,火没有及时被扑灭,长时间烧灼后,武器级钚会被气溶胶化,造成沾染(仅是燃烧,沾染范围100米左右)。

E导弹弹体/固体助推器起火燃烧:导致A

F导弹弹体/固体助推器起火燃烧:导致B

(A与B的区别在于第三级发动机的布置方式,也就是“弹头是否紧挨着固体燃料/三叉戟潜射弹道导弹的构型”,还是“有仪器舱缓冲”,如果有一些硬件缓冲的话,固体燃料爆炸并不一定会导致核弹头中的炸药爆炸)

(C与D的区别在于是否有人在遇袭后进行救火消防工作)

3,如果出现了武器级钚的气溶胶化,并向环境中扩散,造成了沾染,后果严重?

很幸运的是,后果并没有那么严重。

如果核弹头中的化学爆炸没有发生,只有燃烧,则只有0.05%左右的钚气溶胶化,其他的多为散布在100米范围内的大型碎片,即使有通过消化道进入体内的,也会在几天内排出体外。

如果出现了大型化学爆炸,导致大量的武器级钚气溶胶化,下风处即使有大城市,所导致的癌症致死患者将因数量太少,时间太长,无法从其他癌症统计中被区分出来。大城市总人口所要承受的风险将同现行的化工业/运输业者一样,最糟糕的扩散条件下,在一个千万级人口的大城市,只会有五千人左右被暴露在(钚扩散)癌症致死风险之下。另一个例子是,一座50万人的城市,其中平均有10万人会患癌症,30千米外出现了大型的钚扩散核武器事故,会导致癌症患者增加20人到2000人。这些长期健康效应,极有可能是根本不会被察觉到的。

(美国核武器实验室,各国学者的独立研究,都得出同样的结果:武器钚扩散事件,其纯粹的健康效应,是相当小的。)

这也是为什么所谓“脏弹”不选钚做放射性材料(当然也是因为它难搞到)————钚的辐照效果根本比不上核电站里的放射性废料,太弱,太慢。

4,最后,如果出现了核爆炸会是什么情况?

如果遇袭的核武器设计是比较粗糙的,使用的裂变材料量大,而且没有考虑“一点安全”设计原则,则很有可能出现“核爆炸”,请注意,这里的“核爆炸”仅针对“化学炸药爆炸”而言,属于减当量核爆炸,其效果将大大低于全当量核爆炸,也就是说,其爆炸量甚至小于固体洲际弹道导弹燃料的当量————100吨TNT以下的一个核爆当量。当然,这就会导致几乎所有的武器级钚气溶胶化,可是根据计算,其健康效果也就比普通化学炸药爆炸的钚沾染效果大2倍左右,并不会形成重大的伤亡。

这是属于“武器设计不够好”的情况,还有一种“武器设计相当好”的情况:反导拦截。

为了防止敌方通过动能/破片拦截,摧毁核弹头,各国的弹道导弹核弹头上可以安装"salvage fusing"殉爆引信————一旦感受到被敌拦截弹击中,则立即高空核爆炸,至少还可通过EMP或者高空核辐射来杀伤敌人的传感器,为后续突防创造条件。当然,很多所谓“殉爆引信”并不是专用来对付反导系统的,只不过是一个备用的引爆系统而已:为了防止雷达引信失效,仍安装了一套备用的直接接触引信,只不过不幸被反导拦截弹引爆了而已。

不过这种高空核爆炸对地面不会带来什么沾染(即使是拦截成功,没爆炸也一样),放射性材料已经被高度稀释了。

当然,我们认为,地面部署在本国的核武器,应该不会启动"salvage fusing"殉爆引信,整个引控系统应该都是处于未激活状态的,所以用常规武器打击极不可能造成全当量核爆炸。

不过对付粗糙核爆炸装置,或者是脏弹,可是要极其小心的。

美国核武器实验室进行模拟拆除粗糙核弹的演练:




  

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