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十万个为什么:下一代核武器可能是啥样?

35年前的今天,法国试制成功中子弹。中子弹和原子弹、氢弹都是核武器,那么你可知道未来的核武器长什么样吗?

核武器自出现以来,已经历了若干代的发展。不过,对于核武器应该如何划代,目前学术上尚无统一的意见。

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不同威力核武器的火球半径(千米)

有一些专家认为,第一代核武器是利用铀-235或钚-239等重原子核进行裂变反应来释放能量的原子弹(裂变弹)。第二代核武器是利用氢的同位素氘、氚等轻原子核进行聚变反应来释放能量的氢弹。其中包括了具有特殊性能的氢弹,如冲击波弹、增强X射线弹、核辐射弹(中子弹)等,它们的原理和普通氢弹差不多,只是特别增强了某种杀伤作用。比如,中子弹去掉了普通氢弹聚变材料外包裹的铀-238包层。普通氢弹爆炸时,核聚变反应放出的中子会使包层中的铀-238裂变并放出能量。而中子弹没有这个吸收中子的铀-238包层,于是高能中子就会直接从核爆炸的火球中发射出来。因此中子弹爆炸的能量主要用于产生高能中子来杀伤敌人。中子弹的中子辐射杀伤半径应大于冲击波杀伤半径,它可以只消灭坦克部队而不摧毁坦克,也可以通过强烈的中子辐射毁掉来犯的敌方核弹头。但中子弹必须是低威力的,一般只有千吨TNT当量。因为威力增大后冲击波的杀伤半径的增长比中子辐射的杀伤半径的增长快得多。

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美国1952 年的一次核试验,可看到形成的冲击波和蘑菇云

第三代核武器是定向能核武器,如核激励X射线激光武器、核动能武器、核高功率微波武器等。20世纪70年代美国研制的核激励X射线激光器,能将核爆能以独特方式转换为X射线激光,从而起到定向毁伤作用。这项技术曾拟用于“战略防御倡议”(又称“星球大战”计划),但由于技术复杂,难度大,耗资高且周期长,后来被取消。

目前正在研究中的下一代核武器,还有所谓“干净”的核武器。它不再利用核裂变来引发氢原子聚变,而是用其他“干净”的方式(如用激光)来引发核聚变,因此在使用中不产生剩余核辐射,使用后也没有放射性沾染,又被称为“纯聚变武器”。例如,美国的“国家点火装置”已取得初步成果。由于核聚变无临界质量问题,所以可以彻底实现小型化,从理论上讲,也可以作为常规武器使用。当然,由于技术上存在巨大难度,这种核武器仍处于探索阶段。