耗乏鈾
天然鈾礦中包括了鈾-235和鈾-238,鈾-234三種成分,其中鈾-235經中子撞擊後會有連鎖反應,可用製造原子彈和運用於核能發電,少數先進國家已有能力把同位素鈾-235從鈾中抽取出來,作為核電廠之燃料棒和製造核彈之用,而抽剩後的部分就是耗乏鈾(99.7%鈾-238;0.3%鈾-234)。
 
耗乏鈾(DU,depleted uranium)是天然鈾礦中已抽取出鈾-235後剩下鈾物質,主要成分只有鈾-238和鈾-234,均屬穩定同位素,完全不會有如鈾-235之中子撞擊連鎖反應作用,較不會有輻射危險或汙染。
 
耗乏鈾可用來製作穿甲彈,是對付裝甲車車輛,船艦及碉堡之利器,因鈾-238及鈾-234之穩定性強,製成砲彈有很強之破壞力。1991年波斯彎戰爭,1994至1995年北約出兵波士尼亞,1999年轟炸科索沃,均大量使用耗乏鈾彈。
 
耗乏鈾在撞擊下也能燃燒,產生一團團氧化鈾塵,也能釋出加瑪射線,損害人體細胞,加大癌症的發生率,也會釋出貝它射線,對腎臟威脅極大,可導致腎衰竭。

核子彈:芝加哥反應堆由費米主持,原子彈的製造則由歐本海納領軍,在美國新墨西哥州沙漠中的小鎮—羅斯阿拉摩斯,召集空前的陣容秘密進行。為了取得足夠的核分裂材料,美國在田納西州的橡樹嶺建造了規模龐大的氣體擴散工廠,把鈾和氟化合成氣體,利用鈾-235和鈾-238質量有微小差異,穿過薄膜的速度有微小的性質,經過大約4000個串級的薄膜,把縮鈾-235的濃度提高到99%以上。 除了利用氣體擴散的技術進行縮鈾-235的濃度之外,美國也在橡樹嶺建造大型的電磁系統,利用鈾-235和鈾-238質量有微小差異,游離穿過電磁場的轉彎曲度微有不同的性質,分離鈾-235和鈾-238。
至於另一種可以製造原子彈的材料--鈽-239,美國也在華盛頓州的Hanfort建造核反應器,利用和芝加哥反應堆核連鎖反應相同的原理,持續以產生的中子撞擊鈾-238,使其轉化而生產鈽-239。鈽-239是鈾-238吸收一個中子以後,經過衰變而得。 鈽和鈾的化學性質完全不同,要把鈽-239從鈾-238中分離出來似乎比濃縮鈾-235簡單,事實卻不然。一方面鈽是劇毒物質,另一方面,從核反應器取出的鈾,含有鈾-235分裂成的數百種高放射性物質,要把鈽分離出來,即使是現在,也很不容易。這裡不厭其煩的交代原子彈材料的製造,是因為有些人誤以為核能電廠會像原子彈一樣爆炸。核能電廠使用的核燃料濃縮度很低(我國的核能電廠所用的鈾燃料濃縮度不超過5%),要像原子彈一樣爆炸是不可能的。
原子彈:在開始介紹各種核子武器之前,我們先來回顧一下核武的歷史: 核武的研製工作最早是由納粹德國開始的,但是由於希特勒對猶太科學家的迫害使得大批的猶太科學家移居美國,其中最有名的就是愛因斯坦,他們帶了有關核武的資訊和資料到美國,並得以在這個國家裡進行自己的研究工作,美國的核武研製進程開始突飛猛進,在1941年12月6日,也就是珍珠港事件的前一天,美國成立了一個龐大的工程機構-曼哈坦工程管理區,目的是要設計並製造一顆原子彈,1942年12月2日在義大利物理學家費米的主持下,建立了世界上第一座原子反應堆,經過前後五年多的時間,共耗資了二十多億美元終於在1945年春天製成了三顆原子彈;同一年的7月16日,美國在新墨西哥州的沙漠裡成功地進行了世界上第一顆原子彈試爆,這代表著人類開始進入“核子時代”,此後蘇聯、英國、法國、中國也分別於1949年8月、1952年10月、1960年2月及1964年10月試爆了各自的第一顆原子彈,印度也在1974年5月試爆了第一個核裝置,隨著第二次世界大戰的局勢變化,美國於1945年8月6日和8月9日將代號為“小男孩”和“胖子”的兩顆原子彈分別投在日本的廣島和長崎兩個城市,這也是歷史上在戰爭中僅有的兩次使用核子武器,原子彈的使用不僅給日本人民帶來了巨大的災難(廣島投的是鈾彈.長崎投的才是鈽彈 廣島原子彈 (小男孩) 13 槍式鈾235核分裂彈 長崎原子彈 (胖子) 20-22 內爆式鈽239核分裂彈),而且也在世界上所有的人心中留下了揮之不去的陰影,在中華人民共和國成立之後,1964年10月中共也成功地研製出原子彈。
原子彈是利用裂變鏈式反應釋放出來的巨大能量而製成的起殺傷破壞作用的核武,,核武的威力就是指核爆時釋放出的能量,它的單位以多少噸TNT炸藥的能量來表示,而這個單位則稱為該核彈的當量(Yield),TNT(Trinitrotoluene)即是三硝基甲苯,它是黃色的結晶體,是一種烈性炸藥,一噸的TNT爆炸時所產生的能量約為一千億焦耳(Joules),原子彈就跟核子反應爐一樣,是利用重核裂變鏈式反應中釋放出巨大能量,只不過在反應爐內,能量的釋放是緩慢和受控制的,而原子彈則是瞬間和不受控制的,原子彈爆炸時,在小於百萬分之一秒的時間之內,會釋放出巨大的能量,使得爆炸中心的溫度立即上升到上千萬度,壓力上升到幾十億大氣壓,把一切物質化為氣體,形成一團火球,從而產生衝擊波、光熱輻射、貫穿輻射、放射性污染和電磁脈衝等殺傷因素,早期原子彈的爆炸威力相當於兩萬噸TNT炸藥的爆炸力,之後所發展的原子彈最大可達到約五十萬噸TNT當量,所使用的原料是高濃度的鈾-235(它的同位素純度達到93.5%以上)或鈽-239。
如何控制這種鏈式反應呢?任何一種軍事武器,都必須能夠準確地加以控制,否則就有傷到自己人的危險,原子彈也是如此,鈾-233、鈾-235、鈽-239這些裂變性物質並不是在任何情況下都能引爆的,只有當它們的體積或質量超過一定的臨界值之後才會爆炸,在有良好反射層(如天然或貧化的金屬鈾)的情況下,鈾-233、鈾-235和鈽-239球體的臨界質量大約分別為6、16和5-8公斤,通過對臨界體積或臨界質量的控制,可以控制原子彈的引爆。 根據原子彈引爆方式的不同,可分為槍式原子彈和內爆式原子彈: 槍型原子彈:它是利用一種炮筒裝置,將兩塊小於臨界質量的裂變物質迅速合攏以達到超臨界而發生爆炸,在這種炮筒裝置中,一塊裂變物質(小於臨界質量)固定於炮筒裝置的一端,位於另一端的另一塊裂變物質(也小於臨界質量)借助於裂性炸藥的爆炸射向那塊固定的裂變物質而發生核爆炸。在裂變物質的外面有中子反射層。
為了延遲裂變物質的飛散以提高原子彈的效率,要把原子彈裝在堅固的外殼內。槍型原子彈的結構簡單,較易製造,但它有兩個缺點:(1)核原料的利用率低,這是因為每塊裂變物質不能做得太大,最大不能超過鈾-235(或鈽-239)的臨界質量,因此,當兩塊合攏時,只能比臨界質量多出一倍左右,換句話說,它不能有較高的爆炸效率(2)很難利用鈽-239作核原料,因為鈽-239中不可避免地會含有一些鈽-240,它自發裂變的機率特別大。 內爆型原子彈:它的原理是利用普通的烈性炸藥製成一個球形裝置,將小於臨界質量的核原料(鈾-235或鈽-239)製成一個小球體,置於炸藥球中,通過電雷管同步點火使炸藥球的各點同時引爆,產生向心聚焦的壓縮波(又稱內爆波),將次臨界質量的鈾-235(或鈽-239)小球瞬間猛烈壓緊,增加其密度,使其超臨界,實現自持鏈式反應而導致核爆,內爆型結構優於槍型結構的地方是,由於壓縮波效應所需時間遠較槍型結構合攏的時間為短,因而過早點火的機率大為縮小,由於內爆式效率高,所以現在的原子彈大多都採用內爆式。 原子彈主要原料的生產 原子彈的原料可以使用鈾-235,也可以使用鈽-239,但生產鈾-235要比鈽-239困難得多,天然採掘的鈾-235和鈾-238的比例為1比140,只有1兆電子伏(MeV)以上能量的中子才能使鈾-238裂變,而且許多中子被其他的過程減慢,因此,僅用238U鏈式反應不可能在核武中持續下去,同樣地因為天然鈾僅含少量的鈾-235,所以必須提高鈾-235的比例,才能製造核子武器,原子彈所用鈾-235需用人工方式使鈾-235在鈾礦中富集起來,製成各種濃度的濃縮鈾,並加以利用,如鈾-235濃度在90%以上的高濃鈾是製作原子彈的主要原料,生產濃縮鈾的技術相當複雜,工廠規模也非常龐大,生產成本很高,各國有關濃縮鈾的生產和技術問題均極為保密,到目前為止,國外的工業規模生產濃縮鈾都採用氣體擴散法,離心法正在向工業生產過渡,有的國家已確定採用這種方法,鈽-239是核子反應爐的副產物,幾乎不必付出額外代價即可生產,核武的試驗結果亦表明,鈽-239性能比鈾-235好,除早期核子裝置外,鈽-239是製造現代裂變核子武器的主要物質,但是,鈽-239的放射性強,毒性很高,這給武器製造者增加了許多困難,他們不得不在手套箱內進行武器製造。
自從人類製造出第一枚原子彈之後,至今也改良了不少,第一枚原子彈只有相當於二萬噸黃色炸藥的威力,目前已經能製造出由數千噸至數十萬噸之炸彈,而研究發展計劃仍不斷地進行,目標是如何使原子彈體積變小,威力變大,由於使用中子反射器及人工中子發源器,現在已可製造極小體積的核分裂爆炸物。 現代的核子武器可分為兩類:原子與熱核(指氫彈)武器,而原子武器又可分為爆炸原子武器與軍用輻射劑兩種,軍用輻射劑是指那些具有傷害性的放射性物質,這些輻射劑可使用空投、炮彈、火箭或者藏在地雷中,也可以用飛機佈灑,撤退時更可利用它來對水庫或井水甚至於是敵方的糧食下毒,一般核電廠的廢料皆可作為輻射劑,核子反應堆通常是使用濃縮鈾或天然鈾,燃燒後形成的鈾碎片或鈽原子包含各種不同放射物質,通常約有三百多種,可是僅有數種半衰期較長且在蛻變中可產生b或g射線者可做為輻射劑,這些同位素及個別的輻射能,b及g的能量單位是百萬電子伏特,除了鈾或鈽的分裂碎片之外,也可以用其他較穩定元素置於反應堆中,然後以中子撞擊使他們變成同位素,再取出當做軍用輻射劑,其核武按照作戰的使用範圍時可分為核武飛彈、核航彈、核炮彈、核地雷、核水雷等,按TNT當量來分時有特大當量(50萬噸級)、大當量(10萬~50萬噸級)、中當量(2萬~10萬噸級)、小當量(1千~2萬噸級)和特小當量(小於1千噸級)的核子武器等。 第二次世界大戰結束後,美國為壟斷核子武器技術並稱霸世界,於1946年通過原子能法,停止了與英國和加拿大在核武研製和生產方面的合作,秘密地發展核子武器,從1945年算起共耗資7000多億美元,為116個武器系統生產了71種型號核彈頭,共計約60000枚,由於核彈頭不斷更新和退役,現庫存數量約26000枚,蘇聯自1949年8月和1953年8月先後試爆第一顆原子彈和氫彈以來,一直致力於發展核子武器,其核武的發展過程大致可分為三個階段:從1942年美國實施核武計畫開始到50年代中期為第一階段,這一階段的重點是解決核武的有無問題;第二階段從赫魯雪夫上臺到他下臺止,在十年左右的時間裡,解決了飛彈與核裝置的結合問題,使飛彈核武器得到迅速發展;從60年代中期至今為第三個階段,這個階段的特點是發展多彈頭飛彈核武(MIRV),研製成功並裝備了帶分導式彈頭的飛彈核武器。 在1949年8月29日,蘇聯進行了第一次大氣層核裝置爆炸試驗,這是一顆以鈽作裂變原料的核裝置,塔爆在設計上與美國在日本長崎投下的胖子原子彈相似,在裂變材料外邊用天然鈾作反射層,爆炸當量為1至2萬噸,1951年9月24日,蘇聯進行了第二次核試驗,該試驗的核裝置採用鈽作為裂變材料,它是在地面或稍低於地面時爆炸的,鈽的利用率比第一次的要大,爆炸當量至少為2萬5千噸,1951年10月18日蘇聯試爆了第3個核試驗裝置,它是鈽和鈾-235混合裂變原料設計,爆炸中鈽的利用率約為35%,爆炸當量約為5萬噸,1955年進行過5次試驗,最初兩次是鈽裂變裝置大氣層爆炸,它們的爆炸當量分別為5千噸和2萬5千噸,1955年9月21日蘇聯在巴倫支海進行了第一次水下試驗,爆炸當量約為2萬噸,該試驗裝置大概是用鈽作原料,可能是在100多英尺的水下栓系後進行試爆的,1955年11月6日,蘇聯進行了第18次核子試驗,這次試驗是1953年助爆原理結構的武器化試驗,以使其重量減輕到易於空投,爆炸當量為21萬5千噸。 原子彈是熱核武器的點火器,原子彈的小型化是戰略和戰術核武小型化的基礎,原子彈因其殺傷效應廣泛,有著強大的破壞力,而不同於像炮彈和輕武器這樣的常規武器,有鑑於核子武器的這種性質,使用這種武器往往會引起國際的反彈,因此,核武的使用權不掌握在軍事指揮官手中,而是置於政治控制之下,在歷史上,核武曾使用過兩次,就是分別投在日本的廣島和長崎的那兩顆原子彈,因此人們對核武破壞城市和傷害平民的效果略知一二,但至今核子武器尚未用於對付戰場上的部隊,在核武試驗和模擬試驗中曾評價過核武的效應,某些人已相當清楚核子武器對裝備的毀傷效應以及對人體的物理和生理殺傷效應,然而,卻沒有真正體驗過其心理效應,我們可以認定核子武器對人類所產生的心理衝擊效應極為嚴重。
氫彈:氫彈是利用原子彈作為點燃熱核原料的雷管,由原子彈爆炸時產生的高溫點燃熱核原料而進行聚變反應(或稱為熱核反應),釋放極大的能量,氫彈的裝料可以是氘氚,也可以是氘化鋰-6,由於熱核原料裝量沒有臨界質量的限制,氫彈可以做得很大,一般氫彈的爆炸威力可從數十萬噸到數百萬噸,甚至到幾千萬噸,熱核武器從爆炸開始到所有物質氣化飛散,只不過那百萬分之幾秒的時間,所以熱核原料必須具有夠快的反應速度,才不致於使過多的原料在還沒有發生反應就被炸散,氚和氘最容易發生聚變反應,在同樣的高溫之下這種反應會進行的最快,反應持續時間最短,並且在反應中放出的能量很大,易於提高或保持熱核反應溫度,所以最初製造的熱核武器是以氘和氚作為核原料的,它們都是氫的同位素,因此這種炸彈又稱為氫彈,在氫彈的彈殼裡,裝有氘和氚,為氫彈的核原料,另外有三個互相分開的鈾塊或鈽塊作為產生原子爆炸的核原料,此外還有一般炸藥所做的引爆裝置。 當雷管引起一般炸藥爆炸時,就將分開的核原料迅速壓攏,這樣就產生了裂變反應,同時立即產生了氘和氚聚變反應所需的超高溫,在這樣的高溫下氘和氚的核外電子都被剝離掉了,成為一團由裸原子核和自由電子所組成的氣體,氘和氚以每秒幾百公里的速度互相碰撞,迅速並劇烈地進行合成氦的反應,放出大量的聚變能量,這樣就完成了氫彈的整個爆炸過程。
氫彈比原子彈優越的地方在於:
1.單位殺傷面積的成本低 2.自然界中氫和鋰的儲藏量比鈾和釷的儲藏量還大得多
3.所需的核原料實際上沒有上限值,這就能製造TNT當量相當大的氫彈
氫彈的缺點
1.在戰術使用上有某種程度上困難 2.含有氚的氫彈不能長期貯存,因為這種同位素能自發進行放射性蛻變
3.熱核武器的載具,以及儲存這種武器的倉庫等,都必須要有相當可靠的防護 在歷史上,輕核的聚變反應實際上比重核裂變現象還要發現得早,但氫彈卻比原子彈出現得晚,第一顆氫彈在1952年才試製成功,而可控制的聚變反應堆由於障礙重重,至今仍是科學技術上尚未解決的一個重大問題,原因是要實現輕核聚變反應的條件比實現重核裂變的條件要困難得多。
目前發展氫彈之重點有二點:如何使得威力增加以及如何使彈徑及重量減少,目前已有1000萬至1400萬噸威力的核彈進行試爆,威力是不小,但是要縮小它的體積及重量就沒有那麼簡單,其中最令人注目的理論是集中雷射使氫彈引爆,這類炸彈可以變得很小,因為它不需原子彈的部分,新式氫彈之原理一直沒有公開,1956年5月間美國宣稱已能製造小型熱核武器,其體積小到可以裝在戰機使用的飛彈內,也可用飛機空投或放在無人飛機(UAV)上,甚至使用在短、中、長程彈道飛彈上。
探索新原理,研究新的熱核材料,用雷射來引爆氫彈,使氫彈可達到真正的"乾淨",熱核武器中除使用氘化鋰和一定數量的氚化鋰外,還含有少量的氚,以加速熱核反應,美國的氚年產量較大,每年也不過一、二公斤,由於氚的衰變,需要定期替換,所以大部分氚除了用來維持核武庫貯備,只能有一小部分用於製造新武器,因此除了設法增加氚的生產外,俄、美兩國都研究新的熱核材料,據報導美國已經掌握了幾種特殊聚變材料,曾用在義勇兵2型ICBM的MK-11C彈頭上,多年來俄、美兩國也展開了對超鈽元素的研究,這種元素可用來製造微型核子武器,但是獲取這種材料是相當困難的,而且費用極為高昂。 氫彈的研製是在第二次世界大戰末期開始的,自從原子彈試爆之後,因為它能產生上千萬度的超高溫,也為日後研製氫彈開創了條件,美國在研製氫彈初期,經過了多次試驗都沒有成功,1950年以後美國又重新開始試驗,並且利用電腦對熱核反應的條件進行了大量計算之後,證明在鈽彈爆炸時所產生的高溫下,熱核原料的氘和氚混合物確實有可能開始聚變反應,為了檢查這些結論,他們曾經準備了少量的氘和氚裝在鈽彈內進行試驗,結果測得這枚鈽彈爆炸時產生的中子數大大增加,說明了其中的氘氚確實有一部分會進行熱核反應,於是在這次試驗後,美國加緊了製造氫彈的工作,終於在1952年11月1日,在太平洋上進行了第一次氫彈試驗,當時所用的氫彈重65噸,體積十分龐大,沒有實戰價值,直到1954年找到了用固態的氘化鋰替代液態的氘氚作為熱核裝料之後,才縮小了體積和減輕重量,製出了可用於實戰的氫彈,隨著科學技術的發展,氫彈與洲際彈道飛彈的結合就為現代世界帶來了以暴制暴的恐怖和平,使得人類進入按鈕戰爭的時代,任何一個核子強國在戰爭中使用氫彈,也就是世界末日的來臨!到目前為止,所有被製造出的氫彈當中,威力最大的是由蘇聯所製造的,當量為七千萬噸的超大型氫彈,但因為過於笨重及龐大,難以搬運,欠缺實用性,因此早已退役。 核子武器發展水平的高低衡量標準,一般來說有四個,就是威力比、核原料利用率、乾淨化程度和突防能力: 所謂威力比是指每公斤重的核子彈所產生的爆炸威力,即爆炸的總當量與核武器重量之比,它是核武的一項極其重要的指標,從威力比的大小,可以看出核武小型化的水平,目前俄、美兩國在百萬噸當量以上的核子武器,它的威力比水平約為每公斤彈頭達到2500~5000噸當量,20萬噸~100萬噸當量的核武威力比水平大約為每公斤彈頭約2200~2500噸當量,跟威力比有關的另一個問題是分導式多彈頭飛彈的大力發展,由於多彈頭增加了額外的結構重量,所以威力比會相對應地降低,彈頭數目越多,下降的幅度越大,例如美國的義勇兵2型和海神潛射飛彈的核彈頭,它們的威力比大約是每公斤600噸TNT當量,目前俄、美兩國都在加緊進行地下核子試驗,改進核彈頭的質量,使其不斷地小型化,進一步提高威力比,但不管怎麼改進,如果還是採用鈾235和鈽239作為核原料的話,那麼它的威力比就不能像過去那樣大幅度的幾十倍甚至幾百萬倍的增長。 核原料的利用率反映了核武的技術水平,是指在核爆的時候,核彈中有多少核原料產生裂變鏈式反應而釋放了能量,有多少核原料沒有產生裂變鏈式反應而被核彈中的炸藥給炸散了,隨著科學技術的發展,核原料的利用率有了很大的提高,有的已經提高到25%以上,比以前提高了5倍左右,近年來在新型的核武器中,核原料利用率又有新的提高,但是要達到100%幾乎是不可能的事。
所謂乾淨化程度是指核武在爆炸時總能量中裂變能和聚變能所占的比重,由於現在的氫彈必須依賴原子彈來引爆,所以必然會產生大量的放射性裂變物質,根本談不上什麼乾淨,俄、美兩國自稱已經擁有了所謂的乾淨氫彈,實際上只是在氫彈爆炸的時候相對地增加了聚變的比重,減少了裂變的比重,使得放射性裂變產物相對地減少了,據說美國的氫彈裂變比重已經降到只佔總能量的百分之幾。 突防能力也是核武水平高低的一項衡量標準,所謂突防能力,主要是指核武本身突破敵方各種防禦措施的能力,例如把單彈頭發展到多彈頭,就是提高核武突防能力的有效手段之一,另外,由於反飛彈武器的出現,人們正利用X射線、γ射線、中子、β粒子、電磁脈衝,以及雷射和粒子束武器等等來對付攻擊性核子武器,這迫使核子武器必須具有相對應的抵抗能力,也就是所謂突防能力,對核武各種部件的薄弱環節進行強化,就是抵抗那些敵方防禦手段的有效辦法。
現今俄、美兩國都在積極發展新的核原料和各種新型號的核彈頭,使核武不斷地小型化,隨著核彈頭小型化的發展,分導式飛彈攜帶的核彈頭越來越多,進一步提高了核子武器的威力,氫彈是現代戰略核子武器的主力,氫彈被個別國家(指美國)掌握時曾對其他國家起著核威懾的作用,當個別國家壟斷氫彈製造技術被打破以後,核子武器就成為人類這個地球上保持政治、軍事和經濟穩定的手段,氫彈作為戰略核武還在向小型化、定向化方向進一步發展,這種核子武器在和平時期具有新的安全參數,而在戰時則能有效並可靠地摧毀目標,這種武器一方面它對全球的放射性污染僅為現有核武的數百分之一,而另方面,能摧毀敵方在外太空和地面的目標,正是這種武器引起世界各國人們的恐懼。
中子彈:中子彈是一種以高能中子輻射為主要殺傷因素的強輻射戰術核子武器,實際上它是一種靠微型原子彈引爆的超小型氫彈,它的彈體由上、下兩個部分組成,上部是一個微型原子彈扳機,其中心是一個引爆中子彈用的微型原子彈(只有幾百噸的TNT當量),用鈽-239做為核原料,因為鈽比鈾原料能釋放更多的中子,可使中子彈達到小型化,下部中心是核聚變的心臟部分,稱為儲氚器,內部裝有氘氚的混合物,週邊是聚苯乙烯,中子彈的外層用鈹反射層包著,而沒有一般氫彈所有的鈾-238外殼,這樣子高能中子便可自由逸出,同時放射性污染的範圍相對也比較小。
引爆時彈體上部的高能炸藥最先引爆,給予中心鈽球巨大壓力,使鈽的密度劇烈增加,當受壓的鈽球達到超臨界狀態時就會爆炸(裂變),產生強γ射線、χ射線和超高壓,以光速傳播,彈體下部的高密度聚苯乙烯吸收了強γ射線和χ射線後,會很快的變成高能等離子體,使儲氚器裏的含氘氚混合物承受超高溫高壓,引起氘和氚的聚變反應,從而釋放出大量的高能中子,這些高能中子到達彈體外部的鈹反射層後,會立即反射回來,並產生鈹的增殖效應,即一個高能中子擊中鈹核後,會產生一個以上的中子,從而有利於氘和氚發生更完全的聚變反應,鈹的這種增殖效應,使得中子彈的體積大為縮小,一般直徑只有200毫米,彈長560毫米,中子彈的爆炸能由聚變反應產生,並主要以中子流的形式向四周釋放,在其爆炸過程中,中子流的能量占總能量的80%左右,因此核污染較小,殺傷劑量較大。 一般說來,每一種核子武器都具有核輻射、衝擊波、放射性污染、電磁脈衝波和光輻射等殺傷效應,中子彈是一種以高能中子為主要殺傷因素,相對減弱衝擊波和光輻射效應的特殊的小當量戰術核武器,由於中子彈和氫彈都是利用熱核反應的原理,所以人們可以把中子彈看成是一種經過改進的強化輻射小型氫彈,中子彈的核輻射效應特別大,對於1千噸TNT當量的中子彈,在90米的高度上爆炸,衝擊波、光輻射和放射性污染只在距爆心半徑180米的範圍內起作用,而距爆心800米處中子流卻能穿透30釐米厚的鋼板,使受鋼板保護的人員造成傷亡,也就是說在這麼遠的地方,中子流的貫穿作用仍然很強,可以穿透敵方的坦克、掩體和磚牆去殺傷敵軍,而坦克、建築物和武器卻能完好的保存下來,此外,由於中子流的作用時間很短,部隊很快可以進入目標區作戰,故中子彈作為戰術核武使用時,最適合用來攻擊敵軍裝甲部隊。
與原子彈和氫彈等核武相比,中子彈具有三個顯著的特點: 早期核輻射效應強:原子彈和氫彈會毀滅敵方,但由於其巨大的破壞性和長時間的放射性污染,使用者本身也得不到多少利益,中子彈卻能夠有效地克服這個缺點,它爆炸時早期的核輻射能量高達40%,這樣子相同當量的原子彈與中子彈相比,中子彈對人員的殺傷半徑要比原子彈還要大得多。 爆炸釋放的能量低:當核武的當量增大到一定程度時,衝擊波、光輻射的破壞半徑就必定會大於核輻射的殺傷半徑,所以中子彈的當量不可能太大,正是因為中子彈爆炸時釋放的能量比較低,它可以作為戰術核武應用於戰場上,也正因為如此,中子彈才比其他核子武器具有更大的實用價值。 放射性污染小、持續時間短:由於引爆中子彈用的原子彈的裂變當量很小,所以中子彈爆炸後造成的放射性污染也很小,據報導美國研製的中子炮彈和中子彈頭,其聚變當量約占50%到75%,因此中子彈爆炸時只有少量的放射性沉降物,在一般的情況下,經過數小時到一天的時間,中子彈爆炸中心地區的放射性汙染就已經大量消散,人員即可進入並佔領該地區。 雖然中子彈所發出的核輻射來無影、去無蹤,而且看不見、摸不著、聽不到、聞不出,但這並不代表人們面對中子彈只能坐以待斃,根據中子彈的殺傷原理,人們還是有辦法對付,從防護原理上來看,像水、木材、聚乙烯塑膠等物質對吸收中子有不錯的效果,例如把鉛和硼加入含氫的聚合材料中,可以阻擋部分的輻射,增加防護能力,而減少對人員的傷害,另外據試驗4-6釐米厚的水可將中子的輻射強度減少到一半,只要構築一定的作戰工事並進行適當的防護,人體受到中子彈的傷害將會大大地減少,在一些緊急情況下,當發現中子彈的閃光後,暴露的人員應迅速進入工事,或利用地形地物如崖壁、涵洞等進行遮蔽,這樣也能在一定程度上減少中子的吸收劑量。
作為一種強輻射彈,中子彈是靠其強大的核輻射效應達到其殺傷效果,中子彈的體積雖然不大,威力卻相當驚人,它能夠產生致命的中子雨,用強烈的中子輻射殺傷戰場上的生命體,以一枚千噸級TNT當量的中子彈來說,其核輻射對人的瞬間殺傷半徑可達800米,但其衝擊波對建築物的破壞半徑只有300-400米,因此一方面它可瞬間摧毀敵方人員,另一方面又可使戰區建築物和設施的破壞降至最低,據試驗,一顆1000噸TNT當量的中子彈在曠野爆炸後,在距離爆炸中心900米處,中子輻射劑量可達8000拉德,它能貫穿厚度為20~30釐米的坦克裝甲或50釐米的鋼筋混凝土堡壘,殺傷其中的人員,遭到中子輻射汙染的人員,短時間內即會感到噁心,喪失活動能力,以後會相繼發生嘔吐、腹瀉、發燒、便血等症狀,有的會出現程度不同的休克,或白血球顯著下降,導致敗血症,在幾天之內死去,根據多年來對中子彈的試驗和研究,如果當量為1000噸TNT的中子彈作用於暴露的人員身上,那麼中子彈的殺傷效應為:距爆炸中心900米處-吸收的劑量為8000拉德,人員即刻永久性失去活動能力;距爆心1400米處-吸收劑量為650拉德,會造成後期死亡;距爆心1700米處-吸收劑量為150拉德,受輻射者約有10%會數個月內死亡。
蘇聯的軍事專家曾設計在坦克的裝甲中間加上特殊的夾層,用以抵禦中子彈的中子輻射,據說4釐米厚的塗層就可以使坦克的防護能力提高到原來的4倍,但即使採取上述措施,也難以將中子彈的輻射殺傷效應降低到原子彈的水平,中子彈的當量一般比較小,威力多為1千噸TNT當量,引爆用的原子彈要更小,這種小型化使得中子彈的製造難度加大,因此僅僅掌握原子彈的研製生產能力還不夠,還必須要具備小型化技術,但一般來說具備了發展氫彈核武的能力,也相應地就有能力研製中子彈了。 直到目前為止,中子彈尚未在實戰中使用,它一般是利用戰機、飛彈或榴彈炮投射,中子彈的研發技術始於50年代的美國,由勞倫斯.利弗莫爾核武實驗室首先開發而成,美國正式生產中子彈是在卡特總統執政時期,1981年雷根總統為了加強軍備,下令生產長矛飛彈的中子彈頭和203毫米榴彈炮的中子炮彈,並加緊研製155毫米榴彈炮的中子炮彈,203毫米榴彈炮的中子炮彈,威力從1千噸到24噸TNT當量可調,重約98公斤,長109釐米,直徑20.3釐米,這種中子炮彈是目前全球當量最小的中子彈,可通過榴彈炮發射,其實用性顯而易見,1999年8月16日印度宣稱能製造中子彈,次日巴基斯坦也表示有能力研製中子彈,假如那天中子彈真的投入到戰場上,也代表著有限核戰爭的來臨。
乏鈾彈:天然鈾礦中包括了鈾-235和鈾-238,鈾-234三種成分,其中鈾-235經中子撞擊後會有連鎖反應,可用製造原子彈和運用於核能發電,少數先進國家已有能力把同位素鈾-235從鈾中抽取出來,作為核電廠之燃料棒和製造核彈之用,而抽剩後的部分就是耗乏鈾(99.7%鈾-238;0.3%鈾-234)。  耗乏鈾(DU,depleted uranium)是天然鈾礦中已抽取出鈾-235後剩下鈾物質,主要成分只有鈾-238和鈾-234,均屬穩定同位素,完全不會有如鈾-235之中子撞擊連鎖反應作用,較不會有輻射危險或汙染。 
耗乏鈾可用來製作穿甲彈,是對付裝甲車車輛,船艦及碉堡之利器,因鈾-238及鈾-234之穩定性強,製成砲彈有很強之破壞力。1991年波斯彎戰爭,1994至1995年北約出兵波士尼亞,1999年轟炸科索沃,均大量使用耗乏鈾彈。  耗乏鈾在撞擊下也能燃燒,產生一團團氧化鈾塵,也能釋出加瑪射線,損害人體細胞,加大癌症的發生率,也會釋出貝它射線,對腎臟威脅極大,可導致腎衰竭。
參考資料 http://www.bhes.tpc.edu.tw/~s880346/new_page_1.htm、http://mdc.idv.tw/nbc/n/ab.htm、http://mdc.idv.tw/nbc/n/hb.htm、http://mdc.idv.tw/nbc/n/snb.htm、http://tea513.myweb.hinet.net/46.htm

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