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【來稿】 William:流言終結者:受到核攻擊時地鐵站最安全?

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北韓核危機近日亦在網上掀起和核武有關的話題。誠然,更多人討論國際及科技相關知識的議題,對於增進大眾的科普及對世界局勢的認知有正面意義,惟討論中仍見一般人對於核武原理及應用有不少誤解。

其實莫講核武,一般人、初級軍迷,甚至大小傳媒由於多是接觸二、三手資料或中文網上資料,對於軍武及相關科技知識也多一知半解,訛誤頗多,華文媒體實需要一個「流言終結者」,以破除多年來廣為流傳的軍武 / 科技知識流言,以饗同好。這也是小弟撰寫這篇短文的主要原因。

以下四則為較常接觸到坊間關於核武的流言:

一、核彈遇到攔截會爆炸?

不少人似乎以為核武是容易誤炸的武器,甚至誤射或墜地都可能爆炸。就核彈爆炸原理而言,要達到極端條件才能觸發核反應,首先是核物質(如鈾235及鈈)必須被壓縮到達到超越臨界質量狀態,即物質密度達到原子裂變所產生的中子必定撞上其他原子,觸發更多原子進一步裂變,引發失控的「連鎖反應」,從而造成核爆炸;而在爆炸開始階段,亦需利用中子源同時向核物質放射大量中子,進一步加劇「連鎖反應」。

基於這兩個先決條件,科學家早已設計出相應的安全系統,例如核彈需要使用砌成球形的烈性炸藥塊同時爆炸,引發內爆,而且各方向的爆炸壓力必須均勻,方可達到要求的超高壓,成功將中心的核物質壓縮至引發「連鎖反應」。這樣的話,只要在日常戰備時先拔掉幾塊烈性炸藥,或者拔除部分炸藥的接線,甚至在出擊時方接上引爆用的電池,都能有效阻止核物質因誤爆而達到超臨界狀態;另外,在中子源供應上,亦可在平日戰備狀態時卸下中子源(釙/鈹同位素塊體),從而就算烈性炸葯全部誤爆,亦難以產生大規模的核反應;更有甚者,密碼鎖亦有助封鎖兩者的電源供應或屏蔽裝置,達到阻止核彈誤爆的作用。

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這個流言亦衍生出另一個版本:核彈被攔截時可能爆炸。由上文可知,現時核武需同時引爆球形烈性炸藥塊並向中心放射大量中子,才能造成大規模核反應,然而核彈被擊中時,頂多只能引爆其中幾塊烈性炸藥,而且爆炸時間不一,難以壓縮鈈元素,更有甚者,攔截彈亦無可能同時令中子源照射核心,故幾乎不可能引爆核彈。

另外,攔截彈對導彈最大的破壞在於損壞其氣動或重心結構,被擊中後彈體會翻滾並令結構解體,這就更不可能引爆核彈了。

二、氫彈是「乾淨核武」?

有人經常講氫彈只涉及核聚變,只在爆炸時放出強烈幅射與能量,幾乎沒有什麼高輻射的裂變殘留物,故是一種乾淨的核武。

然而之前已講過熱核武器的基本概念,核聚變所要求的超高溫壓縮條件無可避免要透過鈾235 / 鈈的裂變而達成,而這些材料的裂變都會放出相當數量的裂變殘留物,例如銫、釙等的同位素;另方面,今天任何核武器都沒法完全利用所有核材料進行裂變,那些未趕及參與裂變的核裝藥自然會因爆炸而擴散開來,結果也成為放射性落塵的來源。這裏已不講「三相彈」及現代熱核武器所需要的鈾238殼體及壓縮層同樣都會釋出大量放射性物質了。

所以,氫彈的「乾淨」只算是相對,百萬噸級爆炸力而輻射塵只相當於十萬噸當量級核武所釋出的;就算是沙皇彈,蘇聯宣稱其所製造的輻射物質含量十分輕微,只有同當量「三相彈」的3%,但你要知道沙皇彈的威力有5000萬噸當量,3%即是150萬噸當量的裂變武器,輻射落塵絕對不在少數。至於諸如三相彈或現代熱核武器,就更難算得上「乾淨」了。

另外,無論氫彈與核彈,其爆炸所產生的放射性物質總量也與爆炸位置有關。如果該彈是「空爆」,最初的等離子火球沒有接觸到地面,那放射性物質基本上只會包括裂變殘留物、核武材料以及周圍空氣中吸收中子而出現中子活化效應的物質,放射性塵埃的數量亦會較少 (話說片中這五個人站在一枚2000噸爆炸力的空爆核彈下方3000米,結果除感受強光及爆炸力外,連屁事都沒一個);如果是「地爆 / 近地爆炸」,會有大量物質受到中子照射而發生中子活化效應,同時爆心高熱引發的超低壓區亦會吸起這些物質,形成大片放射性塵雲,這樣的話,放射性污染就會大得驚人了。

理論上,只有不經核彈進行初級引爆的熱核武器,才能達到「乾淨」的標準,例如利用雷射約束核融合原理產生核爆炸(而且燃料最好用氦3,因為氘仍是會噴中子的)。不過礙於技術問題,現時除核彈外是沒有任何手段將數十公斤計的聚變材料壓縮成超高溫及超高壓狀態,故這種核武器至少在未來50年內只會是科學幻想而已。

三、大衛克羅無後座力砲真是「用者必死」?

對軍事稍有認識的同好,都會知道世上爆炸力最小的核武是大衛克羅無後座力砲(Davy Crockett),但一直有流言指其射程太短,最大射程仍在武器的最大殺傷範圍內,結果連己方士兵都會同歸於盡。

事實上這也是普遍人對核武的誤解,以為核武的破壞力一定很大。五、六十年代核武威力大幅增加的同時,各國也致力研究小型、容易生產,連普通戰術單位都能使用的小當量戰術核武。這些「低威力」核武器包括「氫化鈾」核砲彈、中子彈、核彈頭空對空火箭/導彈核防空導彈核反彈道導彈、核地雷 / 工兵爆破裝置,以及Davy Crockett這種連級戰術單位的超小型核子武器。

大衛克羅的最大射程有2-4公里(兩種砲彈,威力相同但射程不同),其所使用的W-54型核彈頭只有10噸或20噸TNT的威力,5 PSI爆風壓力半徑只有140米左右,如果士兵是坐在坦克或裝甲車內,應該不會受爆風所傷。這東西真正的殺傷力是產生400至500米半徑的致死輻射劑量區域,殺傷無核生化防護的士兵之餘,亦會將該區域維持在高輻射水平兩至三日,阻止後續軍隊推進之餘亦讓己方軍隊有時間集中並進行防禦作戰,算是一種區域封鎖兵器。由以上數據可知,其真正殺傷範圍是500米左右,就算接近至1公里內發射,只要具相當的核防護措施並找好掩護,己方所受的傷害並不嚴重。

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至於為何有這些不足1000噸,甚至只有10至100噸當量的「小核武」出現呢?必須指出的是,我們所熟知的「核恐怖平衛」、核武成為阻嚇對手主動開戰的時代其實要到1960年代中期以後才正式成形,整個50至60年代,無論美國還是蘇聯的基本核戰略,就是一爆發大規模戰爭,核武就應大量使用,以達到作戰目的。

例如華約就有向西德「大量使用戰術核武開路」的陸上進攻計劃,美國打算動用多種裝備小型核彈頭的對空武器防範蘇聯長程轟炸機的進攻,而北約亦打算一旦開戰,就在西德邊境埋設核地雷及大量使用大威克羅,造成核污染區,以阻止進攻的華約部隊順利集結,當然還會向華約部隊傾瀉大量戰術核武了。在這境況下,自然需要更多小型且容易使用的戰術核武(曾有西德將領公開讚美一個操作大衛克羅的戰術小隊,其攻擊效能可媲美整個砲兵團多輪火力齊射)

這個「瘋狂時代」大約到1960年代後期,美蘇雙方對於對方本土戰略核攻擊的能力完全成形後,才戛然而止。這是因為大家都開始意識到那麼隨意使用小型戰術核武器,在雙方戰略核打擊力量已經勢均力敵之下,很容易演變成全球性的核戰爭。

在核戰略變得愈加謹慎的時候,這些「方便使用」的小型戰術核武在使用成本上變得愈來愈高昂,加上科技愈趨進步,精確打擊武器亦開始變得愈來愈普及,小型核武的戰術破壞效果亦變得愈來愈不明顯。對於一般部隊而言,類似的小型核武漸漸變成無用長物,一旦使用反而招來更大的核報復,被淘汰可說是遲早的事。

四、受到核攻擊時地鐵站最安全?

這視乎城市是受到什麼形式的核攻擊,爆炸中心距離地鐵站有多遠,地鐵站在表土下有多深,以及地鐵站有沒有特別設施。

對城市的核攻擊,主要可分成空爆(空中引爆)和地爆(地面爆炸 / 近地表爆炸),空爆能對廣泛的城市目標造成嚴重破壞,但對於地下設施的破壞可能較輕微;相應地,地爆或近地表爆炸,地面衝擊波可能因地形而令破壞力受影響,然而對於淺層地下建築而言,巨大超壓有可能壓毀頂蓋,震波亦會造成人工地震,破壞力就會大得多了,一般淺層地鐵站都難以承受這種衝擊。

就地理上而言,具厚重花崗岩基岩或山體保護的地鐵站,是較為理想的核戰避難所,例如北角站、太古站、鰂魚涌站、香港大學站及利東站等,高強度山體或足夠深的地層實能有效抵禦橫掃市區的核爆衝擊波與超高溫。

不過,就算是面對小型核武攻擊,地鐵站能成為避難所的關鍵設計,是需要高效的空氣過濾系統,將輻射落塵完全過濾掉,同時亦需要巨大鋼門,阻止爆風捲入地鐵站內。若沒有這些設施,地鐵站亦只會變成避難者的「墓地」。

最重要的是,不要受到直擊。在地鐵站上空空爆的話,爆心會形成真空區,空氣會被吸走,氧氣會燃燒殆盡,爆心區附近的換氣設施不但會被破壞,連帶地鐵站內的空氣都會經管道被真空「扯出來」,令地鐵站內嚴重缺氧;地爆更不用說了,地爆的震波在實心岩體的傳送會十分迅速,加上即使是深層地鐵站,其未必有足夠厚度的強化混凝土外壁,如果爆炸距離足夠近的話(例如爆心在地鐵站正上方的地表),震波仍可令地鐵站頂蓋部分崩坍,對地鐵站內避難者造成嚴重傷亡。

這世界能抵禦標準當量核彈頭直擊的地鐵系統,大概就只有莫斯科地鐵及未公開的METRO-2線,其中莫斯科地鐵部分車站深達80米以上,METRO-2線大部分路線深達100米以上(部分地段更達200米),地層深度達香港最深地鐵站的2至5倍,另外,這些地下車站由於早已作為防空洞,亦有較完善的防護及防輻射設施,其防護水平並不是香港地鐵系統可以媲美的。

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William Lam
現實中只是個小職員的軍武 / 科普愛好者

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