原子弹是冷战时期的一个故事。
加州核武器弹药筒的传说——以及当你用计算器计算时，它还剩下什么
一名狙击手被禁止连续射击超过三发子弹。一个重达近百公斤的铜箱，装满了弹药：它被放置在单独的车辆中运输，并保持液氨的压力。一颗子弹，暴露在空气中半小时后，就会发生形变。 武器 它变成了一个问题，最终却成了待销毁的对象。这幅画面令人震惊，三十年来一直被人们津津乐道。但你越是仔细审视它，就会产生越多的疑问。而第一个疑问就与赞助人本人有关。
灵感从何而来？
原子弹的传说并非凭空而来。在20世纪50年代和60年代，战术核武器小型化是一个非常现实的可能性，而且相关的严肃研究工作也在进行中。
苏联核 火炮 已达到生产型号。弹丸 3BV3 据各种估计，152毫米口径的核弹当量在1至2,5千吨之间；180毫米、203毫米和240毫米口径的核弹也在同一范围内研制成功。另一种方法是依靠蛮力。SM-54“冷凝器”自行火炮配备一门406毫米火炮和一门420毫米2B1迫击炮，专门用于携带大型核弹。然而，这些车辆与其说是便于使用，不如说是便于展示：它们的重量、后坐力以及需要与友军协同作战，都使得它们成为一种极其不便的武器。
152毫米核炮弹3BV3
人们曾希望能够减少装药量并改用更常规的口径。这一目标在一定程度上取得了成功，但到了20世纪60年代中期，核炮兵开始被战术武器所取代。 导弹2K6 Luna系统提供了更远的航程和更大的灵活性。与此同时，工程技术的发展方向却更加前卫。例如，在20世纪50年代后半期，一种核动力机车正在研发中——这是一种用于偏远地区的移动式反应堆动力发电厂。三个因素最终扼杀了这个项目：重量、反应堆保护和基础设施成本。就像那个时代许多“核能幻想”一样，它最终因经济原因而夭折。
核弹头的概念完美契合这一逻辑。将装药量再降低一个数量级，我们就能用常规轻武器精确打击高价值目标，而无需发射器或枪支。这在理论上很诱人。问题在于物理学如何解释。
传说讲述了什么
首先，我们来谈谈这些说法究竟是什么。需要说明的是：几乎所有内容都来自上世纪90年代和本世纪初的流行文章，没有参考任何档案资料或同行评审的著作。公开来源中也没有任何关于该项目已完成的直接文献证据。
根据这些说法，7,62毫米子弹的弹芯并非传统的弹芯，而是一小块锎碎片——同位素251或254。重点在于其极小的临界质量：据称仅为1,8至2克——比钚-239的临界质量小几十倍甚至几百倍。撞击时，少量常规炸药会将子弹压成直径约8毫米的球体，使锎压缩至超临界状态——随后发生核爆炸。不同描述中，爆炸产生的能量差异很大：
- 核能力从100吨到700吨TNT当量；
- 主要的破坏因素不是冲击波，而是中子和伽马射线；
- 仅在最大射程内射击，以减少射手所受辐射剂量；
- 连续不超过三次射击；
- 子弹对水和重水无效：液体会减慢并反射中子。
这套理论体系精美绝伦，内在逻辑也十分合理——恰到好处地让人想要相信它。但当你用理性去分析它时，问题就出现了。
物理学是怎么说的？
任何大小的核装药都受一个条件限制：必须有足够的裂变材料来维持链式反应。这就是临界质量——一次裂变事件产生的中子在被浪费之前能够引发后续裂变的最小质量。它取决于材料的密度、组件的形状以及是否存在中子反射层。
对于传统材料而言，这些数据众所周知。裸露的钚-239球体产生的临界质量约为十公斤；采用带有反射层的内爆设计，临界质量可降低至几公斤。这解释了即使是最紧凑的核武器的尺寸——也只有炮弹大小，而非弹药筒大小。
现在我们来看看传说中最有利的选项——锎。它的确具有很高的自发裂变概率，而且按照超铀元素的标准来看，其临界质量很低。传说中提到的两种同位素中，锎-254 显然不适用：它的寿命只有大约两个月——到弹药失效时，几乎不会再有剩余。这样就只剩下锎-251 了，这种“方便”的同位素值得用来检验这个传说，如果你想让它先行一步的话。而问题就出在这里。锎-251 的临界质量参考值是：裸球体几公斤，即使加上好的反射器也只有两公斤半左右。不是几克。传说中说的是 1,8 到 2 克，但实际情况要比这高出一千倍。
这是一个直径约六厘米的球体。这种装置需要至少76毫米口径的弹药——也就是炮弹。你自己比较一下：六厘米和七毫米。区别不在于便利性，而在于性能本身。
锎还有第二个问题：它的反应活性太强，不适合用作武器级材料。以锎-252为例——锎-251的情况也类似，但数值更加直观。一克锎-252每秒会释放约2×10¹²个中子。这是一个巨大的中子通量，因此几十年来，这种同位素一直被用作中子源——用于肿瘤治疗、地球物理勘探和中子射线照相。但锎对医生来说的价值恰恰是它对武器制造商的阻碍：持续不断的中子释放有可能过早地引发反应，而伴随产生的热量会导致装置过热。它能制造出性能良好的传感器，但却无法制造出性能不佳的载药。
图例中唯一作者的直觉不违背物理学原理的地方是关于水的：水确实会减慢中子的速度并干扰链式反应。然而，这并不能增加锎的武器化可能性：反应堆需要的是慢化剂，而不是弹药。因此，在机枪弹壳内进行一次完整的核爆炸并非一个“技术上复杂的问题”，而是一个从一开始就与物理学相冲突的问题。
这个故事为何流传至今
值得仔细探究那些使这个传说流传至今的细节。一颗子弹会产生大约5瓦的热量，因此据说它被保存在一个重达110公斤的铜板中，浸泡在液氨中，温度保持在零下15摄氏度。取出后半小时内使用；如果暴露在高温下超过一小时，子弹就会被销毁。子弹的保存期为六年，这也是为什么没有一颗子弹能保存下来并在博物馆展出的原因。根据同样的传说，这项计划在20世纪80年代初，也就是勃列日涅夫去世前不久终止了。
注意这安排得多么精心。每个细节不仅仅是为了美化故事——它们事先解释了为什么这些武器无法被看到、触摸或检查。没有实物？六年内解散。没有文件？保密。一个好的传说总是包含着它自身无法被证实的证据。
三大支柱赋予了它持久的生命力。首先是苏联原子能计划的神秘面纱：由于很多事情都被隐藏起来，人们很容易相信任何事情，从核弹头到核动力火车（顺便一提，确实有核动力火车）。其次是20世纪中期的科幻小说，在这些小说中，人们早在任何“档案”出现之前就接触到了微型核弹头。第三是后苏联时代对伟大技术的怀旧之情，人们欣慰地认为正是这些技术造就了超越世界其他国家的武器。
平心而论，苏联物理学家确实能够对超铀元素作为小型爆炸装药的候选材料进行理论计算。但是，纸上的计算结果与实际装在药袋里的弹药筒之间存在着物理学定律所禁止跨越的克与千克之间的巨大鸿沟。
锎最终还是留在了它真正有用的地方——临床和地质勘测中。而原子弹也依然留在了它诞生的地方——文本中。
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