从英法核潜艇碰撞事故看潜射弹道导弹核武器安全问题

周　伟　戴艳丽　柳桂东

2009年2月，英法战略弹道导弹核潜艇在进行战备巡逻时发生碰撞事故。这次事故引发了人们对核反应堆泄露问题的担忧。另一方面，媒体在对此次事故的报道中没有提及事故潜艇所携带的战略核导弹，也许此次碰撞没有产生直接的安全问题，但是这个潜在的问题仍引起了人们的广泛关注。

战备巡逻与核武器“碰撞”事故

美俄等核大国为保证战略核力量的高度战备程度，长期由飞机或潜艇、水面舰艇携载核武器进行战备巡逻，这导致核武器平台的碰撞和核武器的直接机械碰撞事故屡见不鲜。

战略核潜艇的战备巡逻

在冷战时期，美苏的战略核潜艇一直保持了较高程度的战备巡逻状态，随时有数艘，甚至十数艘潜艇处于战备巡逻状态。其中，前苏联战略弹道核潜艇和核动力攻击潜艇在1984年的巡逻次数达到了230多次，美国的战备水平与此相当。虽然冷战后，俄罗斯导弹潜艇巡逻次数年平均只有2次至3次(甚至不能保证随时有战略弹道导弹核潜艇在航)，但俄罗斯一直在努力恢复这一能力。

英法两国都将潜射核导弹作为国家战略核力量的支柱。自20世纪60年代以来，两国战略核潜艇无时无刻都在巡逻，特别是法国1996年2月宣布拆除陆基核武器，英国1998年3月宣布空基核武器退出现役后，法国只拥有海空“两位一体”核力量，英国则只保留了唯一的潜射核力量。自1968年4月以来，英国战略核潜艇已经完成了连续41年的战略威慑巡逻，执行巡逻300余次，按每艘核潜艇平均150名艇员计算，持续41年的巡逻相当于将近5000多万巡逻人时。

鉴于战略核潜艇的特殊和敏感使命，艇长全权负责出海后的全部行程，连海军总部和所载大约160名船员中的大多数也不知道其出海后的具体位置。每次出海的3个月内，潜艇不得发出任何信号，以免暴露目标，全体船员不能与外界联系。潜艇的巡逻区则按照海军总部的总体规划，由艇长自主规划航线。值得注意的是，核潜艇的战略巡逻区划定主要是依据潜艇所携带的导弹武器射程，既要将潜在目标覆盖，又要保证在敌人的反潜搜索区之外，尽可能在己方或盟国反潜防御基线内，提供水下保护。理论上两国巡逻区应该尽量远离(即使本国不同的巡逻潜艇也应该尽量远离)，以避免对其中一国潜艇的打击殃及另一国潜艇。

但是，由于英国和法国都将俄罗斯、伊朗等国作为战略打击目标，而两国地理位置接近，因此战略巡逻区基本都在格陵兰一冰岛一英国一线，这里既可将莫斯科等目标覆盖，又可以利用北约的反潜防御区保证己方安全，因此两国潜艇巡逻区非常接近，并相互重叠覆盖，这为日后的相撞事故埋下了隐患。

核武器“碰撞”事故

自核武器诞生以来，各国都将核武器的安全性作为衡量核武器设计成功与否的重要指标，这使冷战时期发生的多次核武器事故的破坏程度大大降低了。在冷战时期，核武器运载平台曾发生过多次碰撞，核武器也在事故中发生坠落、挤压碰撞等机械撞击和燃烧等情况，虽然有的引起核武器中高能炸药爆炸或发生钚泄漏的事故，但均未发生核爆炸，这说明各国核武器的安全设计基本上是有效的。核武器在潜艇碰撞中可能遭遇到的危险主要包括：长时间的海水浸泡、机械撞击和大火高温。虽然这些危险可能使核武器发生机械变形，甚至导致化学爆炸和核材料的泄露，但很难发生核爆炸。

在此次英法核潜艇碰撞事故中，法国“凯旋”级战略弹道导弹核潜艇携载的是自主研制的M45潜射弹道导弹和TN75弹头，而英国“前卫”级战略弹道导弹核潜艇携载的是从美国引进的“三叉戟-2／D5”潜射弹道导弹，但弹头为自主研制，与美国的W－76核弹头类似。虽然各国都采取了严格的制度和技术措施，但仍存在潜艇所携载的导弹被意外发射或发生爆炸的可能性。

潜射导弹的安全问题分析

失控发射的概率较低

(1)管理制度保证了艇载导弹不会发生意外发射

各国战略弹道导弹核潜艇部队几乎都制订了严格的管理制度，如俄罗斯的“双重核按扭制度”、英国和美国的“四人制”核武器安全控制制度。

以英国为例：

首先是决定发射核导弹的权限。英国战略弹道导弹核潜艇实施核打击的权限由首相掌握。一旦首相身亡，决定权将移交给他先前指定的人员；如果这个人也不幸遇难，核潜艇舰长将奉命执行首相“最后行动信”中的命令。所谓“最后行动信”是历届英国首相一上任就亲手书写的一道核战争指令，并将其藏在核潜艇中，在危机时刻开启并执行。除了首相本人，没有人知道这道机密指令的具体内容。但英国专家认为，首相可能有四种选择：一是会命令携带“三叉戟”导弹的潜艇指战员们服从美国的指挥；二是会命令携带“三叉戟”的潜艇开往澳大利亚；三是可能授权他们动用核武器回击敌人，最后，首相还可能将行动决定权交给核潜艇的指挥官。

其次是执行发射核导弹的权限。与美国一样，英国海军实行“四人制”核武器安全控制制度，即由舰长、两名执行军官和一名导弹发射军官共同完成“核控制命令”核实和执行发射的任务，整个过程需要15分钟。在这个过程中，英美核潜艇部队依靠一系列相互制约、分开控制的密码箱来降低潜基弹道导弹非授权发射的风险。与之相比，俄潜艇采用了程序更加复杂的管理制度，以保证不出现意外发射的情况。

(2)技术原因可能导致意外发射和错误预警

虽然管理制度可保证艇载导弹不会意外发射，但是碰撞或电器故障等技术原因可能导致意外发射。1977年9月8日，前苏联的1艘“德尔塔－1”型弹道导弹核潜艇在堪察加半岛因为技术原因而误射1枚核导弹，但由于严密的技术措施，弹头并没有爆炸，而最后被打捞了回来。

意外发射可能导致别国的错误预警。1994年1月，美俄签署了互不瞄准协议。这一协议要求不能在弹道导弹的制导系统中预先装订目标数据，即使意外发射，导弹也不会飞向潜在目标。将来，应该会有越来越多的国家签署此类协议。尽管如此，潜射导弹意外发射并导致别国错误预警的危险依然存在。1995年1月，挪威发射了一枚科学实验导弹，俄罗斯误认为受到核袭击，随即拉响了最高级别的警报。后来证实俄雷达系统误测了导弹的飞行轨道，这些雷达是用于监视美国潜射导弹发射情况的。这一事件说明，错误预警的情况可能出现。如果意外发射被相关国家认为是核攻击，其必然立即启动大规模反击行动，结果就是不堪设想的世界核大战。

意外爆炸的发生不能排除

导弹的意外爆炸并不少见，但在潜艇的碰撞中还没有发生过，而且随着固体燃料导弹逐步替代液体燃料导弹和燃料成分的改进，这种可能将会越来越小，但由于碰撞原因和过程十分复杂，爆炸事故并不能完全排除。

总的来看，逐步淘汰的液体燃料导弹较容易受机械碰撞而爆炸。1980年9月18日，美军小石城导弹基地，“大力神一2“洲际弹道导弹在发射井中发生爆炸，伤

亡数十人。原因是当天下午1名技术人员在发射井内的第3层平台作业时，不慎将一金属的扳手套筒掉入井底。由于第3层平台距离井底较高，这个重1.35千克的套筒落到井底后又反弹起来，撞到了导弹第1级燃料箱的外壳，撞出了一条裂缝。燃料开始外泄。这种燃料比汽油还易燃易爆，加之当时抢险人员措施不力，没能彻底阻止导弹燃料外泄，从而导致了惨剧发生。所幸的是重约3.5吨的核弹头虽然被爆炸抛到了100米外的泥土里，但未发现核泄漏。

而另一起事故则说明近年固体燃料导弹要相对安全些。2003年11月7日，美国“乔治亚”号核潜艇在华盛顿州布杰德湾附近的班戈尔海军基地拆卸导弹时发生事故。当时该艇完成战备巡逻任务后，在码头使用起重机从发射筒中拆卸“三叉戟”导弹，但由于疏忽，竟然把下发射筒用的舷梯忘在了筒内，起重机操作手在没有检查的情况下开始提升导弹，结果导致导弹外层钢壳紧邻核弹头的部位被舷梯撞了一个200毫米深的洞，核弹头也受到了撞击。但并未造成任何保险装置启动或核泄漏。但这并不是说固体燃料导弹就可以掉以轻心，碰撞中可能产生的瞬时高强度静电就是固体燃料导弹的潜在杀手。1985年1月11日，美国“潘兴”导弹的固体燃料发动机在发射时由于静电导致爆炸，三人死亡。

另一方面，即使潜射弹道导弹意外发射，核弹头也不会在飞行尽头而爆炸。这是因为弹道导弹核弹头上有多重保险，其中一种就是程序保险，也就是说导弹飞行中经历的多次重力环境和运动程序的变化，其才可能完全解除保险。例如，弹道导弹从起飞到下落目标区大致要经过：一级火箭正加速——二级火箭正加速——头体分离——上升减速飞行——失重——下落加速飞行等，弹头内的环境感应装置必须经过这几个环节才能解除保险，减少任何一个环节弹头都将无法最终加电引爆。

核潜艇“碰撞”中的核武器安全问题分析

“碰撞”中的核武器是否会发生爆炸或污染是此次碰撞事故中人们普遍关心的问题。对1950年至1980年冷战时期美国公布的32起核武器事故分析表明，引起放射性材料散落污染的占1／3；只发生炸药爆炸或着火，而无钚散落的约占1／3；还有1／3的事故没有发生炸药爆炸。上述分析结果中值得注意的是并无一起核爆炸事故发生，这主要得益于对核武器安全技术的重视，目前这些技术主要包括：允许解保装置、钝感高能炸药、增强核爆炸安全装置、耐火弹芯和环境敏感装置等。它们可对碰撞中核弹头的意外核引爆、化学爆炸和核泄漏起到遏止作用。不过，由于种种原因战略弹道导弹核潜艇发生”碰撞”并不排除存在着发生核武器安全问题的可能性。

意外核引爆的可能性极小

为了防止核武器遇到异常环境时的过早解保，设计人员把引爆核武器的关键电气部件隔离设计在一个“禁区”里，这一“禁区”就是增强核爆炸安全装置。该装置用结构壳体和绝缘材料包住，使其与无关电源绝缘。正常的解保和引爆信号要想进入该禁区，只能通过禁区内的两个独立“强连接”开关。在增强核爆炸安全装置中，除了这两个独立的“强连接”开关外，还有一个“弱连接”开关。“弱连接”开关是一种功能器件，其作用是在“强连接”遭破坏之前首先自行失效，它对正常引爆核武器起着至关重要的作用，可使非正常动作无法触发核武器的引爆系统。

近年来，各国核武器的保安装置又增设了一个飞行行为密码(即前面提到的程序保险)，即使国家首脑已批准发射，如果导弹未按预定轨道飞行，也不会发生核爆炸。英美从1977年开始在核武器中采用增强核爆炸安全装置，到20世纪90年代初，两国核武器中已有一半安装了这种装置，2000年后所有的核武器都装有这种安全装置。实际上，所谓的增强核爆炸安全装置就像是飞机上的“黑匣子”，由于其由结构壳体和绝缘材料包裹，即使在高温、撞击、水浸和化学物质腐蚀的情况下也不会被破坏，从而避免导致核弹头的爆炸。

化学爆炸的可能性存在

在早期的核武器中，各国大量采用爆速高、能量大的炸药，这种炸药不能防止化学爆炸事故。为了防止化爆，各国更多地在核武器中采用钝感炸药。钝感炸药在发生燃烧和撞击时不会发展成爆轰，但难于起爆就意味着易于熄火。因此，钝感炸药研制及其爆轰性能研究是当前核武器物理的研究重点之一。

钝感高能炸药是一种比核武器中使用的普通高能炸药对异常环境敏感性小得多的炸药。用钝感高能炸药制造的核武器，在异常环境下不易发生爆炸，因而提高了核武器的安全性能。美国从1979年开始在核武器中使用钝感炸药，到上个世纪90年代初，大约有1／4的核武器使用了这种高能炸药，还计划使更多的核武器换上钝感高能炸药。美国对核武器的军标是“一点安全”，就是指核武器在撞击或枪击等异常环境下武器中炸药任何一点起爆所产生的核爆放能在4磅TNT当量以上的概率小于10^-6。可见在碰撞中发生核爆炸的概率非常低。

核泄漏污染的可能性存在

核武器中的钚是一种剧毒物质，如果在运输事故中发生了化学爆炸，尽管无核能释放，仍可使钚(钚的熔点为641℃)以气溶胶方式散落在很大范围内(如在下风方向可达100平方千米，清理需花5亿美元)，严重威胁居民安全。另外，核弹头在燃烧中也可能造成其中钚材料的燃烧汽化。

为此，英美部分核武器采用耐火弹芯的设计，即在裂变材料外面增加一层保护层。该层为高熔点、耐受熔融钚腐蚀的金属壳，能抗1000℃(这是一般飞机失事的着火温度)以下几小时的燃烧。耐火弹芯和钝感炸药结合使用可在任何撞击和着火事故中保持弹芯的完整，避免发生钚散落污染事件。核大国的核弹头壳体(即再入壳体)在设计中考虑到需要经历再人大气层时的数千度高温和大过载，结构都十分坚固，因此此次碰撞中如果发生火灾和机械撞击，所产生的核泄漏污染将十分有限，但如果撞击猛烈并直接撞击到核弹头，可能造成弹头破裂，从而导致对空气或海水的核污染。

可能损害核武器的辐射屏蔽壳

此次碰撞对英法两国战略核力量_的危害是毋庸置疑的：两国潜艇都在第一时间退出了正常的战备巡逻，而且国家安全的支柱战略核潜艇都遭受到了不同程度的破坏，特别是英国核潜艇的修复难度更大，此外此次事件还造成了巡逻区暴露和外界对两国核安全稳定的质疑。除此之外，此次事故还可能对英国核武器的辐射屏蔽壳造成损害。

在此次碰撞事故中，以美国的W76弹头为蓝本而设计的英国“三叉戟－2／D5”弹头是一种氢弹，而辐射屏蔽壳是氢弹的4个组成部分之一，其他3个部分分别为初级、次级和辐射通道。其中，辐射屏蔽壳和辐射通道在初级和次级之间起到桥梁作用。如果辐射屏蔽壳太薄，就无法保证核弹头在发射、飞行、储存和运输等过程中完好无损，因此，一旦发生意外，该核弹头可能因受到撞击后变形或者破裂，辐射射线就会泄漏，使初级产生的能量无法按照设计传递到次级，次级就无法达到设计的温度和压力，就好象水管破裂后，管内压力就会降低，水就无法输送到出口。也就是说，核弹头的起爆效果将受到极大影响，甚至成为哑弹。2004年2月，美国4名核科学家首先发现了W76的辐射屏蔽壳可能存在这样的问题。

此次英法潜艇的碰撞虽然没有造成对“三叉戟－2／D5”核弹头的直接机械撞击，但是在震荡中是否造成辐射屏蔽壳等部件的结构损害，在没有回厂检测或爆炸试验的情况下，就无法得出相应结论；如果辐射屏蔽壳发生断裂或变形，从而可能造成“三叉戟－2／D5”弹头爆炸当量不足，威力降低，甚至无法引爆，那么英国战略弹道导弹核潜艇将成为一种摆设。