comsol声学案例:贫油弹是什么？

贫铀弹是弹芯用贫铀合金制成的炮弹或炸弹。所谓贫铀是从金属铀中提炼出核材料铀235以后得到的副产品，其主要成分是不具放射性的铀238，故称贫化铀，简称贫铀。它的密度为18.7克／立方厘米，是钢密度的2.8倍。但是，铀蒸气有毒，贫铀也不是绝对不含铀235，仍有微弱的放射性，这些都会对人体产生伤害，对环境造成污染。

一、贫铀及其特性

天然钢中，含有U238、U235、U234三种同位素，而只有U235才能用于核裂变反应，才能作为核武器和核电站燃料，因此天然铀必须加工处理成高含U235的浓缩铀。纯天然铀中U235仅占0.72％，U238占绝对优势，获取浓缩铀后剩余的铀，U235含量更低。这种U235含量比天然铀更低的铀叫贫铀。美国原子能标准委员会（NRC）将
U235低于0.711％的铀定为贫铀，美国国防部定的国防部标准为 U235含量在 0.3％以下，而实际使用的标准是0.20％。

天然铀和美国国防部使用的贫铀中各种同位素比率的比较。从表中可以看出，贫铀中不但 U235含量减少了，U234也大大减少了。

在1991年海湾战争中，美军就大量使用了贫铀弹，具体数量至今秘而不宣，据估计可能超过80万枚，总计约320吨。当时曾大出风头的“坦克杀手”A-10“雷电”攻击机，就靠使用贫铀弹摧毁了上千辆T-72坦克。战后，在伊拉克南部巴士拉等战地，辐射强度骤然增大，无端患病者特别是血液病和癌症患者急剧增多。紧接着，参战的多国部队特别是美军老兵中也出现了“海湾战争综合症”，患者的痛苦难以言表，给他们本人及家人产生了严重的身心创伤，也引起人们对贫铀弹的关注。1998年8月，美国防部曾专门发表了研究报告《海湾战争中的贫铀弹》，去年12月19日又发表《海湾战争中的贫铀弹(二)》，极力否认贫铀弹是海湾战争综合症的主要杀手。不过，事实胜过雄辩，贫铀弹绝对脱不了干系。

其后，美国在巴尔干故伎重演，1994-1995年间在波黑使用10800枚贫铀弹，1999年在南联盟投下31000枚，严重破坏了整个巴尔干地区的生态环境。由于美国已预做防范，其维和士兵避开了那些受贫铀弹污染严重的地区，并采取了一些预防措施。所以，这次遭祸害的是美国那些欧洲盟友，这种背后插刀的行为已引起它们的强烈不满，再加上新当选的美国总统布什及其核心幕僚放话要从巴尔干撤军，这一切都给动荡中的美欧关系带来新的冲击。

尽管美国军方和“铁哥们”英国军方还在力不从心地拒不承认现实，但世界各国都已对贫铀弹深恶痛绝，北约多数盟国也强烈要求美国给一个明确的说法。而令人不可思议的是，面对众怒，美军方还顽固坚持要继续使用贫铀弹，个中原因无非有三：一是看中这种弹药的杀伤威力；二是还有大量储备，包括在日、韩等国都储备有大量的贫铀弹；三是另有企图，即利用这种特殊武器将战争的伤害永久地留给对手，不仅让其在战时受创，也要令其在短时间内无法从战争中恢复元气，数十年、数百年地承受战争痛苦。

铀的各种同位素都具有放射性，主要是抽射线，其中U234的辐射能占绝对优势。天然铀中U234含量虽少，但其辐射能几乎占全部辐射能的一半。

贫铀也有放射性，由于贫铀中U234、U235含量减少，因此贫铀的辐射能仅是天然铀的60％，虽然弱一些，但并无本质减少，贫铀的辐射能主要是由U238贡献的。

贫铀除了具有放射性外，它的金属性能也是其他金属不可替代的。它具有高密度、高硬度、高韧性等物理特性，其密度为19.3克／厘米3，可以和钨匹敌，几乎是铅的2倍。

二、贫铀弹

贫铀作为核燃料的副产品，在过去相当长的时间内被作为核废料，而用于核废料的管理费用是相当巨大的。因此各生产核燃料的国家都为贫铀的利用寻找出路。目前已有不少国家将贫铀用于新弹药的研制，生产了贫铀弹。美国在贫铀的利用方面取得了突破性进展，美国生产的新式M1A1坦克采用了贫轴装甲，大大提高了坦克防护能力。在海湾战争期间，美国使用了贫铀穿甲弹。

贫铀穿甲弹穿甲性能很强。一是由于贫铀密度大，制成相同体积的弹丸时质量大。根据物理学原理，在同等火药的情况下，弹丸获得的动能相同，而一个物体的动量P和动能Ek的关系为P=2mEk，可见弹丸在动能相同的情况下，其动量和质量m的平方根成正比。而根据物理学中的动量原理，弹丸穿甲时的平均穿透力F、穿甲时间和弹丸动量P有如下关系：

Fdt—P…F＝P/t=ZmE/t

因此弹丸穿透力和弹丸质量平方根成正比，这就是贫铀穿甲弹为什么穿甲性能很强的主要原因。其次贫铀的高硬度也是重要因素，又由于铀易氧化，穿甲时发热燃烧，形成较大的后破坏作用，杀伤乘员及破坏坦克的内部设备。

三、贫铀弹的毒性和对环境的影响

贫铀的毒性有放射性毒性和作为重金属的化学毒性两个方面。

放射性主要是a射线，a粒子在空气中射程大约为2。73厘米，在致密物质中射程更短，仅能穿透人体皮肤角质层，受损伤的仅是无生命的组织，因此基本不存在外照射危害。但贫铀弹燃烧时，汽溶胶化了的氧化铀和贫铀微粒可以进入人体内部，以很大的概率被人体器官吸收，形成严重的内照射，使人体器官受到严重损伤。关于化学毒性，铀进入人体内时，在骨、肾脏、肝脏内沉积，尤其是肾脏，其抗铀的毒性最弱。

贫铀燃烧时，形成淡黄色烟雾状氧化铀尘埃，这些尖埃状氧化铀扩散开来，会对周围的区域造成放射性污染。它的危害与原子弹爆炸后造成的放射性沾染相比并不逊色，只不过每发穿甲弹的沾染区较小而已。

贫铀弹

贫铀弹是弹芯用贫铀合金制成的炮弹或炸弹。所谓贫铀是从金属铀中提炼出核材料铀235以后得到的副产品，其主要成分是不具放射性的铀238，故称贫化铀，简称贫铀。它的密度为18.7克／立方厘米，是钢密度的2.8倍。但是，铀蒸气有毒，贫铀也不是绝对不含铀235，仍有微弱的放射性，这些都会对人体产生伤害，对环境造成污染。

一、贫铀及其特性

天然钢中，含有U238、U235、U234三种同位素，而只有U235才能用于核裂变反应，才能作为核武器和核电站燃料，因此天然铀必须加工处理成高含U235的浓缩铀。纯天然铀中U235仅占0.72％，U238占绝对优势，获取浓缩铀后剩余的铀，U235含量更低。这种U235含量比天然铀更低的铀叫贫铀。美国原子能标准委员会（NRC）将
U235低于0.711％的铀定为贫铀，美国国防部定的国防部标准为 U235含量在 0.3％以下，而实际使用的标准是0.20％。

天然铀和美国国防部使用的贫铀中各种同位素比率的比较。从表中可以看出，贫铀中不但 U235含量减少了，U234也大大减少了。

在1991年海湾战争中，美军就大量使用了贫铀弹，具体数量至今秘而不宣，据估计可能超过80万枚，总计约320吨。当时曾大出风头的“坦克杀手”A-10“雷电”攻击机，就靠使用贫铀弹摧毁了上千辆T-72坦克。战后，在伊拉克南部巴士拉等战地，辐射强度骤然增大，无端患病者特别是血液病和癌症患者急剧增多。紧接着，参战的多国部队特别是美军老兵中也出现了“海湾战争综合症”，患者的痛苦难以言表，给他们本人及家人产生了严重的身心创伤，也引起人们对贫铀弹的关注。1998年8月，美国防部曾专门发表了研究报告《海湾战争中的贫铀弹》，去年12月19日又发表《海湾战争中的贫铀弹(二)》，极力否认贫铀弹是海湾战争综合症的主要杀手。不过，事实胜过雄辩，贫铀弹绝对脱不了干系。

其后，美国在巴尔干故伎重演，1994-1995年间在波黑使用10800枚贫铀弹，1999年在南联盟投下31000枚，严重破坏了整个巴尔干地区的生态环境。由于美国已预做防范，其维和士兵避开了那些受贫铀弹污染严重的地区，并采取了一些预防措施。所以，这次遭祸害的是美国那些欧洲盟友，这种背后插刀的行为已引起它们的强烈不满，再加上新当选的美国总统布什及其核心幕僚放话要从巴尔干撤军，这一切都给动荡中的美欧关系带来新的冲击。

尽管美国军方和“铁哥们”英国军方还在力不从心地拒不承认现实，但世界各国都已对贫铀弹深恶痛绝，北约多数盟国也强烈要求美国给一个明确的说法。而令人不可思议的是，面对众怒，美军方还顽固坚持要继续使用贫铀弹，个中原因无非有三：一是看中这种弹药的杀伤威力；二是还有大量储备，包括在日、韩等国都储备有大量的贫铀弹；三是另有企图，即利用这种特殊武器将战争的伤害永久地留给对手，不仅让其在战时受创，也要令其在短时间内无法从战争中恢复元气，数十年、数百年地承受战争痛苦。

铀的各种同位素都具有放射性，主要是抽射线，其中U234的辐射能占绝对优势。天然铀中U234含量虽少，但其辐射能几乎占全部辐射能的一半。

贫铀也有放射性，由于贫铀中U234、U235含量减少，因此贫铀的辐射能仅是天然铀的60％，虽然弱一些，但并无本质减少，贫铀的辐射能主要是由U238贡献的。

贫铀除了具有放射性外，它的金属性能也是其他金属不可替代的。它具有高密度、高硬度、高韧性等物理特性，其密度为19.3克／厘米3，可以和钨匹敌，几乎是铅的2倍。

二、贫铀弹

贫铀作为核燃料的副产品，在过去相当长的时间内被作为核废料，而用于核废料的管理费用是相当巨大的。因此各生产核燃料的国家都为贫铀的利用寻找出路。目前已有不少国家将贫铀用于新弹药的研制，生产了贫铀弹。美国在贫铀的利用方面取得了突破性进展，美国生产的新式M1A1坦克采用了贫轴装甲，大大提高了坦克防护能力。在海湾战争期间，美国使用了贫铀穿甲弹。

贫铀穿甲弹穿甲性能很强。一是由于贫铀密度大，制成相同体积的弹丸时质量大。根据物理学原理，在同等火药的情况下，弹丸获得的动能相同，而一个物体的动量P和动能Ek的关系为P=2mEk，可见弹丸在动能相同的情况下，其动量和质量m的平方根成正比。而根据物理学中的动量原理，弹丸穿甲时的平均穿透力F、穿甲时间和弹丸动量P有如下关系：

Fdt—P…F＝P/t=ZmE/t

因此弹丸穿透力和弹丸质量平方根成正比，这就是贫铀穿甲弹为什么穿甲性能很强的主要原因。其次贫铀的高硬度也是重要因素，又由于铀易氧化，穿甲时发热燃烧，形成较大的后破坏作用，杀伤乘员及破坏坦克的内部设备。

三、贫铀弹的毒性和对环境的影响

贫铀的毒性有放射性毒性和作为重金属的化学毒性两个方面。

放射性主要是a射线，a粒子在空气中射程大约为2。73厘米，在致密物质中射程更短，仅能穿透人体皮肤角质层，受损伤的仅是无生命的组织，因此基本不存在外照射危害。但贫铀弹燃烧时，汽溶胶化了的氧化铀和贫铀微粒可以进入人体内部，以很大的概率被人体器官吸收，形成严重的内照射，使人体器官受到严重损伤。关于化学毒性，铀进入人体内时，在骨、肾脏、肝脏内沉积，尤其是肾脏，其抗铀的毒性最弱。

贫铀燃烧时，形成淡黄色烟雾状氧化铀尘埃，这些尖埃状氧化铀扩散开来，会对周围的区域造成放射性污染。它的危害与原子弹爆炸后造成的放射性沾染相比并不逊色，只不过每发穿甲弹的沾染区较小而已。

贫铀弹与海湾综合症

天然铀被提取出供核武器装料或核反应堆核燃料用的铀－235之后剩余的核废料，被称为贫化铀，简称贫铀。贫铀弹是指以贫铀为主要原料制成的各种导弹、炸弹、炮弹或子弹。以高密度、高强度、高韧性的贫铀合金做弹芯的贫铀弹，在袭击目标时，产生高温化学反应，其爆炸力、穿透力大大超过一般弹药，可摧毁坚固建筑物和攻击坦克和装甲车。贫铀在击中目标后容易氧化燃烧，在高速穿破装甲时，可使敌方武器或燃料着火焚烧，破坏力很强。

对于贫铀弹对人体和环境的危害程度，至今仍缺乏系统研究。但贫铀弹在爆炸过程中，其高度浓集的铀会形成非常分散的放射性微粒和气溶胶，其中50％以上是可吸入粒子，大部分在肺液中难溶。在战争中，贫铀弹对人员的杀伤，主要有体内污染和通过弹片嵌入伤口的污染。贫铀弹爆炸后会造成局部地区铀浓度的骤然升高，放射性微粒和气溶胶随空气流动四处飘散，散布在空中，或落在地面和河流，并逐渐沉降至地表，进入水和土壤，难以进行清除。贫铀中的铀－238半衰期长，可以长期污染环境和人类的食物链，给该地区人们的生活和生产带来长期的、严重的影响。

1991年海湾战争后，美国、加拿大、英国等国的士兵相继出现长期疲劳、肌肉疼痛、记忆退化和失眠等症状，被称为“海湾综合症”。以当时参加“沙漠风暴”行动的大约70万名士兵为例，12年内已有20万人患病，其中有数千人死亡。此外，据报道，海湾战争后，伊拉克南部的癌症患者增加了20％，伊拉克新生儿中的畸形儿比例也大幅增加。许多人怀疑，在战争中使用贫铀弹是产生这些这些现象的主要原因。但美国政府对此一直没有明确承认。美国国防部在过去10年间总共斥资2亿美元，先后进行了200多项研究，试图找出“海湾综合症”的病因，甚至还在2002年10月公布了两份研究报告，但始终无法得出具体的结论，更不能找到有效的防治方法。所以这种“怪病”至今仍让美国士兵心有余悸。

美国在科索沃战争中也使用过贫铀弹。

天然铀被提取出供核武器装料或核反应堆核燃料用的铀－235之后剩余的核废料，被称为贫化铀，简称贫铀。贫铀弹是指以贫铀为主要原料制成的各种导弹、炸弹、炮弹或子弹。以高密度、高强度、高韧性的贫铀合金做弹芯的贫铀弹，在袭击目标时，产生高温化学反应，其爆炸力、穿透力大大超过一般弹药，可摧毁坚固建筑物和攻击坦克和装甲车。贫铀在击中目标后容易氧化燃烧，在高速穿破装甲时，可使敌方武器或燃料着火焚烧，破坏力很强。

对于贫铀弹对人体和环境的危害程度，至今仍缺乏系统研究。但贫铀弹在爆炸过程中，其高度浓集的铀会形成非常分散的放射性微粒和气溶胶，其中50％以上是可吸入粒子，大部分在肺液中难溶。在战争中，贫铀弹对人员的杀伤，主要有体内污染和通过弹片嵌入伤口的污染。贫铀弹爆炸后会造成局部地区铀浓度的骤然升高，放射性微粒和气溶胶随空气流动四处飘散，散布在空中，或落在地面和河流，并逐渐沉降至地表，进入水和土壤，难以进行清除。贫铀中的铀－238半衰期长，可以长期污染环境和人类的食物链，给该地区人们的生活和生产带来长期的、严重的影响。

1991年海湾战争后，美国、加拿大、英国等国的士兵相继出现长期疲劳、肌肉疼痛、记忆退化和失眠等症状，被称为“海湾综合症”。以当时参加“沙漠风暴”行动的大约70万名士兵为例，12年内已有20万人患病，其中有数千人死亡。此外，据报道，海湾战争后，伊拉克南部的癌症患者增加了20％，伊拉克新生儿中的畸形儿比例也大幅增加。许多人怀疑，在战争中使用贫铀弹是产生这些这些现象的主要原因。但美国政府对此一直没有明确承认。美国国防部在过去10年间总共斥资2亿美元，先后进行了200多项研究，试图找出“海湾综合症”的病因，甚至还在2002年10月公布了两份研究报告，但始终无法得出具体的结论，更不能找到有效的防治方法。所以这种“怪病”至今仍让美国士兵心有余悸。

美国在科索沃战争中也使用过贫铀弹。