核與化學損傷/核武器概述

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核武器與化學武器損傷

核武器損傷和防護
- 核武器概述
- 核武器的四種殺傷因素
- 核武器的殺傷作用
- 對核武器損傷的防護

核武器（nuclear weapon）是利用原子核裂變或聚變反應(yīng)，瞬間釋放出巨大能量，造成大規(guī)模殺傷和破壞作用的武器。原子彈、氫彈和中子彈統(tǒng)稱核武器。核武器是戰(zhàn)略威懾和扼制常規(guī)戰(zhàn)爭的主要手段，現(xiàn)代戰(zhàn)爭大多是核武器威懾下的常規(guī)武器局部戰(zhàn)爭。
　　核武器的威力取決于爆炸時所釋放出的能量，以TNT當量（TNt equivalent）表示。所謂TNT當量是指核爆炸時所釋放的能量相當于多少噸（t）TNT炸藥爆炸所釋放的能量。
　　核武器按爆炸威力可分為百噸（10²t）級、千噸(kt)級、萬噸(10¹kt)級、十萬噸(10²kt)級、百萬噸（Mt）級和千萬噸(10¹Mt)級。所謂萬噸級核武器，是指其當量在萬噸數(shù)量級之內(nèi)，即1萬噸以上至十萬噸以下。其它噸級的含意依此類推。
　　核武器按戰(zhàn)斗使用又可分為戰(zhàn)略核武器和戰(zhàn)術(shù)核武器。戰(zhàn)略核武器包括陸基、核潛艇發(fā)射的彈道導彈，遠程飛行運載導彈，巡航導彈核航彈；戰(zhàn)術(shù)核武器包括地面、海上和飛機上發(fā)射的中短程核彈頭導彈、巡航導彈、核航彈、以及核大炮、核地雷、核水雷和核魚雷等。核武器的發(fā)展趨勢是：增強靈活使用能力，向核彈小型化、彈種多樣化、當量可調(diào)化發(fā)展；增強打擊能力，提高命中精度；增強突防能力，發(fā)展多彈狀技術(shù)；增強快速反應(yīng)能力。核武器即使在戰(zhàn)爭中不直接使用，也在高科技局部戰(zhàn)爭中起著重要的威懾作用。

一、核武器的爆炸原理及基本構(gòu)造
　　（一）原子彈
　　1．爆炸原理：原子彈（atomic bomb）的爆炸原理是重原子核裂變的鏈式反應(yīng)（chain reaction of heavy nuclear fidssion）。
　　一些重元素（如²³⁵U、²³⁹U）的原子核在一個中子轟擊下，分裂成兩個質(zhì)量相近的新核（也稱核碎片），并放出2～3個中子和200MeV能量過程，稱為重核裂變反應(yīng)。如²³⁵U的反應(yīng)式為：

　　式中：X、Y為新原子核（核碎片）。
　　每個重核裂變時釋放出的2～3個中子，若有一個中子再轟擊另一重核引起分裂，分裂后又發(fā)生這樣的反應(yīng)；如此能使重核裂變反應(yīng)自動連續(xù)地進行，稱為重核裂變的鏈式反應(yīng)（圖2-1）。

圖2-1 重核裂變的鏈式反應(yīng)示意圖
　　重核裂變鏈式反應(yīng)，必須在一定質(zhì)量的體積中才能進行。能持續(xù)重核裂變鏈式反應(yīng)持續(xù)進行的裂變物質(zhì)的最小質(zhì)量，叫做臨界量（critical mass），與臨界面質(zhì)量相對應(yīng)的體積，叫做臨界體積（critical size）。
　　2．基本構(gòu)造：原子彈主要由核裝料（²³⁵U或²³⁹Pu）、引爆裝置、中子源、中子反射層和核裝料彈殼等組成（圖2-2）。
　　
圖2-2 原子彈結(jié)構(gòu)示意圖
　　3．起爆過程：當引爆裝置點火后，引起各炸藥塊同時爆炸，產(chǎn)生巨大壓力向中心擠壓，使分裝的、每塊小于臨界質(zhì)量的核裝料，驟然合攏成一個球體，達到超臨界狀態(tài)。在中子源發(fā)射的中子轟擊下，引起按等比級數(shù)發(fā)展的越來越激烈的重核裂變鏈式反應(yīng)，在極短的時間內(nèi)使一定的量的重核裂變，釋放巨大能量，形成猛烈的核爆炸。1kg²³⁵U或²³⁹PU，只需百萬分幾秒，經(jīng)200代就可以全部裂變，釋放的能量相當于20ktTNT炸藥爆炸時所釋放的能量。
　　（二）氫彈
　　1．爆炸原理：氫彈（hydrogen bomb）的爆炸原理是輕原子核聚變反應(yīng)(light nuclear fusion reaction)。
　　一些輕核素（如²₁H、³₁H等）的原子核，在幾千萬度的高溫下發(fā)生聚變反應(yīng)，并放出中子和巨大能量。如：　
　　由于聚變反應(yīng)須在極高溫度下才能進行，故聚變反應(yīng)又稱熱核反應(yīng)（thermonuclear reaction），氫彈也叫做核武器(thermonuclear weapon)。
　　2．基本構(gòu)造：氫彈主要由熱核裝料（通常用氘化鋰）、引爆裝置（為一枚小當量原了彈）和彈殼（常摻有²³⁸U）等組成（圖2-3）。

圖2-3 氫彈結(jié)構(gòu)示意圖
　　3．起爆過程：首先引爆原子彈，氘化鋰在高溫、高壓和中子作用下，鋰即產(chǎn)生氚，隨之氘氚迅速聚合，放出高能中子和巨大能量，引起比原子彈更為猛烈的爆炸。1kg氘氚混合物完全聚變，所釋放的能量為1kg²³⁵U或²³⁹Pu完全裂變所釋放能量的3～4倍。氫彈是裂變——聚變雙相彈。若彈殼中含有²³⁵U，則氘氚聚變產(chǎn)生的高能中子能使²³⁵U發(fā)生裂變，增加裂變碎片的產(chǎn)額，提高爆炸威力。這種氫彈稱裂變—聚變—裂變?nèi)鄰棥?br /> 　　（三）中子彈
　　中子彈（neutron bomb）是利用氘氚聚變反應(yīng)，產(chǎn)生高能中子殺傷人員的戰(zhàn)術(shù)核武器。其構(gòu)造與氫彈類似（圖2-4）。

圖2-4 中子彈結(jié)構(gòu)示意圖
　　中子彈的特點是：
　　1．中子產(chǎn)額高、能量大：中子彈是氘與氚、氘與氘、氚與氚的聚變，聚變能量的80％以上以中子形式釋放出來。與同等爆炸威力的原子彈相比，中子的產(chǎn)額肌肉可以大10倍，中子的平均能量達14MeV，甚至高達17MeV。
　　2．光輻射、沖擊波作用僅為同當量原子彈的十分，放射性沾染輕微。
　　3．當量小，一般為1～3kt。
　　二、核武器的爆炸方式
　　核武器的爆炸方式可直接影響殺傷破壞效應(yīng)，因此可根據(jù)不同的使用目的選用爆炸方式，以達到最大的殺傷破壞效應(yīng)。也可參照爆炸方式，分析、預(yù)測核襲擊造成的殺傷破壞情況。
　　核爆炸方式肌肉可以分為空中爆炸（air burst）、地下爆炸(land surface burst)、地下爆炸(underground burst)，以及水面爆炸(water surface burst)和水下爆炸(underwater burst)等幾種。
　　大氣層中的核爆炸，通常以火球是否接觸地面作為劃分空爆和地爆的標準，接觸地面為地爆；不接觸地面為空爆。不同爆炸方式用爆炸高度（m）和當量（kt）立方根的比值來表示，此比值稱為比例爆高（scaled height of burst），簡稱比高（h），其單位是m/(kt)^1/3。即
　　
　　不同爆炸方式的比高劃分如下：
　　地爆　0～60
　　空爆：＞60；
　　低空爆炸（low altitude explosion）　60～120
　　中空爆炸（middle altitude explosin）120～250
　　高空爆炸（high altitude explosion）　＞250
　　比高為0時好為直接貼在地面的爆炸，比高＜60時，火球接觸地面，爆炸高度在30km以上為超高空爆炸。地下或水下爆炸，是指在地下或水下一定深度的爆炸。
　　三、核武器的爆炸景象
　　核爆炸時，產(chǎn)生特異的外觀景象。除地下（水下）爆炸外，其共同的特點是依次出現(xiàn)閃光（flash）、火球（fire ball）、蘑茹狀煙云（mushroom cloud），并發(fā)出巨大響聲。
　　根據(jù)核爆炸外觀景象的特征（表2-1），肌肉可以初步估計爆炸方式，還可根據(jù)火球大小，上升速度等參數(shù)估算爆炸當量。
表2-1 核武器空爆和地爆時外觀景象的特征

外觀景象	空　爆	地　爆
火球	不接觸地面空中爆炸時，開始為球形，當?shù)孛?a href="/w/%E5%8F%8D%E5%B0%84" title="反射">反射沖擊波到達時變形超高空爆炸時始終是球形	接觸地面始終近似半球形
煙支和塵柱	低空、中空爆炸時，煙云和塵柱最初不連接，而后塵柱追及煙云，互相連接高空爆炸時，煙云和塵柱始終不連接超高空爆炸時不形成塵柱	煙云和塵柱一開始就連接在一起，煙云顏色深暗，塵柱較粗大