核武器殺傷破壞效應

核武器殺傷破壞效應

造成殺傷破壞的主要因素有:衝擊波、光輻射、早期核輻射、放射性沾染和電磁脈衝。它們在核爆炸總能量中所占的份額,取決於核武器的類型和爆點的環境條件。

核武器殺傷破壞效應

正文

核武器爆炸對人員和物體造成的殺傷破壞作用及效果。造成殺傷破壞的主要因素有:衝擊波、光輻射、早期核輻射、放射性沾染和電磁脈衝。它們在核爆炸總能量中所占的份額,取決於核武器的類型和爆點的環境條件。通常核子彈空中爆炸時,衝擊波約占總能量的50%,光輻射約占35%,早期核輻射約占5%,放射性沾染約占10%。氫彈空中爆炸時,衝擊波與光輻射的總份額有所增加,而放射性沾染的份額則減少,增減額隨聚變-裂變比的不同而異。增強某種效應的核武器,該種殺傷破壞因素的份額就大大增高。無論哪種核武器爆炸,電磁脈衝的能量份額都很小,但對電子和電氣設備等目標的破壞作用卻很大。
衝擊波 核爆炸形成的高溫高壓氣團以極高的速度向外膨脹,猛烈壓縮和推動周圍介質所產生的高壓脈衝波。其特性與傳播規律和普通炸藥爆炸的衝擊波相似,但其超壓和動壓值比普通炸藥爆炸時大得多,作用時間也長得多,當壓力恢復到正常值以後,還有較明顯的負壓作用期。衡量衝擊波殺傷破壞能力的主要參數是超壓、動壓(帕斯卡)和正壓作用時間(秒)。當量為萬噸以上的核彈在空中和地面爆炸時,衝擊波是在較大範圍內起殺傷破壞作用的主要因素。它作用於地面形成的地內壓縮波和地震波,對爆心投影點附近地面和地下目標有很大破壞力。觸地或淺地下爆炸形成彈坑的過程,也會對地下目標造成嚴重破壞。核彈在水下爆炸產生的衝擊波,可摧毀水中艦艇和設施。衝擊波對目標的殺傷破壞效應有直接和間接兩類。直接效應主要是超壓的擠壓和動壓的撞擊所致:人員受擠壓、摔擲會發生內臟損傷和外傷;物體被擠壓、推動或拋擲會變形和毀壞。間接效應是被受衝擊波破壞的物體打擊而間接造成的。
光輻射 核爆炸形成的高溫高壓火球,在頭幾十秒內輻射出極其強烈的光和熱。其強弱用光衝量表示,即火球在發光時間內投射到與光輻射傳播方向垂直的單位面積上的能量。光衝量的單位為焦耳/厘米2。大氣能見度差則光衝量值小。其他條件相同時,空中爆炸的光衝量比地面爆炸大。光輻射是核彈空中爆炸和地面爆炸時造成殺傷破壞的重要因素。它對物質的作用主要是熱效應。物體吸收能量後溫度迅速上升,以至燃燒或熔化。因此,物體吸收光輻射的能力對破壞程度有重要影響。光輻射對人員的傷害主要是燒傷,照射到人的體表會引起直接燒傷;使衣服或所處環境著火可造成間接燒傷;強光可使人眼底燒傷或暫時失明,即“閃光盲”。光輻射引起的火災可造成大範圍的破壞。
早期核輻射 亦稱貫穿輻射,核爆炸頭十幾秒內所放出的具有很強貫穿能力的中子和γ射線,主要由彈體內的核反應產生,或從裂變產物中釋放,或由中子與空氣作用放出。早期核輻射可直接或間接使物質電離,造成輻射損傷。中子還可使某些物質產生感生放射性。早期核輻射對人員和物體的損傷程度取決於吸收劑量,單位是戈瑞。早期核輻射的強度由於空氣吸收,隨距離的增加衰減很快。因此,即使千萬噸級的大氣層核爆炸,早期核輻射殺傷破壞半徑也不超過4公里,其主要殺傷破壞對象是人員和電子器件。 人員在短時間內受到1戈瑞以上劑量照射時,會發生急性放射病。電子器件在大劑量或高劑量率作用下會嚴重損壞。
放射性沾染 核爆炸產生的放射性物質所造成的沾染。這類物質有核裂變碎片、感生放射性物質和未反應的核裝料。它們具有γ、β和ɑ 放射性,半衰期由數秒至數萬年不等。地面放射性沾染程度的大小用照射率表示,通常指在地面以上1米左右高度處單位時間內受到的照射量。 照射率的單位為庫侖/千克·小時。物體的沾染程度通常用該物體單位面積(或重量、體積等)上的放射性強度來表示。核武器的當量、爆炸方式和氣象條件,對放射性沾染的程度和分布有重要影響。條件相同時,地面爆炸造成的沾染比空中爆炸時嚴重得多;同一次爆炸,下風方向比上風方向的沾染嚴重得多。在軍事上,一般以5.2×10-4庫侖/千克·小時的照射率作為沾染區邊界的參考值。沾染區面積大的可達上千平方公里,人員在核爆炸後數小時甚至數天內一般不能在該區域行動。放射性沾染的主要殺傷對象是人和其他動物。其強度比早期核輻射低得多,但作用的時間卻長得多。它對人員的直接傷害有射線外照射、沾染皮膚造成灼傷和吸入放射性物質造成內照射。環境的沾染還會對人類造成間接危害。
電磁脈衝 核爆炸產生的強脈衝射線和周圍物質相互作用產生的向外輻射的瞬時電磁場。它的脈衝寬度很窄,頻譜很寬,強度可達到比普通無線電波高百萬倍。當其遇到適當的接收體時,可在瞬間產生很高的電壓和很強的電流,損壞電子或電氣設備,使指揮控制通信系統失靈。爆炸當量相同時,電磁脈衝的強度隨爆高的不同差別很大,其中以超高空核爆炸產生的電磁脈衝效應最強,作用範圍最廣,可達遠離爆心數千公里的目標,對飛行中的衛星和飛彈威脅很大。
除上述五種效應外,空中爆炸形成電離層的附加電離區,對短波通信和雷達工作也會產生嚴重影響。
瞬時殺傷破壞因素及其綜合效應 衝擊波、光輻射和早期核輻射對一定目標的作用,主要發生在核爆炸後1分鐘以內,屬於即時的殺傷破壞,故統稱瞬時殺傷破壞因素。它們對人員的殺傷程度,按對戰鬥力的影響和治癒的可能性,分為極重度、重度、中度和輕度殺傷;對人員、裝備的毀傷程度,按恢復和治癒的難易及對性能的影響,分為重度、中度和輕度破壞。各殺傷破壞等級均有具體標準,例如中度殺傷指人員一般會喪失戰鬥力,但基本上可以治癒;中度破壞,指該物基本上不能使用,需大修方能復原。通常在給定爆炸當量和比高時,根據目標殺傷破壞的參數值,即可確定某種因素的殺傷破壞半徑。 下表列出在當量100萬噸、比高120米/千噸1/3的情況下,開闊地面的暴露目標遭受中等殺傷破壞的主要參數值及相應的殺傷破壞半徑:

核武器殺傷破壞效應核武器殺傷破壞效應
位於開闊地面的暴露目標,通常會受到兩種以上殺傷破壞因素的綜合作用,它們所造成的殺傷破壞稱為核武器綜合殺傷破壞效應(圖1、圖2)。目標受到綜合作用時,其殺傷破壞程度一般不能單由一種因素來決定,必須考慮幾種因素的綜合作用,這對人員尤為明顯。人員受一種因素作用造成的損傷稱為單一傷,受綜合作用造成的損傷稱為複合傷。幾種因素綜合作用時,以殺傷破壞範圍最大的那種因素的作用半徑作為綜合殺傷破壞半徑。

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核武器殺傷破壞效應核武器殺傷破壞效應
核爆炸雖能造成嚴重的殺傷破壞,但認識其特點和規律後,採取適當措施,也是可以防護的。
參考書目
 Samual Glasstone and Philip J . Dolan ,The Effects of Nucleɑr Weɑpons (Third Edition),Prepared and Published by the U.S.Department of Defense and the U.S.Department of Energy,1977.

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