核武器

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核武器(英文名:nuclear weapon)是利用能自持进行的 原子核 裂变或 核聚变 反应瞬时释放的巨大的能量,产生爆炸作用,并具有大规模毁伤破坏效应的武器。主要包括裂变武器(第一代核武器,通常称为 原子弹 )和聚变武器(亦称为 氢弹 ,分为两级及三级式)。核武器也叫核子武器或原子武器。从广义上说核武器是指包括投掷或发射系统在内的具有作战能力的核武器系统。核武器通常指狭义的核武器,即由核战斗部与制导,突防等装置装入弹头壳体组成的 核弹 。核战斗部的主体是核爆炸装置,简称 核装置 。核装置与引爆控制系统等一起组成核战斗部。将核战斗部与制导、突防等装置装入弹头壳体,即构成 弹道导弹核弹头

基本介绍

原子弹爆炸 核武器,也叫核子武器或原子武器。是指利用自持(不需外界干预,自身可持续进行) 核裂变 或核聚变反应(或两者兼有)瞬间释放出的巨大能量产生爆炸作用造成大规模杀伤或破坏以及造成大面积污染效果的武器。主要包括裂变核武器(第一代核武,通常称为原子弹)和聚变核武器(亦称为氢弹,分为两级及三级式)。亦有些还在武器内部放入具有感生放射的轻元素,以增大辐射强度扩大污染,或加强中子放射以杀伤人员(如 中子弹 )。

核武器系统由核战斗部、投掷系统和指挥控制系统构成。从广义上讲,核武器就是指整个核武器系统;从狭义上说,核武器仅指核战斗部。

命名背景

一般化学炸药如梯恩梯(TNT)爆炸时释放的能量,来自化合物的 分解反应 。在这些化学反应里,碳、氢、氧、氮等原子核都没有变化,只是各个 原子 之间的组合状态有了变化。 核反应 与化学反应则不一样。在核裂变或核聚变反应里,参与反应的原子核都转变成其他原子核,原子也发生了变化。因此,人们习惯上称这类武器为原子武器。但实质上是原子核的反应与转变,所以称核武器更为确切。

历史进程

1945年7月16日,美国进行了世界上第一次核爆炸实验。

1945年8月6日,美国用B-29型轰炸机运载小男孩2万吨当量原子弹轰炸 广岛 。爆炸时间:8点15分43秒,城市中心12平方公里内的建筑物全部被毁,全市房屋毁坏率达70%以上。关于死亡人数,日美双方公布数字相差甚大。据日本官方统计,死亡和失踪人数达71379人,受伤人数近10万人。

1945年8月9日10点58分,“胖子”原子弹被投放于 长崎

此后,苏、英、法相继进行了核爆炸试验,接着又进行了威力更大的氢弹试验。据统计,地球上已记录到约2053次 核试验 。美国1093次,其中200次为 大气层核试验 (11次高空,81次中空,72次地面,36次水面),888次 地下核试验 ,五次水下。前 苏联 进行715次核试验,其中大气层212次,地下核试验500次,水下3次。法国188次, 英国 43次,中国35次,印度6次, 巴基斯坦 5次。

杀伤破坏介绍

核武器 核武器是迄今人类制造的杀伤破坏威力最大的武器。核武器的杀伤破坏作用是其爆炸瞬间释放的巨大 能量转化 出的多种杀伤破坏因素造成的。这些杀伤破坏因素分为两类:第一类作用时间仅为数十秒,称为瞬时杀伤因素,包括 光辐射冲击波 、早期 核辐射 、核电磁脉冲等4种;第二类作用时间可持续几天甚至更久,主要是指爆炸产物的放射性沾染:

核弹杀伤力计算公式:

有效杀伤距离= C ×  爆炸当量 ^(1/3)................ (C为比例常数,^(1/3)为求 立方根

一般取比例常数为1.493885

当量为10万吨时,

有效杀伤半径= 1.493885 × 10^(1/3) = 3.22千米

有效杀伤面积 = pi × 3.22 × 3.22 = 33平方千米

当量为100万吨时,

有效杀伤半径= 1.493885 × 100^(1/3) = 6.93千米

有效杀伤面积 = pi × 6.93 × 6.93 = 150平方千米

当量为1000万吨时,

有效杀伤半径= 1.493885 × 1000^(1/3) = 14.93千米

有效杀伤面积 = pi × 14.93 × 14.93 = 700平方千米

当量为1亿吨时,

有效杀伤半径= 1.493885 × 10000^(1/3) = 32.18千米

有效杀伤面积 = pi × 32.18 × 32.18 = 3257平方千米

核武器系统,一般由核战斗部、投射工具和指挥控制系统等部分构成,核战斗部是其主要构成部分。

核战斗部亦称核弹头,并常与核装置、核武器这两个名称相互代替使用。实际上,核装置是指核装料、其他材料、起爆炸药与 雷管 等组合成的整体,可用于核试验,但通常还不能用作可靠的武器;核武器则指包括核战斗部在内的整个核武器系统。

第一类作用

光辐射

光辐射就是核爆炸时从温度高达数百万、几千万度的火球辐射出来的光和热。

它可造成人员皮肤烧伤、视网膜烧伤、闪光(致)盲;如果炽热的空气被吸入还可造成呼吸道烧伤。光辐射还能使木、棉、 橡胶 、塑料制品熔化、碳化、燃烧,使 火药 燃烧、熔化;还能引爆 炸药 ,引起火灾。

冲击波

冲击波是爆炸瞬间形成的高温火球猛烈向外膨胀、压缩周围空气形成的高压气浪。

它以 超音速 向四周传播,随距离的增加,传播速度逐渐减慢,压力逐渐减小最后变成声波。冲击波的直接杀伤是通过超压挤压人体内脏和听觉器官,及其动压使人体抛出,撞击地面或其它物体造成的。间接杀伤是指被冲击波破坏的物体(如倒塌的房屋)或抛射的物体作用于人体造成的损伤。冲击波也能破坏工事、建筑物和武器装备。

早期核辐射

早期核辐射是指核爆炸前十几秒内放出的 r射线 和中子流。前者以光速传播,后者速度也可达每秒数千米至几千万米,两行均有很强的穿透能力。早期核辐射能引起人员、牲畜的 放射病

核电磁脉冲

核爆炸瞬间释放的r和X射线与周围的分子、原子相互作用产生大量 带电粒子 ,这些 粒子 高速运动,在爆心周围形成很强的瞬时 电磁场 ,并以波的形式向四面八方扩散传播,这就是 核电磁脉冲 。核电磁脉冲场强很高、频谱很宽,传播速度快(光速),作用范围比光辐射、冲击波和早期核辐射大得多。它能在导体中感生出很大的瞬时电压和电流,干扰或破坏无防护的电子设备、电路和元器件。

第二类作用

放射性沾染

核爆炸产生的 放射性沉降 物质对地面、水、空气、食品、人体、武器装备等造成的污染,称为 放射性沾染 。对于暴露的人员, 放射性物质 的各种射线将使其患放射病。放射性沾染通过空气、水或食物进入人的口、鼻、体内组织,也会引起放射病。

综合杀伤破坏

核爆炸时上述各种杀伤破坏因素几乎同时发生,因此,其对人员和武器装备的杀伤破坏往往是多种因素综合作用的后果。

具体型号

核分裂型

1945年在 日本长崎 投下的核武器,引起高达18公里的 蘑菇云

主条目:原子弹

核分裂 核武透过核分裂释放能量。重核子如铀或鈈在中子冲击下发生核分裂反应,分裂成为较轻的 核子 ,同时释放更多的 中子 ,造成连锁反应。传统上核分裂核武称为原子弹。

大部分的核分裂核武是使用化学炸药,把在 临界质量 以下的 铀-235 或鈈挤压成超越临界质量的一块,然后在中子照射下产生不受控的连锁反应,释放大量能量。起爆的方式可分为枪式和内爆式。美国第一枚投掷在日本广岛的核武小男孩即为枪式起爆的 铀弹 。第二枚投掷在长崎的胖子为内爆式起爆的 钚弹

一磅的铀-235分裂时可放出大约三千七百亿焦耳的能量,约为82太焦耳/公斤(TJ/kg)。一般的 连锁反应 只维持一微秒(μs),功率约为82艾瓦/公斤(EW/kg),或每原子200兆电子伏/秒。

核融合型

主条目:氢弹

两种核分裂起爆方式

核融合核武透过核聚变释放能量。轻核子如氢或氦结合成较重的元素,同时释放大量的能量。使用 核融合 过程的武器亦常被称为氢弹,因为氢是核融合的常用材料。核融合核武有时亦称 热核武器 ,因为它们的连锁反应需要更高的温度启动。

一般的氢弹会先引爆作为前级的核分裂弹,造成足够的温度及压力,之后的后级核融合才会开始。后级可以无限制地连锁起来,制成比普通核分裂强力很多的核武。

只有美、俄、英、中、法五国拥有使用与生产氢弹的能力。印度在1998年5月进行的核试验中试爆了带 热核 装置的核弹,可能拥有氢弹或已经研制成功了氢弹。

分裂融合

区别核武器是属于核分裂还是核融合核武,要靠分辨武器能量的主要来源。因为现代的核武通常结合两种核反应:聚变需要先以裂变产生足够的温度及压力启动;同时 裂变 在聚变开始后效率会得到提高。故此部分核武是三级设计:最先在外围第一级先用核裂变,造成聚变条件。中部第二级聚变发生后,再引起弹头中心的第三级的第二次裂变反应,造成裂-聚-裂反应的三级核弹,是现在最大破坏性的武器。此核弹称为 三相弹氢铀弹 、三级效应超级炸弹或肮脏的氢弹。

加强型

美国 三相 氢弹设计,氢弹都是三相弹,因为不先有裂变的高温高压不可能产生融合。

又称助爆原子弹,虽然名为「原子弹」实和中子弹同为为广义氢弹一种,指虽然像典型氢弹般有聚变材料作为核爆增强剂,但 聚变 的主要作用是提供足够中子,给裂变材料的分裂反应更为完全,意味所需的聚变材料较少,所以较一般氢弹小巧。通常此设计是用于小型的战略级核弹,因威力虽然逊于典型氢弹却胜在较紧凑。

按能量原理分

核武器从释放能量原理的角度划分,可以分为裂变核武器与聚变核武器

裂变核武器

一个重原子核(如 铀235 , 钚 239)分裂为质量相接近的两个或几个较轻的原子核,称为核裂变。利用铀235或钚239原子核的自持裂变链式反应原理制成的核武器,称为裂变核武器,通常称为原子弹。平时,原子弹中的铀235和钚239裂变装料处于次临界状态,不会产生核爆炸。起爆时利用常规炸药爆炸使次临界状态的裂变装料在瞬间达到超临界状态,产生自持裂变链式反应并将反应能量以爆炸形式瞬间释放出来。

按起爆方式,原子弹可分为枪式和内爆式两种。前者的核装药由若干块处于亚临界的铀235或钚239组成。化学炸药爆炸使其合拢,达到超临界状态,实现核爆炸。后者是利用化学炸药爆轰,通过内爆压缩处于亚临界状态的裂变材料,使其密度加大而达到超临界状态,实现核爆炸。

聚变核武器

轻原子核相遇,聚合成为较重的原子核,称为核聚变。 聚变反应 必须在极高温度(几千万度)下才能发生,因此又称为热核反应。聚变反应释放的能量高于裂变反应,1千克 氘 (符号:D)、 氚 (符号:T)混合物完全聚合释出的能量是1 千克铀235裂变能量的四倍多。

利用氢的同位素氘、氚等轻原子核的聚变反应原理制成的核武器称为热核武器或聚变武器,通常称为氢弹。目前热核反应的条件只能由原子弹爆炸来提供。因此目前氢弹都用原子弹作为引发聚变反应的“扳机”,又称为“初级”。氢弹内发生热核反应并用高能中子诱发 重核裂变 的部分称为氢弹主体,又称次级。氢弹的初级和次级按特定的组合方式装在同一弹壳内。

核武器 中子弹(加强辐射弹)

以高能中子为主要杀伤因素而相对减弱冲击波和光辐射效应的核武器,称为中子弹,或“加强辐射弹”,或“弱冲击波强辐射弹”。

中子弹是一种小型、低当量氢弹,它以氘和氚为聚变材料,以尽可能低的核裂变当量弹为“扳机”,使其 中子辐射 大大增强,冲击波、光辐射和放射性沾染均相对减弱。据测算,1 枚当量为1千吨的中子弹,在150米高度爆炸时,其瞬时核辐射杀伤半径可达800米,对 坦克 乘员的杀伤相当于1枚当量为1万吨的原子弹,而冲击波对建筑物的破坏半径约为550米,不及该原子弹的1/2。中子弹扳机的特点是利用较少裂变材料就能放出较多能量以满足氘氚聚变反应所需的高温。其技术关键一般说来是:用临界质量小的钚239代替铀235,使装料减少到1/3;在裂变扳机中加入少量氘氚混合物。中子弹爆炸过程大致如下:首先是化学炸药爆炸引发钚239的裂变反应;然后钚239的裂变反应引发“扳机区”氘氚混合物的聚变反应,产生大量高能中子,促进钚239的裂变,放出更多中子并进一步提高“扳机区”的温度。此过程称为“中子反馈”;中子弹用的此种扳机称为“加强原子弹”;最后裂变反应产生的高温高压引发聚变材料区氘氚的聚变反应。

中子弹是一种 战术核武器 ,能有效地杀伤人员和对付装甲集群目标,其对建筑物和武器装备的破坏作用很小,放射性沾染也很轻。适合于本土防御作战使用。

其它分类:

核武器从作战使用目的角度划分,可以分为 战略核武器 、战术核武器与战区核武器;从运载(投送)方式角度分类,可以分为 核导弹核航弹 、核炮弹、 核深水炸弹核地雷核鱼雷 、核水雷等:

核导弹是装有核弹头的 导弹 ,可从陆上、空中、水面、 水下发射 。按照其作战使用目的可分为战略核导弹和战术核导弹两类。

核航弹是装有核装置的 炸弹 ,一般由飞机投掷并利用降落伞减速保证投弹飞机的安全。世界上仅有的实战使用核武器就是1945年8月美国投放在日本广岛和长崎的两枚核航弹。

核炮弹是用 火炮 发射的核装药炮弹,常作为战术核武器使用。例如美国XM一785型155毫米榴弹炮的核弹头,威力为2000吨 TNT当量

核地雷是装核装药的 地雷 ,用于打击集群装甲目标,可在敌主攻方向的狭窄地段炸出大坑,形成大面积污染,遏制敌坦克、 机械化部队 的进攻。一枚2000吨当量的核地雷可摧毁距爆心200米范围内的坦克和260米范围内的 装甲车

核鱼雷是装有核装置的 鱼雷 ,由 潜艇 携带,用于攻击大型水面舰艇、舰队、商船队及港口、基地、大型 海岸工程 等目标。美国MK一48一5鱼雷就有核装药型。

核深水炸弹(核深弹)是装有核装置,用于攻击潜艇等水下目标的炸弹。一枚1万吨TNT当量的核深弹在水下爆炸可将距离1千米以内的潜艇击沉或严重破坏。美国核深弹仍在服役。

核水雷是装有核装药的 水雷 ,用于毁伤敌方舰船或阻碍其行动。1~2万吨的核水雷爆炸能使700~1400米处的舰船遭到中度损伤。

其它应用

冲击波弹 一种以冲击波效应为主要杀伤破坏因素的特殊性能氢弹。其确切名称是减少剩余放射性弹,简称RRR弹。

1980年,美国宣布已研制成功冲击波弹,并称这种弹的放射性沉降要比同威力纯裂变武器降低一个数量级以上,且光辐射破坏效应也显著减少。

冲击波弹的杀伤破坏作用与常规武器相近,能以地面或接近地面的核爆炸摧毁敌方坚固的军事目标,且产生的放射性沉降较少;爆后不久,己方部队即可进入爆区。因此,比较适合在战场上使用。

感生放射性弹 :利用核爆炸释放的中子照射某些添加的 核素 (如钴一59,或锌一64),感生大量半衰期较长的 放射性同位素 ,从而增强放射性沾染的核武器。

产生威力

核武器是指包括氢弹、原子弹、中子弹、三相弹、等在内的与核反应有关的巨大 杀伤性武器

核武器爆炸时释放的能量,比只装化学炸药的常规武器要大得多。例如,1千克铀全部裂变释放的能量约8×10^13焦耳,比1千克TNT炸药爆炸释放的能量4.19×10^6焦耳约大2000万倍。因此,核武器爆炸释放的总能量,即其威力的大小,常用释放相同能量的TNT炸药量来表示,称为TNT当量。美、俄等国装备的各种核武器的TNT当量,小的仅1000吨,甚至更低,已有微型核武器,爆炸当量在几十吨;大的达1000万吨,前苏联曾试爆过5000万吨当量的氢弹(沙皇核弹)。

核武器爆炸,不仅释放的能量巨大,而且核反应过程非常迅速, 微秒 级的时间内即可完成。因此,在核武器爆炸周围不大的范围内形成极高的温度,加热并压缩周围空气使之急速膨胀,产生高压冲击波。地面和空中核爆炸,还会在周围空气中形成火球,发出很强的光辐射。核反应还产生各种射线和放射性物质碎片;向外辐射的强 脉冲 射线与周围物质相互作用,造成电流的增长和消失过程,其结果又产生 电磁脉冲 。这些不同于化学炸药爆炸的特征,使核武器具备特有的强冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性沾染和核电磁脉冲等杀伤破坏作用。核武器的出现,对现代战争的 战略战术 产生了重大影响。

威力概述

核武器 核武器的杀伤破坏作用与其威力直接相关。描述核武器的威力经常使用两种参数:

威力

核武器的威力指爆炸时释放的总能量,通常用TNT当量( 梯恩梯当量 )度量。它表示产生同样能量所需的TNT炸药的重量;常用吨、千吨或百万吨TNT当量表示,有时简称“当量”,1吨TNT炸药爆炸释放的能量约为4183兆焦。外军现装备的核武器已形成不同威力的完整系列。特大当量核武器,如前苏联的SS一9型洲际战略导弹,单弹头当量为2500万吨;最小的核武器,如美国的w54特种核地雷,当量仅为10吨。

比威力

核武器的比威力是其威力与弹重的比值,单位是吨TNT当量/千克或简称吨/千克。比威力是核武器研制水平的标志,该值越高,研制水平也越高。

1945年美国投在日本的两枚原子弹比威力值为0.3~4.5吨/千克。1989年美国生产的三叉戟2型D5/MK5 潜射导弹的w88型核弹头,当量为475万吨,比威力达2.35千吨/千克。

目前,某些核武器已具有“当量可调性”,即同一枚核弹,其威力可在一定范围内变动。例如美国的B61核航弹,其当量有4种,调节范围为0.5~34.5万吨,可根据战术需要直接在载机上灵活调节。

名称

当量(千吨)

备注

大卫克罗无后座力炮 (可变当量)

0.01-0.1

质量仅23kg,美国投放的最轻量级的核弹

广岛原子弹

(小男孩)

13

枪式铀235裂变弹

长崎原子弹

(胖子)

20-22

内爆式钚239裂变弹

W-76

100

8枚装备在三叉戟一型导弹上

B-61Mod3

0.3/1.5/60/170

自由落体炸弹,4度可变当量

B-61Mod10

5

自由落体炸弹 可用战术飞机投放,如 F/A-18 ,A-10

W-87

300

10枚装备在和平卫士导弹上

W-88

475

8枚装备在三叉戟二型导弹上

Castle Bravo

15000

美国最大当量的测试弹头

EC17/mk17、EC24/MK24、B41/MK41

25000

美国装备部队的最大当量弹头,由B-36携带,自由落体炸弹,1957年退役

Tsar Bomba

50000

前苏联最大当量的测试弹头

冲击波的破坏

核弹的主要的破坏力来自于冲击波效应。绝大多数的建筑(当然除了特别加固和抗冲击结构的工事),将受到致命的摧毁。冲击波的速度将超过每小时几百公里,而他肆虐的范围会随着核武器当量的增加而增加。两种相似又不同的现象将随冲击波的到来而产生:

静态超压:冲击波带来的压强急速升高,任何给定点的静态超压正比于冲

核武器 击波中的 空气密度

动态压强:即是被形成冲击波的疾风拉扯的效应,疾风会推动、摇晃和撕裂周围的物体。

大多数核武器空爆造成的破坏就是由静态超压和动态的疾风合成的效果。较长时间的超压拉动建筑结构使其变得脆弱,这时吹来的疾风再一举将其摧毁。压缩、真空和拉扯效应总共会持续若干秒钟,或者更长。而这里的疾风比世界上任何可能出现过的 飓风 都要更加凶猛。

热辐射

核武器的爆炸会伴随有大量的电磁波辐射爆发,分布在可见光波段,及红外的和紫外的波段上。主要的伤害机制是造成 灼伤 及对肉眼的伤害。在晴朗的天气下,作用范围可超过冲击波。辐射光的能量是如此之强,它可以在冲击波留下的废墟中再制造一场大火。而热辐射所作用的范围,随武器当量的增加而显著地增长。

由于热辐射线是以直线传播的,所以任何不透明的物体都可以成为有效的壁垒阻止其传播。但是,如果空气中有雾气,这些小水珠可以散射辐射线使其向四面八方传播,于是所有的壁垒都会显著地丧失作用。当热辐射线作用于一个物体时,部分的能量会被反射,部分被传导和转化掉,而剩下的会被吸收。吸收的比率取决于物体的特性和颜色。一个薄片状的物体可以将大部分的能量传导掉,同时浅颜色的物体可以反射许多 辐射 ,它们受到的伤害都会小一些。对 辐射线 的吸收造成温度在表面的迅速升高,例如木材、纸张、织物等都会被点燃和烤焦。如果恰好这种物质是不良导体,那么加热现象只会在表面产生。事实上,物质是否被点燃还仰赖于热辐射持续的长短,物质的厚度和包含的水分。在近距离上,所有的物质都会被加热蒸发,而在最远的距离上,只有最容易点燃和最脆弱的物质才会受到伤害。火灾并不一定只是热辐射线产生的,冲击波造成的混乱气流,也可能诱发大火。在广岛轰炸中,就有一场空前巨大的火灾,持续了20分钟。火焰加热空气使其上升,周围的空气填补这一真空,造成持续的指向爆心的强风。然而这种现象并不是核爆炸所特有的,在 二战 的大轰炸中,大量的 燃烧弹 或经常发生的 森林 火灾中的烈焰也能造成大风。

电磁脉冲

γ射线通过 康普顿散射效应 将电子反冲加速,得到高能的电子。这些电子被 地磁场 捕捉,在地表以上20到40公里的高度上产生共振。周期性振动的电子即可产生连续的电磁脉冲(EMP),持续大约1毫秒。下一个持续大约1秒数量级的效应是,大量的长条形的金属物体(如电缆),在 电磁波 通过时会像天线一样工作并产生高压。这些强大的短暂的高压,可以摧毁未经屏蔽保护的电子设备甚至是电线本身。但这种可怕的电磁脉冲对生物的影响人们却不甚了了。另外灼热的空气破坏了 电离层 ,也会使无线电通讯受到影响。

唯一能够保护电子设备不受脉冲摧毁的措施是将其完全包裹在良导体内,或别的形式的法拉第笼内。当然,对于无线电通讯设备来说这是不可能的,因为它将收不到任何讯号。最大当量的核弹被用来实现大面积的,甚至是洲际范围的电磁轰炸。

原始粒子辐射

核弹空爆中,大约5%的能量,以最原始的粒子和 γ射线 形式辐射掉了。 裂变弹 和聚变弹的中子辐射有很大不同。然而γ辐射的结构,无论是在这类爆炸式的核反应中,还是短半衰期的物质衰变中都是类似的。核反应粒子辐射随距离衰减快的原因,一个是它们的散布面积正比半径立方,强度即正比半径立方的倒数,一个是它们被大气强烈地吸收和散射。

粒子辐射的结构也与距离有关,在近爆心的地点,中子辐射强于γ辐射,但随着距离的增加,中子-伽玛比将减小。最终,中子成分与γ成分相比即可忽略。要注意的是,上述的这些距离,并不随爆炸当量的增加而有十分显著的变化。因此,越大当量的爆炸中,原始粒子辐射的效果就越不显著。在大块头的核弹中,譬如大于50kt,冲击波和热辐射的威力使得粒子辐射机制相形见绌,以至于被忽略。

放射性尘埃

剩余的放射性残骸通过两种效应杀伤:放射性尘埃和中子感应机制,剩余粒子放射线从下列物质中产生:

裂变产物。 裂变产物 是由铀或钚在裂变反应中产生的中等质量的同位素。在 裂变反应 中,实际上产生的产物有超过300种。大多数是放射性的,且 半衰期 的长短不一,区别很大。短则几分之一秒,长则在数年内都有致命的放射性。它们 衰变 的经典机制是释放beta和γ射线。1千吨的当量中,有大约60克的放射性裂变产物。引爆一分钟之后,裂变产物的放射性等同于3千万公斤的镭同时衰变,也就是大约1.1E21Bq。

未裂变的装药。裂变物质的利用,在核武器中可谓是很不充分,大量的铀和钚在裂变前就被炸得四分五裂。这些核装药,以alpha衰变的形式缓慢地辐射,而它们的重要性也相对较小。

中子感应效应。当一个原子核在中子爆发的时候捕获了中子,作为一种已知的必然机制,它将变为放射性并在较长的周期内放射beta和γ射线。中子爆发作为最原始的核放射线,必将引起残留的中子感应效应。另外,环境物质,如土壤、空气和水,也将被感应激发,这取决于它们的化学成分和距爆心的距离。举例来说,在近爆心的地区,土壤中的矿物质由于中子爆发会变成有致命放射性的 同位素 。这是由于多种元素具有中子捕获能力,像钠、锰、铝和硅这样的元素,都存在于土壤中且参与了中子感应效应。但这种效应并不重要,因为它只限于很有限的一块区域内。

在近地面的爆炸中,大量的土壤或水分将被火球加热蒸发,上升成为 放射云 。这些物质凝结后,由于混合了裂变产物和中子感应产物,将变得具有放射性。较大的颗粒将在24小时内沉降到爆心附近(也与风速和天气有关),而较小的颗粒有可能会在全球大气系统中漂流数周以至数月。一些当地沉降物覆盖的面积会远远大于热辐射和冲击波的范围,特别是在大当量的核爆中。在水面附近的核爆中,尘埃颗粒将较小,下落的比例将较小,而分布的面积就会比较广大。大量海水中的盐和一些水分,可以作为 凝结核 ,引起当地的 降雨 从而使当地的核沉降大大增加。

全球放射性沉降的 生物学 破坏作用是由长半衰期的同位素在生物体内的富集主导的。像 锶- 90或 铯-137 这类元素,通过食物等进入人体。化学上,这些同位素和钙很像,他们会被误认为钙,而被吸收并沉积在骨骼中。这些高放射性的物质将会造成例如像 白血病 一类的 放射性疾病 。全球沉降的伤害效果毋庸置疑是小于当地的放射尘埃的。

在普遍的情况下,冲击波和热辐射的杀伤将远大于放射线的伤害。但是,放射线的辐射伤害比冲击波和热辐射更加复杂,人们对它也存在误解。各式各样的 生物变异 将在 辐射区 内的动物中发生。全身摄入高剂量 放射性元素 的个体将会立即死亡,其他摄入剂量较少的个体将会苟活,但也会随后来的 并发症 而死去。

应用实例

1945年8月6日,美国B-29“超级空中堡垒”轰炸机在日本广岛上空投下了一枚绰号“小男孩”的原子弹。需要说明的是,用于实战的原子弹并不是掉在地上才爆炸。为了增强杀伤效果,这颗原子弹是被设定在空中爆炸的,原子弹从9600米高空被扔下来,在距离地面约600米高度上爆炸。

“小男孩”肚子里装有50千克铀235,起爆时释放的能量相当于2万吨TNT炸药爆炸的威力,如此巨大的能量,从一个白色亮点瞬间变成巨大的火球,火球中心的温度超过1000万度。原子弹爆炸正下方投影点附近区域内,温度立即上升到3000~4000度,连房屋的瓦片都纷纷“起泡”,木制房屋则立即被“烤”得燃烧起来!据事后调查,原子弹释放的大量热量让距离投影点1千米内的人,全部受到了5度的严重 烧伤 ,裸露表皮几乎全部炭化,其中90%的人没能活过7天。距离投影点305千米的木制房屋都因光辐射自燃,让内部居民遭受了二次烧伤。

原子弹爆炸时,爆炸影响区域内的气压急剧升高,引起了恐怖的冲击波和气浪。爆炸中心区域的风速惊人,比12级 台风 还高10倍,达每秒440米,超过了声音传播的速度!高速气流和冲击波一起向外扩散,将大部分建筑夷为平地。被冲击波摧毁的建筑物碎片,会像弹片一样高速飞出,杀伤附近的人员。在强烈的冲击波作用下,据说有些暴露的人的眼球和内脏甚至直接从身体里飞了出去!

原子弹爆炸产生的蘑菇云内部含有大量的放射性尘埃,蘑菇云窜到上万米的高空,和云中的水汽混合,产生黑色的降雨落到地面。这种恐怖“黑雨”叫辐射尘,一旦流到河流,污染了河流,如果不慎饮用了这样的水,就会受到严重辐射,严重者几天内就会死亡。核爆炸产生的大量放射线是无形的杀手。遭受了大剂量放射线伤害,一般不会立即有所感觉,但急性放射病会慢慢地产生作用,患者会恶心、呕吐、 食欲不振 、腹泻、发热、头发脱落、皮下出血,或者患上白血病及 心脑血管疾病 ,严重的会在几日到一个月内死亡。据统计,广岛原子弹,“小男孩”杀死8.8 万余人,负伤和失踪的为 5.1 万余人,广岛全市7.6 万幢建筑物全被毁坏的有4.8 万幢,最终 广岛市 24.5万人中有20万人在这次核爆炸中死伤或失踪。

投送方式

战略核武器常指用来摧毁战略目标(如城市)的 大当量核武器 ;战术核武器是指用于摧毁小型的特定目标(如军事、通讯或永备工事等目标)的较小的类型。以现代的眼光来看,在广岛和长崎投放的原子弹只能算是战术核弹(当量分别为13和22千吨),同时现代的战术核弹比之又要紧凑和轻巧。核武器的基本投放方式有:

自由落体炸弹

早期的核武器太大了,他们只能被B-29等飞机运载和投放,但在50年代中期,可由 战斗轰炸机 搭载的较小型的核武器被研制出来。这种新型 空基 的自由落体炸弹运用了多种新技术,包括翻滚轰炸(toss bombing),伞降投掷(parachute-retarded delivery),卧倒模式(laydown mode),以保证给与载机足够的逃离时间。

弹道导弹

弹道导弹采用抛射物弹道飞行,通常用于超视距的弹头投送。机动弹道导弹具有十到上百公里的射程, 洲际弹道导弹 (ICBM)和轨道轰炸系统( SLBM ,原意是 人造卫星 发射的弹道导弹satellite-launched ballistic missile,因其整个系统采用轨道弹道部署在太空,可以实现全球轰炸,故译为“轨道轰炸系统”)采用亚轨道或部分轨道弹道以达到全球打击的效果。较早的弹道导弹携载单一的弹头,每一个有百万吨级的当量。自上世纪70年代之后,更新的弹道武器使用多弹头分导技术(MIRVs),每颗导弹可携带一打弹头,而每个弹头的当量下降到千吨级。这样一次发射就可威胁多个目标,或对一个目标造成更有效的打击。

巡航导弹

这种导弹使用 喷气发动机火箭发动机 提供动力,以低空巡航的方式飞行,使用自动导航系统(基本上是惯导,但也有 GPS 导航和 雷达 中继制导作为辅助),突防能力更强。巡航导弹的射程较之弹道导弹要近,且携载能力也要差一些,当今也没有服役的多弹头巡航导弹。导弹可从潜艇、舰船及飞机上发射。

其他可能的投送方式包括 榴弹炮 的核炮弹、核地雷(蓝孔雀)、核深水炸弹、核鱼雷、核迫击炮弹。50年代,美国研制了用于空中截击的无控空-空火箭箭载小型核弹头,装备于F-106型截击机,但其在60年代就基本退役,而核深水炸弹也在90年代退役。可由两人携带的小型战术核弹也已研制成功,被一些媒体夸张为所谓的手提箱炸弹,它被称为“特别打击核武库”(“Special Atomic Demolition munition”)。尽管如此,人们还在追求当量与便携性的最佳整合,以达到最大的军事效用。

各国弹头数量

核武器 人类曾两次在战争中使用核武器, 第二次世界大战 实行 曼哈顿计划 的美国在日本的广岛市和 长崎市 投下两枚原子弹。

至今有美国、俄罗斯、法国、英国、中国、印度、巴基斯坦、北朝鲜及以色列宣布拥有核武。其中的 乌克兰南非 因和平原因放弃其国家的核武,属于曾经拥有核武的国家。

被称为“巴基斯坦核弹之父”的卡迪尔汗已经对外承认了自己向朝鲜、 利比亚伊朗 三个被美国称为“流氓政权”的国家出售核武关键技术。,其中朝鲜已核试验成功,利比亚 卡扎菲 迫于美军压力已宣布放弃核武计划,而伊朗还在因 伊拉克战争 与萨达姆被判绞刑事件持观望态度。

国际原子能机构 总干事巴拉迪称“有30个国家拥有迅速生产核武器的能力”,他所指的“迅速”是在三个月内就可以拥有核武器,这已经接近全世界国家总数的1/5了。而且具有生产核武器能力的国家恐怕最少应该在50个国家以上,巴拉迪同时指出 联合国 每年的1.5亿美元用于防止核扩散的开销费用,根本不能有效阻止现在越来越多的国家通过拥有大规模杀伤性武器来实现“自卫”的“潮流”,核武器也可能会流入恐怖主义组织的手中。

国家

弹头数量(活跃/总数)

首次核试的年份

不扩散核武器条约 中的五个核武国家

美国

5,735/9,960

1945年

俄罗斯

5,830/16,000

1949年

英国

<200

1952年

法国

350

1960年

中国

400

1964年

其他已知核武国家

印度

40-50

1974年

巴基斯坦

30-52

1998年

未正式宣称拥有的核武国家

以色列

75-200

未知

研制方向

核定向能武器 :以核爆炸能作为动力源的定向能武器,称为 核定向能武器 。这类武器利用核弹释放的巨大能量激励或驱动产生高能的 激光束粒子束 、电磁脉冲、 等离子体 等,并使其定向发射,固而可有选择地攻击目标,能量也更集中,具有可控的特殊杀伤破坏目的。

核定向能武器主要有以下几种:

核激励X射线激光器 :用核爆炸产生的巨大能量激励激光工作物质,使其产生 X射线 激光的装置,称为核激励X射线激光器,这种 激光器 的机理试验已在80年代中期进行,目前尚未制成武器系统。这种激光器若能研制成功,则将具有重量轻、可瞬时发射等优点。它只能在高空使用,其可能的用途是摧毁来袭的大规模齐射核导弹,也可能用于打击 天基 平台。

核电磁脉冲弹:利用在大气层以上的核爆炸,使之产生大量定向或不定向的强电磁脉冲,以毁坏敌方的通信系统等的核武器,称为核电磁脉冲弹,或EMP弹。它是美国正在研究发展的“ 第三代核武器 ”的一个重要组成部分,尚处于探索、 预研 阶段。

其作用可举例如下:一枚威力为百万吨TNT当量的普通氢弹在 高空爆炸 ,在其所能覆盖的地球表面上(爆高为400千米的核爆炸,其覆盖半径为2200千米),最大的 电场强度 可达1~10万伏/米,频谱主要范围为1万至1亿赫兹。这样强的电磁脉冲作用到电子系统、设备、通信系统中,可产生很高的瞬时感应电压与电流,从而造成毁坏或瞬时 电磁干扰

历史情况

核武器的出现,是20世纪40年代前后科学技术重大发展的结果。1939年初,德国化学家O.哈恩和物理化学家F.斯特拉斯曼发表了铀原子核裂变现象的论文。几个星期内,许多国家的科学家验证了这一发现,并进一步提出有可能创造这种裂变反应自持进行的条件,从而开辟了利用这一新能源为人类创造财富的广阔前景。但是,同历史上许多科学技术新发现一样, 核能 的开发也被首先用于军事目的,即制造威力巨大的原子弹,其进程受到当时社会与政治条件的影响和制约。从1939年起,由于法西斯德国扩大侵略战争, 欧洲 许多国家开展科研工作日益困难。同年9月初, 丹麦 物理学家N.H.D. 玻尔 和他的合作者J.A. 惠勒 从理论上阐述了核裂变反应过程,并指出能引起这一反应的最好元素是同位素铀235。正当这一有指导意义的研究成果发表时,英、法两国向德国 宣战 。1940年夏,德军占领法国。法国物理学家J-F约里奥-居里领导的一部分科学家被迫移居国外。英国曾制订计划进行这一领域的研究,但由于战争影响,人力物力短缺,后来也只能采取与美国合作的办法,派出以物理学家J·查德威克为首的科学家小组,赴美国参加由 理论物理学家 J.R.奥本海默领导的原子弹研制工作。

在美国,从欧洲迁来的 匈牙利 物理学家齐拉德·莱奥首先考虑到,一旦法西斯德国掌握原子弹技术可能带来严重后果。经他和另几位从欧洲移居美国的科学家奔走推动,于1939年8月由物理学家A·爱因斯坦写信给美国第32届总统F.D. 罗斯福 ,建议研制原子弹,才引起 美国政府 的注意。但开始只拨给经费6000美元,直到1941年12月日本袭击 珍珠港 后,才扩大规模,到1942年8月发展成代号为“曼哈顿工程区”的庞大计划,直接动用的人力约60万人,投资20多亿美元。到第二次世界大战即将结束时制成3颗原子弹,使美国成为第一个拥有原子弹的国家。制造原子弹,既要解决武器研制中的一系列科学技术问题,还要能生产出必需的核装料铀235、钚239。天然铀中同位素铀235的 丰度 仅0.72%,按原子弹设计要求必须提高到90%以上。当时美国经过多种途径探索研究与比较后,采取了 电磁 分离、 气体扩散 和热扩散三种方法生产这种高浓铀。供一颗“枪法”原子弹用的几十千克高浓铀,是靠电磁分离法生产的。建设电磁分离工厂的费用约3亿美元( 磁铁 的导电线圈是用从国库借来的白银制造的,其价值尚未计入)。钚239要在反应堆内用中子 辐照 铀238 的方法制取。供两颗“内爆法”原子弹用的几十千克钚239,是用3座 石墨 慢化、水冷却型天然铀反应堆及与之配套的化学分离工厂生产的。以上事例可以说明当时的工程规模。由于美国的工业技术设施与建设未受到战争的直接威胁,又掌握了必需的资源,集中了一批西方国家最好的科技人才,使它能够较快地实现原子弹研制计划。

德国的科学技术,当时本处于领先地位。1942年以前,德国在 核技术 领域的水平与美、英大致相当,但后来落伍了。美国的第一座试验性石墨反应堆,在物理学家E. 费密 领导下,1942年12月建成并达到临界;而德国采用的是 重水反应堆 ,生产钚239,到1945年初才建成一座不大的次临界装置。为生产高浓铀,德国曾着重于 高速离心机 的研制,由于空袭和电力、物资缺乏等原因,进展很缓慢。其次,A. 希特勒 迫害科学家,以及有的科学家持不合作态度,是这方面工作进展不快的另一原因。更主要的是,德国法西斯头目过分自信,认为战争可以很快结束,不需要花气力去研制尚无必成把握的原子弹,先是不予支持,后来再抓已困难重重,研制工作终于失败。

1945年5月德国投降后,美国有不少知道“ 曼哈顿工程

胖子(投向长崎的原子弹)

内幕的人士,包括以物理学家 J.弗兰克 为首的一大批从事这一工作的科学家,反对用原子弹轰炸日本城市。当时,中国开始对日本进行反击。美国在 太平洋 地区的进攻,几乎全部摧毁 日本海军海上封锁 使日该国内的物资供应极为匮泛。二战通过硫磺岛一战, 丘吉尔 估计要彻底打垮日本,在日本本土登陆,至少还要付出100万美军和50万英军的生命。

这样沉重的包袱美国背不起。也不想背,用原子弹是最好的方式。

美国在日本的广岛和长崎投下了仅有的两颗原子弹,代号分别为“小男孩”和“胖子”。(史料记载,这场人类有史以来的巨大灾难,造成了30万余日本平民死亡和8万多人受伤。原子弹的空前杀伤和破坏威力,震惊了世界,也使人们对以利用原子核的裂变或聚变的巨大爆炸力而制造的新式武器有了新的认识。

苏联在1941年6月遭受德军入侵前,也进行过研制原子弹的工作。铀原子核的自发裂变,是在这一时期内由苏联物理学家Г。Н.弗廖罗夫和Κ。А.佩特扎克发现的。卫国战争爆发后,研制工作被迫中断,直到1943年初才在物理学家И。В. 库尔恰托夫 的组织领导下逐渐恢复,并在战后加速进行。1949年8月,苏联进行了原子弹试验。1950年1月,美国总统H.S.杜鲁门下令加速研制氢弹。1952年11月,美国进行了以液态氘为热核燃料的氢弹原理试验,该实验装置非常笨重。1953年8月,苏联进行了以固态氘化锂6为热核燃料的氢弹试验,使氢弹的实用成为可能。美国于1954年2月进行了类似的氢弹试验。英国、法国先后在50和60年代也各自进行了原子弹与氢弹试验。中国在开始全面建设 社会主义 时期,基础工业有了一定的发展,即着手准备研制原子弹。1959年开始起步时,国民经济发生严重困难。同年6月,苏联政府撕毁 中苏 在1957年10月签订的关于国防新技术协定,随后撤走专家,中国决心完全依靠自己的力量来实现这一任务。中国首次试验的原子弹取" 596 "为代号,就是以此激励全国军民大力协同做好这项工作。1964年10月16日,首次原子弹试验成功。经过两年多,1966年12月28日,小当量的氢弹原理试验成功;半年之后,于1967年6月17日成功地进行了百万吨级的氢弹空投试验。中国坚持 独立自主 、自力更生的方针,在世界上以最快的速度完成了核武器这两个发展阶段的任务。

目前情况

美国对日本投下的两颗原子弹,是以带降落伞的核航弹形式,用氢弹爆炸飞机作为运载工具的。以后,随着武器技术的发展,已形成多种核武器系统,包括弹道核导弹、巡航核导弹、 防空核导弹 、反导弹核导弹、反潜核火箭、深水核炸弹、核航弹、核炮弹、核地雷等。其中,配有多弹头的弹道核导弹,以及各种发射方式的巡航核导弹,是美、苏两国装备的主要核武器。

通常将核武器按其作战使用的不同划分为两大类,即用于袭击敌方战略目标和防御己方战略要地的战略核武器,和主要在战场上用于打击敌方战斗力量的战术核武器。苏联还划分有“战役战术核武器”。核武器的分类方法,与地理条件、社会政治因素有关,并不是十分严格的。自70年代末以后,美国官方文件很少使用“战术核武器”,代替它的有“战区核武器”、“非战略核武器”等,并把中远程、中程核导弹也划归这一类。

已生产并装备部队的核武器,按核战斗部设计看,主要属于原子弹和氢弹两种类型。至于核武器的数量,并无准确的公布数字,有关研究机构的估计数字也不一致。按近几年的资料综合分析,到80年代中期,美、苏两国总计有核战斗部50000枚左右,占全世界总数的95%以上。其TNT当量,总计为120亿吨左右。而第二次世界大战期间,美国在德国和日本投下的炸弹,总计约200万吨TNT,只相当于美国B-52型轰炸机携载的2枚氢弹的当量。从这一粗略比较可以看出核武器库贮量的庞大。

美苏两国进攻性战略核武器(包括 洲际核导弹 、潜艇发射的弹道核导弹、巡航核导弹和 战略轰炸机 )在数量和当量上比较,美国在投射工具(陆基发射架、潜艇发射管、飞机)总数和TNT当量总值上均少于苏联,但在核战斗部总枚数上多于苏联。考虑到核爆炸对面目标的破坏效果同当量大小不是简单的比例关系,另一种估算办法是以一定的冲击波超压对应的破坏面积来度量核战斗部的破坏能力,即取核战斗部当量值(以百万吨为 计算单位 )的2/3次方为其“等效百万吨当量”值(也有按目标特性及其分布和 核攻击 规模大小等不同情况,选用小于2/3的其他方次的),再按各种核战斗部的枚数累计算出总值。按此法估算比较美、苏两国的战略核武器破坏能力,由于当量小于百万吨的核战斗部枚数,美国多于苏联,两国的差距并不很大。但自80年代以来,随着苏联在分导式多弹头导弹核武器上的发展,这一差距也在不断扩大。而对点(硬)目标(见点目标)的破坏能力,则核武器投射精度起着更重要的作用,由于在这方面美国一直领先,仍处于优势。

发展进程

第一代原子弹

以重核铀或钚裂变的核弹。原子弹的原理是核裂变链式反应——由中子轰击铀-235或 钚-239 ,使其原子核裂开产生能量,包括冲击波、瞬间核辐射、电磁脉冲干扰、 核污染 、光辐射等杀伤作用。

第二代氢弹

(一般指二相弹):氢弹是核裂变加核聚变——由原子弹引爆氢弹,原子弹放出来的高能中子与 氘化锂 反应生成氚,氚和氘聚合产生能量。氢弹爆炸实际上是两次核反应(重核裂变和轻核聚变),两颗核弹爆炸(原子弹和氢弹),所以说氢弹的威力比原子弹要更加强大。如装载同样多的 核燃料 ,氢弹的威力是原子弹的4倍以上。当然,不能用大当量的原子弹与小当量的氢弹来比较。一般原子弹当量相当于几千到几万吨TNT,二相弹可能达到几千万吨TNT当量。

聚变核武器是使氢的同位素氘或氚化锂这类热核燃料中产生起爆条件,用裂变核弹的方法使核武器中的热核燃料具有10000000—20000000℃高温,从而引起核聚变。原子弹和氢弹通常以千吨或兆吨梯恩梯(TNT)当量作为单位来表示。如1945年美国投在广岛的裂变核弹,不到50公斤的铀释放出来的能量相当于2万吨化学炸药。各种聚变核弹即热核弹(氢弹),其威力最高可达60兆吨。据计算,在核武器爆炸时,1公斤 铀—235 全部裂变释放的能量相当于2万吨TNT释放的能量,而1公斤氘和氚的混合物完全聚变时放出的能量大约是1公斤 铀— 235完全裂变所放出能量的3—4倍。

世界上最大的一次核爆炸是苏联于1961年10月30日在 新地岛 进行的热核氢弹爆炸,当量5000万吨(原定10000万吨),爆炸威力的半径700公里,总覆盖面积为8.26万平方公里。核爆炸后,4000公里内的飞机、导弹、雷达、通讯等设备全部受到不同程度的影响。由于太恐怖,对环境破坏太严重,威力过度没有意义,以后再未如此疯狂试验。

氢铀弹(三相弹)经过核裂变—核聚变—核裂变三次核反应,它是在氢弹的外层又加一层可裂变的 铀-238 ,破坏力和杀伤力更大,污染也更加严重,即为“ 脏弹 ”。也属于第二代核武器。

第三代中子弹

(增强辐射弹):以氘和氚聚变原理制作,以高能中子为主要杀伤力的核弹。中子弹是一种特殊类型的小型氢弹,是核裂变加核聚变——但不是用原子弹引爆,而是用内部的 中子源 轰击钚-239产生裂变,裂变产生的高能中子和高温促使氘氚混合物聚变。它的特点是:中子能量高、数量多、当量小。如果当量大,就类似氢弹了,冲击波和辐射也会剧增,就失去了“只杀伤人员而不摧毁装备、建筑,不造成大面积污染的目的”。也失去了小巧玲珑的特点。中子弹最适合杀灭坦克、碉堡、地下指挥部里的有生力量。

威力排序:氢铀弹>;氢弹>;原子弹>;中子弹;

辐射排序:中子弹>;氢铀弹>;氢弹>;原子弹

污染排序:氢铀弹>;氢弹>;原子弹>;中子弹

第四代武器

正在研制中,因为这些核弹不产生剩余核辐射,因此可作为“常规武器”使用,主要种类有:

反物质弹粒子束武器 、激光引爆 核炸弹 、干净的聚变弹、同质异能素武器等。第四代的另一特点是突出某一种效果,如突出 电磁效应 的电磁脉冲弹,使通讯信号混乱。他可以使高能激光束、粒子束、电磁脉冲等离子体定向发射,有选择地攻击目标,单项能量更集中,有可控制的特殊杀伤破坏作用。

电磁脉冲弹:它是利用核爆炸能量来加速核电磁脉冲效应的一种核弹。它产生的电磁波可烧毁电子设备,可造成大范围的指挥、控制、通信系统瘫痪,在未来的“ 电子战 ”中将会大显身手。

伽玛射线弹 :它爆炸后尽管各种效应不大,也不会使人立刻死去,但能造成放射性沾染,迫使敌人离开。所以它比氢弹、中子弹更高级,更有威慑力。

感生辐射弹 :是一种加强放射性沾染的核武器,主要利用中子产生感生放射性物质,在一定时间和一定空间上造成放射性沾染,达到阻碍敌军和杀伤敌军的目的。

冲击波弹:它是一种小型氢弹,采用了慢化吸收中子技术,减少了中子活化削弱辐射的作用,其爆炸后,部队可迅速进入爆炸区投入战斗。

红汞核弹 :它用 红汞 (氧化汞锑)作为中子源,由于不用原子弹作为中子源,所以体积和重量大大减少,一般小型的红汞核弹只有一个棒球大小,但当量可达万吨。

污染概述

基本概念

某些物质的 原子核能 发生衰变,放出我们肉眼看不见也感觉不到,只能用专门的仪器才能探测到的 射线 。物质的这种性质叫放射性。

污染来源分类

1)、核武器试验的沉降物(在大气层进行核试验的情况下,核弹爆炸的瞬间,由炽热蒸汽和气体形成大球(即蘑菇云)携带着弹壳、碎片、地面物和放射性烟云上升,随着与空气的混合,辐射热逐渐损失,温度渐趋降低,于是气态物凝聚成微粒或附着在其它的尘粒上,最后沉降到地面。

2)、核燃料循环的“三废”排放原子能工业的中心问题是核燃料的产生、使用与回收、 核燃料循环 的各个阶段均会产生“三废”,能对周围环境带来一定程度的污染。

3)、医疗照射引起的 放射性污染 ,由于辐射在医学上的广泛应用,已使医用射线源成为主要的环境人工污染源。

4)、其它各方面来源的放射性污染其它辐射污染来源可归纳为两类:一 工业、医疗、军队、核舰艇,或研究用的放射源,因运输事故、遗失、偷窃、误用,以及废物处理等失去控制而对居民造成大剂量照射或污染环境;二是一般 居民消费 用品,包括含有天然或人工 放射性核素 的产品,如放射性发光表盘、 夜光表 以及彩色电视机产生的照射,虽对环境造成的污染很低,但也有研究的必要。

人体的危害

在大剂量的照射下,放射性对人体和动物存在着某种损害作用。如在400rad的照射下,受照射的人有5%死亡;若照射650rad,则人100%死亡。照射剂量在150rad以下, 死亡率 为零,但并非无损害作用,往往需经20年以后,一些症状才会表现出来。放射性也能损伤 遗传物质 ,主要在于引起 基因突变 和染色体畸变,使一代甚至几代受害。

三废处理

放射性废物 中的放射性物质,采用一般的物理、化学及生物学的方法都不能将其消灭或破坏,只有通过放射性核素的自身衰变才能使放射性衰减到一定的水平。而许多放射性元素的半衰期十分长,并且衰变的产物又是新的放射性元素,所以放射性废物与其它废物相比在处理和处置上有许多不同之处。

1). 放射性废水 的处理

放射性废水的处理方法主要有稀释排放法、放置衰变法、混凝沉降法、 离子 变换法、 蒸发 法、 沥青 固化法、 水泥固化 法、 塑料固化 法以及玻璃固化法等。

2). 放射性废气 的处理

(1) 铀矿 开采过程中所产生废气、粉尘,一般可通过改善操作条件和通风系统得到解决。

(2)实验室废气,通常是进行预过滤,然后通过高效过滤后再排出。

(3)燃料后处理过程的废气,大部分是 放射性碘 和一些 惰性气体

3)、 放射性固体废物 的处理和处置

放射性固体废物主要是被放射性物质污染而不能再用的各种物体

(1)焚烧(2)压缩 (3)去污(4)包装

物质分类

为了放射性货物的安全运输,将放射性物质分为五类:

a.低比活度放射性物质

b.表面污染物体

c.可裂变物质

d.特殊形式放射性物质

e.其他形式放射性物质

拥核条件

一般认为,掌握必要的核技术并具有一定工业基础及经济实力的国家,也完全有可能制造核武器。核武器的载具以陆基海基空基三种区别,称为 核三位一体

自从有了核武器以来, 人类战争 就进入了一个新的,以核武器为基础的时代。核武器是以核反应所释放出来的巨大能量作为破坏力的武器,是人类有史以来所发明的威力最强大的武器。核武器又是拥有强大威慑力的武器,能够赋予核国家巨大的战争潜力和显赫的国际地位。中、美、俄、英、法五国同时也是 联合国安理会 常任理事国,是世界上公认的核武器大国。

制造条件

美国W87型氢弹

据专家分析,各国研制核武器在技术上首先要过四关:核燃料、起爆装置、核试验、投掷技术。

核燃料

想研制核武器的国家把目光都盯向了核电站的 核反应堆 废料。为了绝对安全起见,国际社会已把防扩散作为核反应堆改进的一个方向,严禁扩散3项敏感技术,它们是:铀的同位素分离技术(又叫铀浓缩技术)、乏燃料的后处理技术(可从核废料中提取钚239的技术)和重水生产技术(可以用来生产氢弹的原料——氘和氚)。

起爆装置

制造一枚原子弹不仅需要有用作裂变燃料的原材料,更要有触发装置,以及一种能在核弹发生爆炸前使大部分燃料发生裂变的技术(否则核弹会失败)。起爆装置关最大技术难题是高爆炸药的合理配置。起爆时,在百万分之一秒的时间内同时引爆快速燃烧和慢速燃烧的两种常规炸药,才能实现真正的核爆炸。如果定时误差超过上述要求,或者两种炸药配比不对,就会大幅度降低常规爆炸所产生的压缩效果,致使核爆炸威力减半,甚至形不成核爆炸。一些暗中研制原子弹的国家,就是在这一关面前一筹莫展。

核试验

1996年9月10日,联合国第50届大会全体会议以压倒多数通过《全面禁止核试验条约》后,用计算机模拟取代传统核爆试验可以达到同等试验效果的介绍就层出不穷。可这种在已有核爆炸试验的基础上将各种参数编程输入超大型计算机,用化学爆炸、实验室、计算机对核爆炸物理过程和核爆炸效应进行模拟的方法,对今天那些急于造出核武器的国家无疑是一个比造一颗原子弹更难达到的目标,而且核武器威力的大小很难用计算机进行模拟,毕竟自然条件的复杂性导致其在计算机中难以全部复制。自1945年7月16日美国首次核试验到1996年9月《全面禁止核试验条约》通过为止,全世界共进行了2047次核试验。其中美国1031次,前苏联715次,法国210次,英国45次,中国45次,印度1974年进行了一次。由此可见,真正完成完整的核武器物理设计,没有强大丰富的试验数据库的支持是难以想象的。

投掷技术

真正的核武器由三部分组成,即核战斗部、运载工具和指挥控制系统。有了核武器就必须拥有相应的投掷手段。核爆成功后,接下来的小型化和武器化的问题仍然是绕不过去的一关。核武器搭载试验同样必不可少。一般来讲,战略原子弹主要装在导弹、航空炸弹上,发射平台包括各种射程的弹道导弹、巡航导弹、核潜艇、战略轰炸机等。不过,随着弹道导弹拦截系统的飞速发展,弱国凭借自己那有限的运载手段,究竟还有多少机会把得之不易的原子弹扔到对手的头上,实在是大有疑问。扔不出去的原子弹其实际意义上的威慑能力必定大打折扣。

研制试验

除铀235、钚239等核材料的生产外,核战斗部本身的研制,必须与整个核武器系统的研制程序协调一致。研制过程大致如下:从设想阶段开始;经过关键技术课题和部件的预先研究或可行性研究,形成包括重量、尺寸、形式、威力、核材料、核试验要求、研制工期、经费等内容的几种设计方案;再经过论证比较和评价,选定设计方案,确定战术技术指标;然后进行型号研究设计、各种模拟试验;工艺试验与试制,通过核试验检验设计的合理性,最后达到设计定型、工艺定型与批准生产。进行这些工作,要有专门的科技队伍,并配备必要的试验场所,包括核试验场。武器交付部队后,研制和生产部门还要提供维护、修理、更换部件等服务工作,按反馈的信息进行必要的改进,并负责其退役处理或更新。

要做好核战斗部的设计,必须深入了解其反应过程,弄清其必须具备的条件与各种物理参数,掌握其中多种因素的内在联系与变化规律。为此,就要进行原子核物理、中子物理、高温高压凝聚态物理、超音速流体力学、爆轰学、计算数学和材料科学等多学科的一系列科学技术问题的研究,而核战斗部的研制实践又会反过来带动和促进这些学科的发展。

在研制过程中,以下环节起着重要作用:①要用快速的、大容量电子计算机进行反应过程的理论研究计算,这种计算应尽可能接近实际情况,以便从多种设想或设计方案中找出最优方案,从而节省费用与减少核试验次数。20世纪40年代以来,推动电子计算机技术迅速发展的重要因素之一,正是由于核武器研制的需要。②要按照方案或指标要求,反复进行多方面的模拟试验,包括化学炸药爆轰试验,材料与强度试验,环境条件试验,控制、点火与安全试验等。这些都是为达到核武器高度可靠和安全所必不可少的。③要进行必要的核试验。无论是电子计算机上的大量计算,还是相应的模拟试验,总不能达到百分之百地符合核武器方案的真实情况。特别是氢弹聚变反应所必需的高温条件,还只能由裂变反应来提供(利用激光或粒子束的惯性约束技术来创造这种模拟试验条件,直到80年代初仍处于研究阶段)。因此,能否达到设计要求,还必须通过核装置本身的爆炸试验进行检验。当然,核试验所起的作用并不限于此。

正是由于核试验在核武器研制中起着关键作用,美、苏两国为限制其他国家研制核武器,于1963年签订了一个并不禁止进行地下核试验的《禁止在大气层、外层空间和水下进行核武器试验条约》,1974年又签订了一个仍然适合它们需要的限制地下核试验当量的条约。按爆炸的环境可分为:

大气层爆炸

即在裸露的大气层环境下进行核爆试验,这种爆炸破坏性最大(体现在对人的影响)。在没有很好的躲避设施的环境下十几平方公里内的人都会被造成严重创伤甚至死亡。

水下核爆试验

地下核爆

地下实验一般属于科学实验,也有军事专家认为,可以通过地下核爆,人为的给敌对国造成地震、海啸等“自然灾害”。不过这种破坏是很难控制的,因此并没有得到很多军事专家的认同。

水下核爆

主要是在大海里进行试验。美国在50年代曾经是进行过,爆炸后所有的船只都没能抗住核弹的巨大爆炸威力,当然,核爆试验也给当地的自然生态环境造成了极其恶劣的损伤。

发展趋势

由于核武器投射工具准确性的提高,自60年代以来,核武器的发展,首先是核战斗部的重量、尺寸大幅度减小但仍保持一定的威力,也就是比威力(威力与重量的比值)有了显著提高。例如,美国在长崎投下的原子弹,重量约4.5吨,威力约2万吨;70年代后期,装备部队的“三叉戟”Ⅰ潜地导弹,总重量约1.32吨,共8个分导式子弹头,每个子弹头威力为10万吨,其比威力同长崎投下的原子弹相比,提高135倍左右。威力更大的热核武器,比威力提高的幅度还更大些。但一般认为,这一方面的发展或许已接近客观实际所容许的极限。自70年代以来,核武器系统的发展更着重于提高武器的生存能力和命中精度,如美国的“和平卫士/MX”洲际导弹、“侏儒”小型洲际导弹、“三叉戟”Ⅱ潜地导弹,苏联的SS-24、SS-25洲际导弹,都在这些方面有较大的改进和提高。

其次,核战斗部及其引爆控制安全保险分系统的可靠性,以及适应各种使用与作战环境的能力,也有所改进和提高。美、苏两国还研制了适于战场使用的各种核武器,如可变当量的核战斗部,多种运载工具通用的核战斗部,甚至设想研制当量只有几吨的微型核武器。特别是在核战争环境中如何提高核武器的抗核加固能力,以防止敌方的破坏,更受到普遍重视。此外,由于核武器的大量生产和部署,其安全性也引起了有关各国的关注。

核武器的另一发展动向,是通过设计调整其性能,按照不同的需要,增强或削弱其中的某些杀伤破坏因素。“增强辐射武器”与“减少剩余放射性武器”都属于这一类。前一种将高能中子辐射所占份额尽可能增大,使之成为主要杀伤破坏因素,通常称之为中子弹;后一种将剩余放射性减到最小,突出冲击波、光辐射的作用,但这类武器仍属于热核武器范畴。至于60年代初曾引起广泛议论的所谓“纯聚变武器”,20多年来虽然做了不少研究工作,例如大功率激光引燃聚变反应的研究,80年代也仍在继续进行,但还看不出制成这种武器的现实可能性。

核武器的实战应用,虽仍限于它问世时的两颗原子弹,但由于40年来核武器本身的发展,以及与它有关的多种投射或运载工具的发展与应用,特别是通过上千次核试验所积累的知识,人们对其特有的杀伤破坏作用已有较深的认识,并探讨实战应用的可能方式。美、苏两国都制订并多次修改了强调核武器重要作用的种种战略。

有矛必有盾。在不断改进和提高进攻性战略核武器性能的同时,美、苏两国也一直在寻求能有效地防御核袭击的手段和技术。除提高核武器系统的抗核加固能力,采取广泛构筑地下室掩体和民防工程等以减少损失的措施外,对于更有效的侦察、跟踪、识别、拦截对方核导弹的防御技术开发研究工作也从未停止过。60年代,美、苏两国曾部署以核反核的反导弹系统。1972年5月,美、苏两国签订了《限制反弹道导弹系统条约》。不久,美国停止“卫兵”反导弹系统的部署。1984年初,美国宣称已制订了一项包括核激发定向能武器、高能激光、中性粒子束、非核拦截弹、电磁炮等多层拦截手段的“战略防御倡议”。尽管对这种防御系统的有效性还存在着争议,但是可以肯定,美、苏对核优势的争夺仍将持续下去。

由于核武器具有巨大的破坏力和独特的作用,与其说它可能会改变未来全球性战争的进程,不如说它对现实国际政治斗争已经和正在不断地产生影响。70年代末,美国宣布研制成功中子弹,它最适于战场使用,理应属于战术核武器范畴,但却受到几乎是世界范围的强烈反对。从这一事例也可以看出,核武器所涉及的斗争的复杂性。

中国政府在爆炸第一颗原子弹时即发表声明:中国发展核武器,并不是由于相信核武器的万能,要使用核武器。恰恰相反,中国发展核武器,是被迫而为的,是为了防御,为了打破核大国的核垄断、核讹诈,为了防止核战争,消灭核武器。此后,中国政府又多次郑重宣布:在任何时候、任何情况下,中国都不会首先使用核武器,并就如何防止核战争问题一再提出了建议。中国的这些主张已逐渐得到越来越多的国家和人民的赞同和支持。

未来发展

发展方向

减少数量废旧留新:有核国家(特别是美俄)裁掉了过时的、性能不够先进的核武器,但保留了性能较好的核武器。

日本是目前唯一遭核打击的国家

另辟蹊径 变废为宝:一是改旧翻新。二是改大为小。

提高质量推陈出新:新的世纪,核武器在数量急剧减少的同时,质量不断得到提高。

从长计议 挑战军控:随着《全面禁止核试验条约》影响的不断扩大,继续发展传统核武器受到制约越来越大。

以退为进攻防兼备:核大国在核力量的发展上大力推行导弹防御系统,使核武器由纯进攻型向攻防兼备型发展。

周边核战争

朝鲜拥有核武器,朝鲜半岛的平衡将被打破。除此以外,南亚是另外一处核战争的火药桶。印度、巴基斯坦双方事实上存在“安全两难”困境,使得南亚地区仍可能因为对抗失控,引发核战争。

相关消息

美国未来18年核武器开支预计将增长271亿美元

据中国国防科技信息网2013年12月7日报道,美国国会审计员表示,美国未来18年核武器开支成本预测已增长了271亿美元,并且成本未来可能还将上涨。

据美国审计总署(GAO)在周三公布的报告说,两年前奥巴马政府曾发布过2014-2031财年期间美国核武器维护和更新成本评估,与此相比,研究人员发现在最新发布的对同一时间范围的成本评估已有增长。

审计人员在评估中说,美国国家核军工管理局(NNSA)对这种部分计算方法上的变化使得评估成本增长表示不满。作为能源部半独立机构的NNSA指出,其2012财年的计划主要依靠的是来自现已废弃的“可靠弹头更换计划”的过时数据。

GAO审计人员说,计划安排的调整使得成本增长,使18年期间的预期库存开支从460亿美元增长到731亿美元。奥巴马政府已实施计划,提前七年开始对空射巡航导弹核弹头进行现代化升级,即2024年,而非2031年,这使在审议的时间范围内的相关成本增加。

拥核国家介绍

综述

拥有核武器的国家有:美国、俄罗斯、英国、法国、中国、印度、巴基斯坦、以色列,朝鲜。除美国、俄罗斯、英国、法国、中国已掌握核武器外,印度在1974年进行过一次核试验。巴基斯坦也在1998年05月29日首次核试验成功。以色列和日本虽未公开进行核爆试验,但以色列是公认的拥有核武器的国家,日本被认为是准核国家。朝鲜进行过三次核试验,并且正在向着核武器更小型化方向发展,以便未来能够实现实战能力。

除此之外,以色列也被国际社会确认拥有核武,哈萨克斯坦作为苏联解体后第三大核武器拥有国,因原苏联时期核试验多在哈萨克进行,却没有控制、测试和再生产的体系,独立主动放弃核武器,并关闭苏军建立的数千座核试验设施,另外乌克兰与南非因和平原因放弃其核武,属于曾经拥有核武的国家,而关于日本,大多数国家都认为日本是准核国家,因为日本拥有大量核电站并且拥有大量的铀,而日本已经完全掌握了核武器技术至于制造核武器只是一个时间问题。

被称为“巴基斯坦核弹之父”的阿卜杜勒·卡迪尔·汗已经对外承认了自己向朝鲜、利比亚和伊朗三个被美国称为“流氓政权”的国家出售核武关键技术,其中朝鲜已核试验成功,利比亚卡扎菲迫于美军压力已宣布放弃核武计划,伊朗革命卫队称在俄朝提供核弹头所需鈈的协助下核武研发成功。

美国

美国在第二次世界大战时与英国和加拿大合作,成功比纳粹德国更快发展出核武器。美国在1945年代号「三位一体」(Trinity)的计划成功引爆第一枚核弹,该国更曾在日本的广岛和长崎分别投下一枚原子弹,是唯一一个曾对敌国使用核武的政权。此外,美国在1952年试爆第一枚氢弹,是第一个发展出氢弹的政权,但因为该氢弹是以液氚方式储存,所以无实用价值。美国的核武战备建立在「战略铁三角」之上─陆基弹道导弹、空军战略轰炸机与海军弹道导弹潜艇,而启动核武必须要取得美国总统的授权。

年份

弹头数量

2012年

1,722枚

1992年

9300枚

前苏联俄罗斯

第二次世界大战期间以至结束后,苏联在取得了谍报后展开了紧急计划,发展核武,并在1949年试爆第一枚核弹,继美国之后第二个掌握核武技术的国家,其发展核武的目的是在冷战时期取得军力平衡。苏联在1953年试爆第一枚氢弹,并且是第一个成功把氢弹武器化的政权;该国并曾引爆人类有史以来威力最大的爆炸品「沙皇「炸弹,冷战期间,苏联核武数量一度超越美国。1991年苏联解体后,俄罗斯继承了它的核武,而启动核武必须要取得俄罗斯总统的授权,并对战略火箭军实施启用指令。

年份

弹头数量

2012年

1,499

1990年

11,000枚

英国

英国:第三个爆炸氢弹并具有核作战能力

1952年10月3日,英国成为世界上第三个拥有核武器的国家。1956年,英国在空军装备原子弹。3年后又爆炸了氢弹,成为世界上第三个爆炸氢弹并具有核作战能力的国家。共进行45次核试验。拥有约400枚核弹头。导弹射程达5310公里。

法国

1960年2月13日,法国在西部非洲撒哈拉大沙漠赖加奈一座100米的高塔上爆炸成功了第一颗原子弹。这颗原子弹获得了6万吨当量的核裂变能量。法国因此而成为世界上第四个拥有核武器的国家。1962年6月,法国政府又提出耗资达300多亿法郎的“军事装备计划法案”,其中60多亿法郎用来建立核威慑力量。法国很快便建立起了由陆基导弹。潜艇导弹、飞机携带的核导弹所组成的三位一体的独立核力量。拥有约510枚核弹头。导弹射程达5310公里。

中国

中国为了对抗美国和苏联,于1959年6月发动"596工程",自1964年中国首次试爆原子弹,并在两年后开发出第一种可搭载核弹的导弹。接着早于法国在1967年于新疆罗布泊执行第六号实验,试爆第一枚氢弹。数十年来,中国的核武技术水准与世界领先水平的差距要远远小于常规武器与世界的差距。中国具有与美、俄一样的空、地、潜全方位投射打击能力。启动核武必须要取得中央军委的授权,并对二炮部队实施启用指令。

中国的核弹头数量的多少,有地方网站显示是250枚左右。

印度

1998年进行了数次地下核试验,之后宣称拥有核武,外界估计其约有100枚左右射程在4000公里内的核导弹。

巴基斯坦

1972年开始秘密研制核武器,力图与印度抗衡。1990年以来,美国的制裁政策使巴基斯坦发展核武器的步伐被迫放慢。1998年5月28日,巴基斯坦又成功地进行了5次核试验。巴基斯坦可能拥有15~25枚核弹头,其弹道导弹的射程为1500公里。

朝鲜

朝鲜:分别在2006年10月9日和2009年5月25日成功进行核试验

朝鲜官方通讯社10月9日称,朝鲜成功进行了首次核武试验。另据韩联社报道,韩国政府有关人士同一天透露,接到朝鲜于当天上午进行核试验的情报,如今在观察。

朝鲜中央通讯社称,“这次核试验是一个历史性事件,为我们的军队和人民带来了幸福欢乐”。

2009年5月25日,朝鲜不顾各国反对,仅在1个小时前通知其他国家自己将进行一次地下核试验,试验目的是增强朝鲜自卫核威慑能力。受到各国强烈反对。

2013年2月13日,据朝中社12日报道,朝鲜当天成功进行了第三次地下核试验。

报道说,朝鲜国防科学部门当天在朝鲜北部地下核试验场成功进行了第三次核试验。经过确认,此次核试验爆炸威力大,使用小型化和轻型化的原子弹,试验“水平高、安全、完美”,对周围生态环境没有造成任何负面影响。据新华社电

韩国气象厅12日说,当地时间11时57分50秒(北京时间10时57分50秒),朝鲜咸镜北道吉州郡发生5.0级“人工地震”。韩国国防部随后确认朝鲜已进行第三次核试验。

朝鲜说法:应对美敌朝行径的自卫措施

据朝中社报道,朝鲜外务省发言人12日发表谈话,称核试验是应对美国敌朝行径采取的“自卫措施”。

然而,关于朝鲜核试验,美国曾经表示,朝鲜的核武器体积大威力小对美国本土无法构成威胁,而且假设朝鲜的导弹要飞到美国本土中间还要经过美国的封锁线。

放弃研究核武

冷战刚结束,白俄罗斯、乌克兰、哈萨克斯坦、南非等一批国家都主动放弃现有核武器及核武器发展计划,成为无核国家。

一些没有核武器的国家千方百计谋求核武器,成为“核门槛”国家。此外,在美国的压力下,利比亚放弃了核计划,把相关资料和离心机运往美国。

除了“核门槛”国家,谋求核武器的还有各种恐怖组织。

国际条约

《不扩散核武器条约》第九条第三款规定:本条约所称有核武器国家系指在一九六七年一月一日前制造并爆炸核武器或其他核爆炸装置的国家。故而根据《不扩散核武器条约》,只有联合国安全理事会5个加入了《不扩散核武器条约》的常任理事国才是被普遍承认有核国家地位的国家。其他拥有核武器的国家被视为违背《不扩散核武器条约》精神的非法拥核国家。

减少数量,废旧留新:有核国家(特别是美俄)裁掉了过时的、性能不够先进的核武器,但保留了性能较好的核武器。

另辟蹊径,变废为宝:一是改旧翻新;二是改大为小。

提高质量推陈出新:新的世纪,核武器在数量急剧减少的同时,质量不断得到提高。

从长计议,挑战军控:随着《全面禁止核试验条约》影响的不断扩大,继续发展传统核武器受到制约越来越大。

以退为进,攻防兼备:核大国在核力量的发展上大力推行导弹防御系统,使核武器由纯进攻型向攻防兼备型发展。

引用来源

中文名
核武器
外文名
nuclear weapon
别名
应用
战争
安全术语
杀伤力、破坏力极强
合法拥有国
美国俄罗斯英国法国、中国
类型
军事武器
被使用国家
相关条约
重要事件