核爆炸有五種殺傷破壞因素，即沖擊波、光輻射（也稱(chēng)熱輻射）、瞬時(shí)核輻射、剩余核輻射（也稱(chēng)放射性沾染）和核電磁脈沖。有人還提出第六種破壞因素，是指大規(guī)模核戰(zhàn)爭(zhēng)的結(jié)果會(huì)嚴(yán)重影響氣候和環(huán)境的變化，科學(xué)家稱(chēng)為“核冬天”效應(yīng)。因?yàn)榇罅繜崮芪鸬奈m和引起的大火濃煙，會(huì)長(zhǎng)期遮蔽陽(yáng)光，地球好象籠罩在寒冬之中，使農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，動(dòng)植物和人類(lèi)面臨生存威脅。五種殺傷破壞因素中主要的是沖擊波和光輻射，它們各占核爆炸能量的比例，隨武器的性質(zhì)和爆炸的高度而稍有差異。對(duì)于一般原子彈空爆情況，能量分配比例如圖2.21。
原子彈爆炸所釋放的能量中，約有三分之一是以光輻射的形式放出來(lái)。這和普通炸彈很不相同。普通炸彈爆炸時(shí)，釋放的能量不大，爆炸區(qū)的溫度只有幾千度，而且灼熱的氣體的體積也很小，雖然也有很短時(shí)間（約千分之一秒）的光輻射，但實(shí)際上可以忽略。而在原子彈爆炸的情況下，由于以光輻射的形式發(fā)射的能量很大，以致光輻射成為原子彈的主要?dú)囊蛩睾蜌蛩刂弧?/span>
圖2.21 原子彈爆炸能量分配圖
當(dāng)原子彈在空中爆炸后，除了爆炸產(chǎn)物外，周?chē)目諝庖惨蚴軣崾箿囟壬哌_(dá)幾十萬(wàn)度，在這樣的超高溫影響下，發(fā)生了一系列極其復(fù)雜的物理過(guò)程。其結(jié)果是，在很短的時(shí)間內(nèi)（約百分之幾至十分之幾秒）形成一個(gè)直徑約100米的大火球，這時(shí)火球表面的溫度比太陽(yáng)表面的溫度還高（太陽(yáng)表面溫度約6000度），從火球表面輻射的光和熱，就是我們所說(shuō)的光輻射。光輻射以光的速度向四周傳播，立刻就到達(dá)了很遠(yuǎn)的地方。大部分的光輻射在爆炸后三秒鐘以?xún)?nèi)發(fā)射出去，約過(guò)了十幾秒鐘光景，由于火球溫度降低，光輻射就差不多不起作用了。
光輻射的殺傷破壞主要取決于光沖量的大小。它的主要作用是著火燃燒，對(duì)人員的不同燒傷等級(jí)的參考距離見(jiàn)圖2.22。燒傷分三度四等⑩：
一度只傷表皮；二度傷及整個(gè)表皮及真皮層；三度傷及皮膚全層以至皮下組織。
一等為輕度燒傷–––二度燒傷面積10％以下；二等為中度燒傷–––二度燒傷面積10～20％，或三度燒傷面積在5％以下；三等為重度燒傷–––二度燒傷面積20～50％，或三度燒傷面積在5～30％之間；四等為極重度燒傷–––二度燒傷面積在50％以上，或三度燒傷面積在30％以上。
光輻射在對(duì)人員的燒傷范圍內(nèi)都可能引起房屋、莊稼著火燃燒，從而加重破壞效應(yīng)。
人眼最容易受光輻射傷害，即便是1萬(wàn)噸TNT當(dāng)量的核爆炸，視網(wǎng)膜不受損傷的安全距離大于50公里，閃光盲安全距離大于100公里。
防光輻射的主要措施是披遮白色反光物。碉堡、地下工事當(dāng)然不怕燃燒。人的眼睛最怕光輻射，暴露的人首先是閉眼，其他燒傷比較容易治療。
核爆炸時(shí)間極短，只有百萬(wàn)分之幾秒，而釋放出來(lái)的能量巨大，這就使得爆炸中心的溫度上升達(dá)幾百萬(wàn)甚至幾千萬(wàn)度，整個(gè)原子彈變成了蒸汽；爆炸中心的最大壓強(qiáng)也高達(dá)十幾億甚至數(shù)百億大氣壓。這樣高的溫度和壓強(qiáng)下的蒸汽，迅速地向四周膨脹，強(qiáng)烈地壓縮周?chē)目諝鈱佣纬蓻_擊波。沖擊波以超音速?gòu)谋ㄖ行南蛩闹軘U(kuò)散，壓力隨距離而很快下降。圖2.23是核爆沖擊波隨距離衰減對(duì)人員造成不同等級(jí)傷害的半徑及超壓值。
圖2.22 .不同當(dāng)量光輻射傷害劑量等級(jí)范圍
沖擊波摧毀房屋、建筑和工程設(shè)施，可以?huà)伋鋈梭w、損傷器官而造成傷亡。對(duì)人員的沖擊傷害分成四個(gè)等級(jí)⑩：
一等為輕度沖擊傷：器官一般損傷，體表擦傷，內(nèi)臟斑點(diǎn)狀出血等。
二等為中度沖擊傷：器官?lài)?yán)重?fù)p傷，大片軟組織挫傷，內(nèi)臟斑塊狀出血，單純性肋骨骨折，腦震蕩等。
三等為重度沖擊傷：內(nèi)臟破裂，骨折，較明顯的肺出血，肺水腫等。
四等為極重度沖擊傷：同時(shí)發(fā)生多處嚴(yán)重?fù)p傷，包括嚴(yán)重的臚腦、脊髓損傷，胸、腹腔破裂，內(nèi)臟擠壓傷，以致肢體離散等。
圖2.23 不同當(dāng)量沖擊波超壓傷害等級(jí)范圍
對(duì)建筑物破壞：超壓大于0.2大氣壓時(shí)，中等程度破壞，如主要承重結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫，甚至倒塌。
對(duì)裝甲的破壞：裝甲車(chē)輛一般在沖擊波動(dòng)壓0.1大氣壓、超壓達(dá)0.5大氣壓以上時(shí)，外部裝備會(huì)遭到破壞。爆炸當(dāng)量大，作用時(shí)間長(zhǎng)，需要的動(dòng)壓值小。如在1800米高空250萬(wàn)噸TNT當(dāng)量核爆炸時(shí)，距爆心投影點(diǎn)1～1.8公里的坦克，在2～2.7個(gè)大氣壓的動(dòng)壓下操作機(jī)構(gòu)均遭到損壞。而在1.2萬(wàn)噸TNT當(dāng)量的觸地核爆炸時(shí)，距爆心300米處的坦克，在3.9個(gè)大氣壓的動(dòng)壓下，操作機(jī)構(gòu)才遭到破壞。
防沖擊波的主要辦法是修筑工事。大概說(shuō)來(lái)，距離爆炸0.2公里的地方，磚瓦建筑會(huì)受到相當(dāng)大的破壞，而鋼筋混凝土筑成的防空掩蔽部即使離爆炸零點(diǎn)很近，也不致受破壞。爆心近區(qū)作業(yè)，在地下碉堡里就安全無(wú)恙。兩公里以外的樓房對(duì)一般原子彈爆炸也是比較安全的。人防工事都可以防沖擊波。
瞬時(shí)核輻射指的是核爆炸后一分鐘內(nèi)釋放的核輻射，也稱(chēng)早期核輻射。在釋放的許多種輻射中只有中子和g 射線(xiàn)才具有重要的毀傷意義。瞬時(shí)核輻射占總能量的5%。但能量高，不帶電，貫穿力強(qiáng)，故又稱(chēng)貫穿輻射。中子輻射組分是在核爆炸發(fā)生的最初幾微秒中由彈頭裂變和聚變過(guò)程產(chǎn)生的中子。g輻射主要來(lái)自裂變反應(yīng)和裂變產(chǎn)物的衰變。一分鐘以后火球遠(yuǎn)離地面，這時(shí)由于空氣的屏蔽將使直接從火球發(fā)射出的g輻射對(duì)地面目標(biāo)不會(huì)產(chǎn)生毀傷效應(yīng)。
瞬時(shí)核輻射是核爆瞬時(shí)放出的中子、g射線(xiàn)。它對(duì)建筑物不起破壞作用，但對(duì)人畜和電子系統(tǒng)有明顯的殺傷作用。它可引起人畜感生放射性病，也可使電子系統(tǒng)致盲或失靈。如圖2.24所示。
圖2.24 早期核輻射的殺傷作用
瞬時(shí)核輻射對(duì)人員的傷害程度，取決于人員受照射的吸收劑量，也與受照射的者的健康狀況有關(guān)。吸收劑量的單位為戈瑞，射線(xiàn)在1公斤物質(zhì)中產(chǎn)生1焦耳電離能的劑量為1戈瑞。短期內(nèi)受到照射超過(guò)1戈瑞后才能發(fā)生急性放射病。急性放射病分為輕度、中度、重度和極重度四級(jí)⑩，其吸收劑量范圍和效果如下：
表2.2 急性放射病等級(jí)及效果
等 級(jí) | 吸收劑量 | 效 果 |
① 輕度 | 1~2戈瑞 | 吸收1戈瑞，有5%發(fā)生急性放射病，24小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)惡心嘔吐。 |
② 中度 | 2~4戈瑞 | 吸收2戈瑞，有50％發(fā)生急性放射病，4小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)惡心嘔吐，不經(jīng)治療有3％以下人員死亡。 |
③ 重度 | 4~6戈瑞 | 吸收4戈瑞，2小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)惡心嘔吐，不經(jīng)治療，有大部分人發(fā)生死亡。 |
④極重度 | >6戈瑞 | 立即出現(xiàn)惡心嘔吐，不及時(shí)治療，幾乎全部死亡。 |
不同當(dāng)量瞬時(shí)照射發(fā)生急性放射病的范圍不同，圖2.25給出2萬(wàn)噸和50萬(wàn)噸核爆炸當(dāng)量瞬時(shí)照射各等級(jí)急性放射病的范圍。
戰(zhàn)時(shí)軍用允許照射劑量的水平還要低 。在24小時(shí)內(nèi)無(wú)害照射應(yīng)在0.05戈瑞以下，中等照射不超過(guò)0.2戈瑞，急性照射不得超過(guò)0.5戈瑞。
對(duì)核爆瞬時(shí)輻射的防護(hù)，主要是采取“擋”的辦法。屏蔽g主要是加大屏蔽物的質(zhì)量，屏蔽中子主要考慮低原子序數(shù)的物質(zhì)和捕獲中子能力很強(qiáng)的物質(zhì)，如鎘和硼。防中子有半米厚的混凝土就夠了；5厘米厚的鋼鐵可使中子劑量降低一半。防g 最好是鉛磚；最方便是土層，10厘米的土層可使g 劑量減半。在三層樓房的地下室里，對(duì)中子、g都是安全的。
圖2.25 核爆炸瞬時(shí)照射急性放射病劑量范圍
剩余核輻射主要是降落下來(lái)的裂變碎片，其次是早期核輻射的中子、g 射入地表物質(zhì)里感生的放射性粒子。所以又稱(chēng)放射性沾染。它約占核爆總能量的10% 。沾染粒子可滲入幾厘米的土層，難于清除，散布范圍廣，而且有的壽命很長(zhǎng)。這些放射性粒子的半衰期可從幾分之一秒到幾百萬(wàn)年不等。但短半衰期的最多，所以沾染區(qū)劑量下降很快。主要放出b和g 射線(xiàn)。b射線(xiàn)用一般木板都可擋住，g則要用含鉛物質(zhì)。放射性沾染危險(xiǎn)性雖不大，但很討厭。要通過(guò)放射性沾染地段必須穿防護(hù)服。
圖2.26是1萬(wàn)噸TNT當(dāng)量核爆炸后1小時(shí)的放射性沾染區(qū)放射性射線(xiàn)照射量的強(qiáng)度分布圖。
圖2.26 原子爆炸放射性沾染照射量強(qiáng)度分布
圖中“倫”（即倫琴）是射線(xiàn)照射量的單位。射線(xiàn)穿過(guò)1立方厘米空氣產(chǎn)生電離的離子電量為1靜電單位時(shí)的照射量，稱(chēng)為1倫琴。照射量指的是光子，其概念涉及到離子對(duì)的產(chǎn)生。前面講的吸收劑量的單位是戈瑞，它的概念著眼于物質(zhì)所接受的能量，適用于任何可以產(chǎn)生電離的輻射。各種物質(zhì)吸收能量的本領(lǐng)不同，且與射線(xiàn)能量的高低有關(guān)。對(duì)人體組織來(lái)說(shuō)，當(dāng)射線(xiàn)能量大于0.15MeV小于1.5 MeV時(shí)，1戈瑞相當(dāng)于100倫。個(gè)人吸收劑量的戰(zhàn)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)是，軍人全身照射每次小于0.5戈瑞。由此換算，則軍人全身照射每次小于50倫。如果通過(guò)200米的放射性沾染區(qū)，需要15分鐘，這個(gè)沾染區(qū)劑量率小于200倫/時(shí)，就可以通過(guò)。按圖2.26中的射線(xiàn)照射量強(qiáng)度分布，繞爆心200米以外通過(guò)是完全可以的。
核爆電磁脈沖能量很小，一般原子彈爆炸約占總能量的千分之一，可說(shuō)沒(méi)什么影響。但在高空爆炸時(shí)，其作用會(huì)對(duì)電子學(xué)系統(tǒng)造成破壞和干擾。
若是純聚變武器，所謂干凈氫彈，則很少或沒(méi)有剩余輻射。其早期核輻射的比例不變，沖擊波和光輻射的比例增加到95%。它的四種殺傷破壞因素均在爆后幾秒至幾十秒內(nèi)起作用，所以這四種因素稱(chēng)為瞬時(shí)殺傷破壞因素。盡管殺傷破壞半徑與當(dāng)量有關(guān)，但最嚴(yán)重的也不會(huì)超過(guò)一、二十公里。
一般2萬(wàn)噸TNT當(dāng)量的原子彈采取空中爆炸方式，零后千萬(wàn)分之一秒即發(fā)射g 和中子；百萬(wàn)分之一秒彈體燃燒升溫到百萬(wàn)度，形成X射線(xiàn)火球，繼續(xù)發(fā)射g 和中子。零后約2秒，火球熄滅，沖擊波傳到1公里以外；零后約10秒，早期核輻射結(jié)束；10秒鐘后沖擊波傳到4公里以外；零后約7分鐘，煙云達(dá)到穩(wěn)定高度。核爆炸的毀傷效應(yīng)發(fā)展很快。
認(rèn)識(shí)了核爆炸殺傷破壞因素的規(guī)律，人們就可采取有效防護(hù)措施，減輕它的破壞程度。例如，利用地下建筑、民防工事，以及地形、地物等，都可起到較好的防護(hù)效果。
俄國(guó)原子能部1998年出版的《蘇聯(lián)核試驗(yàn)》(中譯本）一書(shū)，介紹了美軍和蘇軍在核試驗(yàn)條件下進(jìn)行軍事演習(xí)的情況。蘇軍1954年9月4日在核爆條件下進(jìn)行了一次軍事演習(xí)。原子彈爆炸威力4萬(wàn)噸，加強(qiáng)型戰(zhàn)壕和用石灰粉刷過(guò)的壕溝全都完好無(wú)損。在1.8公里以外停放的飛機(jī)和載重汽車(chē)均沒(méi)有受到損壞。放在爆心地面的小狗、綿羊等動(dòng)物全被燒焦，掩蔽部?jī)?nèi)的所有動(dòng)物仍然活著。2公里以外的各種動(dòng)物，安全無(wú)恙，核爆似乎對(duì)它們不起作用。5公里以外的所有村莊保持完好。蘇聯(lián)這次演習(xí)非同一般，由國(guó)防部部長(zhǎng)朱可夫元帥親自指揮，邀請(qǐng)中國(guó)朱德元帥參加觀(guān)摩，有各軍兵種45000人參加演習(xí)，使他們學(xué)習(xí)了解了龐大的科研任務(wù)、戰(zhàn)斗任務(wù)和教學(xué)課程。這是蘇聯(lián)破天荒的第一次，也是唯一的一次。美國(guó)這種演習(xí)進(jìn)行過(guò)8次以上。1946年的“十字街行動(dòng)”，在比基尼島演習(xí)兩次，核爆2.3萬(wàn)噸，有42000軍人參加。1951年至1957年的“沙漠巖石行動(dòng)”，在內(nèi)華達(dá)試驗(yàn)場(chǎng)的核試驗(yàn)中，舉行了8個(gè)階段的軍事訓(xùn)練，總共有55000多名軍人參加。1956年美國(guó)空軍的“紅翼”行動(dòng)，在核試驗(yàn)爆炸煙云的輻射環(huán)境中，進(jìn)行了多次穿梭飛行演練。這些軍事演習(xí)說(shuō)明核爆炸是可以防護(hù)的，單靠核武器是不能最后取得戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利的。
日本的廣島和長(zhǎng)崎，在毫無(wú)防護(hù)的條件下，遭到了毀滅性破壞，這是可以想象的。可是也并不像某些宣傳說(shuō)的那樣，寸草不生，永無(wú)人煙，成為人類(lèi)的禁區(qū)。事實(shí)上日本人民并沒(méi)有被原子彈嚇倒，他們?cè)诤藦U墟的基礎(chǔ)上，消除污染，治療疾病，重建家園。今天的長(zhǎng)崎、廣島，依然是風(fēng)景秀麗，生機(jī)昂然，一片欣欣向榮的景象。
《蘇聯(lián)核試驗(yàn)》書(shū)中的統(tǒng)計(jì)，至1996年簽訂《全面禁止核試驗(yàn)條約》為止，全球歷經(jīng)了2049次核試驗(yàn)（見(jiàn)表2.3），爆炸了2398個(gè)核裝置。其中美國(guó)核爆炸總威力共計(jì)一億九千三百萬(wàn)噸（大氣層中15465萬(wàn)噸，地下3835萬(wàn)噸）；蘇聯(lián)核爆炸總威力共計(jì)二億八千五百四十萬(wàn)噸（大氣層中24720萬(wàn)噸，地下3820萬(wàn)噸）。蘇聯(lián)核爆炸總當(dāng)量約是美國(guó)的1.5倍。
兩國(guó)超級(jí)大國(guó)核爆炸總當(dāng)量之和，相當(dāng)于四億七千八百四十萬(wàn)噸TNT炸藥，是長(zhǎng)崎與廣島上空核爆炸威力的一萬(wàn)三千多倍。這個(gè)數(shù)字太嚇人了！但是這樣多的地下和空中核試驗(yàn)，總算未把地球捅穿，全球天氣也沒(méi)發(fā)生大的變化。那些核試驗(yàn)場(chǎng)地反復(fù)使用，周?chē)娜藗冋粘９ぷ?，核試?yàn)對(duì)他們似乎已習(xí)以為常。
表2.3 全球核爆炸統(tǒng)計(jì)表（1945––1996）⑧
國(guó)家 | 核 爆 炸 地 區(qū) | 次數(shù) |
| 內(nèi)華達(dá) | 904 |
美 | 波利尼西亞 | 79 |
| 比基尼 | 23 |
| 美國(guó)其他地區(qū) | 17 |
| 太平洋 | 4 |
| 大西洋 | 3 |
國(guó) | 日本（用于戰(zhàn)爭(zhēng)） | 2 |
| 合 計(jì) | 1032 |
| 塞米巴拉金斯克 | 456 |
蘇 | 新地島 | 130 |
聯(lián) | 蘇聯(lián)其余地區(qū) | 129 |
| 合 計(jì) | 715 |
| 澳大利亞 | 12 |
英 | 波利尼西亞 | 9 |
國(guó) | 內(nèi)華達(dá) | 24 |
| 合 計(jì) | 45 |
法 | 阿爾及爾 | 17 |
國(guó) | 波利尼西亞 | 193 |
| 合 計(jì) | 210 |
中 | 羅布泊 | 47＊ |
國(guó) | 合 計(jì) | 47 |
| 總 計(jì) | 2049 |
*核試驗(yàn)次數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法各國(guó)稍有不同。中國(guó)47次核試驗(yàn)是《蘇聯(lián)核試驗(yàn)》
書(shū)中的統(tǒng)計(jì)，中國(guó)的統(tǒng)計(jì)為45次。
本文摘自《揭開(kāi)核武器神秘面紗》
經(jīng)福謙 陳俊祥 華欣生著
清華大學(xué)出版社 暨南大學(xué)出版社
出版時(shí)間：2002年7月
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