核弹当量

介绍

资料与数据

介绍

核弹爆炸时，释放的能量比采用化学炸药的常规弹药大得多。1千克铀裂变释放的能量相当于2万吨TNT炸药爆炸时放出的能量。核武器按作战任务使用范围可分为战略核武器、战役战术核武器；按当量大小可分为千万吨级、百万吨级、十万吨级、万吨级、千吨级和百吨级，美苏于80年代末开始研制当量小到10吨级、大到百吨级的微型超微型核弹头及当量可调核弹头。

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。

当量可调 核弹的当量是可以调节的。在纯裂变装置中，若改变链式反应的引发时间或变换弹芯，就能改变当量。链式反应是由中子源引发的，如改变中子源状态，也可实现当量可调。在具有一级或多级聚变反应的热核武器中，控制氚的用量或更换弹芯，即可改变当量。此外，也可采用控制附加的聚变级是否点火的机械措施，即控制是否点燃聚变装药，便可调节核爆炸当量的大小。

核武器的重量和当量 世界上第一个核爆炸装置，代号“大男孩”的钚装药约重6.1千克。由重约2 268千克高能炸药内向爆炸将其压缩到一起，于1945年7月16日上午5时24分，在新墨西哥州阿拉莫戈夫的“三一”试验场内的一个30米高的铁塔上进行试验，当量为2.20.2万吨。钚装药实际大小同柚子差不多，而铀反射层和高能化学炸药使爆炸装置尺寸重量大大增加。核装药、反射层和高能炸药固定在一个由12块五边形构成的金属球内，各五边形用螺栓互相连接组成一个球体。

1945年8月6日上午8点15分投在日本广岛上空、估计爆高580米的原子弹“小男孩”，它装有60千克高浓缩铀235，采用枪法结构。枪管直径约15厘米，长1.8米，重约半吨。核弹本身连同外壳长3米，直径71厘米，重约4吨，当量1.2～1.5万吨（有报道1.25万吨）。

1945年8月9日上午11点零2分，投在日本长崎上空估计爆高503米的原子弹“胖子”，它所采用的设计和“大男孩”一样，只是名称不同。“胖子”装有稳定翼和一个保护性的直径为1.5米的蛋形外壳（弹壳），核弹全重约4.9吨，长3.6米，当量2.20.2万吨，钚装药约6.1千克。两枚内爆式原子弹核装药的利用率约17%，而“小男孩”只有约1.3%。在美国首批核武器设计中，化学炸药和反射层重量占了绝大部分：“胖子”的当量重量比是4.5吨/千克，“小男孩”为3吨/千克，与现代核武器相比，都非常低。当量在10万吨以上的现代化热核武器，其当量重量比一般为1 000～3 000吨/千克，（这一数值远比氘氚材料完全聚变所能达到的8万吨/千克的理论极限低得多），例如美国库存核武库中当量最大的弹头B53核弹（以及在“大力神”Ⅱ导弹上使用的弹头W53），当量900万吨，重约4吨，当量重量比约2 200吨/千克，相当于“胖子”的500倍。美国现役洲际导弹“民兵”Ⅲ弹头为3个33.55万吨当量分导式弹头MK-12A，总当量100.65万吨，弹头重955千克，当量重量比为1 054吨/千克。当量大于10万吨的战略导弹弹头和核炸弹，当量重量比为300～2 500吨/千克。低当量的战术核武器的当量重量比约为4～100吨/千克

资料与数据

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300万吨时,

有效杀伤半径 = 1.493885 * 300^(1/3) = 10.00千米

有效杀伤面积 = pi * 10.00* 10.00= 314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1万万吨时,

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

普通原子弹空中爆炸时释放的能量大致是以下面的比例转化成杀伤力的：冲击波占50%、光辐射35%、贯穿核辐射5%、放射性沾染10%。

不同量级的核弹空爆时各种因素对地面暴露人员的杀伤（指立即死亡或丧失战斗力）半径表（单位是公里）：

核冲击波 光辐射 贯穿核辐射

1千吨级： 0.18 0.16 0.71

1万吨级： 0.45 0.57 1.00

十万吨级： 1.15 1.87 1.48

百万吨级： 2.87 5.60 1.98

经测算实验，一枚百万吨级核弹地面爆炸时冲击波对地下设施破坏半径为4．8千米。

由此可见，小当量核弹的贯穿核辐射杀伤力最大，而大当量核弹的光辐射最厉害。

上述不同杀伤作用是同时作用于人体的，所以核弹的综合性杀伤半径要比上表所列大一些。大家最关心的不同当量核弹对不同状态人员的杀伤半径数据如下(单位是公里)：

1千吨级： 0.85； 1万吨级： 1.5；

十万吨级： 3.1； 百万吨级： 6.3；

千万吨级： 12

核弹的威力与杀伤半径不是呈正比增长的。可从上表中发现核弹威力增长的规律，大致上每增加一个数量级（X10），杀伤半径才增加一倍。也就是说，1000万吨的巨型核弹的杀伤半径只是10万吨级核弹的4倍，杀伤面积也不过是它的16倍。

以100万吨级核弹为例，它对不同隐蔽物后的人员的杀伤半径如下（单位公里）：

暴露人员： 6.3

堑壕内人员： 3.6

坦克内人员： 2.8

避弹所内人员： 1.2

永备工事内人员：0.76

因而在城市里，百万吨级的核弹空爆后，正好在坚固建筑后的人员在4公里外不会送命，而地铁内人员只要在8—900米外就能躲过一劫。

百万吨级的核武器空爆发生在超大级的现代化大都市会是个什么情景：

最初几秒的强烈光辐射和贯穿核辐射让6.3公里内与炸点直视范围内的暴露人群立即死亡，五光十色的镜面玻璃墙围的反射作用会让躲藏在大楼背面的人们在光辐射下暴露无余，无数建筑在高温下开始起火燃烧；接踵而至的冲击波将所有玻璃幕墙会化为无数的玻璃霰弹横扫大街小巷，满载汽油的上百万辆汽车带着烈焰飞到数个街区外传播火种。

核爆炸引发的火灾以及摩天大楼倒塌，它造成的伤亡可能会超过核爆本身。除此之外还有核武器的第四种杀伤效应——放射性沾染，在一切结束之后，它还要纠缠数年，其杀伤范围在很大程度上取决于风力风向等气象因素，更取决于事后消洗作业和医疗救护工作的效率。

当然大城市不光是放大核弹的二次效应，它也不是没有好处：地铁里的人群的生存概率很高，钢筋水泥的森林对遮挡光辐射和减弱冲击波作用不小，稍微厚实点的砖墙或几十厘米厚的土层便能挡住致命的贯穿核辐射，迷宫般的建筑让救护人员消洗放射性沾染争取了时间。

在爆炸当量为100万吨级或更大威力的核爆炸中，核尘埃将升入同温层，抵达29公里的高空。核爆炸产生的尘埃究竟能上升多高取决于核弹的大小。

一颗当量为100万吨级的核弹爆炸，能炸出一个直径为数百码的坑，抛出的碎石达几百万吨，其中1万至3万吨极小的核尘埃微粒将上升到同温层。

1963年部分禁止核试验条约签订之前所进行的大气层氢弹试验。这些试验表明，当量为100万吨级的核弹在地爆时所产

生的蘑菇云中含有1～6吨尘埃。同时，它还显示出核尘埃典型

粒度是十分之几微米（1微米为1/1000毫米）。

根据对一场核战争所产生的核烟尘数量的估算，TTAPS科学

小组的专家们估计：一颗核弹在一个城市上空爆炸后，每百万吨

的核爆炸可造成100平方英里以上的火区，而一般说来，烈火

在农村蔓延的区域则要小一些。在城市火区，每平方英里的大火

大约会产生200吨核烟尘，而农村的大火大约只产生70吨左

右的烟尘。