核爆炸
核爆炸(nuclear explosion)核武器或核裝置在幾微秒的瞬間釋放出大量能量的過程。為了便於和普通炸藥比較,核武器的爆炸威力,即爆炸釋放的能量,用釋放相當能量的TNT炸藥的重量表示,稱為TNT當量。 核反應釋放的能量能使反應區(又稱活性區)介質溫度升高到數千萬開,壓強增到幾十億大氣壓(1大氣壓等於101325帕),成為高溫高壓等離子體。反應區產生的高溫高壓等離子體輻射X射線,同時向外迅猛膨脹並壓縮彈體,使整個彈體也變成高溫高壓等離子體並向外迅猛膨脹,發出光輻射,接着形成衝擊波(即激波)向遠處傳播。
目錄
核爆炸方式
根據爆炸當量、爆炸相對於地面、水面的位置,爆炸方式分為空中核爆炸、高空核爆炸、地面核爆炸、地下核爆炸和水下核爆炸等五種。
空中爆炸
距地面一定高度之上(小於 30千米)的核爆炸。爆炸瞬間先出現強烈明亮的閃光,後形成不斷增大和發光的火球。衝擊波經過地面反射回到火球後使火球變形,呈上圓下扁的「饅頭」狀,最後,從地面升起的塵柱和煙雲共同形成高大的蘑菇雲。在衝擊波所到之處還可聽到多聲巨響。火球的最大直徑和發光時間、蘑菇雲穩定時的高度主要決定於爆炸的 TNT當量。對於2萬噸TNT當量的核爆炸, 火球最大直徑約為440米,發光時間約為2.4秒,穩定蘑菇雲的高度約為11千米。
高空核爆
在距地面高度大於30千米處的核爆炸,火球大體上是一個豎直橢球,其膨脹、上升速度和最大半徑都比空中核爆炸時大得多。 爆炸高度如大於100千米,火球現象消失, 因光輻射的照射,在80~100千米的高度上形成發光暗淡的「圓餅」,同時在爆點下方和南北半球對稱區域(稱為共軛區)產生人造極光和其他地球物理現象。
地面核爆
與空中核爆炸基本上相似,地面核爆炸的特點是:火球呈半球形,煙雲與塵柱一開始就連接在一起上升,並向四周拋出大量沙石,形成彈坑。
地下核爆
地下核設備的引爆會釋放出大量的能量,使得試驗點周圍區域內相關的地質和設備材料發生蒸發。實驗產生的高溫和壓縮的震動波會使試驗點生成空隙和裂隙或者改變洞壁上的結構。孔穴是汽化作用和原始的地質介質的壓縮所造成的。孔穴的大小(或半徑)可以根據爆破能的作用力、埋藏的深度以及地質介質的強度而估算出來。孔穴最大尺寸在爆炸發生後的1/10秒內即可達到。在接下來的幾秒鐘,發生爆炸、溫度冷卻、氣壓消散、孔穴內氣體的成分開始按順序冷凝,冷凝順序按相對蒸汽壓或沸點進行。首先,岩石和重放射性核素元素,同牆內壁上的熔融岩塊一起,在洞的底部積聚成熔融的泥膠土。試驗幾小時或幾天後,上面的材料坍塌進入洞內,形成一個垂直的「碎石」豎井,這個「豎井」隨着地面的擴大而擴展,在那裡形成一個彈坑。部分倒塌的材料會落入熔融膠泥體內。如果最初的爆炸點位於地下水之下,則地下水此時會再次湧入洞內。
水下核爆
在一定水深中的核爆炸,也會形成火球,但規模比空中核爆炸小,發光時間也短得多。火球熄滅後在水中形成猛烈膨脹的氣球(主要成分是水蒸氣),引起水中衝擊波,氣球上升到水面時,拋射出大量蒸汽,同時有大量水湧入爆炸中形成的空腔,因而形成巨大水柱,其上方繼續向外噴射放射性物質,形成象菜花一樣的雲頂,其高度遠低於空中爆炸所形成的蘑菇雲(見圖[水下核爆炸景象])。水柱下沉時,形成由水滴組成的雲霧(稱基浪),從爆心投影點向周圍快速運動,而在投影點上空產生的雲團隨風飄移,會造成持續近一小時的大雨。在足夠深處的水下爆炸則不出現菜花雲。
力學效應
核爆炸力學效應 在低空核爆炸的爆炸能量中,衝擊波約占50%,光輻射約占35%, 早期核輻射約占5%,放射性沾染中的剩餘核輻射約占10%,核電磁脈衝僅占0.1%左右;對於主要為聚變反應的核武器, 剩餘核輻射所占的比例則少得多。由上述能量比例可以看出:衝擊波所表現的力學效應起主要作用,不過爆炸高度超過約30千米的高空核爆炸除外。空中核爆炸的力學效應主要表現為空氣中傳播的衝擊波以及衝擊波拍打地面引起地下土石介質中的壓縮波和地震波。地面核爆炸的力學效應除表現為向空氣中傳播衝擊波外,還表現為在地表形成爆炸彈坑,以及向地下土石介質傳播衝擊波,衝擊波衰減後形成壓縮波和地震波;彈坑周圍的土石介質經衝擊波的壓縮和推動產生以加速度、速度和位移表徵的強烈的地面運動。地下核爆炸中淺埋爆炸的主要力學效應為形成彈坑和土石介質中的衝擊波,衝擊波衰減成壓縮波和地表波,引起強烈的地運動;封閉式爆炸主要是在爆點周圍形成空腔,並在周圍介質中傳播衝擊波、壓縮波和地震波。水下核爆炸的主要力學效應是形成水中衝擊波,在水面形成從爆心投影點向四周擴展的基浪,它是造成水面物體破壞的重要因素,如果爆炸深度不大,空氣衝擊波也不可忽視。
殺傷和破壞效應
核爆炸是通過衝擊波、光輻射、早期核輻射、核電磁脈衝和放射性污染等效應對人體和物體起殺傷和破壞作用的。前四者都只在爆炸後幾十秒鐘的短時間內起作用,後者能持續幾十天甚至更長時間。衝擊波可以摧毀地面構築物和傷害人畜。光輻射主要是可見光和紅外線,能燒傷人的眼睛和皮膚,並使物體燃燒,引起火災。核爆炸早期裂變產物發射出貫穿能力很強的中子流和γ射線,可以貫穿並破壞人體和建築物。裂變產物、未燒掉的核燃料和被中子活化的元素,都會由氣化狀態冷凝為塵粒,沉降到地面,造成地面和空氣的放射性沾染,所發出的γ和β射線稱為核爆炸的剩餘輻射,也能對人體造成傷害。核爆炸發出的γ射線在空氣分子上產生康普頓散射,散射出的非對稱電子流在大氣中激起向遠方傳播的電磁脈衝,可在大範圍內對戰略武器系統的控制和運行以及全球無線電通訊構成干擾和威脅。核爆炸的殺傷和破壞程度同爆炸當量和爆炸高度有關。百萬噸以上大當量的空中爆炸,起殺傷和破壞作用的主要是光輻射和衝擊波,光輻射的殺傷和破壞範圍尤其大,對於城市還會造成大面積的火災。萬噸以下的小當量空中爆炸,則以早期核輻射的殺傷範圍為最大,衝擊波次之,光輻射最小。空中爆炸一般只能摧毀較脆弱的目標,地面爆炸才能摧毀堅固的目標,如地下工事、導彈發射井等。觸地爆炸形成彈坑,可破壞約兩倍於彈坑範圍內的地下工事,摧毀爆點附近的地面硬目標,但對脆弱目標的破壞範圍則小得多。地面爆炸會造成下風方向大範圍的放射性沾染,無防護的居民會受到嚴重危害。
核輻射
美國總統杜魯門宣布即將在比基尼島進行兩次原子彈爆炸試驗,原子彈爆炸過後,有兩件事情發生,第一是原子彈爆炸當天,正好碰見一位美國導演,這位美國導演鬼斧神差的受到原子彈爆炸啟發,想到了如果女人穿上比基尼游泳衣就好看多了。第二件事就是核輻射,原子彈爆炸後的輻射強烈,讓所有的人都不敢往哪裡去了。美國總統杜魯門命令軍隊前去消除掉核輻射,但是科學家說道:要想清除掉比基尼島沙灘上的所有核輻射,就要將比基尼島沙灘上所有的的沙土全部都刨掉,但是要挖地300米深才可以完全清除掉核輻射。杜魯門不假思索,直接明命令軍隊執行這項艱巨的任務。 比基尼島原子彈帶來了這兩件事。比基尼島的原子彈核輻射遠比諾貝利核電站要厲害的多。因為在比基尼島遭到核輻射的人就有十萬人。有8000人死於核輻射。14250人死於各種疾病。但是都是核輻射造成的。
真正爆炸
1945年7月16日清晨5時24分,在美國新墨西哥州沙漠,一聲轟天巨響,伴隨着一個耀眼的火球,瞬間照亮了方圓幾十平方公里的廣闊地域。人類第一顆原子彈試爆成功,它標誌着人類的軍事對抗進入了更高一級的恐怖階段。美國在比基尼島進行一次真正的原子彈爆炸,當量為3萬噸TNT。比基尼島差點被這枚原子彈毀了。美國公布的核試驗圖片正是從右邊的核爆炸視頻中截下來的片段。也有可能是美國攝影師拍攝的圖片。圖片原圖是右邊這張。1945年-1998年全球一共進行了2053次核爆炸及核爆試驗。[1]