核武器概述

核武器概述核武器(nuclearweapon)是利用原子核裂变或聚变反应，瞬间释放出巨大能量，造成大规模杀伤和破坏作用的武器。原子弹、氢弹和中子弹统称核武器。核武器是战略威慑和扼制常规战争的主要手段，现代战争大多是核武器威慑下的常规武器局部战争。核武器的威力取决于爆炸时所释放出的能量，以TNT当量(TNtequivalent)表示。所谓TNT当量是指核爆炸时所释放的能量相当于多少吨(t)TNT炸药爆炸所释放的能量。核武器按爆炸威力可分为百吨(102t)级、千吨(kt)级、万吨(101kt)级、十万吨(102kt)级、百万吨(Mt)级和千万吨(101Mt)级。所谓万吨级核武器，是指其当量在万吨数量级之内，即1万吨以上至十万吨以下。其它吨级的含意依此类推。核武器按战斗使用又可分为战略核武器和战术核武器。战略核武器包括陆基、核潜艇发射的弹道导弹，远程飞行运载导弹，巡航导弹核航弹；战术核武器包括地面、海上和飞机上发射的中短程核弹头导弹、巡航导弹、核航弹、以及核大炮、核地雷、核水雷和核鱼雷等。核武器的发展趋势是：增强灵活使用能力，向核弹小型化、弹种多样化、当量可调化发展；增强打击能力，提高命中精度；增强突防能力，发展多弹状技术；增强快速反应能力。核武器即使在战争中不直接使用，也在高科技局部战争中起着重要的威慑作用。一、核武器的爆炸原理及基本构造(一)原子弹1.爆炸原理：原子弹(atomicbomb)的爆炸原理是重原子核裂变的链式反应(chainreactionofheavynuclearfidssion)。一些重元素(如235U、239U)的原子核在一个中子轰击下，分裂成两个质量相近的新核(也称核碎片)，并放出2～3个中子和200MeV能量过程，称为重核裂变反应。每个重核裂变时释放出的2～3个中子，若有一个中子再轰击另一重核引起分裂，分裂后又发生这样的反应；如此能使重核裂变反应自动连续地进行，称为重核裂变的链式反应。重核裂变链式反应，必须在一定质量的体积中才能进行。能持续重核裂变链式反应持续进行的裂变物质的最小质量，叫做临界量(criticalmass)，与临界面质量相对应的体积，叫做临界体积(criticalsize)。2.基本构造：原子弹主要由核装料(235U或239Pu)、引爆装置、中子源、中子反射层和核装料弹壳等组成。3.起爆过程：当引爆装置点火后，引起各炸药块同时爆炸，产生巨大压力向中心挤压，使分装的、每块小于临界质量的核装料，骤然合拢成一个球体，达到超临界状态。在中子源发射的中子轰击下，引起按等比级数发展的越来越激烈的重核裂变链式反应，在极短的时间内使一定的量的重核裂变，释放巨大能量，形成猛烈的核爆炸。1kg235U或239PU，只需百万分之几秒，经200代就可以全部裂变，释放的能量相当于20ktTNT炸药爆炸时所释放的能量。(二)氢弹1.爆炸原理：氢弹(hydrogenbomb)的爆炸原理是轻原子核聚变反应(lightnuclearfusionreaction)。一些轻核素(如21H、31H等)的原子核，在几千万度的高温下发生聚变反应，并放出中子和巨大能量。由于聚变反应须在极高温度下才能进行，故聚变反应又称热核反应(thermonuclearreaction)，氢弹也叫做核武器(thermonuclearweapon)。2.基本构造：氢弹主要由热核装料(通常用氘化锂)、引爆装置(为一枚小当量原了弹)和弹壳(常掺有238U)等组成。3.起爆过程：首先引爆原子弹，氘化锂在高温、高压和中子作用下，锂即产生氚，随之氘氚迅速聚合，放出高能中子和巨大能量，引起比原子弹更为猛烈的爆炸。1kg氘氚混合物完全聚变，所释放的能量为1kg235U或239Pu完全裂变所释放能量的3～4倍。氢弹是裂变--聚变双相弹。若弹壳中含有235U，则氘氚聚变产生的高能中子能使235U发生裂变，增加裂变碎片的产额，提高爆炸威力。这种氢弹称裂变-聚变-裂变三相弹。(三)中子弹中子弹(neutronbomb)是利用氘氚聚变反应，产生高能中子杀伤人员的战术核武器。其构造与氢弹类似。中子弹的特点是：1.中子产额高、能量大：中子弹是氘与氚、氘与氘、氚与氚的聚变，聚变能量的80%以上以中子形式释放出来。与同等爆炸威力的原子弹相比，中子的产额可以大10倍，中子的平均能量达14MeV，甚至高达17MeV。2.光辐射、冲击波作用仅为同当量原子弹的十分之一，放射性沾染轻微。3.当量小，一般为1～3kt。二、核武器的爆炸方式核武器的爆炸方式可直接影响杀伤破坏效应，因此可根据不同的使用目的选用爆炸方式，以达到最大的杀伤破坏效应。也可参照爆炸方式，分析、预测核袭击造成的杀伤破坏情况。核爆炸方式可以分为空中爆炸(airburst)、地下爆炸(landsurfaceburst)、地下爆炸(undergroundburst)，以及水面爆炸(watersurfaceburst)和水下爆炸(underwaterburst)等几种。大气层中的核爆炸，通常以火球是否接触地面作为划分空爆和地爆的标准，接触地面为地爆；不接触地面为空爆。不同爆炸方式用爆炸高度(m)和当量(kt)立方根的比值来表示，此比值称为比例爆高(scaledheightofburst)，简称比高(h)，其单位是m/(kt)1/3。不同爆炸方式的比高划分如下：地爆0～60空爆：60；低空爆炸(lowaltitudeexplosion)60～120中空爆炸(middlealtitudeexplosin)120～250高空爆炸(highaltitudeexplosion)250比高为0时好为直接贴在地面的爆炸，比高60时，火球接触地面，爆炸高度在30km以上为超高空爆炸。地下或水下爆炸，是指在地下或水下一定深度的爆炸。三、核武器的爆炸景象核爆炸时，产生特异的外观景象。除地下(水下)爆炸外，其共同的特点是依次出现闪光(flash)、火球(fireball)、蘑茹状烟云(mushroomcloud)，并发出巨大响声。根据核爆炸外观景象的特征可以初步估计爆炸方式，还可根据火球大小，上升速度等参数估算爆炸当量。核武器的杀伤作用核武器的杀伤作用通常主要以杀伤范围和发生的伤类伤情来表示，而杀伤范围和伤类伤情又受多种因素的影响。一、四种杀伤因素的致伤作用(一)光辐射的致伤作用光辐射可引起体表皮肤、粘膜等烧伤，称为直接烧伤或光辐射烧伤。在光辐射作用下，建筑物、工事和服装等着火引起人体烧伤，称为间接烧伤或火焰烧伤。光辐射的致伤作用，主要取决于光冲量的大小。光辐射烧伤的主要特点：1.烧伤部位的朝向性：光辐射的直线传播，使烧伤常发生于朝向爆心一侧，故有侧面烧伤之称。烧伤创面界线比较清楚。2.烧伤深度的表浅性：光辐射作用时间的短暂，决定了烧伤深度的表浅。除近距离内可发生大面积深度烧伤外，多以Ⅱ度为主。即使发生Ⅲ度烧伤，也很少累及皮下深层组织。创面深浅程度一般比较清楚。3.特殊部位烧伤的发生率高(1)颜面、耳、颈和手部等身体暴露部位最容易发生烧伤。(2)呼吸道烧伤：呼吸道烧伤是一种间接烧伤。是由于吸入炽热的空气、尘埃、泥沙、烟雾，甚至在燃烧环境中吸入火焰引起的。(3)眼烧伤：光辐射性可引起眼睑、角膜和眼底烧伤。眼底烧伤亦称视网膜烧伤，是光辐射引起的特殊烧伤。若人员直视火球，通过眼睛的聚焦作用，使光冲量比入射光增大103～104倍，在视网膜上形成火球影像，引起烧伤。视网膜烧伤边界比轻度皮肤烧伤边界大3～4倍。4.闪光盲(flashblindness)：核爆炸的强光刺激眼睛后，使视网膜上感光的化学物质--视紫质被“漂白分解”，从而造成暂时的视力障碍，称为闪光盲。人员发生闪光盲后，立即出现视力下降，眼发黑，“金星”飞舞，色觉异常，胀痛等，严重者出现头痛、头晕、恶心、呕吐等植物神经功能紊乱症状，但症状持续时间短，不经治疗，在爆后几秒到3～4小时即可自行恢复，不留任何后遗症。闪光盲的发生边界远远超过眼底烧伤，对于执行指挥、飞行、驾驶和观测人员的影响较大。(二)冲击波的致伤的作用冲击波损伤，简称冲击伤(blastinjuries)，是冲击波直接或间接作用于人体所造成的各种损伤。1.直接冲击伤(1)超压和负压和直接作用：单纯的超压和负压作用一般不造成体表损伤，主要伤及心、肺、胃肠道、膀胱、听器等含气体或液体的脏器，以及密度不同的组织之间的连接部位。例如：超压作用于体表后，一方面挤压腹壁，使腹压增高，模隔上顶，下腔静脉血突然涌入心、肺、心肺血容量骤增；另一方面又压迫胸壁，使胸腔容积缩小，胸腔内压急剧上升。超压过后，紧接着负压作用，又使胸腔、腹腔扩张。这样急剧的压缩和扩张，使胸腔内发生一系列血液动力学的急剧改变，从而造成心、肺、血管的损伤。(2)动压的抛掷和撞击作用：人体受冲击波的冲力作用后，获得加速度，发生位移或被抛掷，在和降落过程中，与地面或其它物体碰撞而发生各种损伤。如肝、脾破裂，软组织撕裂，颅脑损伤，骨折，脱臼，甚至肢体离散。2.间接冲击伤：由于冲击波的作用，使各种工事，建筑物倒塌，产生大量高速飞射物，间接地使人员产生的各种损伤，常见的有挤压伤、砸伤、飞石伤、玻片伤、泥沙堵塞上呼吸道窒息等。3.冲击伤的临床特点(1)多处受伤、多种损伤、伤情复杂：由于多种致伤因素(如超压和动压，直接作用和间接作用)几乎同时作用于机体，决定了冲击伤伤类和伤情复杂性。中度以上冲击伤常是多处受伤，多种损伤。既有直接损伤又有间接损伤；既有外伤又有内脏损伤；既可能是单纯冲击伤，又可能复合烧伤和放射损伤。(2)外轻内重、发展迅速：尤其是以超压作用为主的冲击伤，往往体表可能无伤或仅有轻微损伤，而内脏器官可能发生了严重损伤。重度以上的内脏损伤，因伤情急剧发展，代偿失调，可迅速出现休克和心肺功能障碍，甚至导致伤员死亡。(三)早期核辐射的致伤作用早期核辐射是核武器所特有的杀伤因素。当人体受到一定的剂量照射后，可能引起急性放射病，也可能发生小剂量外照射生物效应。(四)放射性沾染的致伤作用放射性沾染对人员的损伤有三种方式：1.外照射损伤：人员在严重沾染区停留，受到γ射线外照射剂量1Gy时，可引起外照射急性放射病。是落下灰对人员的主要损伤。2.内照射损伤：落下灰通过各种途径进入体内，当体内放射性核素达到一定的沉积量时，可引起内照射损伤。3.β射线皮肤损伤：落下灰直接接触皮肤，当剂量5Gy时，可引起β射线皮肤损伤。在沾染区停留较久而又没有防护的人员，可能同时受到三种方式的复合损伤。二、核武器损伤的伤类和伤情(一)伤类核武器爆炸产生的四种杀伤因素，可以分别作用于人体，也可以同时或相继作用于人体，使人员发生不同类型的损伤，统称为核武器损伤。受单一杀伤因素作用后发生单一伤。同时或相继受两种或两种以上杀伤因素作用后，则可发生复合伤。核武器损伤的伤类是十分复杂的。(二)伤情各类单一伤和复合伤，按损伤的严重程度，可分为轻度、中度、重度和极重度(如分为轻、中、重度三级，则将极重度归入重度)。发生轻度损伤的伤员，一般不会丧失战斗力，可不住院治疗，但要进行必要的医疗处理和照顾。发生中度损伤的伤员。一般丧失战斗力，多需住院治疗，预后良好。发生重度损伤的伤员，将立即或很快丧失战斗力。经积极救治，预后较好，大部分可治愈。发生极重度损伤的伤员，当即丧失战斗力，按目前医疗水平，经大力救治，可部分治愈。伤后是否丧失战斗力或是否立即丧失，还因不同伤类、不同损伤部位而异。如发生放射损伤，大多不会很快丧失战斗力。而发生烧伤和冲击伤，特别是发生在特殊部位，可很快丧失战斗力。例如眼烧伤后，虽然全身伤情不很严重，也将能以瞄准和观察。三、核武器的杀伤范围核武器的杀伤范围是以杀伤边界、杀伤半径和杀伤面积来表示的。核爆炸时，由三种瞬时杀伤因素的作用而使人员发生现场死亡(阵亡)和损伤的地域，称为杀伤区。从地爆时的爆心或空爆时的爆心投影点到达能发生不同程度杀伤(杀情)的距离称为杀伤半径，其最远处称为杀伤边界。由杀伤半径可以计算杀伤区的面积。这样就可以划出光辐射、冲击波和早期核辐射的单一杀伤范围和它们的综合杀伤范围。从爆心向外，由近到远，人员所