核彈當量

核彈爆炸時，釋放的能量比採用化學炸藥的常規彈藥大得多。1千克鈾裂變釋放的能量相當於2萬噸TNT炸藥爆炸時放出的能量。核武器按作戰任務使用範圍可分為戰略核武器、戰役戰術核武器；按當量大小可分為千萬噸級、百萬噸級、十萬噸級、萬噸級、千噸級和百噸級，美蘇於80年代末開始研製當量小到10噸級、大到百噸級的微型超微型核彈頭及當量可調核彈頭。

基本介紹

• 中文名：核彈當量
• 度量：TNT當量
• 表示：產生同樣能量所需TNT炸藥的重量
• 單彈頭當量：2500萬噸

介紹

核武器的威力指爆炸時釋放的總能量，通常用TNT當量（梯恩梯當量）度量。它表示產生同樣能量所需的TNT炸藥的重量；常用噸、千噸或百萬噸TNT當量表示，有時簡稱“當量”，1噸TNT炸藥爆炸釋放的能量約為4183兆焦。外軍現裝備的核武器已形成不同威力的完整系列。特大當量核武器，如前蘇聯的SS一9型洲際戰略飛彈，單彈頭當量為2500萬噸；最小的核武器，如美國的w54特種核地雷，當量僅為10噸。

當量可調 核彈的當量是可以調節的。在純裂變裝置中，若改變鏈式反應的引發時間或變換彈芯，就能改變當量。鏈式反應是由中子源引發的，如改變中子源狀態，也可實現當量可調。在具有一級或多級聚變反應的熱核武器中，控制氚的用量或更換彈芯，即可改變當量。此外，也可採用控制附加的聚變級是否點火的機械措施，即控制是否點燃聚變裝藥，便可調節核爆炸當量的大小。

核武器的重量和當量 世界上第一個核爆炸裝置，代號“大男孩”的鈽裝藥約重6.1千克。由重約2 268千克高能炸藥內向爆炸將其壓縮到一起，於1945年7月16日上午5時24分，在新墨西哥州阿拉莫戈夫的“三一”試驗場內的一個30米高的鐵塔上進行試驗，當量為2.2±0.2萬噸。鈽裝藥實際大小同柚子差不多，而鈾反射層和高能化學炸藥使爆炸裝置尺寸重量大大增加。核裝藥、反射層和高能炸藥固定在一個由12塊五邊形構成的金屬球內，各五邊形用螺栓互相連線組成一個球體。

1945年8月6日上午8點15分投在日本廣島上空、估計爆高580米的核子彈“小男孩”，它裝有60千克高濃縮鈾235，採用槍法結構。槍管直徑約15厘米，長1.8米，重約半噸。核彈本身連同外殼長3米，直徑71厘米，重約4噸，當量1.2～1.5萬噸（有報導1.25萬噸）。

1945年8月9日上午11點零2分，投在日本長崎上空估計爆高503米的核子彈“胖子”，它所採用的設計和“大男孩”一樣，只是名稱不同。“胖子”裝有穩定翼和一個保護性的直徑為1.5米的蛋形外殼（彈殼），核彈全重約4.9噸，長3.6米，當量2.2±0.2萬噸，鈽裝藥約6.1千克。兩枚內爆式核子彈核裝藥的利用率約17%，而“小男孩”只有約1.3%。在美國首批核武器設計中，化學炸藥和反射層重量占了絕大部分：“胖子”的當量重量比是4.5噸/千克，“小男孩”為3噸/千克，與現代核武器相比，都非常低。當量在10萬噸以上的現代化熱核武器，其當量重量比一般為1 000～3 000噸/千克，（這一數值遠比氘氚材料完全聚變所能達到的8萬噸/千克的理論極限低得多），例如美國庫存核武庫中當量最大的彈頭B53核彈（以及在“大力神”Ⅱ飛彈上使用的彈頭W53），當量900萬噸，重約4噸，當量重量比約2 200噸/千克，相當於“胖子”的500倍。美國現役洲際飛彈“民兵”Ⅲ彈頭為3個33.55萬噸當量分導式彈頭MK-12A，總當量100.65萬噸，彈頭重955千克，當量重量比為1 054噸/千克。當量大於10萬噸的戰略飛彈彈頭和核炸彈，當量重量比為300～2 500噸/千克。低當量的戰術核武器的當量重量比約為4～100噸/千克。

資料與數據

有效殺傷距離 = C * 爆炸當量^(1/3)................ (C為比例常數,^(1/3)為求立方根)

一般取比例常數為1.493885

當量為10萬噸時：

有效殺傷半徑 = 1.493885 * 10^(1/3) = 3.22千米

有效殺傷面積 = pi * 3.22 * 3.22 = 33平方千米

當量為100萬噸時：

有效殺傷半徑 = 1.493885 * 100^(1/3) = 6.93千米

有效殺傷面積 = pi * 6.93 * 6.93 = 150平方千米

當量為300萬噸時：

有效殺傷半徑 = 1.493885 * 300^(1/3) = 10.00千米

有效殺傷面積 = pi * 10.00* 10.00= 314平方千米

當量為1000萬噸時：

有效殺傷半徑 = 1.493885 * 1000^(1/3) = 14.93千米

有效殺傷面積 = pi * 14.93 * 14.93 = 700平方千米

當量為1萬萬噸時：

有效殺傷半徑 = 1.493885 * 10000^(1/3) = 32.18千米

有效殺傷面積 = pi * 32.18 * 32.18 = 3257平方千米

普通核子彈空中爆炸時釋放的能量大致是以下面的比例轉化成殺傷力的：衝擊波占50%、光輻射35%、貫穿核輻射5%、放射性沾染10%。

不同量級的核彈空爆時各種因素對地面暴露人員的殺傷（指立即死亡或喪失戰鬥力）半徑表（單位是公里）：

核彈量級	核衝擊波	光輻射	貫穿核輻射
1千噸級	0.18	0.16	0.71
1萬噸級	0.45	0.57	1.00
十萬噸級	1.15	1.87	1.48
百萬噸級	2.87	5.60	1.98

經測算實驗，一枚百萬噸級核彈地面爆炸時衝擊波對地下設施破壞半徑為4．8千米。

由此可見，小當量核彈的貫穿核輻射殺傷力最大，而大當量核彈的光輻射最厲害。

上述不同殺傷作用是同時作用於人體的，所以核彈的綜合性殺傷半徑要比上表所列大一些。大家最關心的不同當量核彈對不同狀態人員的殺傷半徑數據如下(單位是公里)：

1千噸級	1萬噸級	十萬噸級	百萬噸級	千萬噸級
0.85	1.5	3.1	6.3	12

核彈的威力與殺傷半徑不是呈正比增長的。可從上表中發現核彈威力增長的規律，大致上每增加一個數量級（X10），殺傷半徑才增加一倍。也就是說，1000萬噸的巨型核彈的殺傷半徑只是10萬噸級核彈的4倍，殺傷面積也不過是它的16倍。

以100萬噸級核彈為例，它對不同隱蔽物後的人員的殺傷半徑如下（單位公里）：

暴露人員	塹壕內人員	坦克內人員	避彈所內人員	永備工事內人員
6.3	3.6	2.8	1.2	0.76

因而在城市裡，百萬噸級的核彈空爆後，正好在堅固建築後的人員在4公里外不會送命，而捷運內人員只要在8—900米外就能躲過一劫。

當百萬噸級的核武器空爆發生在超大級的現代化大都市的情景：

最初幾秒的強烈光輻射和貫穿核輻射讓6.3公里內與炸點直視範圍內的暴露人群立即死亡，五光十色的鏡面玻璃牆圍的反射作用會讓躲藏在大樓背面的人們在光輻射下暴露無餘，無數建築在高溫下開始起火燃燒；接踵而至的衝擊波將所有玻璃幕牆會化為無數的玻璃霰彈橫掃大街小巷，滿載汽油的上百萬輛汽車帶著烈焰飛到數個街區外傳播火種。

核爆炸引發的火災以及摩天大樓倒塌，它造成的傷亡可能會超過核爆本身。除此之外還有核武器的第四種殺傷效應——放射性沾染，在一切結束之後，它還要糾纏數年，其殺傷範圍在很大程度上取決於風力風向等氣象因素，更取決於事後消洗作業和醫療救護工作的效率。

當然大城市不光是放大核彈的二次效應，它也不是沒有好處：捷運里的人群的生存機率很高，鋼筋水泥的森林對遮擋光輻射和減弱衝擊波作用不小，稍微厚實點的磚牆或幾十厘米厚的土層便能擋住致命的貫穿核輻射，迷宮般的建築讓救護人員消洗放射性沾染爭取了時間。

在爆炸當量為100萬噸級或更大威力的核爆炸中，核塵埃將升入同溫層，抵達29公里的高空。核爆炸產生的塵埃究竟能上升多高取決於核彈的大小。

“蘑菇雲”

一顆當量為100萬噸級的核彈爆炸，能炸出一個直徑為數百碼的坑，拋出的碎石達幾百萬噸，其中1萬至3萬噸極小的核塵埃微粒將上升到同溫層。

1963年部分禁止核試驗條約簽訂之前所進行的大氣層氫彈試驗。這些試驗表明，當量為100萬噸級的核彈在地爆時所產生的蘑菇雲中含有1～6噸塵埃。同時，它還顯示出核塵埃典型粒度是十分之幾微米（1微米為1/1000毫米）。根據對一場核戰爭所產生的核煙塵數量的估算，TTAPS科學小組的專家們估計：一顆核彈在一個城市上空爆炸後，每百萬噸的核爆炸可造成100平方英里以上的火區，而一般說來，烈火在農村蔓延的區域則要小一些。在城市火區，每平方英里的大火大約會產生200噸核煙塵，而農村的大火大約只產生70噸左右的煙塵。