核爆炸效應

核爆炸效應亦稱“核武器殺傷破壞效應”或“核武器效應”。核爆炸對人員殺傷和對物體所產生的破壞作用及效果。

核爆炸效應包括光輻射、衝擊波、早期核輻射、核電磁脈衝等效應。

基本介紹

• 中文名：核爆炸效應
• 外文名：Nuclear explosion effect
• 類別：核安全術語

光輻射

光輻射是核爆炸的基本殺傷破壞因素之一。它大約占核爆炸釋放總能量的 35%，殺傷破壞作用僅次於衝擊波。空中爆炸時，特別是在晴天的情況下，光輻射殺傷破壞範圍最大。

①光輻射的形成和傳播

當核武器在空中爆炸時，彈體中的高能粒子所產生的電磁輻射被幾厘米厚的空氣層完
全吸收。使得周圍空氣的溫度急驟上升到幾十萬度。因此在核爆炸反應區內，除了爆炸氣體外，還有熾熱的空氣。結果在反應區內形成一個高溫高壓的熾熱氣團——火球，並向周圍發射光輻射。就光輻射的整體過程來說，
光球所發射的光輻射包括 X 射線、紫外線、可見光和紅外線幾部分。

②光輻射的特性

傳播速度快：光輻射以光速(300000 米 /秒)作直線傳播，它可被物體吸收、反射和遮擋，並能透過透明物體，在大氣中的傳播會被各種氣體分子、水蒸氣、塵埃等微粒散射、吸收而減弱。

熱效應強：光輻射的能量很大，被物體吸收後，主要轉變為熱能，使之溫度升高，其強弱程度用“光衝量”表示。光衝量是指火球在整個發光時間內投射到與光輻射傳播方向垂直的單位面積上的光能量，其單位為：卡 /平方厘米。光輻射遇到不透明物體時，大部分被吸收，小部分被反射；遇到透明物體時大部分能通過，小部分被吸收;遇到白色或淺色且表面光滑的物體時，大部分被反射，小部分被吸收；遇到黑色或深色且表面粗糙的物體時則大部分被吸收， 小部分被反射。

作用時間短：光輻射的能量釋放時間雖短但仍有個過程，作用時間隨當量增大而延長，通常只有零點幾秒到十幾秒。天氣、地形等自然條件對光輻射的影響明顯。光輻射通過空氣、霧、雨、雪等都能使其能量減弱。在橫向溝壕、峽谷或高地、山地背向爆心一面可部分或全部遮擋光輻射的直射通過雲、霧、雨、雪、沙塵時，光衝量可能減弱 20%～30%,而由於水面或冰雪覆蓋地面的反射，光衝量可增強 40%～90%。

③光輻射的殺傷破壞作用

光輻射能引起人員的直接燒傷和間接燒傷。直接燒傷是指光輻射直接照射到人體上引起的燒傷，它往往發生在人員朝向爆心一側的暴露部位的皮膚和黏膜，如手、臉、頸部等處。其燒傷程度主要取決於光衝量的大小。除
直接燒傷外，還可能因為服裝、工事、建築物或裝備器材的燃燒而引起間接燒傷。在多數情況下，兩類燒傷會綜合發生。在城市中核爆炸引起的火災，間接燒傷將成為突出的問題。如在廣島和長崎的死傷人員中間接燒傷占有相當高的比例。在核爆炸中，當人員直視火球時，強烈閃光可造成眼角膜和視網膜燒傷，並使人遭受閃光盲。當人員吸入灼熱的空氣時還能導致呼吸道灼傷，輕者咽喉腫痛、咳嗽、聲音嘶啞, 重者會呼吸困難以至發生肺水腫，窒息而死。

光輻射可以使各種易燃物質如紙張、草木、紡織品、塑膠、橡膠等炭化和燃燒，使城市造成大火災。對於不能燃燒的物體， 也會因光輻射的光衝量大而被熔融。如土地表面能溶融成大小不一的玻璃狀球體

衝擊波

核武器爆炸的衝擊波是指從爆心呈球形向四周傳播的高速高壓氣浪，它是核武器的基本殺傷因素，占核爆炸總能量 50%。衝擊波可在空氣、水和土壤等介質中傳播。

①衝擊波的形成與傳播

核爆炸時所形成的高溫高壓火球猛烈膨脹，急劇地壓縮周圍空氣而形成一個高於大氣壓的壓縮區，隨著火球的膨脹，壓縮區按慣性繼續擴大，到一定時刻便脫離火球，其後即出現一個低於大氣壓的稀疏區，壓縮區與稀疏區緊密相連迅速向外傳播而形成衝擊波。壓縮區前界(通常稱為衝擊波波陣面)上超過正常大氣壓的那部分壓力稱為超壓，單位是 kPa(1Pa=1N/m㎡)；動壓是指位於波陣面上的高速氣流所形成的衝擊力；稀疏區內的氣壓稱為負壓，其運行方向與超壓、動壓傳播方向相反。

②衝擊波的特性
傳播速度快。衝擊波的傳播速度通常是指波陣面傳播的速度，它以超音速從爆心向四周傳播。一般超壓越大，衝擊波的傳播速度越快。開始時衝擊波傳播速度每秒可達數千米，隨著離爆心距離的增大，能量不斷消耗，傳播速度逐漸減小，當超壓降到零(即壓強降到大氣壓)時，就成為普通的聲波在大氣中消失。
壓力大。衝擊波的超壓壓強可高達幾萬千帕。衝擊波到達時人和物體會同時受到超壓的擠壓作用和動壓的衝擊、拋擲作用。作用時間短。衝擊波作用時間主要是指超壓對人員、物體作用的持續時間，它對核爆炸的殺傷破壞程度有直接影響。同樣超壓值作用於人員、物體，受超壓作用時間長，殺傷破壞就嚴重，反之則輕些。壓縮區的作用時間一般為幾秒，稀疏區的作用時間約為壓縮區的作用時間的 3 倍。

地形地物對衝擊波有影響。高山、山丘和建築物等的正面可使衝擊波超壓增大 1 ～7倍，其反斜面可使超壓下降 60%～70%；谷地、凹地、壕溝等地背向爆心側壓力減弱，朝向爆心面壓力增大。
③衝擊波的殺傷破壞作用

衝擊波對人員可造成直接殺傷和間接殺傷。直接殺傷是指衝擊波超壓和動壓直接作用於人體引起的損傷。超壓對人體的突然擠壓，可造成人員的耳鼓膜和心、肺、胃等內臟出血或破裂損傷;動壓可使人體被拋擲而撞擊地面或其他物體造成顱腦損傷、骨折、肝脾破裂、體表撕裂等損傷。另外，在衝擊波作用下，揚起的沙塵可進入口腔和呼吸道內引起呼吸阻塞。

早期核輻射

早期核輻射是指核爆炸最初十幾秒至幾十秒瞬間內由火球煙雲中輻射出來γ射線和中子流。在核爆炸總能量中約占 5%，它是核武器重要的殺傷破壞因素。
①早期核輻射的形成

中子流主要是由核裝料發生裂變或聚變反應時的瞬間放出的；γ射線主要是核裂碎片在衰變過程中以及空氣中的氮原子核在中子作用下放出來的。
②早期核輻射的特性

傳播速度快。γ射線是以光速傳播的，中子流的速度可達幾千——幾萬km / s 。當發現核爆炸閃光時，人員已受到早期核輻射的作用了。
有貫穿作用和電離作用。γ射線和中子流有很強的穿透力，能穿透人體和較厚的物質層， 因此又稱為貫穿輻射。γ射線與物質相互作用會發生光電效應、康普頓效應和電子對效應；中子流與物質相互作用會發生散射和吸收作用。

作用時間短，殺傷距離受限。由於核裂碎片多數半衰期短、衰變快，而且又隨火球煙雲迅速上升加之空氣層能消弱早期核輻射，因此早期核輻射對地面目標的作用時間只有十幾秒鐘，再大當量的核爆炸產生的早期核輻射對人員及物體的作用距離也超不過4km左右。但由於它能發生散射， 因此在高地反斜面、坑道入口或塹壕、貓耳洞內的人員可能會受到一部分散射早期核輻射的照射。

能使某些物質產生感生放射性。土壤、兵器、含鹽食品、藥物等被中子照射後會產生放射性(稱為感生放射性)。其原因是這些物質中的鈉、鉀、鉛、鐵、錳等元素在吸收中子後變成了放射性同位素。

③早期核輻射的殺傷破壞作用

人員受到早期核輻射一定劑量的照射時，由於電離作用而破壞肌體組織的蛋白質和酶
等物質，導致細胞變異和死亡，從而造成人體生理機能失調( 如造血功能障礙、胃腸功能和中樞神經系統紊亂等)，產生全身性疾病即急性放射病。

早期核輻射對大多數物體沒有破壞作用，但能使照相器材感光而失效；使光學玻璃變暗、變黑而影響使用； 使某些藥品和半導體元件失效。另外，由於感生放射性的存在而使某些武器裝備影響使用，含鹽食品不能食
用。對農作物的發育生長也有影響，能使農作物出現畸形。

核電磁脈衝

核電磁脈衝就是核爆炸時產生的電磁脈衝，它也是核武器特有的殺傷破壞因素。

①核電磁脈衝的形成

核電磁脈衝是核爆炸所釋放的β、γ射線與周圍介質相互作用，而散射出非對稱的高速康普頓電子流和由這些不對稱分布電荷高速運動所激發出的隨時間變化的電磁場。

②核電磁脈衝的特性

核電磁脈衝作用範圍廣，地面、低空核爆炸作用範圍可達幾十千米,超高空爆炸時其作用範圍可達 2000km；電磁場強度高，可達1～10 萬 v/m；頻譜很寬，幾乎涵蓋所有現代軍用、民用電子設備所使用的工作頻段。

③核電磁脈衝的破壞作用

核電磁脈衝由於作用時間極短(只有幾十μs)，至今尚未發現對人畜的傷害及對一般物體的破壞，但它使通信受阻、電子系統功能損壞,燒毀電力電纜,對雷達、飛彈的干擾導致工作紊亂、操縱失靈等。

放射性沾染

放射性沾染是指核爆炸產生的放射性物質，對人員、地面、空氣、水及其他物體所造成的沾染。它和早期核輻射、核電磁脈衝一樣，也是核武器特有的殺傷破壞因素。在核爆炸總能量中，放射性沾染約占 10%。
①放性沾染的形成

放射性沾染有三個來源:核爆炸後的核裂碎片、未反應的核裝料和感生放射性物質。

②放射性沾染的特性

對人員的傷害途徑多。有體外照射、體內照射和直接沾染皮膚引起灼傷三種。作用持續時間長，一般是幾小時至幾星期，沾染嚴重地區可持續幾個月以上。

③射性沾染的殺傷破壞作用
放射性沾染對人體的損害是通過放射性物質放出的α、β、γ射線對人體的電離作用引起的，α、β射線穿透力有限，但γ射線具有很強的穿透力和很遠的射程，它甚至可以傷害到在樓房內及車輛內的人員，在放射性沾染區停留時，它的殺傷作用最大。