基本介紹
- 中文名：核電磁脈衝
- 外文名：Nuclear Electromagnetic Pulse
- 本質：電磁波
- 殺傷性：極強
- 產生：核爆炸
簡介,產生機理,破壞機理,特點,防護,
簡介
核電磁脈衝是核爆炸瞬間產生的一種強電磁波。它與自然界的雷電十分相似，其殺傷半徑隨爆炸高度升高而增大。百萬噸當量的核彈在幾百公里的高空爆炸，地面上其他殺傷破壞效應範圍很小，但核電磁脈衝的影響危害半徑可達幾千千米，它能消除計算機內儲存的信息，使自動控制系統失靈，無線通訊器和家用電器受到干擾和損壞。它對人員殺傷作用相對較小。核爆炸時，除產生衝擊波、光熱輻射、放射性污染之外，還有第四種效應——核電磁脈衝效應。
在大氣層外高空核爆炸時，由於沒有空氣，就不能產生衝擊波，也不能生成熱輻射，而放射性塵屑又隨距離平方而減弱，電磁脈衝幾乎成了唯一的核爆炸效應。
產生機理
核電磁脈衝是核爆炸時釋放的X射線、γ射線與周圍介質相互作用“打”出的非對稱性高速康普頓電子流，由於不對稱分布電荷的運動，激勵出了隨時間變化的電磁場。這個瞬變電磁場的向外傳播時，能量被一些電子、電氣系統耦合，影響了它們的正常工作或敏感元、器件被破壞。低層大氣中核電磁脈衝的形成，主要是康普頓電流機制;高空核爆炸產生的核電磁脈衝，主要是康普頓電子與地磁場相互作用機制。
在100km以上的高度的大氣層外產生核爆炸時，γ射線脈衝到達大氣層，與空氣中的分子發生衝撞而產生康普頓效應（康普頓效應是一種把電子從空氣的分子中趕出來的現象。）在這個電子流動的過程中產生電磁脈衝。其作用範圍隨爆炸的高度而異。
即便是普通的氫彈，若採用高空爆炸方式（即爆炸高度在40km以上），以電磁脈衝形式釋放的能量在這個爆炸能量中占的份額也將比大氣層內的核爆炸提高几個數量級。
雖然，核電磁脈衝為瞬時現象，但它對半導體器件及微電子設備卻具有極大的殺傷力——電擊穿。
破壞機理
核電磁脈衝影響和攻擊電子設備的過程中，通過輻射耦合和傳到耦合（這兩種耦合往往是交雜在一起的）進行破壞和干擾電子設備，其表現形式為產生瞬態的高電壓和高電流，進而損壞設備。核電磁脈衝對電子設備的破壞作用一般可分為兩類：功能損壞和工作干擾。
功能損壞是指電纜的絕緣材料被擊穿或者是電子設備的某些元器件受核電磁脈衝的作用而造成永久性損傷。核電磁脈衝對半導體器件有更大的破壞性。因為只要有千分之一到百分之幾焦耳的能量就可以把電晶體燒壞。核電磁脈衝雖然是短暫的，然而它對電子設備線路和電子元件的功能損壞卻是永久的。
如果電纜的絕緣材料被擊穿造成短路，大量的電話、電報等郵政通訊系統及軍事通訊系統就會中斷。特別是主控設備如果遭受破壞，將引起整個控制系統的混亂。釀成嚴重後果。飛機、飛彈、艦艇、防空武器等軍事系統中的電子設備如受到核電磁脈衝的破壞，將會造成重大的損失。
工作干擾是指核電磁脈衝雖然沒有使系統或器件受到破壞，但引進的附加信號使某些器件的工作狀態改變，導致電子設備的功能紊亂，發出錯誤信號，或消除和改變貯存器中的內容。
特點
核電磁脈衝與我們熟悉的雷電、無線電波、雷達波相比，雖然都是電場和磁場交替變化而產生電磁波，但核電磁脈衝具有以下幾個特點：
（1）幅度大。核電磁脈衝的電場強度在幾公里範圍內可達1～10萬伏/米，是無線電波電磁場的幾百萬倍。是大功率雷達波的上千倍。
（2）作用時間短。核電磁脈衝的電場變化迅速，在0.01～0.03微秒的時間內即可上升到最大值，從發生到結束也只有幾十微秒的時間，比閃電快50倍。
（3）頻譜寬。核電磁脈衝的頻率範圍寬（頻率從幾赫到100兆赫），幾乎包含了現代軍用電子設備所使用的頻段，因此對軍用電子設備的影響較大。
（4）作用範圍廣。低空核爆炸產生的電磁脈衝源區場雖然只有幾公里的範圍，但輻射出來的電磁脈衝信號可以傳到很遠的地方。高空核爆炸產生的電磁脈衝作用範圍更廣。
防護
核電磁脈衝的防護一般採用以下措施:禁止、濾波、採用電涌保護器件和時間迴避法等。
禁止是從空域上防護 NEMP 的手段。按禁止體結構分類，可以分為完整禁止體禁止(禁止室、禁止機箱、禁止盒等)、非完整禁止體禁止(帶有孔洞、金屬網、波導管及蜂密結構等)。
濾波是從頻域上防護NEMP的一種常用手段。濾波器有反射濾波器和損耗濾波器兩大類。反射濾波器是利用電抗組成的網路，將不需要的頻率成分的能量反射掉，只讓所需要的頻率成分通過，按其頻率特性可分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器，反射濾波器有三種缺點：(1)該濾波器不能消除不需要的信號，只是簡單地把信號反射到其他位置；(2)它們的插人損耗主要取決於源阻抗和負載阻抗；(3)它們包含一些電抗元件，這可能引起寄生共振，並提供插入增益而不是損耗。
對於電源線引入的脈衝干擾，一般均採用濾波方法去除干擾。採用電涌保護器件是從能域上防護NEMP的方法。該器件是一種非線性器件，它能把電壓限制到安全電平。有兩種電涌保護器件:開關型和非開關型。開關型器件是擊穿器件，如充氣電火花隙和閘流管。施加到這些器件上的電壓超過擊穿電壓時，電阻就從極高值變成極低值，從而為浪涌電流提供一個並聯路徑。非開關型器件是一些電壓籍位器件，如齊納型、變阻器型、二極體型。這種器件是高度非線性的，當外加電壓高於箱位電壓時，會產生一個電阻突變。當運行理想時，非開關型器件可將浪涌電壓限制到籍位電平。
時間迴避法是從時域上防護NEMP的方法。在無法採用上述足夠防護措施的地方，如空中飛彈、衛星或飛機要採用時間迴避方法。即利用靈敏度極高的感測器在高強度電磁場到來之前關機，將電源切斷，或將信息轉移到非揮發性儲存器中，待電磁干擾過後再使設備重新接通電源，開機恢復工作，以免信息受到嚴重干擾或導致壞。
