摘自:維基百科,核武器
核武器,利用核反應的光熱輻射、沖擊波和感生放射性造成殺傷和破壞作用,以及造成大面積放射性污染,阻止對方軍事行動(dòng)以達到戰略目的的大殺傷力武器。主要包括裂變武器(第一代核武,通常稱(chēng)為原子彈)和聚變武器(亦稱(chēng)為氫彈,分為兩級及三級式)。亦有些還在武器內部放入具有感生放射的輕元素,以增大輻射強度擴大污染,或加強中子放射以殺傷人員(如中子彈)。核武器也叫核子武器或原子武器。
裂變核武器
裂變核武透過(guò)裂變釋放能量。重核子如鈾或钚在中子轟擊下產(chǎn)生裂變,分成為較輕的核子,同時(shí)釋放更多的中子,造成連鎖反應。傳統上裂變核武稱(chēng)為原子彈。
大部分的裂變核武是使用化學(xué)炸藥,把在臨界質(zhì)量以下的鈾-235或钚擠壓成超越臨界質(zhì)量的一塊,然后在中子照射下產(chǎn)生不受控的連鎖反應,釋放大量能量。起爆的方式可分為槍式和內爆式。美國第一枚投擲在日本廣島的核武小男孩即為槍式起爆的鈾彈。第二枚投擲在長(cháng)崎的胖子為內爆式起爆的钚彈。
一磅的鈾-235裂變時(shí)可放出大約三千七百億焦耳的能量,約為82太焦耳/公斤(TJ/kg)。一般的連鎖反應只維持一微秒(μs),功率約為82艾瓦/公斤(EW/kg),或每原子200兆電子伏/秒。
聚變核武器
聚變核武透過(guò)核聚變釋放能量。輕核子如氫或氦結合成較重的元素,同時(shí)釋放大量的能量。使用聚變過(guò)程的武器亦常被稱(chēng)為氫彈,因為氫是聚變的常用材料。聚變核武有時(shí)亦稱(chēng)熱核武器,因為它們的連鎖反應需要更高的溫度啟動(dòng)。
一般的氫彈會(huì )先引爆作為前級的裂變彈,造成足夠的溫度及壓力,之后的后級聚變才會(huì )開(kāi)始。后級可以無(wú)限制地連鎖起來(lái),制成比普通裂變強力很多的核武。
加強型原子彈
又稱(chēng)助爆原子彈,雖然名為“原子彈”實(shí)和中子彈同為為廣義氫彈一種,指雖然像典型氫彈般有聚變材料作為核爆增強劑,但聚變的主要作用是提供足夠中子,給裂變材料的分裂反應更為完全,意味所需的聚變材料較少,所以較一般氫彈小巧。通常此設計是用于小型的戰略級核彈,因威力雖然遜于典型氫彈卻勝在較緊湊。
骯臟彈
骯臟彈(dirty bomb)現在是作為一個(gè)術(shù)語(yǔ)代指具有放射性、非核武器的武器。它裝填著(zhù)放射性材料,爆炸的時(shí)候將放射性物質(zhì)拋射散布,造成相當于核放射性塵埃的污染,造成災難性的生態(tài)破壞。自九一一事件之后,西方政府最主要擔心的一個(gè)就是恐怖分子可能利用臟彈襲擊人口稠密區,作為區域封鎖武器,就像其他更高級的更復雜的放射性武器,可以將這個(gè)地區在以后的數年或十幾年中,退化為不適合人類(lèi)居住的放射性地區。然而大多數的分析人士認為,臟彈的作用更主要體現在心理方面,而它所造成的污染可以用昂貴但是有效的凈化措施來(lái)治理。
感生放射:鈷核彈
鈷核彈的原理是在彈殼使用鈷元素。聚變釋放的中子會(huì )令鈷變成鈷-60,一種會(huì )在長(cháng)期(約五年內)釋放強烈伽傌射線(xiàn)的同位素,目的是維持長(cháng)時(shí)期的強放射污染。除了使用鈷外,亦可使用金造成維持數天污染,或用鋅及鉈造成維持數月的污染。不過(guò)由于三級的裂-聚-裂核武亦能部分達成同一目的,故此已知的核武國沒(méi)有承認有生產(chǎn)鈷核彈。
中子彈
中子彈是小型的熱核武器。武器內的X射線(xiàn)反射鏡及彈殼以鉻或鎳制成,讓聚變中產(chǎn)生的中子離開(kāi)彈體。高能量的中子流比其他放射更具穿透能力。一般能阻隔伽傌射線(xiàn)的物料通常不足以抵擋中子流。因為只有水和電解質(zhì)才能吸收中子,而生物中含大量水份,所以中子流對生物產(chǎn)生的傷害比伽傌射線(xiàn)更大。原先制造中子彈的目的,是希望可以殺人而不毀物(被戲稱(chēng)為“業(yè)主炸彈”或“房貸積欠款炸彈”:能殺死屋內的人,但房子無(wú)損)。中子彈所產(chǎn)生的熱能及沖擊波被故意減低,而中子流則被加強。但事實(shí)上中子彈的熱及火仍然會(huì )對建筑物造成嚴重的損毀。所謂“殺人不毀物”只是相對其他熱核武器。中子彈所加強的放射,只限于引爆的一刻,與感生放射核彈的長(cháng)期放射有所不同。
紅汞核彈
用氧化汞銻作為中子源的核彈,所以體積和重量大大減少。一般小型的紅汞核彈只有一個(gè)棒球大小,但當量可達萬(wàn)噸。美國懷疑恐怖分子手里的"手提箱核彈"就是紅汞核彈的一種。
沖擊波彈
它是一種小型氫彈,采用了慢化吸收中子技術(shù),減少中子活化,削弱其爆炸后輻射的作用,部隊可以迅速進(jìn)入爆炸區投入戰斗,是一種戰術(shù)核彈。
伽瑪射線(xiàn)彈
原理類(lèi)似一座無(wú)防護層的裂變反應堆,所以不會(huì )發(fā)生一般意義上的爆炸,盡管各種效應不大,也不會(huì )使人立刻死去,但能造成持久的放射線(xiàn)卻不一定會(huì )污染土地,迫使敵人離開(kāi)。
核電磁脈沖彈
經(jīng)過(guò)改造的核彈,減弱了沖擊波與核輻射效應,增強了電磁脈沖效應,利用在大氣層以上的核爆炸,產(chǎn)生大量定向或不定向的強電磁脈沖,基本上對人體無(wú)害,但可使電器(或金屬)急速升溫燒毀。
核彈爆發(fā)的效應
一個(gè)核子武器的能量主要通過(guò)四種機制放射出來(lái):
能量以何種形式被釋放還要仰賴(lài)武器的設計以及爆炸時(shí)的環(huán)境。放射性塵埃的能量釋放是持續的,而其他三種都是立即的短暫的爆發(fā)。
這最初三種機制釋放的能量根據炸彈的尺寸而有區別。熱輻射機制相對于距離衰減最緩慢,所以越是大當量的核彈,這種機制就越顯得重要。粒子輻射被大氣強烈吸收,所以他只在小威力的爆炸中體現出重要性。而沖擊波效應的衰減,是介于上述二者之間的。 在爆發(fā)的一瞬間,核裝藥在一微秒內達到平衡溫度。在這一時(shí)刻,大約75%的能量都以熱輻射形式,特別是以軟X射線(xiàn)的形式存在,而其他的殘余能量則都表現為武器碎片的動(dòng)能。接下來(lái),這些軟X射線(xiàn)和碎片怎樣與周?chē)劫|(zhì)作用就成為沖擊波和光以及粒子之間怎樣分攤能量的決定因素。總的來(lái)說(shuō),若是在爆心周?chē)镔|(zhì)很密集,那么它們將非常有效的吸收能量,沖擊波的強度將會(huì )被加強。 當爆發(fā)在接近海平面的大氣中進(jìn)行時(shí),絕大多數的軟X射線(xiàn)將在數英尺內被吸收。一些能量轉而形成紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光和紅外波段的輻射,但更多的被用來(lái)加熱空氣,形成火球。 在高空的爆發(fā)中,由于空氣密度的降低,軟X射線(xiàn)更趨向于行走更長(cháng)的距離,在它們終究被吸收后,只有更少量的能量用來(lái)推動(dòng)沖擊波(海平面的50%或更少),而剩余的都轉化為其他形式的熱輻射。