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核武器[量子分子动力学之家]
核武器
 更新时间:2009/11/11 20:40:34  点击数:2967
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摘自:维基百科,核武器

核武器,利用核反应的光热辐射、冲击波和感生放射性造成杀伤和破坏作用,以及造成大面积放射性污染,阻止对方军事行动以达到战略目的的大杀伤力武器。主要包括裂变武器(第一代核武,通常称为原子弹)和聚变武器(亦称为氢弹,分为两级及三级式)。亦有些还在武器内部放入具有感生放射的轻元素,以增大辐射强度扩大污染,或加强中子放射以杀伤人员(如中子弹)。核武器也叫核子武器或原子武器。

裂变核武

裂变核武透过裂变释放能量。重核子如中子轰击下产生裂变,分成为较轻的核子,同时释放更多的中子,造成连锁反应。传统上裂变核武称为原子弹

大部分的裂变核武是使用化学炸药,把在临界质量以下的-235或挤压成超越临界质量的一块,然后在中子照射下产生不受控的连锁反应,释放大量能量。起爆的方式可分为枪式内爆式。美国第一枚投掷在日本广岛的核武小男孩即为枪式起爆的铀弹。第二枚投掷在长崎的胖子为内爆式起爆的钚弹。

的铀-235裂变时可放出大约三千七百亿焦耳的能量,约为82太焦耳/公斤(TJ/kg)。一般的连锁反应只维持一微秒(μs),功率约为82艾瓦/公斤(EW/kg),或每原子200兆电子伏/秒。

聚变核武器

聚变核武透过核聚变释放能量。轻核子如结合成较重的元素,同时释放大量的能量。使用聚变过程的武器亦常被称为氢弹,因为氢是聚变的常用材料。聚变核武有时亦称热核武器,因为它们的连锁反应需要更高的温度启动。

一般的氢弹会先引爆作为前级的裂变弹,造成足够的温度及压力,之后的后级聚变才会开始。后级可以无限制地连锁起来,制成比普通裂变强力很多的核武。

加强型原子弹

又称助爆原子弹,虽然名为“原子弹”实和中子弹同为为广义氢弹一种,指虽然像典型氢弹般有聚变材料作为核爆增强剂,但聚变的主要作用是提供足够中子,给裂变材料的分裂反应更为完全,意味所需的聚变材料较少,所以较一般氢弹小巧。通常此设计是用于小型的战略级核弹,因威力虽然逊于典型氢弹却胜在较紧凑。

肮脏弹

肮脏弹dirty bomb)现在是作为一个术语代指具有放射性、非核武器的武器。它装填着放射性材料,爆炸的时候将放射性物质抛射散布,造成相当于核放射性尘埃的污染,造成灾难性的生态破坏。自九一一事件之后,西方政府最主要担心的一个就是恐怖分子可能利用脏弹袭击人口稠密区,作为区域封锁武器,就像其他更高级的更复杂的放射性武器,可以将这个地区在以后的数年或十几年中,退化为不适合人类居住的放射性地区。然而大多数的分析人士认为,脏弹的作用更主要体现在心理方面,而它所造成的污染可以用昂贵但是有效的净化措施来治理。

感生放射:钴核弹

钴核弹的原理是在弹壳使用元素。聚变释放的中子会令钴变成钴-60,一种会在长期(约五年内)释放强烈伽傌射线同位素,目的是维持长时期的强放射污染。除了使用钴外,亦可使用造成维持数天污染,或用造成维持数月的污染。不过由于三级的裂-聚-裂核武亦能部分达成同一目的,故此已知的核武国没有承认有生产钴核弹。

中子弹

中子弹是小型的热核武器。武器内的X射线反射镜及弹壳以制成,让聚变中产生的中子离开弹体。高能量的中子流比其他放射更具穿透能力。一般能阻隔伽傌射线的物料通常不足以抵挡中子流。因为只有水和电解质才能吸收中子,而生物中含大量水份,所以中子流对生物产生的伤害比伽傌射线更大。原先制造中子弹的目的,是希望可以杀人而不毁物(被戏称为“业主炸弹”或“房贷积欠款炸弹”:能杀死屋内的人,但房子无损)。中子弹所产生的热能及冲击波被故意减低,而中子流则被加强。但事实上中子弹的热及火仍然会对建筑物造成严重的损毁。所谓“杀人不毁物”只是相对其他热核武器。中子弹所加强的放射,只限于引爆的一刻,与感生放射核弹的长期放射有所不同。

红汞核弹

氧化汞锑作为中子源的核弹,所以体积和重量大大减少。一般小型的红汞核弹只有一个棒球大小,但当量可达万吨。美国怀疑恐怖分子手里的"手提箱核弹"就是红汞核弹的一种。

冲击波弹

它是一种小型氢弹,采用了慢化吸收中子技术,减少中子活化,削弱其爆炸后辐射的作用,部队可以迅速进入爆炸区投入战斗,是一种战术核弹。

伽玛射线弹

原理类似一座无防护层的裂变反应堆,所以不会发生一般意义上的爆炸,尽管各种效应不大,也不会使人立刻死去,但能造成持久的放射线却不一定会污染土地,迫使敌人离开。

核电磁脉冲弹

经过改造的核弹,减弱了冲击波与核辐射效应,增强了电磁脉冲效应,利用在大气层以上的核爆炸,产生大量定向或不定向的强电磁脉冲,基本上对人体无害,但可使电器(或金属)急速升温烧毁。

核弹爆发的效应

一个核子武器的能量主要通过四种机制放射出来:

能量以何种形式被释放还要仰赖武器的设计以及爆炸时的环境。放射性尘埃的能量释放是持续的,而其他三种都是立即的短暂的爆发。

这最初三种机制释放的能量根据炸弹的尺寸而有区别。热辐射机制相对于距离衰减最缓慢,所以越是大当量的核弹,这种机制就越显得重要。粒子辐射被大气强烈吸收,所以他只在小威力的爆炸中体现出重要性。而冲击波效应的衰减,是介于上述二者之间的。 在爆发的一瞬间,核装药在一微秒内达到平衡温度。在这一时刻,大约75%的能量都以热辐射形式,特别是以软X射线的形式存在,而其他的残余能量则都表现为武器碎片的动能。接下来,这些软X射线和碎片怎样与周围媒质作用就成为冲击波和光以及粒子之间怎样分摊能量的决定因素。总的来说,若是在爆心周围物质很密集,那么它们将非常有效的吸收能量,冲击波的强度将会被加强。 当爆发在接近海平面的大气中进行时,绝大多数的软X射线将在数英尺内被吸收。一些能量转而形成紫外线可见光和红外波段的辐射,但更多的被用来加热空气,形成火球。 在高空的爆发中,由于空气密度的降低,软X射线更趋向于行走更长的距离,在它们终究被吸收后,只有更少量的能量用来推动冲击波(海平面的50%或更少),而剩余的都转化为其他形式的热辐射。

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