核武器

核武器

利用能自持進行的原子核裂變或聚變反應瞬時釋放的巨大能量,產生爆炸作用,並具有大規模毀傷破壞效應的武器。主要包括裂變武器(第一代核武器,通常稱為核子彈)和聚變武器(亦稱為氫彈,分為兩級及三級式)。核武器也叫核子武器或原子武器。從廣義上說核武器是指包括投擲或發射系統在內的具有作戰能力的核武器系統。核武器通常指狹義的核武器,即由核戰鬥部與制導,突防等裝置裝入彈頭殼體組成的核彈。核戰鬥部的主體是核爆炸裝置,簡稱核裝置。核裝置與引爆控制系統等一起組成核戰鬥部。將核戰鬥部與制導、突防等裝置裝入彈頭殼體,即構成彈道飛彈的核彈頭。廣義的核武器通常指由核彈、投擲/發射系統和指揮控制、通信和作戰支持系統等組成的、具有作戰能力的核武器系統。

基本信息

武器簡介

核子彈爆炸核子彈爆炸

核武器,也叫核子武器或原子武器。是指利用自持(不需外界干預,自身可持續進行)核裂變核聚變反應(或兩者兼有)瞬間釋放出的巨大能量產生爆炸作用造成大規模殺傷或破壞以及造成大面積污染效果的武器。主要包括裂變核武器(第一代核武,通常稱為核子彈)和聚變核武器(亦稱為氫彈,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)。

核武器系統由核戰鬥部、投擲系統和指揮控制系統構成。從廣義上講,核武器就是指整個核武器系統;從狹義上說,核武器僅指核戰鬥部。

名字由來

一般化學炸藥如梯恩梯(TNT)爆炸時釋放的能量,來自化合物的分解反應。在這些化學反應里,碳、氫、氧、氮等原子核都沒有變化,只是各個原子之間的組合狀態有了變化。核反應與化學反應則不一樣。在核裂變或核聚變反應里,參與反應的原子核都轉變成其他原子核,原子也發生了變化。因此,人們習慣上稱這類武器為原子武器。但實質上是原子核的反應與轉變,所以稱核武器更為確切。

武器歷史

1945年7月16日美國進行了世界上第一次核爆炸實驗。

1945年8月6日,美國用B-29型轟炸機運載小男孩2萬噸當量核子彈轟炸廣島。爆炸時間:8點15分43秒,城市中心12平方公里內的建築物全部被毀,全市房屋毀壞率達70%以上。關於死亡人數,日美雙方公布數字相差甚大。據日本官方統計,死亡和失蹤人數達71379人,受傷人數近10萬人。

1945年8月9日10點58分,“胖子”核子彈被投放於長崎

此後,蘇、英、法相繼進行了核爆炸試驗,接著又進行了威力更大的氫彈試驗。據統計,地球上已記錄到約2053次核試驗。美國1093次,其中200次為大氣層核試驗(11次高空,81次中空,72次地面,36次水面),888次地下核試驗,五次水下。前蘇聯進行715次核試驗,其中大氣層212次,地下核試驗500次,水下3次。法國188次,英國43次,中國35次,印度6次,巴基斯坦5次。

武器效用

核武器核武器

核武器是迄今人類製造的殺傷破壞威力最大的武器。核武器的殺傷破壞作用是其爆炸瞬間釋放的巨大能量轉化出的多種殺傷破壞因素造成的。這些殺傷破壞因素分為兩類:第一類作用時間僅為數十秒,稱為瞬時殺傷因素,包括光輻射、衝擊波、早期核輻射、核電磁脈衝等4種;第二類作用時間可持續幾天甚至更久,主要是指爆炸產物的放射性沾染:

核彈殺傷力計算公式:
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1億噸時,
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
核武器系統,一般由核戰鬥部、投射工具和指揮控制系統等部分構成,核戰鬥部是其主要構成部分。
核戰鬥部亦稱核彈頭,並常與核裝置、核武器這兩個名稱相互代替使用。實際上,核裝置是指核裝料、其他材料、起爆炸藥與雷管等組合成的整體,可用於核試驗,但通常還不能用作可靠的武器;核武器則指包括核戰鬥部在內的整個核武器系統。

光輻射

光輻射就是核爆炸時從溫度高達數百萬、幾千萬度的火球輻射出來的光和熱。
它可造成人員皮膚燒傷、視網膜燒傷、閃光(致)盲;如果熾熱的空氣被吸入還可造成呼吸道燒傷。光輻射還能使木、棉、橡膠、塑膠製品熔化、碳化、燃燒,使火藥燃燒、熔化;還能引爆炸藥,引起火災。

衝擊波

衝擊波是爆炸瞬間形成的高溫火球猛烈向外膨脹、壓縮周圍空氣形成的高壓氣浪。
它以超音速向四周傳播,隨距離的增加,傳播速度逐漸減慢,壓力逐漸減小最後變成聲波。衝擊波的直接殺傷是通過超壓擠壓人體內臟和聽覺器官,及其動壓使人體拋出,撞擊地面或其它物體造成的。間接殺傷是指被衝擊波破壞的物體(如倒塌的房屋)或拋射的物體作用於人體造成的損傷。衝擊波也能破壞工事、建築物和武器裝備。

早期核輻射

早期核輻射是指核爆炸前十幾秒內放出的r射線和中子流。前者以光速傳播,後者速度也可達每秒數千米至幾千萬米,兩行均有很強的穿透能力。早期核輻射能引起人員、牲畜的放射病。

核電磁脈衝

核爆炸瞬間釋放的r和X射線與周圍的分子、原子相互作用產生大量帶電粒子,這些粒子高速運動,在爆心周圍形成很強的瞬時電磁場,並以波的形式向四面八方擴散傳播,這就是核電磁脈衝。核電磁脈衝場強很高、頻譜很寬,傳播速度快(光速),作用範圍比光輻射、衝擊波和早期核輻射大得多。它能在導體中感生出很大的瞬時電壓和電流,干擾或破壞無防護的電子設備、電路和元器件。

放射性沾染

核爆炸產生的放射性沉降物質對地面、水、空氣、食品、人體、武器裝備等造成的污染,稱為放射性沾染。對於暴露的人員,放射性物質的各種射線將使其患放射病。放射性沾染通過空氣、水或食物進入人的口、鼻、體內組織,也會引起放射病。

綜合殺傷破壞作用

核爆炸時上述各種殺傷破壞因素幾乎同時發生,因此,其對人員和武器裝備的殺傷破壞往往是多種因素綜合作用的後果。

具體型號

核分裂型

1945年在日本長崎投下的核武器,引起高達18公里的蘑菇雲。
主條目:核子彈
核分裂核武透過核分裂釋放能量。重核子如鈾或鈈在中子衝擊下發生核分裂反應,分裂成為較輕的核子,同時釋放更多的中子,造成連鎖反應。傳統上核分裂核武稱為核子彈。
大部分的核分裂核武是使用化學炸藥,把在臨界質量以下的鈾-235或鈈擠壓成超越臨界質量的一塊,然後在中子照射下產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。第二枚投擲在長崎的胖子為內爆式起爆的鈽彈。
一磅的鈾-235分裂時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。

核融合型

主條目:氫彈
兩種核分裂起爆方式
核融合核武透過核聚變釋放能量。輕核子如氫或氦結合成較重的元素,同時釋放大量的能量。使用核融合過程的武器亦常被稱為氫彈,因為氫是核融合的常用材料。核融合核武有時亦稱熱核武器,因為它們的連鎖反應需要更高的溫度啟動。
一般的氫彈會先引爆作為前級的核分裂彈,造成足夠的溫度及壓力,之後的後級核融合才會開始。後級可以無限制地連鎖起來,製成比普通核分裂強力很多的核武。
只有美、俄、英、中、法五國擁有使用與生產氫彈的能力。印度在1998年5月進行的核試驗中試爆了帶熱核裝置的核彈,可能擁有氫彈或已經研製成功了氫彈。

分裂融合

區別核武器是屬於核分裂還是核融合核武,要靠分辨武器能量的主要來源。因為現代的核武通常結合兩種核反應:聚變需要先以裂變產生足夠的溫度及壓力啟動;同時裂變在聚變開始後效率會得到提高。故此部分核武是三級設計:最先在外圍第一級先用核裂變,造成聚變條件。中部第二級聚變發生後,再引起彈頭中心的第三級的第二次裂變反應,造成裂-聚-裂反應的三級核彈,是現在最大破壞性的武器。此核彈稱為三相彈、氫鈾彈、三級效應超級炸彈或骯髒的氫彈。

加強型

美國三相氫彈設計,氫彈都是三相彈,因為不先有裂變的高溫高壓不可能產生融合。
又稱助爆核子彈,雖然名為「核子彈」實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。通常此設計是用於小型的戰略級核彈,因威力雖然遜於典型氫彈卻勝在較緊湊。

武器分類

核武器從釋放能量原理的角度劃分,可以分為裂變核武器與聚變核武器

核武器氫彈形成的煙雲

裂變核武器(核子彈)

一個重原子核(如鈾235,鈽239)分裂為質量相接近的兩個或幾個較輕的原子核,稱為核裂變。利用鈾235或鈽239原子核的自持裂變鏈式反應原理製成的核武器,稱為裂變核武器,通常稱為核子彈。平時,核子彈中的鈾235和鈽239裂變裝料處於次臨界狀態,不會產生核爆炸。起爆時利用常規炸藥爆炸使次臨界狀態的裂變裝料在瞬間達到超臨界狀態,產生自持裂變鏈式反應並將反應能量以爆炸形式瞬間釋放出來。

按起爆方式,核子彈可分為槍式和內爆式兩種。前者的核裝藥由若干塊處於亞臨界的鈾235或鈽239組成。化學炸藥爆炸使其合攏,達到超臨界狀態,實現核爆炸。後者是利用化學炸藥爆轟,通過內爆壓縮處於亞臨界狀態的裂變材料,使其密度加大而達到超臨界狀態,實現核爆炸。

聚變核武器(熱核武器,氫彈)

輕原子核相遇,聚合成為較重的原子核,稱為核聚變。聚變反應必須在極高溫度(幾千萬度)下才能發生,因此又稱為熱核反應。聚變反應釋放的能量高於裂變反應,1千克氘(符號:D)、氚(符號:T)混合物完全聚合釋出的能量是1 千克鈾235裂變能量的四倍多。

利用氫的同位素氘、氚等輕原子核的聚變反應原理製成的核武器稱為熱核武器或聚變武器,通常稱為氫彈。目前熱核反應的條件只能由核子彈爆炸來提供。因此目前氫彈都用核子彈作為引發聚變反應的“扳機”,又稱為“初級”。氫彈內發生熱核反應並用高能中子誘發重核裂變的部分稱為氫彈主體,又稱次級。氫彈的初級和次級按特定的組合方式裝在同一彈殼內。

核武器中子彈爆炸的瞬間

中子彈(加強輻射彈)

以高能中子為主要殺傷因素而相對減弱衝擊波和光輻射效應的核武器,稱為中子彈,或“加強輻射彈”,或“弱衝擊波強輻射彈”。

中子彈是一種小型、低當量氫彈,它以為聚變材料,以儘可能低的核裂變當量彈為“扳機”,使其中子輻射大大增強,衝擊波、光輻射和放射性沾染均相對減弱。據測算,1 枚當量為1千噸的中子彈,在150米高度爆炸時,其瞬時核輻射殺傷半徑可達800米,對坦克乘員的殺傷相當於1枚當量為1萬噸的核子彈,而衝擊波對建築物的破壞半徑約為550米,不及該核子彈的1/2。中子彈扳機的特點是利用較少裂變材料就能放出較多能量以滿足氘氚聚變反應所需的高溫。其技術關鍵一般說來是:用臨界質量小的鈽239代替鈾235,使裝料減少到1/3;在裂變扳機中加入少量氘氚混合物。中子彈爆炸過程大致如下:首先是化學炸藥爆炸引發鈽239的裂變反應;然後鈽239的裂變反應引發“扳機區”氘氚混合物的聚變反應,產生大量高能中子,促進鈽239的裂變,放出更多中子並進一步提高“扳機區”的溫度。此過程稱為“中子反饋”;中子彈用的此種扳機稱為“加強核子彈”;最後裂變反應產生的高溫高壓引發聚變材料區氘氚的聚變反應。

中子彈是一種戰術核武器,能有效地殺傷人員和對付裝甲集群目標,其對建築物和武器裝備的破壞作用很小,放射性沾染也很輕。適合於本土防禦作戰使用。

其它分類:

核武器從作戰使用目的角度劃分,可以分為戰略核武器、戰術核武器與戰區核武器;從運載(投送)方式角度分類,可以分為核飛彈、核航彈、核炮彈、核深水炸彈、核地雷、核魚雷、核水雷等:

核飛彈是裝有核彈頭的飛彈,可從陸上、空中、水面、水下發射。按照其作戰使用目的可分為戰略核飛彈和戰術核飛彈兩類。

核航彈是裝有核裝置的炸彈,一般由飛機投擲並利用降落傘減速保證投彈飛機的安全。世界上僅有的實戰使用核武器就是1945年8月美國投放在日本廣島和長崎的兩枚核航彈。

核炮彈是用火炮發射的核裝藥炮彈,常作為戰術核武器使用。例如美國XM一785型155毫米榴彈炮的核彈頭,威力為2000噸TNT當量。

核地雷是裝核裝藥的地雷,用於打擊集群裝甲目標,可在敵主攻方向的狹窄地段炸出大坑,形成大面積污染,遏制敵坦克、機械化部隊的進攻。一枚2000噸當量的核地雷可摧毀距爆心200米範圍內的坦克和260米範圍內的裝甲車。

核魚雷是裝有核裝置的魚雷,由潛艇攜帶,用於攻擊大型水面艦艇、艦隊、商船隊及港口、基地、大型海岸工程等目標。美國MK一48一5魚雷就有核裝藥型。

核深水炸彈(核深彈)是裝有核裝置,用於攻擊潛艇等水下目標的炸彈。一枚1萬噸TNT當量的核深彈在水下爆炸可將距離1千米以內的潛艇擊沉或嚴重破壞。美國核深彈仍在服役。

核水雷是裝有核裝藥的水雷,用於毀傷敵方艦船或阻礙其行動。1~2萬噸的核水雷爆炸能使700~1400米處的艦船遭到中度損傷。

其它核武器

衝擊波彈:一種以衝擊波效應為主要殺傷破壞因素的特殊性能氫彈。其確切名稱是減少剩餘放射性彈,簡稱RRR彈。

1980年,美國宣布已研製成功衝擊波彈,並稱這種彈的放射性沉降要比同威力純裂變武器降低一個數量級以上,且光輻射破壞效應也顯著減少。

衝擊波彈的殺傷破壞作用與常規武器相近,能以地面或接近地面的核爆炸摧毀敵方堅固的軍事目標,且產生的放射性沉降較少;爆後不久,己方部隊即可進入爆區。因此,比較適合在戰場上使用。

感生放射性彈:利用核爆炸釋放的中子照射某些添加的核素(如鈷一59,或鋅一64),感生大量半衰期較長的放射性同位素,從而增強放射性沾染的核武器。

武器威力

核武器核子彈炸後的廣島一鐵軌

核武器的殺傷破壞作用與其威力直接相關。描述核武器的威力經常使用兩種參數:

核武器的威力

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。

核武器的比威力

核武器的比威力是其威力與彈重的比值,單位是噸TNT當量/千克或簡稱噸/千克。比威力是核武器研製水平的標誌,該值越高,研製水平也越高。

1945年美國投在日本的兩枚核子彈比威力值為0.3~4.5噸/千克。1989年美國生產的三叉戟2型D5/MK5 潛射飛彈的w88型核彈頭,當量為475萬噸,比威力達2.35千噸/千克。

目前,某些核武器已具有“當量可調性”,即同一枚核彈,其威力可在一定範圍內變動。例如美國的B61核航彈,其當量有4種,調節範圍為0.5~34.5萬噸,可根據戰術需要直接在載機上靈活調節。

名稱 當量(千噸) 備註
大衛克羅無后座力炮可變當量 0.01-0.1 質量僅23kg,美國投放的最輕量級的核彈
廣島核子彈
(小男孩)
13 槍式鈾235裂變彈
長崎核子彈
(胖子)
20-22 內爆式鈽239裂變彈
W-76 100 8枚裝備在三叉戟一型飛彈上
B-61Mod3 0.3/1.5/60/170 自由落體炸彈,4度可變當量
B-61Mod10 5 自由落體炸彈 可用戰術飛機投放,如F/A-18,A-10
W-87 300 10枚裝備在和平衛士飛彈上
W-88 475 8枚裝備在三叉戟二型飛彈上
Castle Bravo 15000 美國最大當量的測試彈頭

EC17/mk17、EC24/MK24、B41/MK41

25000 美國裝備部隊的最大當量彈頭,由B-36攜帶,自由落體炸彈,1957年退役
Tsar Bomba 50000 前蘇聯最大當量的測試彈頭

衝擊波的破壞

核彈的主要的破壞力來自於衝擊波效應。絕大多數的建築(當然除了特別加固和抗衝擊結構的工事),將受到致命的摧毀。衝擊波的速度將超過每小時幾百公里,而他肆虐的範圍會隨著核武器當量的增加而增加。兩種相似又不同的現象將隨衝擊波的到來而產生:

靜態超壓:衝擊波帶來的壓強急速升高,任何給定點的靜態超壓正比於沖

核武器核子彈爆炸後的長崎
擊波中的空氣密度

動態壓強:即是被形成衝擊波的疾風拉扯的效應,疾風會推動、搖晃和撕裂周圍的物體。

大多數核武器空爆造成的破壞就是由靜態超壓和動態的疾風合成的效果。較長時間的超壓拉動建築結構使其變得脆弱,這時吹來的疾風再一舉將其摧毀。壓縮、真空和拉扯效應總共會持續若干秒鐘,或者更長。而這裡的疾風比世界上任何可能出現過的颶風都要更加兇猛。

熱輻射

核武器的爆炸會伴隨有大量的電磁波輻射爆發,分布在可見光波段,及紅外的和紫外的波段上。主要的傷害機制是造成灼傷及對肉眼的傷害。在晴朗的天氣下,作用範圍可超過衝擊波。輻射光的能量是如此之強,它可以在衝擊波留下的廢墟中再製造一場大火。而熱輻射所作用的範圍,隨武器當量的增加而顯著地增長。

由於熱輻射線是以直線傳播的,所以任何不透明的物體都可以成為有效的壁壘阻止其傳播。但是,如果空氣中有霧氣,這些小水珠可以散射輻射線使其向四面八方傳播,於是所有的壁壘都會顯著地喪失作用。 當熱輻射線作用於一個物體時,部分的能量會被反射,部分被傳導和轉化掉,而剩下的會被吸收。吸收的比率取決於物體的特性和顏色。一個薄片狀的物體可以將大部分的能量傳導掉,同時淺顏色的物體可以反射許多輻射,它們受到的傷害都會小一些。對輻射線的吸收造成溫度在表面的迅速升高,例如木材、紙張、織物等都會被點燃和烤焦。如果恰好這種物質是不良導體,那么加熱現象只會在表面產生。 事實上,物質是否被點燃還仰賴於熱輻射持續的長短,物質的厚度和包含的水分。在近距離上,所有的物質都會被加熱蒸發,而在最遠的距離上,只有最容易點燃和最脆弱的物質才會受到傷害。火災並不一定只是熱輻射線產生的,衝擊波造成的混亂氣流,也可能誘發大火。在廣島轟炸中,就有一場空前巨大的火災,持續了20分鐘。火焰加熱空氣使其上升,周圍的空氣填補這一真空,造成持續的指向爆心的強風。然而這種現象並不是核爆炸所特有的,在二戰的大轟炸中,大量的燃燒彈或經常發生的森林火災中的烈焰也能造成大風。

電磁脈衝

γ射線通過康普頓散射效應電子反衝加速,得到高能的電子。這些電子被地磁場捕捉,在地表以上20到40公里的高度上產生共振。周期性振動的電子即可產生連續的電磁脈衝(EMP),持續大約1毫秒。下一個持續大約1秒數量級的效應是,大量的長條形的金屬物體(如電纜),在電磁波通過時會像天線一樣工作並產生高壓。這些強大的短暫的高,可以摧毀未經禁止保護的電子設備甚至是電線本身。但這種可怕的電磁脈衝對生物的影響人們卻不甚了了。另外灼熱的空氣破壞了電離層,也會使無線電通訊受到影響。

唯一能夠保護電子設備不受脈衝摧毀的措施是將其完全包裹在良導體內,或別的形式的法拉第籠內。當然,對於無線電通訊設備來說這是不可能的,因為它將收不到任何訊號。最大當量的核彈被用來實現大面積的,甚至是洲際範圍的電磁轟炸。

原始粒子輻射

核彈空爆中,大約5%的能量,以最原始的粒子和γ射線形式輻射掉了。裂變彈和聚變彈的中子輻射有很大不同。然而γ輻射的結構,無論是在這類爆炸式的核反應中,還是短半衰期的物質衰變中都是類似的。核反應粒子輻射隨距離衰減快的原因,一個是它們的散布面積正比半徑立方,強度即正比半徑立方的倒數,一個是它們被大氣強烈地吸收和散射。

粒子輻射的結構也與距離有關,在近爆心的地點,中子輻射強於γ輻射,但隨著距離的增加,中子-伽瑪比將減小。最終,中子成分與γ成分相比即可忽略。要注意的是,上述的這些距離,並不隨爆炸當量的增加而有十分顯著的變化。因此,越大當量的爆炸中,原始粒子輻射的效果就越不顯著。在大塊頭的核彈中,譬如大於50kt,衝擊波和熱輻射的威力使得粒子輻射機制相形見絀,以至於被忽略。

放射性塵埃

剩餘的放射性殘骸通過兩種效應殺傷:放射性塵埃和中子感應機制,剩餘粒子放射線從下列物質中產生:

裂變產物。裂變產物是由鈾或鈽在裂變反應中產生的中等質量的同位素。在裂變反應中,實際上產生的產物有超過300種。大多數是放射性的,且半衰期的長短不一,區別很大。短則幾分之一秒,長則在數年內都有致命的放射性。它們衰變的經典機制是釋放beta和γ射線。1千噸的當量中,有大約60克的放射性裂變產物。引爆一分鐘之後,裂變產物的放射性等同於3千萬公斤的鐳同時衰變,也就是大約1.1E21Bq。

未裂變的裝藥。裂變物質的利用,在核武器中可謂是很不充分,大量的鈾和鈽在裂變前就被炸得四分五裂。這些核裝藥,以alpha衰變的形式緩慢地輻射,而它們的重要性也相對較小。

中子感應效應。當一個原子核在中子爆發的時候捕獲了中子,作為一種已知的必然機制,它將變為放射性並在較長的周期內放射beta和γ射線。中子爆發作為最原始的核放射線,必將引起殘留的中子感應效應。另外,環境物質,如土壤、空氣和水,也將被感應激發,這取決於它們的化學成分和距爆心的距離。舉例來說,在近爆心的地區,土壤中的礦物質由於中子爆發會變成有致命放射性的同位素。這是由於多種元素具有中子捕獲能力,像這樣的元素,都存在於土壤中且參與了中子感應效應。但這種效應並不重要,因為它只限於很有限的一塊區域內。

在近地面的爆炸中,大量的土壤或水分將被火球加熱蒸發,上升成為放射雲。這些物質凝結後,由於混合了裂變產物和中子感應產物,將變得具有放射性。較大的顆粒將在24小時內沉降到爆心附近(也與風速和天氣有關),而較小的顆粒有可能會在全球大氣系統中漂流數周以至數月。一些當地沉降物覆蓋的面積會遠遠大於熱輻射和衝擊波的範圍,特別是在大當量的核爆中。在水面附近的核爆中,塵埃顆粒將較小,下落的比例將較小,而分布的面積就會比較廣大。大量海水中的鹽和一些水分,可以作為凝結核,引起當地的降雨從而使當地的核沉降大大增加。

全球放射性沉降的生物學破壞作用是由長半衰期的同位素在生物體內的富集主導的。像-90或-137這類元素,通過食物等進入人體。化學上,這些同位素和很像,他們會被誤認為鈣,而被吸收並沉積在骨骼中。這些高放射性的物質將會造成例如像白血病一類的放射性疾病。全球沉降的傷害效果毋庸置疑是小於當地的放射塵埃的。

在普遍的情況下,衝擊波和熱輻射的殺傷將遠大於放射線的傷害。但是,放射線的輻射傷害比衝擊波和熱輻射更加複雜,人們對它也存在誤解。各式各樣的生物變異將在輻射區內的動物中發生。全身攝入高劑量放射性元素的個體將會立即死亡,其他攝入劑量較少的個體將會苟活,但也會隨後來的併發症而死去。

套用實例

1945年8月6日,美國B-29“超級空中堡壘”轟炸機在日本廣島上空投下了一枚綽號“小男孩”的核子彈。需要說明的是,用於實戰的核子彈並不是掉在地上才爆炸。為了增強殺傷效果,這顆核子彈是被設定在空中爆炸的,核子彈從9600米高空被扔下來,在距離地面約600米高度上爆炸。

“小男孩”肚子裡裝有50千克鈾235,起爆時釋放的能量相當於2萬噸TNT炸藥爆炸的威力,如此巨大的能量,從一個白色亮點瞬間變成巨大的火球,火球中心的溫度超過1000萬度。核子彈爆炸正下方投影點附近區域內,溫度立即上升到3000~4000度,連房屋的瓦片都紛紛“起泡”,木製房屋則立即被“烤”得燃燒起來!據事後調查,核子彈釋放的大量熱量讓距離投影點1千米內的人,全部受到了5度的嚴重燒傷,裸露表皮幾乎全部炭化,其中90%的人沒能活過7天。距離投影點305千米的木製房屋都因光輻射自燃,讓內部居民遭受了二次燒傷

核子彈爆炸時,爆炸影響區域內的氣壓急劇升高,引起了恐怖的衝擊波和氣浪。爆炸中心區域的風速驚人,比12級颱風還高10倍,達每秒440米,超過了聲音傳播的速度!高速氣流和衝擊波一起向外擴散,將大部分建築夷為平地。被衝擊波摧毀的建築物碎片,會像彈片一樣高速飛出,殺傷附近的人員。在強烈的衝擊波作用下,據說有些暴露的人的眼球和內臟甚至直接從身體裡飛了出去!

核子彈爆炸產生的蘑菇雲內部含有大量的放射性塵埃,蘑菇雲竄到上萬米的高空,和雲中的水汽混合,產生黑色的降雨落到地面。這種恐怖“黑雨”叫輻射塵,一旦流到河流,污染了河流,如果不慎飲用了這樣的水,就會受到嚴重輻射,嚴重者幾天內就會死亡。核爆炸產生的大量放射線是無形的殺手。遭受了大劑量放射線傷害,一般不會立即有所感覺,但急性放射病會慢慢地產生作用,患者會噁心、嘔吐、食欲不振、腹瀉、發熱、頭髮脫落、皮下出血,或者患上白血病及心腦血管疾病,嚴重的會在幾日到一個月內死亡。據統計,廣島核子彈,“小男孩”殺死8.8 萬餘人,負傷和失蹤的為 5.1 萬餘人,廣島全市7.6 萬幢建築物全被毀壞的有4.8 萬幢,最終廣島市24.5萬人中有20萬人在這次核爆炸中死傷或失蹤。

武器的投送

戰略核武器常指用來摧毀戰略目標(如城市)的大當量核武器;戰術核武器是指用於摧毀小型的特定目標(如軍事、通訊或永備工事等目標)的較小的類型。以現代的眼光來看,在廣島和長崎投放的核子彈只能算是戰術核彈(當量分別為13和22千噸),同時現代的戰術核彈比之又要緊湊和輕巧。 核武器的基本投放方式有:

自由落體炸彈:早期的核武器太大了,他們只能被B-29等飛機運載和投放,但在50年代中期,可由戰鬥轟炸機搭載的較小型的核武器被研製出來。這種新型空基的自由落體炸彈運用了多種新技術,包括翻滾轟炸(toss bombing),傘降投擲(parachute-retarded delivery),臥倒模式(laydown mode),以保證給與載機足夠的逃離時間。

彈道飛彈:彈道飛彈採用拋射物彈道飛行,通常用於超視距的彈頭投送。機動彈道飛彈具有十到上百公里的射程洲際彈道飛彈(ICBM)和軌道轟炸系統(SLBM,原意是人造衛星發射的彈道飛彈satellite-launched ballistic missile,因其整個系統採用軌道彈道部署在太空,可以實現全球轟炸,故譯為“軌道轟炸系統”)採用亞軌道或部分軌道彈道以達到全球打擊的效果。較早的彈道飛彈攜載單一的彈頭,每一個有百萬噸級的當量。自上世紀70年代之後,更新的彈道武器使用多彈頭分導技術(MIRVs),每顆飛彈可攜帶一打彈頭,而每個彈頭的當量下降到千噸級。這樣一次發射就可威脅多個目標,或對一個目標造成更有效的打擊。

巡航飛彈:這種飛彈使用噴氣發動機火箭發動機提供動力,以低空巡航的方式飛行,使用自動導航系統(基本上是慣導,但也有GPS導航和雷達中繼制導作為輔助),突防能力更強。巡航飛彈的射程較之彈道飛彈要近,且攜載能力也要差一些,當今也沒有服役的多彈頭巡航飛彈。飛彈可從潛艇、艦船及飛機上發射。

其他可能的投送方式包括榴彈炮的核炮彈、核地雷(藍孔雀)、核深水炸彈、核魚雷、核迫擊炮彈。50年代,美國研製了用於空中截擊的無控空-空火箭箭載小型核彈頭,裝備於F-106型截擊機,但其在60年代就基本退役,而核深水炸彈也在90年代退役。可由兩人攜帶的小型戰術核彈也已研製成功,被一些媒體誇張為所謂的手提箱炸彈,它被稱為“特別打擊核武庫”(“Special Atomic Demolition munition”)。儘管如此,人們還在追求當量與便攜性的最佳整合,以達到最大的軍事效用。

世界核武器

核武器朝鮮寧邊核設施
人類曾兩次在戰爭中使用核武器,第二次世界大戰實行曼哈頓計畫美國日本廣島市和長崎市投下兩枚核子彈。

至今有美國、俄羅斯、法國、英國、中國、印度、巴基斯坦、北韓及以色列宣布擁有核武。其中的烏克蘭與南非因和平原因放棄其國家的核武,屬於曾經擁有核武的國家。

被稱為“巴基斯坦核彈之父”的卡迪爾汗已經對外承認了自己向朝鮮、利比亞和伊朗三個被美國稱為“流氓政權”的國家出售核武關鍵技術。,其中朝鮮已核試驗成功,利比亞卡扎菲迫於美軍壓力已宣布放棄核武計畫,而伊朗還在因伊拉克戰爭與薩達姆被判絞刑事件持觀望態度。

國際原子能機構總幹事巴拉迪稱“有30個國家擁有迅速生產核武器的能力”,他所指的“迅速”是在三個月內就可以擁有核武器,這已經接近全世界國家總數的1/5了。而且具有生產核武器能力的國家恐怕最少應該在50個國家以上,巴拉迪同時指出聯合國每年的1.5億美元用於防止核擴散的開銷費用,根本不能有效阻止現在越來越多的國家通過擁有大規模殺傷性武器來實現“自衛”的“潮流”,核武器也可能會流入恐怖主義組織的手中。

國家 彈頭數量(活躍/總數) 首次核試的年份
不擴散核武器條約中的五個核武國家 美國 5,735/9,960 1945年
俄羅斯 5,830/16,000 1949年
英國 <200 1952年
法國 350 1960年
中國 400 1964年
其他已知核武國家 印度 40-50 1974年
巴基斯坦 30-52 1998年
未正式宣稱擁有的核武國家 以色列 75-200 未知

研製方向

核定向能武器:以核爆炸能作為動力源的定向能武器,稱為核定向能武器。這類武器利用核彈釋放的巨大能量激勵或驅動產生高能的雷射束、粒子束、電磁脈衝、電漿等,並使其定向發射,固而可有選擇地攻擊目標,能量也更集中,具有可控的特殊殺傷破壞目的。

核定向能武器主要有以下幾種:

核激勵X射線雷射器:用核爆炸產生的巨大能量激勵雷射工作物質,使其產生X射線雷射的裝置,稱為核激勵X射線雷射器,這種雷射器的機理試驗已在80年代中期進行,目前尚未製成武器系統。這種雷射器若能研製成功,則將具有重量輕、可瞬時發射等優點。它只能在高空使用,其可能的用途是摧毀來襲的大規模齊射核飛彈,也可能用於打擊天基平台。

核電磁脈衝彈:利用在大氣層以上的核爆炸,使之產生大量定向或不定向的強電磁脈衝,以毀壞敵方的通信系統等的核武器,稱為核電磁脈衝彈,或EMP彈。它是美國正在研究發展的“第三代核武器”的一個重要組成部分,尚處於探索、預研階段。

其作用可舉例如下:一枚威力為百萬噸TNT當量的普通氫彈在高空爆炸,在其所能覆蓋的地球表面上(爆高為400千米的核爆炸,其覆蓋半徑為2200千米),最大的電場強度可達1~10萬伏/米,頻譜主要範圍為1萬至1億赫茲。這樣強的電磁脈衝作用到電子系統、設備、通信系統中,可產生很高的瞬時感應電壓與電流,從而造成毀壞或瞬時電磁干擾。

歷史

核武器的出現,是20世紀40年代前後科學技術重大發展的結果。1939年初,德國化學家O.哈恩和物理化學家F.斯特拉斯曼發表了鈾原子核裂變現象的論文。幾個星期內,許多國家的科學家驗證了這一發現,並進一步提出有可能創造這種裂變反應自持進行的條件,從而開闢了利用這一新能源為人類創造財富的廣闊前景。但是,同歷史上許多科學技術新發現一樣,核能的開發也被首先用於軍事目的,即製造威力巨大的核子彈,其進程受到當時社會與政治條件的影響和制約。從1939年起,由於法西斯德國擴大侵略戰爭,歐洲許多國家開展科研工作日益困難。同年9月初,丹麥物理學家N.H.D.玻爾和他的合作者J.A.惠勒從理論上闡述了核裂變反應過程,並指出能引起這一反應的最好元素是同位素鈾235。正當這一有指導意義的研究成果發表時,英、法兩國向德國宣戰。1940年夏,德軍占領法國。法國物理學家J-F約里奧-居里領導的一部分科學家被迫移居國外。英國曾制訂計畫進行這一領域的研究,但由於戰爭影響,人力物力短缺,後來也只能採取與美國合作的辦法,派出以物理學家J·查德威克為首的科學家小組,赴美國參加由理論物理學家J.R.奧本海默領導的核子彈研製工作。
在美國,從歐洲遷來的匈牙利物理學家齊拉德·萊奧首先考慮到,一旦法西斯德國掌握核子彈技術可能帶來嚴重後果。經他和另幾位從歐洲移居美國的科學家奔走推動,於1939年8月由物理學家A·愛因斯坦寫信給美國第32屆總統F.D.羅斯福,建議研製核子彈,才引起美國政府的注意。但開始只撥給經費6000美元,直到1941年12月日本襲擊珍珠港後,才擴大規模,到1942年8月發展成代號為“曼哈頓工程區”的龐大計畫,直接動用的人力約60萬人,投資20多億美元。到第二次世界大戰即將結束時製成3顆核子彈,使美國成為第一個擁有核子彈的國家。製造核子彈,既要解決武器研製中的一系列科學技術問題,還要能生產出必需的核裝料鈾235、鈽239。天然鈾中同位素鈾235的豐度僅0.72%,按核子彈設計要求必須提高到90%以上。當時美國經過多種途徑探索研究與比較後,採取了電磁分離、氣體擴散和熱擴散三種方法生產這種高濃鈾。供一顆“槍法”核子彈用的幾十千克高濃鈾,是靠電磁分離法生產的。建設電磁分離工廠的費用約3億美元(磁鐵的導電線圈是用從國庫借來的白銀製造的,其價值尚未計入)。鈽239要在反應堆內用中子輻照鈾238的方法製取。供兩顆“內爆法”核子彈用的幾十千克鈽239,是用3座石墨慢化、水冷卻型天然鈾反應堆及與之配套的化學分離工廠生產的。以上事例可以說明當時的工程規模。由於美國的工業技術設施與建設未受到戰爭的直接威脅,又掌握了必需的資源,集中了一批西方國家最好的科技人才,使它能夠較快地實現核子彈研製計畫。
德國的科學技術,當時本處於領先地位。1942年以前,德國在核技術領域的水平與美、英大致相當,但後來落伍了。美國的第一座試驗性石墨反應堆,在物理學家E.費密領導下,1942年12月建成並達到臨界;而德國採用的是重水反應堆,生產鈽239,到1945年初才建成一座不大的次臨界裝置。為生產高濃鈾,德國曾著重於高速離心機的研製,由於空襲和電力、物資缺乏等原因,進展很緩慢。其次,A.希特勒迫害科學家,以及有的科學家持不合作態度,是這方面工作進展不快的另一原因。更主要的是,德國法西斯頭目過分自信,認為戰爭可以很快結束,不需要花氣力去研製尚無必成把握的核子彈,先是不予支持,後來再抓已困難重重,研製工作終於失敗。
1945年5月德國投降後,美國有不少知道“曼哈頓工程”

胖子(投向長崎的核子彈)

內幕的人士,包括以物理學家J.弗蘭克為首的一大批從事這一工作的科學家,反對用核子彈轟炸日本城市。當時,中國開始對日本進行反擊。美國在太平洋地區的進攻,幾乎全部摧毀日本海軍,海上封鎖使日該國內的物資供應極為匱泛。二戰通過硫磺島一戰,邱吉爾估計要徹底打垮日本,在日本本土登入,至少還要付出100萬美軍和50萬英軍的生命。
這樣沉重的包袱美國背不起。也不想背,用核子彈是最好的方式。
美國在日本的廣島和長崎投下了僅有的兩顆核子彈,代號分別為“小男孩”和“胖子”。(史料記載,這場人類有史以來的巨大災難,造成了30萬餘日本平民死亡和8萬多人受傷。核子彈的空前殺傷和破壞威力,震驚了世界,也使人們對以利用原子核的裂變或聚變的巨大爆炸力而製造的新式武器有了新的認識。
蘇聯在1941年6月遭受德軍入侵前,也進行過研製核子彈的工作。鈾原子核的自發裂變,是在這一時期內由蘇聯物理學家Г。Н.弗廖羅夫和Κ。А.佩特扎克發現的。衛國戰爭爆發後,研製工作被迫中斷,直到1943年初才在物理學家И。В.庫爾恰托夫的組織領導下逐漸恢復,並在戰後加速進行。1949年8月,蘇聯進行了核子彈試驗。1950年1月,美國總統H.S.杜魯門下令加速研製氫彈。1952年11月,美國進行了以液態氘為熱核燃料的氫彈原理試驗,該實驗裝置非常笨重。1953年8月,蘇聯進行了以固態氘化鋰6為熱核燃料的氫彈試驗,使氫彈的實用成為可能。美國於1954年2月進行了類似的氫彈試驗。英國、法國先後在50和60年代也各自進行了核子彈與氫彈試驗。中國在開始全面建設社會主義時期,基礎工業有了一定的發展,即著手準備研製核子彈。1959年開始起步時,國民經濟發生嚴重困難。同年6月,蘇聯政府撕毀中蘇在1957年10月簽訂的關於國防新技術協定,隨後撤走專家,中國決心完全依靠自己的力量來實現這一任務。中國首次試驗的核子彈取"596"為代號,就是以此激勵全國軍民大力協同做好這項工作。1964年10月16日,首次核子彈試驗成功。經過兩年多,1966年12月28日,小當量的氫彈原理試驗成功;半年之後,於1967年6月17日成功地進行了百萬噸級的氫彈空投試驗。中國堅持獨立自主、自力更生的方針,在世界上以最快的速度完成了核武器這兩個發展階段的任務。

現狀

美國對日本投下的兩顆核子彈,是以帶降落傘的核航彈形式,用氫彈爆炸飛機作為運載工具的。以後,隨著武器技術的發展,已形成多種核武器系統,包括彈道核飛彈、巡航核飛彈、防空核飛彈、反飛彈核飛彈、反潛核火箭、深水核炸彈、核航彈、核炮彈、核地雷等。其中,配有多彈頭的彈道核飛彈,以及各種發射方式的巡航核飛彈,是美、蘇兩國裝備的主要核武器。
通常將核武器按其作戰使用的不同劃分為兩大類,即用於襲擊敵方戰略目標和防禦己方戰略要地的戰略核武器,和主要在戰場上用於打擊敵方戰鬥力量的戰術核武器。蘇聯還劃分有“戰役戰術核武器”。核武器的分類方法,與地理條件、社會政治因素有關,並不是十分嚴格的。自70年代末以後,美國官方檔案很少使用“戰術核武器”,代替它的有“戰區核武器”、“非戰略核武器”等,並把中遠程、中程核飛彈也劃歸這一類。
已生產並裝備部隊的核武器,按核戰鬥部設計看,主要屬於核子彈和氫彈兩種類型。至於核武器的數量,並無準確的公布數字,有關研究機構的估計數字也不一致。按近幾年的資料綜合分析,到80年代中期,美、蘇兩國總計有核戰鬥部50000枚左右,占全世界總數的95%以上。其TNT當量,總計為120億噸左右。而第二次世界大戰期間,美國在德國和日本投下的炸彈,總計約200萬噸TNT,只相當於美國B-52型轟炸機攜載的2枚氫彈的當量。從這一粗略比較可以看出核武器庫貯量的龐大。
美蘇兩國進攻性戰略核武器(包括洲際核飛彈、潛艇發射的彈道核飛彈、巡航核飛彈和戰略轟炸機)在數量和當量上比較,美國在投射工具(陸基發射架、潛艇發射管、飛機)總數和TNT當量總值上均少於蘇聯,但在核戰鬥部總枚數上多於蘇聯。考慮到核爆炸對面目標的破壞效果同當量大小不是簡單的比例關係,另一種估算辦法是以一定的衝擊波超壓對應的破壞面積來度量核戰鬥部的破壞能力,即取核戰鬥部當量值(以百萬噸為計算單位)的2/3次方為其“等效百萬噸當量”值(也有按目標特性及其分布和核攻擊規模大小等不同情況,選用小於2/3的其他方次的),再按各種核戰鬥部的枚數累計算出總值。按此法估算比較美、蘇兩國的戰略核武器破壞能力,由於當量小於百萬噸的核戰鬥部枚數,美國多於蘇聯,兩國的差距並不很大。但自80年代以來,隨著蘇聯在分導式多彈頭飛彈核武器上的發展,這一差距也在不斷擴大。而對點(硬)目標(見點目標)的破壞能力,則核武器投射精度起著更重要的作用,由於在這方面美國一直領先,仍處於優勢。

種類

第一代:核子彈

以重核鈾或鈽裂變的核彈。核子彈的原理是核裂變鏈式反應——由中子轟擊鈾-235或鈽-239,使其原子核裂開產生能量,包括衝擊波、瞬間核輻射、電磁脈衝干擾、核污染、光輻射等殺傷作用。

第二代:氫彈

(一般指二相彈):氫彈是核裂變加核聚變——由核子彈引爆氫彈,核子彈放出來的高能中子與氘化鋰反應生成氚,氚和氘聚合產生能量。氫彈爆炸實際上是兩次核反應(重核裂變和輕核聚變),兩顆核彈爆炸(核子彈和氫彈),所以說氫彈的威力比核子彈要更加強大。如裝載同樣多的核燃料,氫彈的威力是核子彈的4倍以上。當然,不能用大當量的核子彈與小當量的氫彈來比較。一般核子彈當量相當於幾千到幾萬噸TNT,二相彈可能達到幾千萬噸TNT當量。
聚變核武器是使氫的同位素氘或氚化鋰這類熱核燃料中產生起爆條件,用裂變核彈的方法使核武器中的熱核燃料具有10000000—20000000℃高溫,從而引起核聚變。核子彈和氫彈通常以千噸或兆噸梯恩梯(TNT)當量作為單位來表示。如1945年美國投在廣島的裂變核彈,不到50公斤的鈾釋放出來的能量相當於2萬噸化學炸藥。各種聚變核彈即熱核彈(氫彈),其威力最高可達60兆噸。據計算,在核武器爆炸時,1公斤鈾—235全部裂變釋放的能量相當於2萬噸TNT釋放的能量,而1公斤氘和氚的混合物完全聚變時放出的能量大約是1公斤鈾—235完全裂變所放出能量的3—4倍。
世界上最大的一次核爆炸是蘇聯於1961年10月30日在新地島進行的熱核氫彈爆炸,當量5000萬噸(原定10000萬噸),爆炸威力的半徑700公里,總覆蓋面積為8.26萬平方公里。核爆炸後,4000公里內的飛機、飛彈、雷達、通訊等設備全部受到不同程度的影響。由於太恐怖,對環境破壞太嚴重,威力過度沒有意義,以後再未如此瘋狂試驗。
氫鈾彈(三相彈)經過核裂變—核聚變—核裂變三次核反應,它是在氫彈的外層又加一層可裂變的鈾-238,破壞力和殺傷力更大,污染也更加嚴重,即為“髒彈”。也屬於第二代核武器。

第三代:中子彈

(增強輻射彈):以氘和氚聚變原理製作,以高能中子為主要殺傷力的核彈。中子彈是一種特殊類型的小型氫彈,是核裂變加核聚變——但不是用核子彈引爆,而是用內部的中子源轟擊鈽-239產生裂變,裂變產生的高能中子和高溫促使氘氚混合物聚變。它的特點是:中子能量高、數量多、當量小。如果當量大,就類似氫彈了,衝擊波和輻射也會劇增,就失去了“只殺傷人員而不摧毀裝備、建築,不造成大面積污染的目的”。也失去了小巧玲瓏的特點。中子彈最適合殺滅坦克、碉堡、地下指揮部里的有生力量。
威力排序:氫鈾彈>;氫彈>;核子彈>;中子彈;
輻射排序:中子彈>;氫鈾彈>;氫彈>;核子彈
污染排序:氫鈾彈>;氫彈>;核子彈>;中子彈

第四代:即核定向能武器

正在研製中,因為這些核彈不產生剩餘核輻射,因此可作為“常規武器”使用,主要種類有:
反物質彈、粒子束武器、雷射引爆核炸彈、乾淨的聚變彈、同質異能素武器等。第四代的另一特點是突出某一種效果,如突出電磁效應的電磁脈衝彈,使通訊信號混亂。他可以使高能雷射束、粒子束、電磁脈衝電漿定向發射,有選擇地攻擊目標,單項能量更集中,有可控制的特殊殺傷破壞作用。
電磁脈衝彈:它是利用核爆炸能量來加速核電磁脈衝效應的一種核彈。它產生的電磁波可燒毀電子設備,可造成大範圍的指揮、控制、通信系統癱瘓,在未來的“電子戰”中將會大顯身手。
伽瑪射線彈:它爆炸後儘管各種效應不大,也不會使人立刻死去,但能造成放射性沾染,迫使敵人離開。所以它比氫彈、中子彈更高級,更有威懾力。
感生輻射彈:是一種加強放射性沾染的核武器,主要利用中子產生感生放射性物質,在一定時間和一定空間上造成放射性沾染,達到阻礙敵軍和殺傷敵軍的目的。
衝擊波彈:它是一種小型氫彈,採用了慢化吸收中子技術,減少了中子活化削弱輻射的作用,其爆炸後,部隊可迅速進入爆炸區投入戰鬥。
紅汞核彈:它用紅汞(氧化汞銻)作為中子源,由於不用核子彈作為中子源,所以體積和重量大大減少,一般小型的紅汞核彈只有一個棒球大小,但當量可達萬噸。

國家分布

美國

美國在第二次世界大戰時與英國和加拿大合作,成功比納粹德國更快發展出核武器。美國在1945年代號「三位一體」(Trinity)的計畫成功引爆第一枚核彈,該國更曾在日本的廣島和長崎分別投下一枚核子彈,是唯一一個曾對敵國使用核武的政權。此外,美國在1952年試爆第一枚氫彈,是第一個發展出氫彈的政權,但因為該氫彈是以液氚方式儲存,所以無實用價值。美國的核武戰備建立在「戰略鐵三角」之上─陸基彈道飛彈、空軍戰略轟炸機與海軍彈道飛彈潛艇,而啟動核武必須要取得美國總統的授權。
年份
彈頭數量
2012年
1,722枚
1992年
9300枚

前蘇聯/俄羅斯

第二次世界大戰期間以至結束後,蘇聯在取得了諜報後展開了緊急計畫,發展核武,並在1949年試爆第一枚核彈,繼美國之後第二個掌握核武技術的國家,其發展核武的目的是在冷戰時期取得軍力平衡。蘇聯在1953年試爆第一枚氫彈,並且是第一個成功把氫彈武器化的政權;該國並曾引爆人類有史以來威力最大的爆炸品「沙皇「炸彈,冷戰期間,蘇聯核武數量一度超越美國。1991年蘇聯解體後,俄羅斯繼承了它的核武,而啟動核武必須要取得俄羅斯總統的授權,並對戰略火箭軍實施啟用指令。
年份
彈頭數量
2012年
1,499
1990年
11,000枚

英國

英國:第三個爆炸氫彈並具有核作戰能力
1952年10月3日,英國成為世界上第三個擁有核武器的國家。1956年,英國在空軍裝備核子彈。3年後又爆炸了氫彈,成為世界上第三個爆炸氫彈並具有核作戰能力的國家。共進行45次核試驗。擁有約400枚核彈頭。飛彈射程達5310公里。

法國

1960年2月13日,法國在西部非洲撒哈拉大沙漠賴加奈一座100米的高塔上爆炸成功了第一顆核子彈。這顆核子彈獲得了6萬噸當量的核裂變能量。法國因此而成為世界上第四個擁有核武器的國家。1962年6月,法國政府又提出耗資達300多億法郎的“軍事裝備計畫法案”,其中60多億法郎用來建立核威懾力量。法國很快便建立起了由陸基飛彈。潛艇飛彈、飛機攜帶的核飛彈所組成的三位一體的獨立核力量。擁有約510枚核彈頭。飛彈射程達5310公里。

中國

中國為了對抗美國和蘇聯,於1959年6月發動"596工程",自1964年中國首次試爆核子彈,並在兩年後開發出第一種可搭載核彈的飛彈。接著早於法國在1967年於新疆羅布泊執行第六號實驗,試爆第一枚氫彈。數十年來,中國的核武技術水準與世界領先水平的差距要遠遠小於常規武器與世界的差距。中國具有與美、俄一樣的空、地、潛全方位投射打擊能力。啟動核武必須要取得中央軍委的授權,並對二炮部隊實施啟用指令。
中國的核彈頭數量的多少,有地方網站顯示是250枚左右。

印度

1998年進行了數次地下核試驗,之後宣稱擁有核武,外界估計其約有100枚左右射程在4000公里內的核飛彈。

巴基斯坦

1972年開始秘密研製核武器,力圖與印度抗衡。1990年以來,美國的制裁政策使巴基斯坦發展核武器的步伐被迫放慢。1998年5月28日,巴基斯坦又成功地進行了5次核試驗。巴基斯坦可能擁有15~25枚核彈頭,其彈道飛彈的射程為1500公里。

朝鮮

朝鮮:分別在2006年10月9日和2009年5月25日成功進行核試驗
朝鮮官方通訊社10月9日稱,朝鮮成功進行了首次核武試驗。另據韓聯社報導,韓國政府有關人士同一天透露,接到朝鮮於當天上午進行核試驗的情報,如今在觀察。
朝鮮中央通訊社稱,“這次核試驗是一個歷史性事件,為我們的軍隊和人民帶來了幸福歡樂”。
2009年5月25日,朝鮮不顧各國反對,僅在1個小時前通知其他國家自己將進行一次地下核試驗,試驗目的是增強朝鮮自衛核威懾能力。受到各國強烈反對。
2013年2月13日,據朝中社12日報導,朝鮮當天成功進行了第三次地下核試驗。
報導說,朝鮮國防科學部門當天在朝鮮北部地下核試驗場成功進行了第三次核試驗。經過確認,此次核試驗爆炸威力大,使用小型化和輕型化的核子彈,試驗“水平高、安全、完美”,對周圍生態環境沒有造成任何負面影響。據新華社電
韓國氣象廳12日說,當地時間11時57分50秒(台北時間10時57分50秒),朝鮮鹹鏡北道吉州郡發生5.0級“人工地震”。韓國國防部隨後確認朝鮮已進行第三次核試驗。
朝鮮說法:應對美敵朝行徑的自衛措施
據朝中社報導,朝鮮外務省發言人12日發表談話,稱核試驗是應對美國敵朝行徑採取的“自衛措施”。
然而,關於朝鮮核試驗,美國曾經表示,朝鮮的核武器體積大威力小對美國本土無法構成威脅,而且假設朝鮮的飛彈要飛到美國本土中間還要經過美國的封鎖線。
放棄研究核武
冷戰剛結束,白俄羅斯、烏克蘭、哈薩克斯坦、南非等一批國家都主動放棄現有核武器及核武器發展計畫,成為無核國家。
台灣曾經兩度研製核武,其中1988年接近成功,報告顯示再有一年即可造出核子彈。美國為了阻止台灣造出核武,策劃了張憲義叛逃事件,將台灣核武計畫曝光。後台灣在美國壓力下,放棄研製核武。
1988年1月18日美國強行拆除台灣價值18.5億美元的重水反應堆,下令停運送往台灣的所有重水,同時搬回台灣核反應堆里的重水,清點核燃料棒數量並全部裝船運走。至此,台當局“最接近成功”的核武計畫破產,而且台灣在理論上喪失了自行研發核武器的能力。
一些沒有核武器的國家千方百計謀求核武器,成為“核門檻”國家。此外,在美國的壓力下,利比亞放棄了核計畫,把相關資料和離心機運往美國。
除了“核門檻”國家,謀求核武器的還有各種恐怖組織。

污染

放射性的基本概念

某些物質的原子核能發生衰變,放出我們肉眼看不見也感覺不到,只能用專門的儀器才能探測到的射線。物質的這種性質叫放射性。

放射性污染來源及分類

1)、核武器試驗的沉降物(在大氣層進行核試驗的情況下,核彈爆炸的瞬間,由熾熱蒸汽和氣體形成大球(即蘑菇雲)攜帶著彈殼、碎片、地面物和放射性煙雲上升,隨著與空氣的混合,輻射熱逐漸損失,溫度漸趨降低,於是氣態物凝聚成微粒或附著在其它的塵粒上,最後沉降到地面。
2)、核燃料循環的“三廢”排放原子能工業的中心問題是核燃料的產生、使用與回收、核燃料循環的各個階段均會產生“三廢”,能對周圍環境帶來一定程度的污染。
3)、醫療照射引起的放射性污染,由於輻射在醫學上的廣泛套用,已使醫用射線源成為主要的環境人工污染源。
4)、其它各方面來源的放射性污染其它輻射污染來源可歸納為兩類:一工業、醫療、軍隊、核艦艇,或研究用的放射源,因運輸事故、遺失、偷竊、誤用,以及廢物處理等失去控制而對居民造成大劑量照射或污染環境;二是一般居民消費用品,包括含有天然或人工放射性核素的產品,如放射性發光錶盤、夜光表以及彩色電視機產生的照射,雖對環境造成的污染很低,但也有研究的必要。

放射性對人體的危害

在大劑量的照射下,放射性對人體和動物存在著某種損害作用。如在400rad的照射下,受照射的人有5%死亡;若照射650rad,則人100%死亡。照射劑量在150rad以下,死亡率為零,但並非無損害作用,往往需經20年以後,一些症狀才會表現出來。放射性也能損傷遺傳物質,主要在於引起基因突變和染色體畸變,使一代甚至幾代受害。

放射性“三廢”處理

放射性廢物中的放射性物質,採用一般的物理、化學及生物學的方法都不能將其消滅或破壞,只有通過放射性核素的自身衰變才能使放射性衰減到一定的水平。而許多放射性元素的半衰期十分長,並且衰變的產物又是新的放射性元素,所以放射性廢物與其它廢物相比在處理和處置上有許多不同之處。
1).放射性廢水的處理
放射性廢水的處理方法主要有稀釋排放法、放置衰變法、混凝沉降法、離子變換法、蒸發法、瀝青固化法、水泥固化法、塑膠固化法以及玻璃固化法等。
2).放射性廢氣的處理
(1)鈾礦開採過程中所產生廢氣、粉塵,一般可通過改善操作條件和通風系統得到解決。
(2)實驗室廢氣,通常是進行預過濾,然後通過高效過濾後再排出。
(3)燃料後處理過程的廢氣,大部分是放射性碘和一些惰性氣體。
3)、放射性固體廢物的處理和處置
放射性固體廢物主要是被放射性物質污染而不能再用的各種物體
(1)焚燒(2)壓縮(3)去污(4)包裝

放射性物質的分類

為了放射性貨物的安全運輸,將放射性物質分為五類:
a.低比活度放射性物質
b.表面污染物體
c.可裂變物質
d.特殊形式放射性物質
e.其他形式放射性物質

擁核條件

一般認為,掌握必要的核技術並具有一定工業基礎及經濟實力的國家,也完全有可能製造核武器。核武器的載具以陸基海基空基三種區別,稱為核三位一體。
自從有了核武器以來,人類戰爭就進入了一個新的,以核武器為基礎的時代。核武器是以核反應所釋放出來的巨大能量作為破壞力的武器,是人類有史以來所發明的威力最強大的武器。核武器又是擁有強大威懾力的武器,能夠賦予核國家巨大的戰爭潛力和顯赫的國際地位。中、美、俄、英、法五國同時也是聯合國安理會常任理事國,是世界上公認的核武器大國。

核武器製造

美國W87型氫彈
據專家分析,各國研製核武器在技術上首先要過四關:核燃料、起爆裝置、核試驗、投擲技術。

核燃料

想研製核武器的國家把目光都盯向了核電站的核反應堆廢料。為了絕對安全起見,國際社會已把防擴散作為核反應堆改進的一個方向,嚴禁擴散3項敏感技術,它們是:鈾的同位素分離技術(又叫鈾濃縮技術)、乏燃料的後處理技術(可從核廢料中提取鈽239的技術)和重水生產技術(可以用來生產氫彈的原料——氘和氚)。

起爆裝置

製造一枚核子彈不僅需要有用作裂變燃料的原材料,更要有觸發裝置,以及一種能在核彈發生爆炸前使大部分燃料發生裂變的技術(否則核彈會失敗)。起爆裝置關最大技術難題是高爆炸藥的合理配置。起爆時,在百萬分之一秒的時間內同時引爆快速燃燒和慢速燃燒的兩種常規炸藥,才能實現真正的核爆炸。如果定時誤差超過上述要求,或者兩種炸藥配比不對,就會大幅度降低常規爆炸所產生的壓縮效果,致使核爆炸威力減半,甚至形不成核爆炸。一些暗中研製核子彈的國家,就是在這一關面前一籌莫展。

核試驗

1996年9月10日,聯合國第50屆大會全體會議以壓倒多數通過《全面禁止核試驗條約》後,用計算機模擬取代傳統核爆試驗可以達到同等試驗效果的介紹就層出不窮。可這種在已有核爆炸試驗的基礎上將各種參數編程輸入超大型計算機,用化學爆炸、實驗室、計算機對核爆炸物理過程和核爆炸效應進行模擬的方法,對今天那些急於造出核武器的國家無疑是一個比造一顆核子彈更難達到的目標,而且核武器威力的大小很難用計算機進行模擬,畢竟自然條件的複雜性導致其在計算機中難以全部複製。自1945年7月16日美國首次核試驗到1996年9月《全面禁止核試驗條約》通過為止,全世界共進行了2047次核試驗。其中美國1031次,前蘇聯715次,法國210次,英國45次,中國45次,印度1974年進行了一次。由此可見,真正完成完整的核武器物理設計,沒有強大豐富的試驗資料庫的支持是難以想像的。

投擲技術

真正的核武器由三部分組成,即核戰鬥部、運載工具和指揮控制系統。有了核武器就必須擁有相應的投擲手段。核爆成功後,接下來的小型化和武器化的問題仍然是繞不過去的一關。核武器搭載試驗同樣必不可少。一般來講,戰略核子彈主要裝在飛彈、航空炸彈上,發射平台包括各種射程的彈道飛彈、巡航飛彈、核潛艇、戰略轟炸機等。不過,隨著彈道飛彈攔截系統的飛速發展,弱國憑藉自己那有限的運載手段,究竟還有多少機會把得之不易的核子彈扔到對手的頭上,實在是大有疑問。扔不出去的核子彈其實際意義上的威懾能力必定大打折扣。

研製試驗

除鈾235、鈽239等核材料的生產外,核戰鬥部本身的研製,必須與整個核武器系統的研製程式協調一致。研製過程大致如下:從構想階段開始;經過關鍵技術課題和部件的預先研究或可行性研究,形成包括重量、尺寸、形式、威力、核材料、核試驗要求、研製工期、經費等內容的幾種設計方案;再經過論證比較和評價,選定設計方案,確定戰術技術指標;然後進行型號研究設計、各種模擬試驗;工藝試驗與試製,通過核試驗檢驗設計的合理性,最後達到設計定型、工藝定型與批准生產。進行這些工作,要有專門的科技隊伍,並配備必要的試驗場所,包括核試驗場。武器交付部隊後,研製和生產部門還要提供維護、修理、更換部件等服務工作,按反饋的信息進行必要的改進,並負責其退役處理或更新。
要做好核戰鬥部的設計,必須深入了解其反應過程,弄清其必須具備的條件與各種物理參數,掌握其中多種因素的內在聯繫與變化規律。為此,就要進行原子核物理、中子物理、高溫高壓凝聚態物理、超音速流體力學、爆轟學、計算數學和材料科學等多學科的一系列科學技術問題的研究,而核戰鬥部的研製實踐又會反過來帶動和促進這些學科的發展。
在研製過程中,以下環節起著重要作用:①要用快速的、大容量電子計算機進行反應過程的理論研究計算,這種計算應儘可能接近實際情況,以便從多種構想或設計方案中找出最優方案,從而節省費用與減少核試驗次數。20世紀40年代以來,推動電子計算機技術迅速發展的重要因素之一,正是由於核武器研製的需要。②要按照方案或指標要求,反覆進行多方面的模擬試驗,包括化學炸藥爆轟試驗,材料與強度試驗,環境條件試驗,控制、點火與安全試驗等。這些都是為達到核武器高度可靠和安全所必不可少的。③要進行必要的核試驗。無論是電子計算機上的大量計算,還是相應的模擬試驗,總不能達到百分之百地符合核武器方案的真實情況。特別是氫彈聚變反應所必需的高溫條件,還只能由裂變反應來提供(利用雷射或粒子束的慣性約束技術來創造這種模擬試驗條件,直到80年代初仍處於研究階段)。因此,能否達到設計要求,還必須通過核裝置本身的爆炸試驗進行檢驗。當然,核試驗所起的作用並不限於此。
正是由於核試驗在核武器研製中起著關鍵作用,美、蘇兩國為限制其他國家研製核武器,於1963年簽訂了一個並不禁止進行地下核試驗的《禁止在大氣層、外層空間和水下進行核武器試驗條約》,1974年又簽訂了一個仍然適合它們需要的限制地下核試驗當量的條約。按爆炸的環境可分為:
大氣層爆炸
即在裸露的大氣層環境下進行核爆試驗,這種爆炸破壞性最大(體現在對人的影響)。在沒有很好的躲避設施的環境下十幾平方公里內的人都會被造成嚴重創傷甚至死亡。
水下核爆試驗
地下核爆
地下實驗一般屬於科學實驗,也有軍事專家認為,可以通過地下核爆,人為的給敵對國造成地震、海嘯等“自然災害”。不過這種破壞是很難控制的,因此並沒有得到很多軍事專家的認同。
水下核爆
主要是在大海里進行試驗。美國在50年代曾經是進行過,爆炸後所有的船隻都沒能抗住核彈的巨大爆炸威力,當然,核爆試驗也給當地的自然生態環境造成了極其惡劣的損傷。

發展趨勢

由於核武器投射工具準確性的提高,自60年代以來,核武器的發展,首先是核戰鬥部的重量、尺寸大幅度減小但仍保持一定的威力,也就是比威力(威力與重量的比值)有了顯著提高。例如,美國在長崎投下的核子彈,重量約4.5噸,威力約2萬噸;70年代後期,裝備部隊的“三叉戟”Ⅰ潛地飛彈,總重量約1.32噸,共8個分導式子彈頭,每個子彈頭威力為10萬噸,其比威力同長崎投下的核子彈相比,提高135倍左右。威力更大的熱核武器,比威力提高的幅度還更大些。但一般認為,這一方面的發展或許已接近客觀實際所容許的極限。自70年代以來,核武器系統的發展更著重於提高武器的生存能力和命中精度,如美國的“和平衛士/MX”洲際飛彈、“侏儒”小型洲際飛彈、“三叉戟”Ⅱ潛地飛彈,蘇聯的SS-24、SS-25洲際飛彈,都在這些方面有較大的改進和提高。
其次,核戰鬥部及其引爆控制安全保險分系統的可靠性,以及適應各種使用與作戰環境的能力,也有所改進和提高。美、蘇兩國還研製了適於戰場使用的各種核武器,如可變當量的核戰鬥部,多種運載工具通用的核戰鬥部,甚至構想研製當量只有幾噸的微型核武器。特別是在核戰爭環境中如何提高核武器的抗核加固能力,以防止敵方的破壞,更受到普遍重視。此外,由於核武器的大量生產和部署,其安全性也引起了有關各國的關注。
核武器的另一發展動向,是通過設計調整其性能,按照不同的需要,增強或削弱其中的某些殺傷破壞因素。“增強輻射武器”與“減少剩餘放射性武器”都屬於這一類。前一種將高能中子輻射所占份額儘可能增大,使之成為主要殺傷破壞因素,通常稱之為中子彈;後一種將剩餘放射性減到最小,突出衝擊波、光輻射的作用,但這類武器仍屬於熱核武器範疇。至於60年代初曾引起廣泛議論的所謂“純聚變武器”,20多年來雖然做了不少研究工作,例如大功率雷射引燃聚變反應的研究,80年代也仍在繼續進行,但還看不出製成這種武器的現實可能性。
核武器的實戰套用,雖仍限於它問世時的兩顆核子彈,但由於40年來核武器本身的發展,以及與它有關的多種投射或運載工具的發展與套用,特別是通過上千次核試驗所積累的知識,人們對其特有的殺傷破壞作用已有較深的認識,並探討實戰套用的可能方式。美、蘇兩國都制訂並多次修改了強調核武器重要作用的種種戰略。
有矛必有盾。在不斷改進和提高進攻性戰略核武器性能的同時,美、蘇兩國也一直在尋求能有效地防禦核襲擊的手段和技術。除提高核武器系統的抗核加固能力,採取廣泛構築地下室掩體和民防工程等以減少損失的措施外,對於更有效的偵察、跟蹤、識別、攔截對方核飛彈的防禦技術開發研究工作也從未停止過。60年代,美、蘇兩國曾部署以核反核的反飛彈系統。1972年5月,美、蘇兩國簽訂了《限制反彈道飛彈系統條約》。不久,美國停止“衛兵”反飛彈系統的部署。1984年初,美國宣稱已制訂了一項包括核激發定向能武器、高能雷射、中性粒子束、非核攔截彈、電磁炮等多層攔截手段的“戰略防禦倡議”。儘管對這種防禦系統的有效性還存在著爭議,但是可以肯定,美、蘇對核優勢的爭奪仍將持續下去。
由於核武器具有巨大的破壞力和獨特的作用,與其說它可能會改變未來全球性戰爭的進程,不如說它對現實國際政治鬥爭已經和正在不斷地產生影響。70年代末,美國宣布研製成功中子彈,它最適於戰場使用,理應屬於戰術核武器範疇,但卻受到幾乎是世界範圍的強烈反對。從這一事例也可以看出,核武器所涉及的鬥爭的複雜性。
中國政府在爆炸第一顆核子彈時即發表聲明:中國發展核武器,並不是由於相信核武器的萬能,要使用核武器。恰恰相反,中國發展核武器,是被迫而為的,是為了防禦,為了打破核大國的核壟斷、核訛詐,為了防止核戰爭,消滅核武器。此後,中國政府又多次鄭重宣布:在任何時候、任何情況下,中國都不會首先使用核武器,並就如何防止核戰爭問題一再提出了建議。中國的這些主張已逐漸得到越來越多的國家和人民的贊同和支持。

未來發展

發展方向

減少數量廢舊留新:有核國家(特別是美俄)裁掉了過時的、性能不夠先進的核武器,但保留了性能較好的核武器。
日本是目前唯一遭核打擊的國家
另闢蹊徑變廢為寶:一是改舊翻新。二是改大為小。
提高質量推陳出新:新的世紀,核武器在數量急劇減少的同時,質量不斷得到提高。
從長計議挑戰軍控:隨著《全面禁止核試驗條約》影響的不斷擴大,繼續發展傳統核武器受到制約越來越大。
以退為進攻防兼備:核大國在核力量的發展上大力推行飛彈防禦系統,使核武器由純進攻型向攻防兼備型發展。

周邊核戰爭

朝鮮擁有核武器,朝鮮半島的平衡將被打破。除此以外,南亞是另外一處核戰爭的火藥桶。印度、巴基斯坦雙方事實上存在“安全兩難”困境,使得南亞地區仍可能因為對抗失控,引發核戰爭。

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