科普贴：核武器原理图解及防护

damahu79

核武器(nuclear weapon)是利用原子核裂变或聚变反应，瞬间释放出巨大能量，造成大规模杀伤和破坏作用的武器。原子弹、氢弹和中子弹统称核武器。核武器是战略威慑和扼制常规战争的主要手段，现代战争大多是核武器威慑下的常规武器局部战争。

核武器的威力取决于爆炸时所释放出的能量，以TNT当量(TNt equivalent)表示。所谓TNT当量是指核爆炸时所释放的能量相当于多少吨(t)TNT炸药爆炸所释放的能量。

核武器按爆炸威力可分为百吨(102t)级、千吨(kt)级、万吨(101kt)级、十万吨(102kt)级、百万吨(Mt)级和千万吨(101Mt)级。所谓万吨级核武器，是指其当量在万吨数量级之内，即1万吨以上至十万吨以下。其它吨级的含意依此类推。

核武器按战斗使用又可分为战略核武器和战术核武器。战略核武器包括陆基、核潜艇发射的弹道导弹，远程飞行运载导弹，巡航导弹核航弹；战术核武器包括地面、海上和飞机上发射的中短程核弹头导弹、巡航导弹、核航弹、以及核大炮、核地雷、核水雷和核鱼雷等。核武器的发展趋势是：增强灵活使用能力，向核弹小型化、弹种多样化、当量可调化发展；增强打击能力，提高命中精度；增强突防能力，发展多弹状技术；增强快速反应能力。核武器即使在战争中不直接使用，也在高科技局部战争中起着重要的威慑作用。

一、核武器的爆炸原理及基本构造











(一)原子弹

1.爆炸原理：原子弹(atomic bomb)的爆炸原理是重原子核裂变的链式反应(chain reaction of heavy nuclear fidssion)。

一些重元素(如235U、239U)的原子核在一个中子轰击下，分裂成两个质量相近的新核(也称核碎片)，并放出2～3个中子和200MeV能量过程，称为重核裂变反应。

每个重核裂变时释放出的2～3个中子，若有一个中子再轰击另一重核引起分裂，分裂后又发生这样的反应；如此能使重核裂变反应自动连续地进行，称为重核裂变的链式反应。

重核裂变链式反应，必须在一定质量的体积中才能进行。能持续重核裂变链式反应持续进行的裂变物质的最小质量，叫做临界量(critical mass)，与临界面质量相对应的体积，叫做临界体积(critical size)。



2.基本构造：原子弹主要由核装料(235U或239Pu)、引爆装置、中子源、中子反射层和核装料弹壳等组成。

3.起爆过程：当引爆装置点火后，引起各炸药块同时爆炸，产生巨大压力向中心挤压，使分装的、每块小于临界质量的核装料，骤然合拢成一个球体，达到超临界状态。在中子源发射的中子轰击下，引起按等比级数发展的越来越激烈的重核裂变链式反应，在极短的时间内使一定的量的重核裂变，释放巨大能量，形成猛烈的核爆炸。1kg235U或239PU，只需百万分之几秒，经200代就可以全部裂变，释放的能量相当于20ktTNT炸药爆炸时所释放的能量。

(二)氢弹

1.爆炸原理：氢弹(hydrogen bomb)的爆炸原理是轻原子核聚变反应(light nuclear fusion reaction)。

一些轻核素(如21H、31H等)的原子核，在几千万度的高温下发生聚变反应，并放出中子和巨大能量。

由于聚变反应须在极高温度下才能进行，故聚变反应又称热核反应(thermonuclear reaction)，氢弹也叫做核武器(thermonuclear weapon)。













2.基本构造：氢弹主要由热核装料(通常用氘化锂)、引爆装置(为一枚小当量原了弹)和弹壳(常掺有238U)等组成。

3.起爆过程：首先引爆原子弹，氘化锂在高温、高压和中子作用下，锂即产生氚，随之氘氚迅速聚合，放出高能中子和巨大能量，引起比原子弹更为猛烈的爆炸。1kg氘氚混合物完全聚变，所释放的能量为1kg235U或239Pu完全裂变所释放能量的3～4倍。氢弹是裂变--聚变双相弹。若弹壳中含有235U，则氘氚聚变产生的高能中子能使235U发生裂变，增加裂变碎片的产额，提高爆炸威力。这种氢弹称裂变-聚变-裂变三相弹。

(三)中子弹

中子弹(neutron bomb)是利用氘氚聚变反应，产生高能中子杀伤人员的战术核武器。其构造与氢弹类似。



中子弹的特点是：

1.中子产额高、能量大：中子弹是氘与氚、氘与氘、氚与氚的聚变，聚变能量的80%以上以中子形式释放出来。与同等爆炸威力的原子弹相比，中子的产额可以大10倍，中子的平均能量达14MeV，甚至高达17MeV。

2.光辐射、冲击波作用仅为同当量原子弹的十分之一，放射性沾染轻微。

3.当量小，一般为1～3kt。

二、核武器的爆炸方式

核武器的爆炸方式可直接影响杀伤破坏效应，因此可根据不同的使用目的选用爆炸方式，以达到最大的杀伤破坏效应。也可参照爆炸方式，分析、预测核袭击造成的杀伤破坏情况。





核爆炸方式可以分为空中爆炸(air burst)、地下爆炸(land surface burst)、地下爆炸(underground burst)，以及水面爆炸(water surface burst)和水下爆炸(underwater burst)等几种。

大气层中的核爆炸，通常以火球是否接触地面作为划分空爆和地爆的标准，接触地面为地爆；不接触地面为空爆。不同爆炸方式用爆炸高度(m)和当量(kt)立方根的比值来表示，此比值称为比例爆高(scaled height of burst)，简称比高(h)，其单位是m/(kt)1/3。















不同爆炸方式的比高划分如下：

地爆 0～60

空爆：> 60；

低空爆炸(low altitude explosion) 60～120

中空爆炸(middle altitude explosin)120～250

高空爆炸(high altitude explosion) > 250

比高为0时好为直接贴在地面的爆炸，比高<60时，火球接触地面，爆炸高度在30km以上为超高空爆炸。地下或水下爆炸，是指在地下或水下一定深度的爆炸。

三、核武器的爆炸景象

核爆炸时，产生特异的外观景象。除地下(水下)爆炸外，其共同的特点是依次出现闪光(flash)、火球(fire ball)、蘑茹状烟云(mushroom cloud)，并发出巨大响声。

根据核爆炸外观景象的特征可以初步估计爆炸方式，还可根据火球大小，上升速度等参数估算爆炸当量。



核武器的杀伤作用

核武器的杀伤作用通常主要以杀伤范围和发生的伤类伤情来表示，而杀伤范围和伤类伤情又受多种因素的影响。

一、四种杀伤因素的致伤作用

(一)光辐射的致伤作用

光辐射可引起体表皮肤、粘膜等烧伤，称为直接烧伤或光辐射烧伤。在光辐射作用下，建筑物、工事和服装等着火引起人体烧伤，称为间接烧伤或火焰烧伤。光辐射的致伤作用，主要取决于光冲量的大小。

光辐射烧伤的主要特点：

1.烧伤部位的朝向性：光辐射的直线传播，使烧伤常发生于朝向爆心一侧，故有侧面烧伤之称。烧伤创面界线比较清楚。

2.烧伤深度的表浅性：光辐射作用时间的短暂，决定了烧伤深度的表浅。除近距离内可发生大面积深度烧伤外，多以Ⅱ度为主。即使发生Ⅲ度烧伤，也很少累及皮下深层组织。创面深浅程度一般比较清楚。

3.特殊部位烧伤的发生率高

(1)颜面、耳、颈和手部等身体暴露部位最容易发生烧伤。

(2)呼吸道烧伤：呼吸道烧伤是一种间接烧伤。是由于吸入炽热的空气、尘埃、泥沙、烟雾，甚至在燃烧环境中吸入火焰引起的。

(3)眼烧伤：光辐射性可引起眼睑、角膜和眼底烧伤。眼底烧伤亦称视网膜烧伤，是光辐射引起的特殊烧伤。若人员直视火球，通过眼睛的聚焦作用，使光冲量比入射光增大103～104倍，在视网膜上形成火球影像，引起烧伤。视网膜烧伤边界比轻度皮肤烧伤边界大3～4倍。

4.闪光盲(flashblindness)：核爆炸的强光刺激眼睛后，使视网膜上感光的化学物质--视紫质被“漂白分解”，从而造成暂时的视力障碍，称为闪光盲。人员发生闪光盲后，立即出现视力下降，眼发黑，“金星”飞舞，色觉异常，胀痛等，严重者出现头痛、头晕、恶心、呕吐等植物神经功能紊乱症状，但症状持续时间短，不经治疗，在爆后几秒到3～4小时即可自行恢复，不留任何后遗症。闪光盲的发生边界远远超过眼底烧伤，对于执行指挥、飞行、驾驶和观测人员的影响较大。

(二)冲击波的致伤的作用

冲击波损伤，简称冲击伤(blast injuries)，是冲击波直接或间接作用于人体所造成的各种损伤。

1.直接冲击伤

(1)超压和负压和直接作用：单纯的超压和负压作用一般不造成体表损伤，主要伤及心、肺、胃肠道、膀胱、听器等含气体或液体的脏器，以及密度不同的组织之间的连接部位。

例如：超压作用于体表后，一方面挤压腹壁，使腹压增高，模隔上顶，下腔静脉血突然涌入心、肺、心肺血容量骤增；另一方面又压迫胸壁，使胸腔容积缩小，胸腔内压急剧上升。超压过后，紧接着负压作用，又使胸腔、腹腔扩张。这样急剧的压缩和扩张，使胸腔内发生一系列血液动力学的急剧改变，从而造成心、肺、血管的损伤。

(2)动压的抛掷和撞击作用：人体受冲击波的冲力作用后，获得加速度，发生位移或被抛掷，在移动和降落过程中，与地面或其它物体碰撞而发生各种损伤。如肝、脾破裂，软组织撕裂，颅脑损伤，骨折，脱臼，甚至肢体离散。

2.间接冲击伤：由于冲击波的作用，使各种工事，建筑物倒塌，产生大量高速飞射物，间接地使人员产生的各种损伤，常见的有挤压伤、砸伤、飞石伤、玻片伤、泥沙堵塞上呼吸道窒息等。

3.冲击伤的临床特点

(1)多处受伤、多种损伤、伤情复杂：由于多种致伤因素(如超压和动压，直接作用和间接作用)几乎同时作用于机体，决定了冲击伤伤类和伤情复杂性。中度以上冲击伤常是多处受伤，多种损伤。既有直接损伤又有间接损伤；既有外伤又有内脏损伤；既可能是单纯冲击伤，又可能复合烧伤和放射损伤。

(2)外轻内重、发展迅速：尤其是以超压作用为主的冲击伤，往往体表可能无伤或仅有轻微损伤，而内脏器官可能发生了严重损伤。重度以上的内脏损伤，因伤情急剧发展，代偿失调，可迅速出现休克和心肺功能障碍，甚至导致伤员死亡。

(三)早期核辐射的致伤作用

早期核辐射是核武器所特有的杀伤因素。当人体受到一定的剂量照射后，可能引起急性放射病，也可能发生小剂量外照射生物效应。

(四)放射性沾染的致伤作用

放射性沾染对人员的损伤有三种方式：

1.外照射损伤：人员在严重沾染区停留，受到γ射线外照射剂量> 1Gy时，可引起外照射急性放射病。是落下灰对人员的主要损伤。

2.内照射损伤：落下灰通过各种途径进入体内，当体内放射性核素达到一定的沉积量时，可引起内照射损伤。

3.β射线皮肤损伤：落下灰直接接触皮肤，当剂量> 5Gy时，可引起β射线皮肤损伤。

在沾染区停留较久而又没有防护的人员，可能同时受到三种方式的复合损伤。

二、核武器损伤的伤类和伤情

(一)伤类

核武器爆炸产生的四种杀伤因素，可以分别作用于人体，也可以同时或相继作用于人体，使人员发生不同类型的损伤，统称为核武器损伤。受单一杀伤因素作用后发生单一伤。同时或相继受两种或两种以上杀伤因素作用后，则可发生复合伤。核武器损伤的伤类是十分复杂的。

(二)伤情

各类单一伤和复合伤，按损伤的严重程度，可分为轻度、中度、重度和极重度四级(如分为轻、中、重度三级，则将极重度归入重度)。发生轻度损伤的伤员，一般不会丧失战斗力，可不住院治疗，但要进行必要的医疗处理和照顾。发生中度损伤的伤员。一般丧失战斗力，多需住院治疗，预后良好。发生重度损伤的伤员，将立即或很快丧失战斗力。经积极救治，预后较好，大部分可治愈。发生极重度损伤的伤员，当即丧失战斗力，按目前医疗水平，经大力救治，可部分治愈。伤后是否丧失战斗力或是否立即丧失，还因不同伤类、不同损伤部位而异。如发生放射损伤，大多不会很快丧失战斗力。而发生烧伤和冲击伤，特别是发生在特殊部位，可很快丧失战斗力。例如眼烧伤后，虽然全身伤情不很严重，也将能以瞄准和观察。

三、核武器的杀伤范围

核武器的杀伤范围是以杀伤边界、杀伤半径和杀伤面积来表示的。核爆炸时，由三种瞬时杀伤因素的作用而使人员发生现场死亡(阵亡)和损伤的地域，称为杀伤区。从地爆时的爆心或空爆时的爆心投影点到达能发生不同程度杀伤(杀情)的距离称为杀伤半径，其最远处称为杀伤边界。由杀伤半径可以计算杀伤区的面积。这样就可以划出光辐射、冲击波和早期核辐射的单一杀伤范围和它们的综合杀伤范围。从爆心向外，由近到远，人员所受损伤的程度，由重到轻，一般可将人员遭受杀伤的地域划分为极重度、重度、中度和轻度四个杀伤区。轻度杀伤区的边界也就是整个杀伤区的边界。101kt以上核爆炸时以发生皮肤浅Ⅱ度烧伤的最远距离为其边界；101kt以下核爆炸时以发生轻度放射病(> 1.0Gy)的最远距离为其边界。

三种瞬时杀伤因素对开阔地面暴露人员的单一和综合杀伤半径均以致伤概率为50%计。杀伤区面积的大小，作为概数，kt级核爆炸时为零点几至数km2；101kt级核爆炸时，为十几至数十km2；102kt级核爆炸时为上百至数百km2；Mt级核爆炸时为数百至上千km2。要强调指出杀伤区面积这么大，但中度和轻度杀伤区面积可约占40%～70%，也就是说，在人员分布比较均匀的情况下，所发生核武器损伤的很大一部分属于中、轻度损伤。

四、影响核武器杀伤作用的主要因素

核武器的杀伤作用受多种因素的影响，主要有三个方面。

(一)核武器的当量和爆炸方式

1.核武器当量：当量不同，三种瞬时杀伤因素的单一和综合杀伤范围不同，发生的伤类和伤情也有很大差异。当量增大，总的杀伤范围随之增大，但三种杀伤因素的杀伤范围并非按比例增大的，其中光辐射增加最多，其次冲击波，而早期核辐射增加最少。

万吨以下核爆炸，以早期核辐射的杀伤半径最大，总击波次之，光辐射最小。因此，对于开阔地暴露人员发生的主要伤类是单纯放射性病和放射复合伤。复合伤的发生比例，地爆时约占20%～80%；空爆时约占30%～100%。

2万吨以上核爆炸，以光辐射的杀伤半径最大，冲击波次之，早期核辐射最小。且前两者随当量增大而迅速增大，而早期核辐射的增大甚少，一般不超过4km。对于开阔地面暴露人员发生的主要伤类：随着当量的增大，单纯烧伤和烧放冲复合伤、烧冲复合烧伤增多。50万吨以上因为现场死亡区域超过早期核辐射杀伤区域，所以基本上均是单纯烧伤和烧冲复合伤，复合伤的发生比例，地爆时约占60%～90%，空爆时约占30%～50%。

2.核武器爆炸方式：一般讲，如当量相同，空爆的总杀伤范围大于地爆，但四种杀伤因素的杀伤范围又不尽相同。烧伤和冲击伤的范围空爆大于地爆，但近区内的伤情地爆重于空爆；早期核辐射的杀伤范围地爆大于空爆；放射性沾染：地爆时沾染地域较局限而严重，空爆时沾染地域广泛而较轻，比高越大，沾染越轻。

(二)人口密度和防护情况

人口稠密、大部队集结地区遭到核袭击时，造成的伤亡必然严重。在杀伤区范围内，如近爆心区域人员密集，则发生复合伤和重伤的比例定会增加。

核袭击时，如人员准备充分，采取有效防护，则杀伤范围将比开阔地无防护的暴露人员大为缩小。因避免或减轻了一种或几种杀伤因素的作用，单一伤发生比例增多，而复合伤发生比例相应减少，伤情明显减轻。

(三)自然条件

1.气象条件

(1)大气能见度低能短光辐射和早期核辐射的杀伤半径。

(2)冰和积雪的反射能增强光辐射的作用

(3)核武器在云层以上爆炸，云层的吸收会削弱光辐射和早期核辐射对地面的作用；在云层下爆炸，则会增强光辐射对地面的作用。

(4)雨、雪能加速落下灰沉降，减轻空气沾染而加重地面沉降局部沾染，地面沾染后下大雨冲刷或冰雪复盖，能降低地面剂量率。

(5)高空风风向能改变云迹区形状和沿横向的沾染分布；风速能改变热线方向的沾染分布。风越大，沾染地域扩大而均匀，近区的沾染程度普遍降低而远区相对升高。

(6)天气寒冷，大气密度增大，可缩短早期核辐射的杀伤半径。天寒穿着厚实，暴露部位减少，发生光辐射烧伤会明显减少。

2.地形地物

(1)丘陵、山地、建筑物等的正斜面，因冲击波反射再压缩而增强作用；反斜面可避免或减轻三种瞬时杀伤因素的作用。

(2)低于地面的凹地、弹坑、涵洞、沟渠等均能削弱三种杀伤因素的作用；但山谷通道如遇冲击波的合流则可加重杀伤效应。



核武器的四种杀伤因素

核爆炸瞬间产生的巨大能量，形成光辐射、冲击波、早期核辐射和放射性沾染四种杀伤破坏因素。前三种因素的作用时间，均在爆炸的几秒至几十秒之内，故称为瞬时杀伤因素(instantaneous killing factor)。放射性沾染的作用时间长，可持续几天，几周或更长时间，以其放射性危害人员健康，因此称为剩余核辐射(recidual unclear radiation)。此外，由核爆炸释放的γ射线，使空气分子电离，形成核电磁脉冲(nuclear electro-magnetic pulse)，它的作用时间不到一秒钟。主要是破坏或干扰电子和电气设备，尚未发现对人畜有杀伤作用。

在30km高度以下大气层中的核爆炸，上述四种杀伤破坏因素在爆炸总量所占比例大致为：光辐射35%，冲击波50%，早期核辐射5%，放射性沾染10%。但由于核武器种类、当量和爆炸环境的不同，能量分配的比例会有很大的差异。例如中子弹的早期核辐射(主要是高能中子)的能量比例可高达40%～80%，其它杀伤因素的能量比例则显著降低。

一、光辐射

(一)光辐射的形成

光辐射(light radiation)是核爆炸瞬间产生的几千万度的高温火球，向四周辐射的光和热、光辐射也称热辐射(thermal radiaion)。

(二)光辐射的主要性质

1.能量释放：光辐射能量释放有两个脉冲。第一脉冲为闪光阶段，持续时间极短，所释放的能量仅为光辐射总能量的1%～2%，主要是紫外线。这阶段不会引起皮肤损伤，但有可能引起视力障碍。第二脉冲为火球阶段，持续时间可达几秒至几十秒，所释放的能量占光辐射总量的98%～99%，主要是红外线和可见光，是光辐射杀伤破坏作用的主要阶段。

2.光冲量：光冲量(radiant exposure)是徇衡量光辐射杀伤破坏作用的主要参数。光冲量是指火球在整个发光的时间内，投射到与光辐射传播方向相垂直的单位面积上的能量，单位是焦耳•每平方米或焦耳•每平方厘米(J•m-2、J•cm-2)。

3.光辐射的传播：光辐射具有普遍光的特性，在大气中是以光速(3×108m•s-1)呈直线传播。传播中，受到大气中各种介质的反射、散射和吸收、强度逐渐被削减，但能透过透明物体发生作用。

二、冲击波

(一)冲击波的形成

核爆炸形成的高温高压火球，猛烈向外膨胀，压缩周围的空气层，形成一个球形的空气密度极高的压缩区。随着压缩压的迅速向外运动，其后形成一个球形的低于正常大气压的稀疏区。两个区域紧密相连，在介质中迅速传播，形成了核爆炸的冲击波(blast wave)。

(二)冲击波的主要性质

1.冲击波的压力：冲击波的压力有超压(overpressure)、动压(dynamic pressure)以及负压(underpressure，negative pressure)三种。压缩区内超过正常大气压的那部分压力称为超压；高速气流运动所产生的冲击压力称为动压。波阵面上的超压和动压最大，分别称为超压峰值和动压峰值。以单位面积所承受的压力表示，其单位是帕斯卡(简称帕，符号Pa，1Pa＝1N•m2，1kPa＝7.501mmHg)。稀疏区内低于正常大气压的那部分压力称为负压。冲击波的杀伤破坏作用主要是由超压和动压造成的，而负压的作用较小。

2.冲击波的传播：冲击波传播的规律与声波相同。压力越大，传播越快，最初速度可达每秒数公里。以后随着传播距离渐远，压力渐小，则速度渐慢，当压力降至正常大气压时，冲击波就变成声波而消失。

3.冲击波的作用时间：冲击波到达某一距离所需的时间，称为冲击波的到达时间。冲击波到达某一点，压力从开始上升至达峰值所需的时间，称为压力上升时间。超压持续作用的时间，称为正压作用时间。压力上升时间越短，正压作用时间越长，则杀伤破坏作用就越强，反之则越弱。

三、早期核辐射

(一)早期核辐射的形成

早期核辐射(initial unclear radiation)是核爆炸特有的一种杀伤因素，又称贯穿辐射(penetrating radiation)，是核爆炸后最初十几秒钟内产生的γ射线和中子流。

(二)早期核辐射的主要性质

1.传播速度快：γ射线以光速传播；中子传播速度由其能量决定，最大可接近光速。

2.作用时间短：核裂变和聚变中子以及氮俘获产生的γ射线。作用时间不到半秒钟；裂变碎片γ射线，因碎片多为半衰期短，衰变快，又随火球、烟云上升，因此不论当量大小，早期核辐射对地面目标的作用，时间多为十几秒钟以内。

3.能发生散射：早期核辐射最初基本上呈直线传播，但在传播过程中与介质相碰撞可发生散射，运动方向呈杂乱地射向目标物。

4.贯穿能力强，但能被介质减弱：早期核辐射的贯穿能力强，但在通过各种介质时均会不同程度地被吸收而减弱，各种物质对早期核辐射的减弱能力通常用物质的半减弱层表示。半减弱层是指早期核辐射减弱一半所需的物质的层厚度。从表2-2中可见14cm厚的土层，能将早期核辐射减弱50%。另外不同物质对不同种类射线的减弱能力是不同的。



如下表2-2 某些物质对早期核辐射的半减弱层

辐射线 半减弱层(cm)

土壤 混凝土 木材 水 铁

γ射线 14.0 10.0 30.0 20.0 3.2

中子 13.8 10.3 11.7 5.0 4.7

5.产生感生放射性：土壤、兵器、含盐食品及药品中某些稳定性核素的原子核，俘获慢中子形成放射性核素。这种放射性核素称为感生放射性核素，这种放射性叫感生放射性。

6.早期核辐射量：通常以吸收剂量表示，单位是戈瑞(Gy)，中子量有时用中子通量表示，中子通量是指单位面积(m-2或cm-2)上的中子数。

四、放射性沾染

(一)放射性沾染的形成

核爆炸时产生的大量放射性核素，在高温下气化，分散于火球内，当火球冷却成烟云时，与烟云中微尘以及由地面上升的尘土凝对成放射性微粒。受重力作用向地面沉降，称放射性落下灰(radioactive fallout)，简称落下灰。由此造成空气、地面、水源、各种物体和人体的沾染称为放射性沾染(radioactive contamination)。

(二)放射性沾染的主要性质

1.组成成分：放射性落下灰由核裂变产物、感生放射性核素和未裂变的核装料三部分组成。落下灰主要发射β、γ射线。

2.理化特性

(1)状态：落下灰粒子呈球形或椭圆形微粒，粒内放射性物质分布均匀。颜色与爆区土壤有关，可呈黑色、灰色或其它颜色。粒径大小与爆炸方式有关，地爆的粒径较大，自几微米至几毫米；空爆的粒径较小，仅为几微米至几十微米。

(2)溶解度：溶解度与落下灰的粒径大小，放化成分以及溶剂的酸碱度有关。水中溶解度较低，仅为10%左右。在酸性溶液中溶解度较高，如在0.1N的盐酸溶液中溶解度为35%～60%。

(3)比活度：落下灰的比活度，随其粒子径的增大而减小。爆后1小时的落下灰，地爆的比活度为107～1010Bq•g-1。

3.落下灰的衰变规律：试验证明，在爆后1～5000小时内，地面辐射级(即剂量率)的衰变可用“六倍规律”粗略计算，即时间每增加6倍，辐射级降至原来的1/10。如某处爆后1小时辐射级为80cGy•h-1；爆后6小时降到8cGy•h-1；爆后36小时降到0.8cGy•h-1。

4.放射性沾染量

(1)地面沾染：用距地面0.7～1m高度的辐射级表示，单位是戈瑞(或厘戈瑞)每小时(Gy•h-1、cGy•h-1)。

通常将0.5cGy•h-1的地域定为沾染边界。将地面沾染的严重程度划分为四级：0.5～10cGy•h-1的地域为轻微沾染区；10～50cGy•h-1的地域为中等沾染区；50～100cGy•h-1的地域为严重沾染区；大于100cGy•h-1的地域为极严重沾染区。(2)人体或物体表面沾染：用单位面积上的放射性活度表示，单位是贝可•每平方米或贝可•每平方厘米(Bq•m-2、Bq•cm-2)。

(3)物质污染：用比活度表示，单位是贝可•每千克或贝克•每克(Bq•kg-1、Bq•g-1)。

(4)空气或液体污染：用放射性浓度表示，单位是贝可•每升或贝可•每毫升(Bq•L-1、Bq•ml-1)。



核武器复合伤

核武器复合伤是指原子弹、氢弹、中子弹或氢铀的爆炸对人体的损伤。核武器可通过核素235铀、239钚的裂变或(和)氘、锂等的聚变，发射出四种致伤因素：

1.光辐射(热辐射)核爆炸时发现闪光和形成火球。闪光持续时间短，其紫外线可造成暂时性视力障碍(闪光盲)。火球持续时间较长，放出红外线和可见光，能造成皮肤、眼底等部位的烧伤；还可使易燃物起炎而引起烧伤。

2.冲击波爆炸产生巨大的超压和动压，可直接引起人体的冲击伤；还可以冲击物体，间接伤及人体，造成创伤。

3.早期核辐射核爆炸十几秒钟内放出大量γ射线和中子流，二者具有很强的穿透力，使人体组织发生电离。中子流还能使氮、钠、钾、锰、铝、铁等元素感生放射性。人体受一定剂量核辐射后，即发生急性放射病。

4.放射性核沾染核爆炸裂变产物、未分裂的核装料及感生放射性物质，形成放射性灰尘，沾染自然环境，人体沾染后可受γ射线和β射线作用而致病。

防护 防护核武器伤的基本原理是：①核爆炸的热辐射、冲击波和早期核辐射 ......





对核武器损伤的防护

核武器虽然具有巨大的杀伤破坏作用，但也具有局限性和可防性，只要掌握其致伤规律，做好防护工作，就能免疫或减轻核武器损伤。

对核武器的防护，从广义上讲，包括：战时积极摧毁敌人的核设施，拦截、摧毁来袭的核导弹和飞机，按防原要求步署和配置部队；组织城市人口疏散；构筑防护工事；研制和使用防护装备和措施；组织辐射侦察；组织抢救伤员。消除沾染，抢修被破坏的设施；采用医学手段防止或减轻核武器损伤。

除采用军事手段摧毁敌人的核力量的积极防御外，在各种防护措施中，以工事防护为主，工事防护是最重要和最有效的措施。工事防护又以防冲击波为主，凡能防冲击波，一般也能防其它杀伤因素。在整个防护中医学防护是辅助性的，但它是卫生部门的重要工作，主要是预防放射损伤。

对核武器损伤的防护，内容广泛，任务艰巨，必须做到军队防护与人民群众防护相结合，医学防护与其它各种防护相结合，群众性防护与专业技术分队防护相结合，使用制式装备防护与开展简易防护相结合。这样，军地实行统一指挥领导，组织协同，人力物力上互相支援；既放手发动群众，又发挥专业分队的骨干作用；既充分利用现有技术装备器材的优势，又能因地制宜发挥简易防护措施的作用。

一、核武器的可防性和难防性

(一)核武器的可防性

1.光辐射和普遍光一样，呈直线传播，有方向性，且作用时间短暂。因此，凡能挡住光线的物体，均能削弱或屏蔽其作用。

2.冲击波传播速度比光辐射慢，且动压是沿地面水平方向传播的。所以，发现闪光，立即进入工事，或合理利用地形地物，或卧倒缩小迎风面，就能减轻其杀伤作用。

3.早期核辐射贯穿能力很强，但能被一定厚度的土层或其他物体的吸收而减弱。例如2m厚的土层就能削弱核辐射99.99%。

4.放射性落下灰的沉降有一个时间过程，沉降时可以发现，沉降后可用仪器探测，且衰变又快，因此当发现闪光，尚有准备时间，或迅速撤离；或推迟进入沾染区；或采取简易有效的防护措施，就能避免或减轻落下灰对人体的作用。

(二)核武器的难防性

1.突然袭击的核爆炸，几乎在闪炮的同时或随即，人体就受到三种瞬时杀伤因素的作用，人们往往来不及采取措施进行防护。

2.光辐射经反射而增强；冲击波因反射或合流可增强，超压无孔不入；早期核辐射因散射可改变作用方向，增加了防护的难度。

3.城市遭受核袭击，顷刻间大面积的建筑物倒塌，发生大量伤亡，犹如大地震。加上火海一片，间接烧伤增多。人们在高温的废墟中熏烤，无法撤离，外部人员也难于进入抢救。

4.核爆炸使城市水源、电源、通讯、交通道路破坏；医疗机构、设施的破坏和医护人员的伤亡；严重的放射性沾染，给开展防护和救治工作造成巨大困难。

在防护工作中，应全面辩证分析核武器的可防性和难防性，做好充分准备，采取各种措施，趋利避害，以提高防护效果。

二、对瞬时杀伤因素的防护

(一)个人防护动作

听到空袭警报，人员应立即进入邻近工事，或利用地形地物迅速疏散隐蔽。

遇到核袭击时，发现闪光，应立即采取下列防护行动。防护效果取决于防护动作的迅速、果断和正确。

1.进入邻近工事，发现闪光，立即进入邻近工事，注意避开门窗、孔眼，可避免或减轻或损伤，如一次百万吨级氢弹空爆试验时，利用闪光启动，动物在一定时间内先后进入工事，均显示不同程度的防护效果。进入工事越快，效果越好。

2.利用地形地物：邻近无工事时，应迅速利用地形地物隐蔽，如利用土丘、土坎、沟渠、弹坑、树椿、桥洞、涵洞等，均有一定防护效果。例如，在一次百万吨级空爆试验中，隐蔽在120cm高的土坎后和涵洞内的狗无伤活存，而开阔地面上的狗受到极重烧冲复合伤，分别于伤后第2和第4天死亡。

3.背向爆心就地卧倒：当邻近既无工事又无可利用的地形地物时，应背向爆心，立即就地卧倒。同时应闭眼、掩耳，用衣物遮盖面部、颈部、手部等暴露部位，以防烧伤，当感到周围高热时，应暂时憋气，以防呼吸道烧伤。

4.避免间接损伤：室内人员应避开门窗玻璃和易燃易爆物体，在屋角或靠墙(不能紧贴墙壁)的床下，桌下卧倒，可避免或减轻间接损伤。

(二)简易器材防护

1.服装装具：普遍衣服、雨衣在一定范围内均能屏蔽或减轻光辐射烧伤。衣服以浅色(尤以白色)、宽敞、致密、厚实的比深色，紧身、疏松、单薄的好。氯丁胶雨衣、防火布比普通衣服好。

2.防护器材

(1)聚氯乙烯伪装网；利用核爆炸闪光作为光电启动形成水幕屏障，对光辐射有效好的防护作用。

(2)偏振光防护眼镜对光辐射所致视网膜烧伤有很好的防护效果，可供观测、驾驶和执勤人员使用。

(3)坦克帽、耳塞或棉花等柔软物品塞于耳内，均能减轻鼓膜损伤。

(4)用任何可以挡住射线的物体，如军用水壶等，遮盖身体躯干有骨骼的部位，可减轻核辐射对造血的损伤。

(三)大型兵器防护

装甲车辆、舰艇舱室等均为金属外壳，具有一定的厚度和密闭性能，能有效地屏蔽光辐射的直接烧伤，对冲击波和早期核辐射有一定的削弱作用，但若内部着火，可引起间接烧伤。

(四)工事防护

工事防护是对核武器和各种防护中最重在最有效的措施。工事可分为平时有计划地构筑的各种永备工事和临战时根据任务和条件构筑的各种野战工事两大类。

根据核武器杀伤破坏因素的特点，在工事构筑上着重考虑：对光辐射防护，主要取决于隐蔽区的大小及构筑材料的防燃性能；对冲击波防护，主要取决于工事的抗压能力和消波密闭性能；对早期核辐射防护，主要取决于工事构筑材料对核辐射的减弱能力和厚度；对放射性沾染的防护，主要取决于工事构筑材料对核辐射的减弱能力和厚度以及密闭性能。综上所述，对核武器防护效果理想的工事，在构筑上必须要求有坚固的抗压防震强度，优良的消波密闭性能和足够的防护层厚度。

多种工事均有不同程度的防护效果。由于工事构筑材料、结构、形状、内部设施等不同，防护效果有明显的差异。

三、对放射性沾染的防护

(一)辐射侦察

辐射侦察(radiation detection)是对放射性沾染防护的重要措施。它的任务是利用辐射探测仪器实地查明地面沾染范围和剂量率分布、沾染区内各种物体和水源的沾染程度及其动态变化，并选择和标志通道等。辐射侦察由各级指挥员组织实施，通常由防化部队负责完成。卫生部门在辐射侦察中的主要任务是：

1.对救护所或医院的展开地域进行辐射侦察；

2.对进出沾染区人员进行剂量监测和沾染检查；

3.对食物、饮水和医疗器械、药品等的沾染检查，并提出能否使用的建议；

4.对疑有放射性内污染人员，测定甲状腺、血尿、粪便的放射性，概略估算体内污染量，及时提出救治建议。

(二)外照射防护

1.战时γ射线全身外照射控制量：战时核辐射控制量不同于平时辐射防护剂量限值。制定的要求是：受到这种剂量照射的人员，一般不影响作战能力，但可能产生一些轻微的放射反应，不需处理，在短期内即可自行恢复，且不会遗留明显的后患。从战时条件来看，是可以接受的，具体规定如下：

(1)一次全身照射应控制在0.5Gy以内，当受到0.5Gy照射后的30天内，或受到0.5～1Gy照射后的60天内，不得再次接受照射。

(2)多次全身照射，年累积剂量应控制在1.5Gy以内，总累积剂量不得超过2.5Gy。

(3)由于军事任务的需要，必须超过上述规定的控制量时，由上级首先权衡决定，确定人员的照射剂量，并应采取相应的防治措施。

2.外照射防护措施

(1)缩短在沾染区通过和停留的时间：要保证完成任务的前提下，应尽可能缩短在沾染区停留的时间。必要时采取轮流作业法，控制个人受照射剂量。当需要通过沾染区时应选择较窄的、道路平坦的、辐射级较低的地段通过，或乘坐车辆通过，缩短通过的时间。

在核爆炸一天以后进入地面辐射级> 0.5Gy•h-1的沾染区，其容许停留时间(h)可用下式进行粗略估算：

(2)推迟进入沾染区的时间：进入沾染区越迟地面辐射级越低，人员所受外照射剂量就越小。所以在条件许可时，人员应推迟进入沾染区。

(3)利用屏蔽防护：人员在沾染区工作，应尽可能进入工事、民房、车辆、大型兵器内或利用地形地物屏蔽防护，减少受照剂量。

(4)清除地表的污染物：在需要停留处及其周围，铲除5～10cm厚的表层土壤、或用水冲、扫除等措施去除表层尘土，可降低所在位置的辐射级。实践证明，在开阔地域内，如铲除直径6m的圆面积的表层土壤，则中心位置的辐射级可降低一半以上。

(5)应用抗放药物：因任务需要而进入沾染区的人员，有可能受到超过战时控制量的照射时，尤其有可能超过1Gy剂量时，应事先应用抗放药物。从沾染区撤出的人员，如已受到较大剂量照射者，也应尽早应用抗放药物，可以减轻辐射损伤。

(三)体表和体内沾染的防护

1.战时放射性沾染控制量

(1)人员体表和物体表面的沾染控制量：早期放射性落下灰在人员体表或有关物体表面的沾染程度应控制在表2-5所列数值以下。

(2)放射性落下灰食入控制量：早期放射性落下灰通过饮水、食物等进入体内的总量一般应不超过10MBq。

(3)放射性落下灰在空气中的控制浓度：人员在沾染区较长时间(数天)停留时，空气中早期放射性落下灰的起始浓度一般应控制在0.4kBq•L-1以下。

2.体表和体内沾染的防护措施

(1)使用防护器材：人员处在落下灰沉降过程中，或通过沾染区，或在沾染区内作业时，应根据沾染程度和当时条件，采取防护措施，或穿戴制式的个人防护服装，或利用就便器材，凡能挡灰或滤灰的器材对落下灰均有防护作用，例如戴口罩或用毛巾等掩盖口鼻，扎紧领口、袖口和裤口，戴上手套、穿上雨衣或披上斗蓬，塑料布、床单等，脚穿高统靴，对于防止落下灰进入体内和沾染皮肤有良好的效果。

(2)利用车辆、工事、大型兵器和建筑物进行防护。

(3)服用碘化钾：在进入沾染区前，每人口服碘化钾片100mg。如事先未服用，在撤离沾染区后应立即补服。碘化钾可有效地减少放射性碘在甲状腺的沉积量。

(4)遵守沾染区的防护规定：指挥人员可以根据具体情况，作出一些必要的规定，例如：必须穿戴好相应的个人防护器材。不得随意脱下；尽可能减少扬尘，不得随地坐卧和接触污染的物品；不得在沾染区内吸烟、进食，饮水须用自带的清洁水；如在沾染区内停留时间较长，必须进食时，应选择沾染较轻的地域，在工事或帐蓬内进行，使用自带的清洁食品。

(5)洗消和除沾染：人员撤离沾染区后和对疑对沾染的物品在使用前，必须进行沾染检查，超过控制值应洗消和除沾染。 www.6park.com 核物理基础

第一节 原子核及原子核的转变

一、原子核

原子核(nucleus)是由带正电的质子(proton)和不带电的中子(neutron)组成，质子和中子统称为核子(nucleon)。在中性原子中，原子核内的质子数等于核外电子数，也代表核电荷数，称为原子序数，用Z表示。原子核内的质子数与中子数之和称为质量数，用A表示。原子核内的中子数即为A-Z，若以X代表某种元素，则 AZX表示元素的原子核组成。

(一)元素(element)：原子核内具有相同电荷数的同一类原子称为元素。

(二)核素(nuclide)：原子核内质子数、中子数完全相同的一类原子称为核素。32P和60Co等具有放射性，称为放射性核素。

(三)同位素(isotope)：一种元素可以包含多种核素，这些原子核中的质子数都相同，但中子数不相同。同一种元素的各种核素又称为同位素，因为它们在“元素周期表”中占同一位置，例如：1H、2H、3H是不同的核素，但它们都是氢元素，故把它们叫同位素。

(四)同质异能素(isomer)：两种核素若中子数和质子数都相同，而仅仅是能量状态不同，被称为同质异能素。例如：99Tcm与99Tc是同质异能素。

二、质量、能量守恒和原子核结合能

(一)质量亏损(mass defect)

原子核是由中子和质子组成，但原子核的质量与核内中子的质量和质子的质量之和并不相等。例如：

氦原子的质量M(He)＝4.002603原子质量单位(u)

氢原子的质量M(H)＝1.007825u

中子的质量M(n)＝1.008665u

氦核(4/2He)是由2个质子(即2个氢原子)与2个中子组成的，把2个氢原子和2个中子的质量相加为：

2×M(H)+2×M(n)＝2×1.007825u+2×1.008665u＝4.032980u与氦(He)的原子量不相等，其差值为：

△M＝[2M(1/1H)+2M(n)]-M(4/2He)＝4.032980u-4.002603u＝0.030377u

以上计算表明，当二个中子和二个质子组成一个氦核时，要损失△M＝0.030377u的质量。对于其它所有的原子核，都可通过计算证明，原子核的质量并不等于其核内中子质量和质子质量之和，△M即为“质量亏损”。

(二)核力(nuclear potential)

原子核是由核子(中子和质子)组成的，在核内的核子间还存在着一种特殊的相互作用力——核力。它的特性是：核力是“短程作用”的力；核力作用与核子带不带电无关；核力具有“饱和”的性质，一个核子只能与邻近的、而不能同所有的核子都起相互作用。

原子核是由核子依靠核力相吸而紧密地结合在一起构成。核子在组成原子核时，必然会对外作功，即放出能量。

(三)质量和能量联系定律

质量和能量是物质同时具有的两种属性。任何具有一定质量的物质必然与一定的能量相联系。

设：E＝能量(J)，M＝质量(kg)，C＝光速(3×108m/s)，则E＝MC2

在任何有能量变化的场合总是伴随着有质量的变化。同样如果任何物质的质量改变了，那么它相应的能量也发生改变。

(四)原子核结合能(binding energy of nucleus)

若干个核子结合成原子核时释放出来的能量叫该原子核的结合能。结合能越大，表示核子结合成原子核时放出的能量也越大，也表示这个核结合得越紧。原子核的结合能与核的质量数(即核子数)的比值称为“核子的平均结合能”(图1-1)。 www.6park.com

图1-1



图1-1 核子平均结合能曲线

对于质量数为中等数值的那些原子核，每一个核子的平均结合能最大；而质量数较大的重核区，或较小的轻核区的原子核中，核子的平均结合能都比较小，因此，当重原子核分裂成中等质量的核时，核子在较轻的核内会结合得更紧密，就可能会大量释放能量；当两个较轻的核发生聚合时，释放出的能量更大。

三、原子核的转变

(一)核衰变(nuclear decay)

某些核素的原子核自发地放出α、β等粒子而转变成另一种核素的原子核，或是原子核从它的激发态跃迁到基态时，放出光子(γ线)，这些过程称为核衰变。

1.核衰变类型

(1)α衰变(alpha decay)

放射性核素的原子核放射α粒子而变另一种核素的原子核的过程为α衰变。α粒子就是高速运动的氦原子核。α粒子由2个质子和2个中子组成，所带正电荷为2e，其质量为氦核的质量。通常把衰变前的核称为母核，衰变后的核称为子核。放射性核素的原子核发生α衰变后形成的子核较母核的原子序数即核电荷数减少2，在周期表上前移2位(左移法则)，而质量数较母核减少4，可用下式表示：

没办法编辑化学公式

只好用图:



β-衰变可以看成是母核中的一个中子转化为质子，同时放出β-粒子和中微子。

n—→p+β-+ν

(3)γ衰变(gamma decay)

各种类型的核衰变往往形成处于激发态的子核；由于受快速粒子轰击或吸收光子也可以使原子核处于激发态。处于激发态的原子核是不稳定的，它可以直接退激到基态。原子核从激发态向较低能态或基态跃迁时发射光子的过程，称为γ衰变。

在γ衰变过程中，原子核的质量和原子序数都没有改变，仅仅是原子核的能量状态发生发生了改变，因而这种变化叫做同质异能跃迁。

2.衰变规律(law of radioactive decay)

放射性核素的衰变与周围环境的温度、压力和温度等无关，它遵循指数衰减规律。即每秒内衰变的原子数与现存的放射性原子数量呈比例。例如，某种放射性核素最初共有No个原子，经过时间t以后，只剩下N个，则N和No之间的关系为

N=Noe-λt

其中，λ为衰变常数，表示各核素衰变的相对速度，即每秒衰变的核数为原有放射性核数的几分之几。其单位是时间单位的倒数(1/s、1/min等)。

3.半衰期(half-life time)

放射性原子核数因衰变而减少到原来的一半所需要的时间称为半衰(T1/2)。它与衰变常数λ有如下的关系：

T1/2=0.693/λ

不同核素的T1/2值差别很大，例如232Th的半衰期为1.39×1010年，而212P0的半衰期只有3.0×10-7秒。几种医学上常用放射性核素的半衰期是：

2411Na的T1/2＝15.6小时，13153I的T1/2＝8.1天；3215P的T1/2＝14.3天；5926Fe的T1/2＝47.1天；6027Co的T1/2＝5.3年；31H的T1/2＝12.4年；146C的T1/2＝5720年。

(二)核反应(nuclear reaction)

若原子核由于外来的原因，如带电粒子的轰击，吸收中子或高能光子照射等，引起核结构的改变，则称为核反应。

1.核裂变(nuclear fission)

一些重元素的原子核，例如233U、235U、239U在中子的轰击下能分裂成2个质量较轻的新原子核，是时放出2～3个中子和γ光子。新分裂的原子核也叫核裂碎片，它们可以是原子序数从30到64的各种元素的多种同位素，一般都具有放射性。核裂变过程会放出大量能量。

2.核聚变(unclear fusion)

两个轻原子核在一定条件下结合成较重的原子核的反应称为轻核聚变反应。在这过程中也会放出中子和大量能量。由于聚变反应要在极高温度下才能进行，所以这种反应又称为“热核反应”。例如：氘和氚在极高的温度下，聚合成氦核并放出中子和大量能量。热核反应放出的能量比重核裂变反应放出的能量要大得多。

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张真人蝻一口气灌这么多没人打蝻吧？= =b

睡魔入侵

这种东西&&沙发拿走再慢慢研究～
自己做一个玩儿 [s:1] 当然，我没那技术……召唤达人共同研究……

马可世

O O很好很强大。。。。但是我喜欢冷兵器多些 [s:2]

满地烟头

原理挺起来很简单。不过如何实现就是另外一回事了

armnotstrong

初一军训的时候教官教我们一群屁孩核弹来了该怎么办以增加生还几率。

最后阅兵的时候，一切都顺利完毕，教官跑向军区参谋报告的时候滑了一下，差点摔个四角朝天。

印象超深刻啊。

纯洁的牲口

图中某人的表情极其恐怖......... [s:8] 怕怕！....... [s:8]  [s:8]

胡传魁

[s:5]  [s:5]  [s:5]

大杀器防护再严也没有什么大用。。。。。。

非一样的烦

先踩点,以后慢慢研究

滔天1982

还是世界和平的好，预防战争才是王道。

wzhdxtx

希望永远不要有这一天

ss503

唉三防课

subaru

看完是需要巨大耐心的 [s:22]