原子弹爆炸当量是什么?它是怎么测量的?

原子弹爆炸当量是什么?它是怎么测量的?
原子弹爆炸当量是什么?它是怎么测量的?

原子弹爆炸当量是什么?它是怎么测量的?
科学技术上指与某标准数量相对应的某个数量,如化学当量、热功当量、核装置的梯恩梯当量.
假如原子弹是1万个梯恩梯(TNT)当量,那么这个原子弹爆炸产生的威力相当于1万吨梯恩梯爆炸产生的威力
核武器是迄今人类制造的杀伤破坏威力最大的武器.核武器的杀伤破坏作用是其爆炸瞬间释放的巨大能量转化出的多种杀伤破坏因素造成的.这些杀伤破坏因素分为两类：第一类作用时间仅为数十秒,称为瞬时杀伤因素,包括光辐射、冲击波、早期核辐射、核电磁脉冲等4种；第二类作用时间可持续几天甚至更久,主要是指爆炸产物的放射性沾染：
1．光辐射
光辐射就是核爆炸时从温度高达数百万、几千万度的火球辐射出来的光和热.它可造成人员皮肤烧伤、视网膜烧伤、闪光（致）盲；如果炽热的空气被吸入还可造成呼吸道烧伤.光辐射还能使木、棉、橡胶、塑料制品熔化、碳化、燃烧,使火药燃烧、熔化；还能引爆炸药,引起火灾.
2．冲击波
冲击波是爆炸瞬间形成的高温火球猛烈向外膨胀、压缩周围空气形成的高压气浪.它以超音速向四周传播,随距离的增加,传播速度逐渐减慢,压力逐渐减小最后变成声波.冲击波的直接杀伤是通过超压挤压人体内脏和听觉器官,及其动压使人体抛出,撞击地面或其它物体造成的.间接杀伤是指被冲击波破坏的物体（如倒塌的房屋）或抛射的物体作用于人体造成的损伤.冲击波也能破坏工事、建筑物和武器装备.
3．早期核辐射
早期核辐射是指核爆炸前十几秒内放出的r射线和中子流.前者以光速传播,后者速度也可达每秒数千米至几千万米,两行均有很强的穿透能力.早期核辐射能引起人员、牲畜的放射病.
4．核电磁脉冲
核爆炸瞬间释放的r和X射线与周围的分子、原子相互作用产生大量带电粒子,这些粒子高速运动,在爆心周围形成很强的瞬时电磁场,并以波的形式向四面八方扩散传播,这就是核电磁脉冲.核电磁脉冲场强很高、频谱很宽,传播速度快（光速）,作用范围比光辐射、冲击波和早期核辐射大得多.它能在导体中感生出很大的瞬时电压和电流,干扰或破坏无防护的电子设备、电路和元器件.
5．放射性沾染
核爆炸产生的放射性沉降物质对地面、水、空气、食品、人体、武器装备等造成的污染,称为放射性沾染.对于暴露的人员,放射性物质的各种射线将使其患放射病.放射性沾染通过空气、水或食物进入人的口、鼻、体内组织,也会引起放射病.
6．核武器的综合杀伤破坏作用
核爆炸时上述各种杀伤破坏因素几乎同时发生,因此,其对人员和武器装备的杀伤破坏往往是多种因素综合作用的后果.
7．核武器的威力
核武器的杀伤破坏作用与其威力直接相关.描述核武器的威力经常使用两种参数：
（1）核武器的威力
核武器的威力指爆炸时释放的总能量,通常用TNT当量（梯恩梯当量）度量.它表示产生同样能量所需的TNT炸药的重量；常用吨、千吨或百万吨TNT当量表示,有时简称“当量”,1吨TNT炸药爆炸释放的能量约为4183兆焦.外军现装备的核武器已形成不同威力的完整系列.特大当量核武器,如前苏联的SS一9型洲际战略导弹,单弹头当量为2500万吨；最小的核武器,如美国的w54特种核地雷,当量仅为10吨.
（2）核武器的比威力
核武器的比威力是其威力与弹重的比值,单位是吨TNT当量／千克或简称吨／千克.比威力是核武器研制水平的标志,该值越高,研制水平也越高.
1945年美国投在日本的两枚原子弹比威力值为0.3～4.5吨／千克.1989年美国生产的三叉戟2型D5／MK5 潜射导弹的w88型核弹头,当量为475万吨,比威力达2.35千吨／千克.
目前,某些核武器已具有“当量可调性”,即同一枚核弹,其威力可在一定范围内变动.例如美国的B61核航弹,其当量有4种,调节范围为0.5～34.5万吨,可根据战术需要直接在载机上灵活调节.
三、核武器分类
（一）核武器从释放能量原理的角度划分,可以分为裂变核武器与聚变核武器：
1、裂变核武器（原子弹）
一个重原子核（如铀235,钚239）分裂为质量相接近的两个或几个较轻的原子核,称为核裂变.利用铀235或钚239原子核的自持裂变链式反应原理制成的核武器,称为裂变核武器,通常称为原子弹.
平时,原子弹中的铀235和钚239裂变装料处于次临界状态,不会产生核爆炸.起爆时利用常规炸药爆炸使次临界状态的裂变装料在瞬间达到超临界状态,产生自持裂变链式反应并将反应能量以爆炸形式瞬间释放出来.
按起爆方式,原子弹可分为枪式和内爆式两种.前者的核装药由若干块处于亚临界的铀235或钚239组成.化学炸药爆炸使其合拢,达到超临界状态,实现核爆炸.后者是利用化学炸药爆轰,通过内爆压缩处于亚临界状态的裂变材料,使其密度加大而达到超临界状态,实现核爆炸.
2．聚变核武器（热核武器,氢弹）
轻原子核相遇,聚合成为较重的原子核,称为核聚变.聚变反应必须在极高温度（几千万度）下才能发生,因此又称为热核反应.聚变反应释放的能量高于裂变反应,1千克氘（符号：D）、氚（符号：T）混合物完全聚合释出的能量是1 千克铀235裂变能量的四倍多.
利用氢的同位素氘、氚等轻原子核的聚变反应原理制成的核武器称为热核武器或聚变武器,通常称为氢弹.目前热核反应的条件只能由原子弹爆炸来提供.因此目前氢弹都用原子弹作为引发聚变反应的“扳机”,又称为“初级”.氢弹内发生热核反应并用高能中子诱发重核裂变的部分称为氢弹主体,又称次级.氢弹的初级和次级按特定的组合方式装在同一弹壳内.
3．中子弹（加强辐射弹）
以高能中子为主要杀伤因素而相对减弱冲击波和光辐射效应的核武器,称为中子弹,或“加强辐射弹”,或“弱冲击波强辐射弹”.
中子弹是一种小型、低当量氢弹,它以氘和氚为聚变材料,以尽可能低的核裂变当量弹为“扳机”,使其中子辐射大大增强,冲击波、光辐射和放射性沾染均相对减弱.据测算,1 枚当量为1千吨的中子弹,在150米高度爆炸时,其瞬时核辐射杀伤半径可达800米,对坦克乘员的杀伤相当于1枚当量为1万吨的原子弹,而冲击波对建筑物的破坏半径约为550米,不及该原子弹的1／2.
中子弹扳机的特点是利用较少裂变材料就能放出较多能量以满足氘氚聚变反应所需的高温.其技术关键一般说来是：用临界质量小的钚239代替铀235,使装料减少到1／3；在裂变扳机中加入少量氘氚混合物.中子弹爆炸过程大致如下：首先是化学炸药爆炸引发钚239的裂变反应；然后钚239的裂变反应引发“扳机区”氘氚混合物的聚变反应,产生大量高能中子,促进钚239的裂变,放出更多中子并进一步提高“扳机区”的温度.此过程称为“中子反馈”；中子弹用的此种扳机称为“加强原子弹”；最后裂变反应产生的高温高压引发聚变材料区氘氚的聚变反应.
中子弹是一种战术核武器,能有效地杀伤人员和对付装甲集群目标,其对建筑物和武器装备的破坏作用很小,放射性沾染也很轻.适合于本土防御作战使用.
（二）核武器从作战使用目的角度划分,可以分为战略核武器、战术核武器与战区核武器；从运载（投送）方式角度分类,可以分为核导弹、核航弹、核炮弹、核深水炸弹、核地雷、核鱼雷、核水雷等：
核导弹是装有核弹头的导弹,可从陆上、空中、水面、水下发射.按照其作战使用目的可分为战略核导弹和战术核导弹两类.
核航弹是装有核装置的炸弹,一般由飞机投掷并利用降落伞减速保证投弹飞机的安全.世界上仅有的实战使用核武器就是1945年8月美国投放在日本广岛和长崎的两枚核航弹.
核炮弹是用火炮发射的核装药炮弹,常作为战术核武器使用.例如美国XM一785型155毫米榴弹炮的核弹头,威力为2000吨TNT当量.
核地雷是装核装药的地雷,用于打击集群装甲目标,可在敌主攻方向的狭窄地段炸出大坑,形成大面积污染,遏制敌坦克、机械化部队的进攻.一枚2000吨当量的核地雷可摧毁距爆心200米范围内的坦克和260米范围内的装甲车.
核鱼雷是装有核装置的鱼雷,由潜艇携带,用于攻击大型水面舰艇、舰队、商船队及港口、基地、大型海岸工程等目标.美国MK一48一5鱼雷就有核装药型.
核深水炸弹（核深弹）是装有核装置,用于攻击潜艇等水下目标的炸弹.一枚1万吨TNT当量的核深弹在水下爆炸可将距离1千米以内的潜艇击沉或严重破坏.美国核深弹仍在服役.
核水雷是装有核装药的水雷,用于毁伤敌方舰船或阻碍其行动.1～2万吨的核水雷爆炸能使700～1400米处的舰船遭到中度损伤.
（三）几种国外拟研制、发展的核武器
1．核定向能武器
以核爆炸能作为动力源的定向能武器,称为核定向能武器.这类武器利用核弹释放的巨大能量激励或驱动产生高能的激光束、粒子束、电磁脉冲、等离子体等,并使其定向发射,固而可有选择地攻击目标,能量也更集中,具有可控的特殊杀伤破坏目的.
核定向能武器主要有以下几种：
（1）核激励X射线激光器
用核爆炸产生的巨大能量激励激光工作物质,使其产生X射线激光的装置,称为核激励X射线激光器,这种激光器的机理试验已在80年代中期进行,目前尚未制成武器系统.这种激光器若能研制成功,则将具有重量轻、可瞬时发射等优点.它只能在高空使用,其可能的用途是摧毁来袭的大规模齐射核导弹,也可能用于打击天基平台.
（2）核电磁脉冲弹
利用在大气层以上的核爆炸,使之产生大量定向或不定向的强电磁脉冲,以毁坏敌方的通信系统等的核武器,称为核电磁脉冲弹,或EMP弹.它是美国正在研究发展的“第三代核武器”的一个重要组成部分,尚处于探索、预研阶段.
其作用可举例如下：一枚威力为百万吨TNT当量的普通氢弹在高空爆炸,在其所能覆盖的地球表面上（爆高为400千米的核爆炸,其覆盖半径为2200千米）,最大的电场强度可达1～10万伏／米,频谱主要范围为1万至1亿赫兹.这样强的电磁脉冲作用到电子系统、设备、通信系统中,可产生很高的瞬时感应电压与电流,从而造成毁坏或瞬时电磁干扰.
2．其它核武器
（1）冲击波弹
一种以冲击波效应为主要杀伤破坏因素的特殊性能氢弹.其确切名称是减少剩余放射性弹,简称RRR弹.
1980年,美国宣布已研制成功冲击波弹,并称这种弹的放射性沉降要比同威力纯裂变武器降低一个数量级以上,且光辐射破坏效应也显著减少.
冲击波弹的杀伤破坏作用与常规武器相近,能以地面或接近地面的核爆炸摧毁敌方坚固的军事目标,且产生的放射性沉降较少；爆后不久,己方部队即可进入爆区.因此,比较适合在战场上使用.
（2）感生放射性弹
利用核爆炸释放的中子照射某些添加的核素（如钴一59,或锌一64）,感生大量半衰期较长的放射性同位素,从而增强放射性沾染的核武器.