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核武器的四种杀伤因素
来源:医学全在线 更新:2007/12/3 字体:

  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。医学全.在.线www.lindalemus.com

  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)(图2-5)。

图2-5 冲击波形成及运行模式图

  (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。

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