核物理学在军事上的应用

核物理学在军事上的应用

摘要：本文介绍了核物理学在军事上的应用—核武器，从核武器的分类、爆炸方式、破坏效应三个方面介绍了核武器的发展及前景。

关键词：武器分类，核爆炸方式，破坏效应

核物理学是研究原子核的结构、性质及核能利用的科学，它在军事上的应用主要是核武器。核武器是指利用能自持进行的原子核裂变或裂变—聚变反应瞬时释放的巨大能量，产生爆炸作用，具有大规模杀伤破坏效应的武器。

核武器一般是指由核战斗部及其承载壳体组成的武器，俗称核弹。如果将投掷发射系统和指挥控制系统等使核武器构成作战能力的各部分都包括在内，则称为核武器系统。核战斗部的主体是核爆炸装置，简称核装置。核装置由核部件、炸药部件、火工品、核点火部件（中子源）和其他结构件组装而成，并与引爆控制系统等一起组成核战斗部（有时还包括制导、突防等装置），装入承载壳体，即构成核弹。核武器投掷发射系统由运载工具、投射装置及各种辅助设备等组成。

一、核武器的分类

随着核武器技术的发展，核武器种类日益增多，从不同角度出发，核武器的分类有以下几种：①按核装置原理结构划分，可分为原子弹、氢弹和特殊性能核弹。后者包括中子弹、减少剩余放射性弹等。通常称原子弹为第一代核武器，氢弹和中子弹、减少剩余放射性弹为第二代核武器。②按投掷发射系统划分，可分为核导弹、核炸弹、核炮弹、核深水炸弹、核鱼雷、核地雷等。③按作战使用划分，可分为两大类：一类是用于袭击对方战略目标和防御己方战略要地的战略核武器；另一类是用于支援陆、海、空战场作战打击对方战术目标的战术核武器。④按威力大小划分，可分为高威力核武器（百万吨TNT当量级）、中等威力核武器（数十万吨TNT当量级）和低威力核武器（万吨TNT当量级以下），但其界线也不是很严格的。核爆炸对面目标的破坏效果，同威力大小不是简单的比例关系。对大多数以冲击波为主要杀伤破坏因素的核武器来说，通常是以高于一定的冲击波超压的效应面积，来度量其破坏能力的，即取核武器威力与百万吨TNT当量的比值的２/３次方为其“等效百万吨数”，来度量其破坏能力；也有按目标特性、分布和核攻击的规模大小等不同情况，选用小于２/３的其他方次来度量其破坏能力。至于对点（硬）目标的破坏能力，则还要考虑核武器命中精度所起的重要作用。

二、核武器爆炸方式

由于核武器在不同介质中和不同高度（或深度）处爆炸时，外观景象和杀伤破坏效应差别很大。因此，核爆炸方式的选择要根据作战任务，目标性质和地形、气象条件等因素确定。

核爆炸方式通常分为空中、地面、地（水）下和高空核爆炸等。1、空中核爆炸是指爆心在海平面以上不足30千米，且火球不接触地面的核爆炸，可杀伤暴露的和隐蔽在野战工事内的有生力量，摧毁地面和浅地下目标，对地面放射性沾染较轻。2、地面核爆炸是指火球与地面接触的核爆炸，可杀伤工事内的人员和摧毁地面坚固的或浅地下较坚固的目标，在爆区和云迹区可造成严重的地面放射性沾染。3、水下核爆炸是指在水面下一定深度的核爆炸，所产生的强基浪和水柱，可以破坏舰船、港口等重要目标，巨浪中含有大量的放射性物质，会严重污染部分水域。4、地下核爆炸是指地面下一定深度的核爆炸，可摧毁地下离爆心近处坚固的重要工程设施，如地下指挥中心、导弹发射井等，也可堵塞重要关卡、隘路。5、高空核爆炸是指爆心高于海平面30千米以上的核爆炸，可摧毁一定空域内的卫星、导弹，破坏指挥控制通信系统。

三、核武器的破坏效应

核武器在地面以上爆炸时，主要产生５种杀伤破坏效应：冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性沾染和核电磁脉冲效应。由于核爆炸不仅释放出巨大的能量，而且核反应过程非常迅速，在微秒级的时间内即可完成，因而在爆点周围不大的范围内形成极高的温度和压力，加热并压缩周围空气使之急速膨胀，产生高压冲击波。

地面和空中核爆炸，还会在周围空气中形成火球，发出很强的光热辐射。核反应还产生各种射线和放射性物质碎片。向外辐射的强脉冲射线与周围物质相互作用，造成电流的增长和消失过程，其结果又产生电磁脉冲。冲击波对目标的破坏效应，主要是超压和动压所引起的直接破坏及间接破坏效应。威力在万吨TNT当量以上的空中和地面核爆炸，冲击波是在较大范围内起杀伤破坏作用的主要因素；光辐射是造成杀伤破坏的重要因素，对人员的伤害主要是烧伤和“闪光致盲”，对建筑结构和其他物体的作用主要是热效应，所引起的火灾可造成大范围的破坏。早期核辐射包括核爆炸产生的瞬发中子和瞬发γ射线、短寿命裂变碎片放出的瞬发中子和瞬发γ射线，以及空气中的氮俘获中子产生的γ射线等，这些射线会对生物体、电子器件和其他物体造成损伤。早期核辐射的强度由于空气的吸收，随距离的增加衰减很快。因此，即使千万吨TNT当量级的大气层核爆炸，早期核辐射杀伤破坏半径也只有数千米。放射性沾染是核反应产生的放射性裂变产物与核辐射激活的感生放射性物质所造成的沾染。它们具有γ、β和α放射性，半衰期由数秒至数万年不等。放射性沾染的主要损伤对象是人和其他生物。核电磁脉冲时间宽度很窄，频谱很宽，强度可达到比普通无线电波高百万倍，其主要破坏对象是电子、电气设备和指挥控制通信系统等。核爆炸威力相同时，核电磁脉冲的强度随爆高不同差别很大，其中以高空核爆炸产生的核电磁脉冲效应最强，作用的范围最广，可达离爆心数千千米远的目标。

水面及水面以上核爆炸效应，主要是冲击波引起的巨浪的破坏效应，放射性沾染主要集中于回落的海水内，将严重污染港湾。

核武器的出现是20世纪40年代前后科学技术重大发展的结果。自从

1945年7月16日美国在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯沙漠深处爆炸了人类历史上第一颗原子弹之后，核武器便以其巨大的威力震慑着全世界。人类从此被带进了核时代，核武器也开始走进武器库。经过几十年的发展，研制了原子弹、氢弹、中子弹三代核武器。目前，已有多个国家开始探索第四代核武器技术。设想中的第四代核武器，将是一种不用传统的核爆炸即可释放大量核能、产生大规模杀伤破坏效应的核武器，主要有金属氢武器、核同质异能素武器、反物质武器等。