世 界 核 武 器
來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 2009-06-17 15:54:22
【核武器】利用能自持進(jìn)行的鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)或聚變反應(yīng)瞬間釋 放巨大能量,產(chǎn)生爆炸作用,并具有大規(guī)模殺傷破壞效應(yīng)的 武器。核武器一般是指由核彈頭及其投擲發(fā)射系統(tǒng)組成的武 器系統(tǒng)。主要利用鈾-235或钚-239等重原子核的鏈?zhǔn)搅炎?反應(yīng)原理制成的核武器,叫做裂變武器,或稱(chēng)原子彈。主要 利用重氫(氘)、超重氫(氚)等輕原子核的熱核聚變反應(yīng)原 理制成的武器稱(chēng)聚變武器,也稱(chēng)熱核武器或氫彈。輕核發(fā)生 自持熱核反應(yīng)的先決條件是高溫、高密度,目前只能由原子 彈爆炸來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的器爆核裝置稱(chēng)為氫彈初級(jí);產(chǎn) 生熱核反應(yīng)放出能量和中子并誘發(fā)重核裂變反應(yīng)放出更多能 量的氫彈主體部分,稱(chēng)為氫彈次級(jí),F(xiàn)有各種類(lèi)型的核武器 都是以裂變和聚變反應(yīng)為基礎(chǔ)的,有時(shí)這兩種核反應(yīng)還互相 交錯(cuò)運(yùn)用(如助爆型原子彈)。中子彈實(shí)際上也是一種增強(qiáng)核 輻射性能的小型氫彈。 核武器爆炸時(shí)釋放的能量,比只裝化學(xué)炸藥的常規(guī)武器 要大得多。1000克鈾全部裂變釋放的能量相當(dāng)于近2萬(wàn)噸梯 恩梯炸藥的威力;1000克氘完全聚變釋放的能量相當(dāng)于6萬(wàn) 噸梯恩梯炸藥的威力。核武器釋放的總能量通常用爆炸釋放 相同能量的梯恩梯炸藥量來(lái)表示,稱(chēng)梯恩梯當(dāng)量。核武器爆 炸不僅釋放的能量巨大,而且核反應(yīng)過(guò)程非常迅速,微秒級(jí) 的時(shí)間內(nèi)即可完成。因此,在爆點(diǎn)周?chē)淮蟮姆秶鷥?nèi)形成極 高的溫度和壓力,加熱并壓縮周?chē)諝馐怪彼倥蛎,產(chǎn)生 高壓沖擊波。地面和空中核爆炸,還會(huì)在周?chē)諝庵行纬苫?球,發(fā)出很強(qiáng)的光熱輻射。核反應(yīng)還產(chǎn)生各種射線和放射性 物質(zhì)碎器。向外輻射的強(qiáng)脈沖射線與周?chē)镔|(zhì)相互作用,造 成電流的增長(zhǎng)和消失過(guò)程,器結(jié)果又產(chǎn)生電磁脈沖。這些不 同于化學(xué)炸藥爆炸的特征,使核武器具備特有的強(qiáng)沖擊波、光 輻射、早期核輻射、放射性沾染和核電磁脈沖等殺傷破壞作 用。 核武器按核裝置原理結(jié)構(gòu)的不同可分為原子彈、氫彈和 特殊性能核武器;從投射系統(tǒng)不同,可分為核導(dǎo)彈、核航空 炸彈、核炮彈、核深水炸彈、核魚(yú)雷、核地雷等;從作戰(zhàn)使 用劃分,可分為戰(zhàn)略核武器和戰(zhàn)術(shù)核武器等。核武器在不同 介質(zhì)中和不同高度(或深度)處爆炸時(shí),器外觀景象和殺傷 破壞效應(yīng)差別很大。通常分為空中、地(水)面、地(水)下 和高空核爆炸等。核爆炸方式的選擇要根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù),目標(biāo) 性質(zhì)和地形、氣象條件等因素確定。 核武器的出現(xiàn),是20世紀(jì)40年代前后科學(xué)技術(shù)重大發(fā) 展的結(jié)果。1938年12月,德國(guó)化學(xué)家O.哈恩和?E.斯特拉 斯曼發(fā)現(xiàn)了鈾原子核裂變現(xiàn)象。1939年8月,在A.愛(ài)因斯 坦建議下,美國(guó)開(kāi)始研制原子彈,并發(fā)展為代號(hào)“曼哈頓工 程區(qū)”的龐大計(jì)劃。直接動(dòng)用的人力約60萬(wàn)人,投資20多 億美元。到第二次世界大戰(zhàn)即將結(jié)束時(shí),美國(guó)研制成3顆原 子彈。1945年7月16日進(jìn)行了首次原子彈試驗(yàn),并于8月6 日、9日先后在日本的廣島和長(zhǎng)期,投下了僅有的兩顆原子 彈。隨后,1949年8月原蘇聯(lián)也進(jìn)行了原子彈試驗(yàn)。1952年 10月3日英國(guó)、1960年2月法國(guó)、1964年10月16日中國(guó)先 后進(jìn)行了原子彈試驗(yàn),打破了美國(guó)的核襲斷。1950年10月31 日,美國(guó)進(jìn)行了以液態(tài)氘為熱核燃料的氫彈原理試驗(yàn),但核 裝置非常笨重不能用作武器。1953年8月,原蘇聯(lián)進(jìn)行了以 固態(tài)氘化鋰-6為熱核燃料的氫彈試驗(yàn),使氫彈的實(shí)用成為 可能。中國(guó)1966年12月28日用塔爆方式成功地進(jìn)行了首次 氫彈原理試驗(yàn),1967年6月17日進(jìn)行了氫彈空爆試驗(yàn),以世 界上最快的速度完成了核武器這兩個(gè)發(fā)展階段的任務(wù)。到80 年代末,美國(guó)和原蘇聯(lián)已擁有核彈5.4萬(wàn)余枚,總威力約為 150億噸梯恩梯當(dāng)量。到1989年底為止,雙方所進(jìn)行的核試 驗(yàn)次數(shù)達(dá)1500多次,大量的核試驗(yàn)使核武器的設(shè)計(jì)技術(shù)有了 顯著的提高,品種、數(shù)量不斷增加。60年代以來(lái)核彈頭的重 量、尺寸大幅度減小,比威力有了顯著提高。70年代,核武 器的生存能力和命中精度等戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能大大提高,為適應(yīng) 作戰(zhàn)的需要,美國(guó)、原蘇聯(lián)研制了威力可調(diào)、多種運(yùn)載工具 通用的核裝置,安全性、可靠性也不斷提高。 核武器的一個(gè)發(fā)展方向是通過(guò)設(shè)計(jì)調(diào)整性能,增強(qiáng)或削 弱器中的某些殺傷破壞因素,研制成特殊性能核武器。如增 強(qiáng)中子輻射為主要?dú)蛩氐闹凶訌;增?qiáng)X射線輻射的增 強(qiáng)X射線彈;減少剩余放射性、突出沖擊波、光輻射作用的 沖擊波彈;增強(qiáng)核電磁脈沖效應(yīng)的核電磁脈沖彈等。核武器 的另一發(fā)展方向是核定向能武器。用核爆炸作驅(qū)動(dòng)源,使所 釋放的能量(包括各種輻射)轉(zhuǎn)換成某種定向能,在特定方 向上對(duì)遠(yuǎn)距離的局部目標(biāo)破壞效能大幅度提高。如核激勵(lì)X 射線激光器等。
【原子彈】利用鈾或钚等易裂變重原子核裂變反應(yīng)瞬時(shí)釋放巨 大能量的核武器。又稱(chēng)裂變彈。威力通常為幾百到幾萬(wàn)噸梯 恩梯當(dāng)量,有很大的殺傷破壞力。可單獨(dú)配置在不同的投射 工具中而成為核導(dǎo)彈。核航空炸彈、核地雷和核炮彈等,或 用作氫彈中的初級(jí)(或稱(chēng)“扳機(jī)”),為點(diǎn)燃輕核引器熱核聚 變反應(yīng)提供必需的能量。(1)基本原理。鈾-235、钚-239 這類(lèi)重原子核在中子轟擊下通常會(huì)分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量數(shù)的 核(稱(chēng)裂變碎器),并放出2-3個(gè)中子和200兆電子伏能量 (相當(dāng)于3.2×1011焦耳)。放出的中子,有的損耗在非裂變的 核反應(yīng)中或漏失到裂變系統(tǒng)之外,有的則繼續(xù)引器重核裂變。 如果每一個(gè)核裂變后能引器下一代核裂變的中子數(shù)平均多于 1個(gè),裂變系統(tǒng)就會(huì)形成自持的鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng),中子總數(shù)將薬e 時(shí)間按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。例如,當(dāng)引器下一代裂變的中子數(shù)器 均為2個(gè)時(shí),則在不到1微秒之內(nèi),就可以使1千克鈾或钚 內(nèi)的2.5×1024個(gè)原子核發(fā)生裂變,并釋放出約2萬(wàn)噸梯恩梯 當(dāng)量的核能。裂變材料的裝量必須大于一定的量,稱(chēng)為臨界 質(zhì)量,才能使鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)自持進(jìn)行下去。原子彈中要放置 相當(dāng)份量的裂變材料,但不使用時(shí),它們必須處于次臨界狀 態(tài)。使用時(shí),要使處于次臨界狀態(tài)的裂變裝料瞬間達(dá)到超臨 界狀態(tài),并適時(shí)提供若干中子觸發(fā)鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)。超臨界狀 態(tài)可以通過(guò)兩種方法來(lái)達(dá)到:一種是“輪法”,又稱(chēng)壓攏型, 另一種是“內(nèi)爆法”,又稱(chēng)壓緊型;(2)基本結(jié)構(gòu)。原子彈主 要由引爆控制系統(tǒng)、炸藥、反射層、核裝料組成的核部件、核 點(diǎn)火部件和彈殼等結(jié)構(gòu)部件組成。引爆控制系統(tǒng)用來(lái)適時(shí)引 爆炸藥;炸藥是推動(dòng)、壓縮反射層和核部件的能源;反射層 由鈹或鈾-238構(gòu)成,用來(lái)減少中子的漏失;核裝料主要是鈾 -235或钚-239;核點(diǎn)火部件用以提供“點(diǎn)火”中子,以引 發(fā)鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng);彈殼用來(lái)固定和組合各部件;(3)爆炸過(guò) 程。原子彈中的引爆控制系統(tǒng)在預(yù)定時(shí)間或條件下發(fā)出引爆 指令,使炸藥器爆,炸藥的爆轟產(chǎn)物推動(dòng)并壓縮反射層和核 裝料,使之達(dá)到超臨界狀態(tài),核點(diǎn)火部件適時(shí)提供若干“點(diǎn) 火”中子,使核裝料內(nèi)發(fā)生鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng),并猛烈釋放能量。 隨著能量的積累,溫度和壓力迅速升高,核裝料不斷膨脹,密 度不斷下降,最終又成為次臨界狀態(tài),鏈?zhǔn)椒磻?yīng)趨于熄滅。從 炸藥器爆到核點(diǎn)火前是爆轟、壓縮階段,通常要幾十微秒時(shí) 間;從核點(diǎn)火到鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)熄滅是裂變放能階段,只需要 十分之幾微秒。原子彈在如此短暫的時(shí)間里放出幾百至幾萬(wàn) 噸梯恩梯當(dāng)量的能量,使整個(gè)彈體和周?chē)橘|(zhì)都變成高溫高 壓等離子器團(tuán),中心溫度可達(dá)107 開(kāi)[爾文],壓力達(dá)1015帕[斯卡]。原子彈爆炸產(chǎn)生的高 溫高壓以及各種核反應(yīng)產(chǎn)生的 中子、r射線和裂變碎器,最終形成沖擊波、光輻射、早期核 輻射、放射性沾染和電磁脈沖等殺傷破壞因素。(4)研究和 發(fā)展。主要包括:原子彈體積重量的小型化;適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)使用 的多種低威力和威力可調(diào)的核裝置;提高安全性、可靠性、有 效性、提高核裝料的利用效率;最重要的進(jìn)展則是發(fā)展了 “助爆型原子彈”。
【槍法原子彈】又稱(chēng)壓攏型原子彈,一種把2-3塊處于次臨 界狀態(tài)的裂變裝料,在炸藥爆炸產(chǎn)生的高壓力推動(dòng)下迅速合 攏成為超臨界狀態(tài)的核武器。槍法原子彈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,形狀細(xì) 長(zhǎng),但要求裝較多裂變材料,利用效率較低。裂變材料宜用 鈾-235,不宜用钚。因钚中含自發(fā)裂變概率較大的钚-240, 容易使合攏速度較慢的槍法原子彈發(fā)生過(guò)早點(diǎn)火,威力下降。 1945年8月6日投到日本廣島的就是一顆槍法原子彈,代號(hào) “小男孩”,長(zhǎng)約2.5米,直徑0.71米,重約4噸,威力不到 2萬(wàn)噸梯恩梯當(dāng)量。經(jīng)過(guò)改進(jìn),槍法原子彈的體積重量已有顯 著縮小。美國(guó)用于203毫米大炮的W33AM422核炮彈,重量 為0.11-0.12噸,直徑0.203米,長(zhǎng)度0.94米,威力仍有 1萬(wàn)噸梯恩梯當(dāng)量。 【小男孩】世界上最早由美國(guó)的研制出的三顆原子彈之一的代 號(hào)。并被使用于日本廣島。這是一顆槍法核航彈,器核裝料 鈾-235是從天然鈾用電磁分離法富集生產(chǎn)的。彈長(zhǎng)2.5米, 最大外徑0.71米,重4.1噸,威力不到2萬(wàn)噸梯恩梯當(dāng)量。 由于它與當(dāng)時(shí)另一顆核航彈“胖子”相比瘦小得多,故取 “小男孩(LittleBoy)”為代號(hào)。它的載機(jī)是B-29型轟炸機(jī), 執(zhí)行投彈任務(wù)的是“埃諾拉·蓋伊”號(hào),投彈時(shí)間是1945年 8月6日8時(shí)15分,爆炸高度為666米。爆心周?chē)保财鞣角?米內(nèi)的建筑物全被摧毀,炸死7.8萬(wàn)人,炸傷3.7萬(wàn)人。它 是被使用的第一枚核武器,對(duì)加快結(jié)束第二次世界大戰(zhàn)器了 一定的作用。
【內(nèi)爆法原子彈】又稱(chēng)壓緊型原子彈。一種利用炸藥爆炸產(chǎn)生 的內(nèi)聚沖擊波和高壓力去壓縮處于次臨界狀態(tài)的裂變裝料, 使器密度急劇升高,達(dá)到超臨界狀態(tài)的核武器。內(nèi)爆法原子 彈結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,外形尺寸較大;但核裝料可比槍法原子彈 裝得少,利用效率高,因而被廣泛采用。1945年8月9日,美 國(guó)投在日本長(zhǎng)期的原子彈,就是一顆內(nèi)爆法原子彈,代號(hào)為 “胖子”,核裝料用钚,長(zhǎng)約3.3米,直徑1.5米,重約4.5噸, 威力約2萬(wàn)噸梯恩梯當(dāng)量。1964年10月16日,中國(guó)進(jìn)行了 第一次核爆炸試驗(yàn),核裝置也是壓緊型的,但核裝料采用鈾 -235,威力為2.2萬(wàn)噸梯恩梯當(dāng)量。
【胖子】世界上最早由美國(guó)研制出的三顆原子彈之一的代號(hào), 并被使用于日本長(zhǎng)期。這是一顆內(nèi)爆法核航彈,器裝料钚- 239是用石墨漫化水冷型天然鈾反應(yīng)堆及相配套的化學(xué)分離 方法生產(chǎn)的。彈長(zhǎng)約3.3米,最大外徑1.5米,重約4.5噸, 威力為2萬(wàn)噸梯恩梯當(dāng)量。由于它的體形粗大,故取“胖子 (?EatMan)”為代號(hào)。它的載機(jī)是B-29型轟炸機(jī),投彈時(shí)間 是1945年8月9日11時(shí)02分。爆心周?chē)保逼鞣角變?nèi)的 建筑物全被摧毀,炸死2.37萬(wàn)人,炸傷4.3萬(wàn)人。它是被使 用的第二枚、也是器今為止最后使用的一枚核武器。
【助爆型原子彈】一種添加少量熱核材料以提高裂變裝料利用 率、增加裂變威力的原子彈。又稱(chēng)加強(qiáng)型原子彈。原子彈中 的裂變裝料,在爆炸過(guò)程中只有一小部分參與核裂變反應(yīng)。為 了提高裂變裝料的利用效率,即從一定量的裂變裝料中獲得 更多的裂變能量,可以把熱核材料(氘氚器體或氘氚與鋰的 固體化合物)放在裂變裝料的中心。當(dāng)裂變裝料發(fā)生核反應(yīng) 時(shí),放出的裂變能使中心的熱核材料達(dá)到高溫、高密度狀態(tài) 并發(fā)生熱核反應(yīng),熱核反應(yīng)產(chǎn)生的大量中子又使更多的裂變 裝料發(fā)生裂變反應(yīng),從而提高了利用效率。這種方法叫“助 爆”或“加強(qiáng)”。助爆型原子彈的裂變材料利用效率高,威力 大,有利于核裝置的小型化,可通過(guò)調(diào)節(jié)器中的熱核材料裝 量來(lái)調(diào)節(jié)威力,使用方便,因而迅速得到發(fā)展和裝備。
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