第三章 核武器的殺傷作用(dvd)

核武器的殺傷作用2007年3月12日

核爆炸方式

空中爆炸（airburst）

地面爆炸(landsurfaceburst)

地下爆炸(undergroundburst)

水面爆炸(watersurfaceburst)

水下爆炸(underwaterburst)等劃分空爆和地爆的標(biāo)準(zhǔn)：以火球是否接觸地面為準(zhǔn)，接觸地面為地爆；不接觸地面為空爆。評價方法：用比例爆高（scaledheightofburst）（h）表示

比高（h）=爆炸高度（m）和當(dāng)量（kt,千噸）立方根的比值來表示。

表3-1不同爆炸方式的比高（h）爆炸方式比高地爆0～60空爆＞60低空爆炸60～120中空爆炸120～250高空爆炸＞250爆炸景象

核爆炸時，產(chǎn)生特異的外觀景象。除地下（水下）爆炸外，其共同的特點是依次出現(xiàn)閃光（flash）、火球（fireball）、蘑菇狀煙云（mushroomcloud），并發(fā)出巨大響聲。

圖3-1氫彈空爆蘑菇狀煙云

地下核爆圖3-2原子彈地面爆炸時的火球

圖3-3原子彈地面爆炸時的蘑菇狀煙云

表3-2核武器空爆和地爆時外觀景象的特征

爆炸方式外觀景象空爆中低空中爆炸時，火球開始為球形，火球不接觸地面，當(dāng)?shù)孛娣瓷錄_擊波到達(dá)時變?yōu)楸馇蛐?，煙云和塵柱分裂，以后塵柱迅速追上煙云；高空爆炸時，煙云和塵柱始終不連接，超高空爆炸時無塵柱出現(xiàn)地爆火球與地面接觸似半球形，煙云和塵柱一開始就連接在一起，煙云顏色深暗，塵柱較粗大地下爆炸看不到火球，形成分散狀巨大塵柱水下爆炸近距離看到一時間極短的發(fā)光區(qū)，有菜花狀云團和空心水柱，水柱回落形成巨浪和放射性云霧殺傷因素分類

核爆炸時在瞬間產(chǎn)生的巨大能量，形成瞬時殺傷和剩余殺傷兩類。

瞬時殺傷（instantaneouskillingfactor）：

光輻射、沖擊波、早期核輻射。在爆炸的幾秒至幾十秒之內(nèi)。

剩余殺傷（residualnuclearradiation）：1,放射性沾染?？沙掷m(xù)幾天，幾周或更長時間。2,核爆炸釋放的γ射線，使空氣分子電離，形成核電磁脈沖(nuclearelectro-magneticpulse)，它的作用時間不到一秒鐘。主要是破壞或干擾電子和電氣設(shè)備。30km高度以下大氣層中的核爆炸，光輻射35%，沖擊波50%，早期核輻射5%，放射性沾染10%。一、光輻射

光輻射（lightradiation）是核爆炸瞬間產(chǎn)生的幾千萬度的高溫火球，它向四周輻射出光和熱、占核爆總能量的35%左右，其殺傷作用取決于光沖量。光輻射能量釋放有兩個殺傷脈沖。第一脈沖為閃光階段，持續(xù)時極短主要是紫外線—視力障礙。第二脈沖為火球階段，持續(xù)時間可達(dá)幾秒至幾十秒，能量占光輻射總量的98%～99%，主要是紅外線和可見光，是光輻射殺傷破壞作用的主要階段。

光輻射殺傷評價：

光沖量（radiantexposure）光沖量是指火球在整個發(fā)光的時間內(nèi)，投射到與光輻射傳播方向相垂直的單位面積上的能量，單位是：焦耳·每平方米或焦耳·每平方厘米（J·m-2、J·cm-2）。二、沖擊波形成原理

核爆炸形成的高溫高壓火球，向外膨脹，壓縮周圍的空氣層，形成球形空氣密度極高的壓縮區(qū)。隨著壓縮壓的迅速向外運動，其后形成一個低于正常大氣壓的稀疏區(qū)。兩個區(qū)域緊密相連，在介質(zhì)中迅速傳播，形成了核爆炸的沖擊波（blastwave）。

圖3-4沖擊波形成及運行模式圖

沖擊波的壓力：分超壓、動壓和負(fù)壓三種壓縮區(qū)內(nèi)超過正常大氣壓的那部分壓力稱為超壓overpressure）；

高速氣流運動所產(chǎn)生的沖擊壓力稱為動壓（dynamicpressure）。

稀疏區(qū)內(nèi)低于正常大氣壓的那部分壓力稱為負(fù)壓。沖擊波的殺傷破壞作用主要是由超壓和動壓造成。壓力上升時間越短，正壓作用時間越長，則殺傷破壞作用就越強，反之則越弱。三、早期核輻射早期核輻射（initialunclearradiation）是核爆炸特有的一種殺傷因素，又稱貫穿輻射（penetratingradiation），是核爆炸后最初十幾秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的γ射線和中子流，它占核爆總能量的5%左右。殺傷作用特點：傳播速度快作用時間短能發(fā)生散射貫穿能力強一些物質(zhì)對早期核輻射的半減弱層（cm）γ射線14.010.025233.2中子13.810.311.75.59.7射線種類土壤混凝土木材水鐵

產(chǎn)生感生放射性：土壤、兵器、含鹽食品及藥品中某些穩(wěn)定性核素的原子核，俘獲慢中子形成放射性核素。這種放射性核素稱為感生放射性核素，這種放射性叫感生放射性。劑量評價早期核輻射劑量評價通常以吸收劑量表示，單位用戈瑞（Gy），中子有時選用中子通量表示，中子通量是指單位面積（m-2或cm-2）上的中子數(shù)。

四、放射性沾染(radioactivecontamination)

核爆炸時大量放射性核素，在高溫下氣化，分散于火球內(nèi)，當(dāng)火球冷卻成煙云時，與煙云中微塵以及由地面上升的塵土凝對成放射性微粒。受重力作用向地面沉降，稱放射性落下（radioactivefallout），簡稱落下灰。由此造成空氣、地面、水源、各種物體和人體的沾染稱為放射性沾染。

沾染成分放射性落下灰由核裂變產(chǎn)物、感生放射性核素和未裂變的核裝料三部分，主要發(fā)射β、γ射線。理化特性（1）狀態(tài)：落下灰粒子呈球形或橢圓形微粒，粒內(nèi)放射性物質(zhì)分布均勻。顏色與土壤有關(guān)。粒徑大小與爆炸方式有關(guān)。（2）溶解度：溶解度與落下灰的粒徑大小，放化成分以及溶劑的酸堿度有關(guān)。水中溶解度較低，在酸性溶液中溶解度較高。（3）比活度：落下灰的比活度，隨其粒子直徑的增大而減小。爆后1小時的落下灰，地爆的比活度為107～1010Bq·g-1。衰變規(guī)律：爆后1～5000小時內(nèi)，地面輻射級（即劑量率）的衰變可用“六倍規(guī)律”粗略計算，即時間每增加6倍，輻射級降至原來的1/10。如某處爆后1小時輻射級為80cGy·h-1；爆后6小時降到8cGy·h-1；爆后12小時降到0.8cGy·h-1。

沾染區(qū)劃定

通常將0.5cGy·h-1的地域定為沾染邊界。將地面沾染的嚴(yán)重程度劃分為四級：0.5～10cGy·h-1的地域為輕微沾染區(qū)；10～50cGy·h-1的地域為中等沾染區(qū)；50～100cGy·h-1的地域為嚴(yán)重沾染區(qū)；大于100cGy·h-1的地域為極嚴(yán)重沾染區(qū)。人體或物體表面沾染用單位面積上的放射性活度表示（Bq·m-2、Bq·cm-2）。物質(zhì)污染用比活度表示（Bq·kg-1、Bq·g-1）。

空氣或液體污染用放射性濃度表示（Bq·L-1、Bq·ml-1）。核武器傷概述

一、核武器的殺傷范圍核爆炸時三種瞬時殺傷因素的作用而使人員發(fā)生現(xiàn)場死亡（陣亡）和損傷的地域，稱為殺傷區(qū)。從爆心投影點到達(dá)能發(fā)生不同程度殺傷（殺情）的距離稱為殺傷半徑，其最遠(yuǎn)處稱為殺傷邊界。從爆心向外，由近到遠(yuǎn)，人員所受損傷的程度，由重到輕，一般可將人員遭受殺傷的地域劃分為極重度、重度、中度和輕度四個殺傷區(qū)。對開闊地面暴露人員殺傷半徑均以致傷概率為50%計。圖3-6投向廣島的原子彈“Littleboy”

圖3-5日本長崎遭受核襲擊慘狀

二、傷類與傷情（一）傷類

核武器損傷單一傷燒傷直接燒傷（光輻射燒傷）直接燒傷（火焰燒傷）沖擊傷以動壓作用為主的損傷以超壓作用為主的損傷直接沖擊傷間接沖擊傷（擠壓傷、玻片傷、飛石傷等）放射損傷急性放射病皮膚β射線損傷內(nèi)照射損傷復(fù)合傷非放射復(fù)合傷-燒沖復(fù)合傷等放射復(fù)合傷放沖、放燒復(fù)合傷等放燒沖復(fù)合傷燒放沖復(fù)合傷圖3-7核武器損傷分類（二）傷情各類損傷按嚴(yán)重程度，可分為輕度、中度、重度和極重度四級。輕度損傷不會喪失戰(zhàn)斗力，可不住院治療，但要進行必要的醫(yī)療處理和照顧。中度損傷喪失戰(zhàn)斗力多需住院治療，預(yù)后良好。重度損傷將立即或很快喪失戰(zhàn)斗力。經(jīng)積極救治，預(yù)后較好，大部分可治愈。極重度損傷可部分治愈，大量死亡。

三、幾種殺傷因素致傷特點光輻射的致傷作用直接燒傷：光輻射可引起體表皮膚、粘膜等燒傷，稱為直接燒傷或光輻射燒傷。間接燒傷：在光輻射作用下，建筑物、工事和服裝等著火引起人體燒傷，稱為間接燒傷或火焰燒傷。光輻射的致傷作用，主要取決于光沖量的大小。光輻射燒傷的特點（4點）：1.燒傷部位的朝向性，燒傷創(chuàng)面界線比較清楚。2.燒傷深度的表淺性：光輻射作用時間的短暫，決定了燒傷深度的表淺。除近距離內(nèi)可發(fā)生大面積深度燒傷外，多以Ⅱ度為主。即使發(fā)生Ⅲ度燒傷，也很少累及皮下深層組織。3.特殊部位燒傷的發(fā)生率高（1）顏面、耳、頸和手部等身體暴露部位最容易發(fā)生燒傷。（2）呼吸道燒傷：是由于吸入熾熱的空氣、塵埃、泥沙、煙霧，甚至在燃燒環(huán)境中吸入火焰引起的。（3）眼燒傷：光輻射性可引起眼瞼、角膜和眼底燒傷。4.閃光盲（flashblindness）：

核爆炸的強光刺激眼睛后，使視網(wǎng)膜上感光的化學(xué)物質(zhì)——視紫質(zhì)被“漂白分解”，從而造成暫時的視力障礙，稱為閃光盲。不經(jīng)治療，在爆后幾秒到3～4小時即可自行恢復(fù)，不留任何后遺癥。對于執(zhí)行指揮、飛行、駕駛和觀測人員的影響較大。沖擊波的致傷的作用沖擊波損傷，簡稱沖擊傷（blastinjuries），是沖擊波直接或間接作用于人體所造成的各種損傷。1.直接沖擊傷（1）超壓和負(fù)壓的直接作用，主要傷及心、肺、胃腸道、膀胱、聽器等含氣體或液體的臟器，以及密度不同的組織之間的連接部位。如：超壓擠壓腹壁，使腹壓增高，模隔上頂，下腔靜脈血突然涌入心、肺、心肺血容量驟增；另一方面又壓迫胸壁，使胸腔容積縮小，胸腔內(nèi)壓急劇上升。超壓過后，緊接著負(fù)壓作用，又使胸腔、腹腔擴張。這樣急劇的壓縮和擴張，使胸腔內(nèi)發(fā)生一系列血液動力學(xué)的急劇改變，從而造成心、肺、血管的損傷。（2）動壓的拋擲和撞擊作用：人體受沖擊波的沖力作用后，獲得加速度，發(fā)生位移或被拋擲（想象螞蟻被風(fēng)扇吹），在移動和降落過程中，與地面或其它物體碰撞而發(fā)生各種損傷。如肝、脾破裂，軟組織撕裂，顱腦損傷，骨折，脫臼，甚至肢體離散。

2.間接沖擊傷：由于沖擊波的作用，使各種工事，建筑物倒塌，產(chǎn)生大量高速飛射物，間接地使人員產(chǎn)生的各種損傷，常見的有擠壓傷、砸傷、飛石傷、玻片傷、泥沙堵塞上呼吸道窒息等。沖擊損傷臨床特點（1）多處受傷、多種損傷、傷情復(fù)雜，既有直接損傷又有間接損傷；既有外傷又有內(nèi)臟損傷；既可能是單純沖擊傷，又可能復(fù)合燒傷和放射損傷。（2）外輕內(nèi)重、發(fā)展迅速，重度以上的內(nèi)臟損傷，因傷情急劇發(fā)展，代償失調(diào)，可迅速出現(xiàn)休克和心肺功能障礙，甚至導(dǎo)致傷員死亡。早期核輻射的致傷作用（詳見急性放射病章節(jié)），也可能發(fā)生小劑量外照射生物效應(yīng)。

放射性沾染的致傷作用放射性沾染對人員的損傷有三種方式：1.外照射損傷：人員在嚴(yán)重沾染區(qū)停留，受到γ射線外照射劑量＞1Gy時，可引起外照射急性放射病。是落下灰對人員的主要損傷。2.內(nèi)照射損傷：落下灰通過各種途徑進入體內(nèi)，當(dāng)體內(nèi)放射性核素達(dá)到一定的沉積量時，可引起內(nèi)照射損傷。3.β射線皮膚損傷：落下灰直接接觸皮膚，當(dāng)劑量＞5Gy時，可引起β射線皮膚損傷。在沾染區(qū)停留較久而又沒有防護的人員，可能同時受到三種方式的復(fù)合損傷。四、影響核武器殺傷作用的主要因素核武器的殺傷作用受多種因素的影響，主要有三個方面。（一）核武器的當(dāng)量和爆炸方式

（二）人口密度和防護情況（三）自然條件1.核武器當(dāng)量：當(dāng)量增大，總的殺傷范圍隨之增大，但三種殺傷因素的殺傷范圍并非按比例增大的，其中光輻射增加最多，其次沖擊波，而早期核輻射增加最少。

萬噸以下核爆炸，以早期核輻射的殺傷半徑最大，沖擊波次之，光輻射最小

萬噸以上核爆炸，以光輻射的殺傷半徑最大，沖擊波次之，早期核輻射最小。

50萬噸以上因為現(xiàn)場死亡區(qū)域超過早期核輻射殺傷區(qū)域，所以基本上均是單純燒傷和燒沖復(fù)合傷，復(fù)合傷的發(fā)生比例，地爆時約占60%～90%，空爆時約占30%～50%。

2.核武器爆炸方式：空爆的總殺傷范圍大于地爆，但四種殺傷因素