【原子彈與其他核子武器的影響範圍】

Question

請問原子彈與其他核子武器的影響範圍有多廣？腹地幾公里？

Answer 1

核  子  武  器      壹、概   說核子武器自一九四五年第二次世界大戰末期，首次使用於日本廣島、長崎，迫使日本投降，爾後即被公認是一項威力龐大，而能左右未來戰爭的武器，所以世界各國亦紛紛研製。現在，不但美、蘇等國已擁有大量核子武器，即使是共匪，在不顧人民溫飽的情況下，依舊本其侵略黷武本質，大力發展。吾人若欲使用核子武器或對其適當的防護，首應瞭解核子武器的基本常識，以及各種威力特性。  貳、本   文一、原子核與核反應：(一)原子是由電子與原子核構成，原子的中央部份是由帶正電的質子及不帶電的中子所構成的質量中心，稱之為原子核；電子則繞核外以高速運轉。(二)通常我們以來代表某元素，A表示原子量(質子數+中子數)；Z代表原子序(質子數)。而同位素的存在即因某些元素具有中子數不同的原子，導致其化學性雖然相似，然物理性質卻有明顯的差異。如為氫的同位素；為鈾的同位素。(三)一個不穩定的原子核，以一定的速率藉著放射下列三種輻射線，而達另一穩定的原子核，此種過程稱之為「放射性衰變」。1. 阿爾發射線：即為氦原子核，使空氣分子游離之能力最強，但易失去能量，故穿透力弱，在空氣中僅能進行數公分，可穿透薄紙，不能穿透皮膚。2. 貝化射線：射線乃一高速電子，穿透力較粒子強，在空氣中射程約數公尺，可穿透鋁及皮膚。3. 伽瑪射線：射線為一種高頻率的電磁波，不荷電，在空氣中射程約數千公尺，穿透力最強。(四)某些放射性同位素可以吸收中子而分裂成兩個或兩個以上的不同元素，在分裂過程中將損失少許的質量，根據愛因斯坦的質能互換公式，可算出其所產生之鉅大能量。在這些可分裂的原子核中只有和較為穩定，能夠被保存一段時間，其中唯有鈾-235存於自然界，但只佔了鈾礦的0.712%；鈾-238佔了99.282%所以要濃縮出相當數量的鈾-235頗不易。(五)通常分裂一磅的鈾-235所放出的能量，相當於九千噸黃色炸藥所放出的能量。由於中子從界面上逃逸，或是被雜質所吸收等浪費，某一分裂物質必須超過一特定質量才能發生連鎖反應，此特定質量稱為臨界質量。例如鈾-235的臨界質量略少於三十公斤。(六)有關核融合反應，是極高溫度下(約五千萬度)融合兩種輕原子核，如氘和氚等，在反應過程中，損失極微之質量，卻能產生等重的鈾-235或鈽-239核分裂的兩倍以上的能量(七)核分裂與核融合反應至少有兩點顯著的差異：1. 融合反應須在高溫下進行，但不需中子維持連鎖反應，自然沒有臨界質量的限制。2. 融合反應後的產生氦及其同位素，均無放射性，有最乾淨的核能之稱。二、核子武器類別及其構造原理：(一)核子武器設計種類甚多，但依其應用物理原理可分為兩大類：1. 分裂性核子武器：利用原子核分裂之連鎖反應，而放出巨大能量的核武器。例如：一磅的鈾-235，如全部分裂，其放出的能量，約等於九千噸TNT。(1) 鈾彈：其鈾-235含量必須在百分之二十以上。1945年8月6日美國在廣島投爆的核子彈即為此型者。(2) 鈽彈：由於濃縮鈾-235的技術困難、時間緩慢且昂貴，科學家們利用中子撞擊鈾-238製造鈽-239，再用化學方法提煉高成分鈽，製造核子彈。1945年8月9日在長崎投爆的核子彈即為此類。其基本反應原理如下：(3) 釷彈：以自然界儲量豐富的釷-232製造鈾-235為主要成分，實際上為另一種鈾彈。2. 融合性核子武器：利用原子核之融合反應，而放出巨大能量的核武器。例如：一磅重氫的融合，其放出之能量，約等於兩萬六千噸TNT。因為需要五千萬度高溫以上才能作用，故一般都以核分裂引爆發熱。(1) 濕式氫彈：通常以氘和氚為主要元素，惟成本非常昂貴。(2) 乾式氫彈：以氘化鋰為主要原料，價格較為低廉。(3) 中子彈：中子彈是在爆炸後能放出大量輻射性中子的小型氫彈。能在極有限的破壞狀況下殺傷人員，其特性如下：A、殺傷力：中子彈所以能致人於死，是靠高速強烈但為時短暫(約一秒鐘)的中子波，一千噸級的中子彈爆炸時，半徑半哩內的中子劑量，高達五千至八千瑞德，對人腦及中樞神經系統造成極大的損害，感染者在五分鐘內即可致死，半徑至四分之三哩時，劑量仍達六百至七百瑞德，亦可造成致命傷害。B、 破壞力：中子彈僅有上述兩種核武器十分之一的爆震及熱輻射，破壞半徑僅及兩百碼。C、防護力：高速中子可穿透四吋半厚的鋼板，且鋼板本身受中子射線影響，亦成為致命的輻射體，因此裝甲車對射線的防護力極差，故中子彈被稱為「坦克的剋星」。此彈為一種「殺人不毀物」的武器，它可能成為未來核子彈爭中主要的戰術性武器，1981年美國總統雷根已經批准開始生產此型核子武器。中子彈本身是一種融合反應的武器，其百分之八十左右的能量係以一種高速中子流的形式放出，僅有百分之二十的能量以熱能及爆炸形式放出。中子彈在集中爆炸時，放出大量輻射線，但只產生極少量的熱能和爆震，可稱之為殘留輻射線及落塵的「清潔彈」，因為中子射線在放出後幾秒鐘即消失。中子彈的體積小，可以裝置在飛彈上發射，在使用操作上極為便利。它所產生的高速中子可有效穿透裝甲車輛的鋼板，殺死乘員，卻不毀損車輛及建築物。(二)核子武器爆炸威力係以黃色炸藥(TNT)的爆炸能量來比較，一般以KT或MT為計算單位：1. KT：即相當於一千噸黃色炸藥之爆炸能量。2. MT：即相當於一百萬黃色炸藥之爆炸能量。3. 通常核子彈可依威力區分為十三種：三、核子武器的爆炸方式：(一)空炸：核子武器在地(水)面之上空爆炸，火球不接觸地(水)面。(二)面炸：核子武器在地(水)面爆炸，火球部份觸及地(水)面，但火球中心仍在地(水)面上。(三)面下炸：火球中心在地(水)面以下之爆炸。四、核子武器的爆炸方式與威力的影響：五、核子武器基本威力：(一)爆震：佔總能量50%。(二)熱輻射：佔總能量35%。(三)核射線：佔總能量15%。區分如下：1. 百分之五為初發射線，即炸後第一分鐘內所放出者。2. 百分之十為副產射線，即一分鐘後所放出者，包括感應射線及落塵。六、核子武器爆炸後威力及特性：(一)爆震之功效：1. 爆震波之形成：核子武器爆炸時，火球在數百萬分之一秒內迅速膨脹，四周空氣受其高度之壓力、溫度，以極高速度向外衝擊，而形成強烈爆震，是謂「爆震」，並以音速向四周推動。2. 爆震威力的計算，是以(磅/平方吋)之超壓力計算之，超壓力即正常大氣壓力以上的壓力。例如有的超壓力，則其實際總壓力已達。若欲以爆震直接造成人員傷亡，需以上之超壓力，但是之超壓力，即可造成人體內部鉬當之損害；爆震波之移動威力達超壓力時，亦可將人員捲離地面，跌落成傷。3. 爆震波前緣之壓力最高，在脫離火球之前，前緣上之壓力約等於火球內壓力的兩倍，然後壓力逐漸下降，此壓力藉壓榨或衝擊而使目標受損害。4. 馬克效應：(1) 空炸之爆震波衝擊地面時，即被反射折回，此種反射在熱空氣中移動的速度較原始波為快，而迅速追及原始波，混合而成更強之震波(形成馬克柱)，稱之為馬克效應。(2) 地面炸及地面下炸時，無馬克效應。(二)熱輻射功效：1. 火球之形成：(1) 核子武器爆炸之約數百萬之一秒內，即產生一溫度極高及光度極亮之壓縮球形氣體，稱之為「火球」。最初之溫度高達攝氏數百萬度，類似小型太陽，隨著時間的變化，火球的體積漸增，其溫度、光度及壓力則漸減。(2) 火球表面溫度之變化：因火球正面在空氣中吸收熱輻射之某種現象，火球表面之溫度有奇特之變化。當火球內部之溫度徐徐降低時，火球表面之溫度即約以百分之一秒之時間急劇降低，在達到其最低約時，即又開始上升直至在約十分之一秒內升至約時為止，而後又繼續下降，在三秒終了時，其表面溫度已降至約左右。2. 熱輻射之衝波：熱輻射有兩次衝波：(1) 第一次衝波：持續的時間約百分之一秒，即使百萬噸質量爆炸亦不超過一秒，其溫度極高，結果發出的熱量大部份是在紫外線範圍內，甚少量紫外線即能使皮膚發紅，而較大量之紫外線則可造成極疼痛之水泡，但第一次衝波並不能造成重大的傷亡，理由如下：A、熱輻射因受阻於密度頗大之爆震波，致為時甚短，迅即衰減至最低。B、持續時間短，其所放射之能量只有熱輻射總能量之百分之一。C、溫度極高，多為紫外線所組成，但可大量的被氧、氮、臭氧、及水蒸氣所吸收，故其損害效果不大。(2) 第二次衝波：當熱輻射衰減至最低時，爆震波脫離火球，熱輻射立即以光速進行，超越爆震波，而再次發射能量，此時放出之熱輻射為總能量百分之九十九，並即開始衰減，其持續時間約數秒鐘。持續時之久暫，隨能量之增大而增加。此次衝波，因溫度較低，多為可見光及紅外線所組成，此種熱輻射可使較大距離的人員物質造成傷害。3. 熱輻射之持性：(1) 速度快：熱輻射以光速進行，以每秒三十萬公里之速度射達目標地區，故具奇襲效果。(2) 依直線進行：沿火球至目標直線上，如有任何不透明物質，對熱輻射均可發生阻止效用。(3) 穿透力弱：任何可遮蔽太陽之物質，皆可防護熱輻射之穿透，故容易阻隔。(4) 易被吸收：熱輻射朝向目標進行時，部份可被途中之物質、分子所吸收，而消除若干能量。(5) 易被散射，飄浮空中之塵埃及其他固體雜物，可使熱輻射改變其方向，造成散射。(6) 可被反射：雲層、煙霧與地面皆可反射熱輻射，可增加或減弱目標各部份感熱之程度。4. 熱輻射威力：(1) 熱量單位：熱輻射以每平方公分面積受到若干卡路里之熱量為計算單位，簡寫為「卡路里/平方公分」或「」。1卡路里者，係將一公克之水升高攝氏一度所需之熱量。(2) 人員灼傷：暴露人員乃最適於熱輻射攻擊之目標：A、直接灼傷：依灼傷程度區分為三級：a. 第一級灼傷：皮膚發紅。b. 第二級灼傷：皮膚起泡。c. 第三級灼傷：皮膚及皮下組織灼焦。B、間接灼傷：由熱輻射而引起傷人員或因爆震而引起的火災所造成的灼傷。C、 眼睛灼傷：核子爆炸所產生之閃光，其亮度較太陽高出甚多倍，可造成眼部暫時性之眩昏或永久性之視網膜灼傷。D、 人員傷亡：以灼傷較為重要，其程度視灼傷之等級及部位與面積之大小而定，喪失視力較久人員，則嚴重減低了戰鬥力。(3) 軍品：軍品多不易由熱輻引燃，通常僅能使其表面損壞。(4) 都市火災：A、原因：a、  各種易燃之燃料直接被熱輻射所點燃，如紙張，垃圾、窗簾、乾草、枯草及乾燥之枯木。b、 由爆震波造成之間接破壞力。如翻倒火爐、電線短路、及煤氣管破裂等現象。B、造成損害程度其因素為：a、  燃點之溫度。b、 火勢蔓延之可能性。(5) 森林火災：A、 引起火災，應視下列各項而定：a、  樹木之遮蓋。b、 近期之天候、炎熱、乾燥或潮濕。c、  森林燃料之有無。d、 風、地形。B、核子爆炸時，其熱輻射穿過樹葉之遮蓋部份，即可引燃乾燥之樹葉、草及枯木。樹木之水份含量、地形及氣象狀況等，可影響大火之長及蔓延。5. 影響熱輻射威力之因素：(1) 爆炸方式：空炸熱量最多，放射最遠，地面炸次之，地下炸最小，對目標無重要性。(2) 距離遠近：距炸點愈近熱度愈強，愈遠則愈弱。(3) 時間久暫：通常在爆炸後0.2秒，即放出全部熱之一半，三秒後即無熱量放出，但其持續性，與武器產量大小有關。(4) 產量大小：大產量武器之熱輻射率低，小產量武器之熱輻射率高，故灼傷效果不同。(5) 天候影響：A、溫度：溫度對熱輻射無直接關係，但因溫度能影響人員衣著，寒季服裝可增加對熱輻射之抗度。B、能見度、雨雪：晴朗天氣熱輻射之效應最大，煙霧可減弱熱輻射之威力，雨雪減少能見度並減弱火災之蔓延。C、風向速度：風向速度甚少對熱輻射產生直接影響，但風向可影響火災蔓延之方向。暴風可吹熄局部火災。(6) 核射線功效：1. 核射線除阿爾發質點、貝他質點、伽瑪射線外，還有中子；符號為「」。中子與質子構成除氫以外各種元素之原子核，在空氣中射程約數百公尺，其速度小於伽瑪射線，穿透力亦甚短。阿爾發質點及貝他質點之射程極短，而穿透力亦較弱，故兩者對軍事上並無重要性；伽瑪與中子之射程與穿透力均甚強大，而對人員都具有相當之生理效應，中子更能感應其他若干元素成為放射性元素，故軍事上同屬重要。2. 游離作用：中性之原子失去電子後則荷正電，荷正電之原子稱為陽離子，此種變化稱為游離，與中子均能直接或間接使物質游離，結果其本身能量降低。3. 伽瑪射線為高能量的光，具有一切光的性質，它與物質之作用現象有三：(1) 光電效應。(2) 康普頓效應。(3) 對偶產生。游離作用為其結果。4. 中子按其能量由大至小，粗略分為：相對論中子、快中子、中速中子、熱中子四類。5. 放射線量的多少稱為「劑量」，其單位分為：(1) 放射強度：以居里為單位，一定量之放射性核種在一秒鐘內發生衰變次者，其放射強度為一居里。(2) 暴露劑量：即可被吸收的放射線劑量，以侖琴為單位，一侖琴是X光或伽瑪射線之量，其在空氣中能將0.001293克的乾燥空氣藉游離作用而產生一個靜電單位的正或負電荷者。(3) 吸收劑量：為實際被物體吸收的放射線劑量，以(RAD)為單位，一瑞德是指一克之任何物質吸收一百爾格之能量。(4) 人體等效劑量：是指與人體發生生理效應之游離輻射劑量，以侖目(REM)為單位。其與吸收劑量之關係可以下式表示：人體等效劑量=吸收劑量×生理效應因素6. 在單位時間內所吸收(或暴露)的放射劑量稱為劑量率，如瑞德/小時或侖琴/小時。另外常用的名稱有：(1)「總劑量」：乃所有射線「劑量」之總和。(2)「急性劑量」：人員一次或於廿四小時內逐漸累積感受之總劑量。(3)「慢性劑量」：人員於超過廿四小時後逐漸所累感受之總劑量。7. 核射線對人體的傷害：(1) 游離作用的意義：原子保持游離狀態僅百萬分之一秒時間，因為不均衡的電荷僅能暫時存在，所以離子將很快吸收一個新電子而恢復為原來中性原子，這樣說來好像沒甚麼影響，事實上不然原因如下：A、人體受害：構成人體的化合物因游離而失去電子，致失去其原有性能而反常，終使人體組織遭受破壞。B、無生命體：無生命體是極少因游離作用而發生化學反應，但可因此而吸人射線部份能量。所以我們可利用無生命物體作防護核射線之用。(2) 核射線之傷亡標準：A、五000瑞德：即刻喪失機能。B、一000瑞德：一小時喪失機能。C、七五0瑞德：二小時喪失機能。D、五00瑞德：四小時喪失機能。E、 三00瑞德：廿四小時喪失機能。8. 核子武器爆炸後，產生的核射線分為兩部份：(1) 初發射線：核子武器爆炸一分鐘以後產生者，佔全部總能量之百之五。(2) 副產核射線：核子武器爆炸一分鐘以後產生者，佔全部總能量百分之十，其中包括：感應射線及落塵。9. 初發射線之特性：(1) 伽瑪射線以光速進行，中子之速度較慢。(2) 大部份散熱係沿直線進行。(3) 穿透力強：不易阻隔，難以防護。(4) 持續時間短：僅炸後一分鐘。(5) 吸收與散射：一般物質皆可吸收之，使其能量減低，或散射之使其進行方向改變。(6) 來自火球。10. 影響初發核射線威力之因素：(1) 爆炸方式，同產量核子武器，空炸與面炸所放出之初發射線，與目標所接受之量，概略相同，地下炸為目標接受之量則甚少。(2) 距離遠近：距離炸點愈近，核射線威力愈強，愈遠則愈弱。(3) 時間久暫：初發核射線乃指核子武器爆炸一分鐘以內放出之核射線，在此目標暴露時間愈久，則感染核射線之劑量愈大。(4) 產量大小：產量愈大，劑量愈大，反之則愈少。(5) 防護程度：任何介於人員與炸點間之物質，均可減弱核射線之強度，而增加防護能力。(6) 天候影響：空氣密度愈大，則初發核射線之射程愈小，反之則可加長其射程，其他天候現象對初發射線則無顯著影響。(7) 地形影響：目標地區之地形對初發核射線有重大影響。如濠溝、大谷、小起伏地等不規則地形對初發射線有重大之影響。高地、山地除對散熱之核射線外，幾可獲得全部之防護。深谷、溝壑亦可觀其形狀而獲相當防護。此外炸點與地面之目標，距離地面愈高則危害愈大。11.副產核射線分感應射線與落塵：(1) 感應射線：A、感應射線之形成：(A)核子武器爆炸高度接近地面之空炸時，有大量之中子衡擊地面，並穿入地面約半公尺之深度，可使土壤中若干元素，如鈉、錳、鋁、矽、鉀與鐵等，因獲中子，而變成放射性元素，此放射性元素能放出阿爾發質點、貝他質點與伽瑪射線。(B) 高空爆炸之中子，當不能射達地面時，則無此種現象。(C)由於土壤之化學成分中，存有極大之變化，故無法準確預測中子感應射線所感染地區之劑量率及大小。(D)其中阿爾發質點能量較低，故主要是貝化質點，與伽瑪射線。(E) 感應射線劑量超過2R/Hr之圓周為範圍，以表示安全之界限。B、感應射線之特性：(A)地區局限之對稱：感應射線地區，圍繞地面零點約成圓形狀態，其劑量率以地面零點處最高，隨距地面零點距離增加而減低。(B) 清除困難：目標地區土壤變為放射性，深度可達半公尺，清除時至少剷除頂部十公分放射性最強烈之土壤，此種清除工作遠較落塵地區困難。(C)持久性：產生感應射線之主要元素中為鉛、錳及鈉、鋁元素在爆炸後半小時皆已衰變，但錳元素可延續20小時，鈉元素更可延續至20小時以後，因之其衰變較落塵為慢，亦即有較長之持久性。C、天候地形對感應射線之影響：(A)天候：天候對感應射級無顯著影響。(B) 地形：炸點地貌之關係可影響感應射線之方向及區域。D、感應線與作戰之關係：(A)感應地區形成地區阻絕，使通過或停留此地區的人員遭受射線危害。(B) 感應地區之通過：部隊繞越此一地區，等待射線覺適合部隊之防護狀況

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我也絕得Kirov答得較好，有回答到重點。而且他都是自己打，不是轉貼網頁~

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我覺得 Kirov
得比較好

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　　先在此澄清一個觀念:核子彈(nuclear bomb)或核子武器(nuclear weapon)是泛指一切以核反應產生的能量為殺傷武器,包括了原子彈(核裂變反應)、氫彈/熱核彈(以核裂變反應引發核聚變反應的武器)...等等;另外,一般原子彈是指純粹用核裂變反應產生的能量為殺傷能力來源的武器,而氫彈/熱核彈則是以核裂變反應引發的核聚變反應為殺傷能力來源的武器。　　以消耗相同重量的彈材(鈽239或鈾235)為基準,那氫彈/熱核彈是威力較大、而原子彈是較小的。　　第一代核武是技術較簡單的原子彈,第二代是威力更強大的氫彈/熱核彈,第三代是五大核子強權國家因為觀察到前兩代核武引爆時產生的各種特殊效應(如:電磁波、高能中子輻射、衝擊波)、然後開發出僅具備其中單一效應作殺傷能力、但大幅減少以往核武會殘留長期輻射污染程度的核武(如:中子彈、電磁波脈衝核彈、衝擊波彈);目前第四代核武也正在壟斷高等核武技術(這種只有經過多次核試才能擁有的能力)的五大核子強權國家研發,是一種完全不會殘留長期輻射污染的「乾淨」核武,有聚變彈(一種類似氫彈,但是不依賴核裂變反應引發核聚變反應的武器,別稱是:乾淨氫彈)、反物質彈、核同質異能素炸藥(一種伴隨著因核武產生核子科學與高能物理學的新型態化合物,能產生比一般軍用高爆炸藥更強上百倍的爆炸力,但幾乎不會有輻射污染問題)、粒子束武器...等等,都是無輻射污染、能當傳統武器用、但威力又比任何傳統武器還大得多的超級武器。　　殺傷範圍會依武器引爆高度、地點附近的地理環境...等因素變化而有所不同;以10000噸當量的氫彈/熱核彈來說,對建築物可造成至少半毀的半徑是1200公尺左右,以輻射性讓附近生物立刻斃命或15天內斃命的半徑約1100公尺。喜歡軍事的朋友~!歡迎加入軍武狂人夢!!!http://mbox.hchs.hc.edu.tw/~military/index2.htm