核爆炸
核爆炸（英语：nuclear explosion）是某些物质的原子核发生裂变或聚变的连锁反应，在瞬时释放出巨大能量，形成高温高压并辐射多种射线的爆炸现象。核爆炸反应释放的能量比炸药爆炸时放出的化学能大得多，并且是在微秒量级的时间内完成的。
核爆炸方式有空中爆炸、地面（水面）爆炸、地下（水下）爆炸。主要的核武器有原子弹、氢弹、中子弹等，其中核爆炸核爆炸装置是依靠核装料内原子核的链式裂变或自持聚变反应，瞬时释放巨大能量而形成爆炸的装置，主要由核部件、炸药爆炸系统、核点火部件及相应的结构件组成。全面禁止核试验后，人们采用了大型电子计算机模拟试验代替实际的核爆炸试验。
核爆炸产生的辐射和放射性碎片对人体有害，可能导致中度至重度皮肤烧伤、眼睛损伤、放射病、辐射诱发的癌症，甚至可能导致死亡，具体取决于人距爆炸半径的距离。 核爆炸还会对气候产生有害影响，持续数月至数年。卡尔·萨根 (Carl Sagan) 等在 1983 年的一篇文章中声称，核战争可能会向大气中释放足够多的粒子，导致地球变冷，全球农作物、动物和农业消失——这种效应被称为“核冬天”。
简史
第一次人造核爆炸于1945年7月16日凌晨5点30分发生在美国新墨西哥州阿拉莫戈多的白沙导弹靶场。该原子弹系内爆型。其爆炸力为2万吨三硝基甲苯当量。
1945年7月26日，美、英、中三国向日本发出最后通谍 ——波茨坦公告，要求日本无条件投降，可是遭到了当时日本政府的拒绝，8月6日，一架美国B—29轰炸机向广岛投下了一枚称为“小男孩原子弹”的235原子弹，爆炸当量为2.1万吨。8月9日，又向长崎市投下了第二枚称为“胖子”的239原子弹，爆炸威力为1.6万吨。
1949年8月29日，苏联成为第二个成功试验核弹的国家。RDS-1原子弹，被苏联称为“第一闪电”，被美国称为“Joe-1”，爆炸力为2.2万吨TNT当量，其本质上是美国胖子钚内爆设计的复制品。
美国的第一个氢弹Mike4于1952年11月1日在埃尼威塔克环礁引爆，产生了10兆吨的爆炸力。苏联测试的第一枚热核武器RDS-6（Joe-4）于 1953年8月12日在哈萨克斯坦塞梅伊试验场引爆，其实验当量估计在40万吨左右。 这枚氢弹是根据苏联科学家安德烈·德米特里耶维奇·萨哈罗夫的“夹心蛋糕”理念设计的。
1957年9月29日，俄罗斯乌拉尔地区克什特姆、车里雅宾斯克两城之间的一个地下核废料存储罐发生爆炸，一片直径10公里的
带着放射元素—90的烟云升空，核辐射扩散面积2000多平方公里。据原苏联遗传学家若列斯·梅德韦杰夫估计，这次爆炸后几天就有几百人辐射致死，当年至少有1000人死于辐射。直到1978年，污染区还有20%的地方未能恢复生产活动。
《华盛顿邮报》的《朝鲜是21世纪唯一进行核试验的国家》中梳理了世界8个国家71年间的核试验数量为2045次（其中美国进行了1032次）。比基尼岛位于太平洋，是马绍尔群岛北部的堡礁，为36个珊瑚礁组成的环礁，中间是鸿湖。第二次世界大战结束，美苏冷战，为了压制苏联，在12年间美国军队在太平洋马绍尔群岛共进行了67次核爆炸试验。比基尼岛由于地势平坦，就成了理想的核爆炸试验场，美国一共在这里进行了23次试验，其中一次为氢弹试验（1952年），在这里爆炸的总当量为广岛原子弹爆炸当量的7000倍，最严重的一次形成1400米直径的弹坑，火球直径5000米，蘑菇云笼罩100多千米，气温达5.5万摄氏度，周围海域近千艘船被迫放弃捕鱼。比基尼岛核试验被称为全球第三次核灾害，其与20世纪50年代初相比有42种生物绝迹，其中28种已灭绝。
1963年，美国、苏联和英国签署了《有限禁止核试验条约》（也称为《部分禁止核试验条约》），其禁止在大气层和水下进行核试验，但是允许地下核试验。美国和苏联于1968年7月1日与其他国际核大国合作签署了《核不扩散条约》。1974年，美国和苏联同意根据《禁止核试验阈值条约》限制地下核试验的数量。1996年签署的《全面禁止核试验条约》全面禁止核弹试爆。然而，由于包括美国在内的许多国家尚未批准，《全面禁止核试验条约》尚未生效。2017年，联合国大会批准了《禁止核武器条约》。
核爆炸方式
核爆炸方式是指在空中不同高度或在地下（水下）不同深度实施核爆炸的形式。 鉴于爆炸环境对核武器爆炸后的各种效果有直接的影响，通常把核爆炸分为4种类型：空中核爆炸、地面（水面）核爆炸以及地下（水下）核爆炸。相关资料分析表明：根据爆炸高度和当量立方根的比值比例爆高，简称比高，比高为60时，核爆炸的火球一般不接触地（水）面。因此，将比高小于60的核爆炸定为地（水）面爆炸，比高等于零的定为触地爆炸。
空中爆炸
空中爆炸，又分为低空爆炸、中空爆炸、高空爆炸和超高空爆炸。当量相同，爆炸方式不相同的核爆炸，其景象和对目标的杀伤破坏效果、造成地面沾染的程度都不相同。其中比高为60～120的定为低空爆炸，比高为120～200的定为中空爆炸，比高为200～250的定为高空爆炸。实际爆炸高度在几十千米以上的是超高空爆炸。
低空爆炸对破坏较坚固的地面目标（如野战工事、人防工事、集群坦克、交通枢纽等）能达到较好的效果，同时还可能造成一定程度的地面放射性沾染。
中空爆炸，用于摧毁对方不太坚固的地面目标（如火炮、汽车、城市建筑、工业厂房等）和杀伤地面暴露人员，不会形成影响部队行动的地面放射性沾染。
高空爆炸，用于杀伤较大范围的地面暴露人员和摧毁脆弱目标（飞机等），不会形成地面放射性沾染。
超高空爆炸，主要用于摧毁飞行中的导弹、火箭和高空飞行器（如卫星）等目标，以及利用核电磁脉冲效应来干扰、破坏敌方的通讯联络和电气、汽车传感器。
地面（水面）爆炸
核爆炸形成的火球接触地面（水面）的爆炸，称为地面（水面）爆炸，简称地爆。地面爆炸用于摧毁地下和浅地下的坚固目标（如地下指挥所、导弹发射井、地下铁道、地面坚固永备工事等），造成对对方军队行动有巨大影响的严重的放射性沾染。水面爆炸用于摧毁对方水面舰艇和港口等目标，并在一定范围内的水域造成严重的放射性沾染。
地下（水下）爆炸
地下爆炸一般用于破坏地下目标，并造成弹坑以形成障碍，深度较浅的地下爆炸可造成严重的放射性沾染。水下爆炸用于摧毁对方潜艇和水面舰艇以及水下设施等目标，也会在一定范围内造成放射性沾染。
原理
核爆炸的原理就是利用链式裂变反应产生的巨大能量导致的一种爆炸，它是由于原子核裂变、核聚变（如、、锂的聚变）或者是这两者的多级串联组合所引发的连续反应，如原子弹、氢弹的爆炸等。裂变过程中：
每消耗一个中子，平均释放出2.5（）个新中子。这些新中子能引起其他核裂变并放出更多的中子。在核反应堆中把核链式反应控制到一种平衡状态，即每一次裂变放出的新中子只有一个用于下一次裂变。处于这种状态时我们说中子倍增系数。如果中子倍增系统大于1，中子数就呈指数增加，因此裂变率也呈指数增加。若是没有任何控制机构，放出的热量终将毁掉链式反应系统。
核爆炸装置在引爆之前，裂变材料分成几个亚临界块，以防止偶然核爆炸。当用电引爆装置引发化学炸药爆炸时，把亚临界块推向中心，达到临界值，链式反应开始。一般化学炸药如三硝基甲苯（TNT）爆炸时释放的能量，来自化合物的分解反应。在这些化学反应里，碳、氢、氧、氮等原子核都没有变化，只是各个原子之间的组合状态有了变化。核反应与化学反应则不一样。在核裂变或核聚变反应里，参与反应的原子核都转变成其他原子核，原子也发生了变化，即实质上是原子核的反应与转变。
核爆炸的发展过程可以用时间来大致区分，例如，以当量为20kt的空中核试验来说明其发展过程。
核武器
核武器是利用能自持进行核裂变或聚变反应释放的能量，产生爆炸作用，并具有大规模杀伤破坏效应的武器的总称。其中核爆炸核爆炸装置简称核装置，它是依靠核装料内原子核的链式裂变或自持聚变反应，瞬时释放巨大能量而形成爆炸的装置。用作武器的核装置，加上引爆控制系统即组成核战斗部。
核装置通常由核部件、炸药爆炸系统、核点火部件及相应的结构件组成。核部件由核装料成形加工并适当组装而成。炸药爆炸系统用以压拢或压紧核裂变部件使其达到超临界状态，并由核点火部件适时产生点火中子去触发链式裂变反应。
核装置中自持聚变反应是由链式裂变反应瞬时释放高能使核聚变装料达到高温高压而造成的。核装置用于核试验时，可不要求其结构能耐受作武器使用时所遭遇的严酷环境，也无突防等需要。
作武器使用的核装置，则既要考虑有较大的威力，又要保持较高的安全性和好的突防性能，并注意形状与核弹壳体的适配性、操作使用的方便性和较低的造价。这种核装置的设计首先是物理设计，这必须深入了解其反应过程，弄清其必须具备的条件与各种物理参数， 提出一个或几个设想方案的物理模型，运用快速大容量计算机作仿真计算，调整拟定的方案使之达到最优，还得通过多次化学轰爆试验， 甚至局部的核试验以进行切合实际的修改。其次才是工程设计，这就要考虑结构强度、环境适应性、安全性、在壳体中的布局和维护使用的方便性等，并做相应的试验进行方案的修改和考核。最后还得通过必要的核试验，校核能否达到给定的技术条件。
核爆炸装置主要类型如下：
原子弹是利用重核裂变链式反应放出的巨大能量造成杀伤破坏的核弹。它主要由核装料、起爆装置、中子源和中子反射层等组成。核装料由235铀、239钚裂变物质制成。引爆装置有引信、常规高能炸药和中子源。如“胖子”内爆式核弹与“小男孩原子弹”枪式核弹。
氢弹是利用轻核聚变反应放出的巨大能量，造成杀伤破坏作用的核武器。由于轻核聚变反应需要在极高的温度下才能进行，所以氢弹又叫热核武器。氢弹的主要组成部分是引爆装置和热核装料。引爆装置是由235铀、238铀、239钚等裂变物质制成的原子弹，它的主要作用是造成聚变反应所需要的极高温度，保证热核反应的顺利进行。热核装料主要是氘化锂。比如美国也是世界上第一个氢弹——“常春藤-麦克”，以及苏联第一枚氢弹RDS-6（Joe-4）。
中子弹又叫加强辐射弹，是利用聚变反应产生的大量高能中子作为主要杀伤因素的一种战术核武器。中子弹一般用当量很小的原子弹作为引爆装置，用铍作中子反射层，用氘氚作为核装料。因此，中子弹是一种小当量的氢弹。其特点是：中子的产额多，能量高，早期核辐射效应增强；当量小；冲击波、光辐射的作用减弱；放射性沾染程度轻等。
核爆炸模拟
核爆炸模拟是利用大型电子计算机进行的模拟试验，可以在相当程度上代替实际的核试验，即利用惯性约束聚变在实验室开展有关核弹物理和核武器效应的理论与实验相结合的研究。核爆模拟研究的目的，旨在全面核禁试后通过实验室研究的手段，用经过实验校验核武器设计的计算机模拟程序来继续研究核武器物理和核武器效应，以便确保库存核武器的安全性、可靠性与有效性，并进一步改善核武器的性能，甚至发展核武器。
惯性约束聚变包括直接驱动和间接驱动两种方式。由于间接驱动方式与核武器的驱动方式非常类似，都是靠X射线辐射烧蚀驱动的, 所不同的是X射线辐射来源不同，前者靠激光在重金属转换出来的X射线辐射或Z-缩装置产生的X射线辐射，后者则靠核武器的初级提供的X射线来引爆次级。因此，在核爆模拟中，通常都采用惯性约束聚变的间接驱动方式来模拟核弹的物理过程。
在间接驱动中，强激光从柱型黑腔金靶的两端入射到腔壁，立即形成称之为电晕区的高温低密度的稀薄的金等离子体。然后，激光继续打到腔壁上，在亚临界密度区域，通过逆韧致吸收和反常吸收加热等离子体，并通过电子热传导传至密度较高 、温度较低的电子烧蚀区，转换为X射线。烧蚀区的这种力学状态是金等离子体发射X射线的最佳状态，X射线发射速率最大。转换出的X 射线能量通过输运沉积到靶丸的外壳，由热辐射间接烧蚀外壳，产生内爆，压缩靶丸内的氘氚燃料，创造热核聚变点火燃烧的条件，实现高增益。因此，间接驱动有时又称之为辐射驱动。
核弹是不可控的大威力的热核爆炸，惯性约束聚变则是可控的微型热核聚变。两者只是在性质上类似，在量上和在装置的构型上以及所使用的材料等方面则均有极大的差别。因此，核爆模拟间接驱动的靶设计与惯性约束聚变间接驱动的靶设计大相径庭。
影响
冲击波
核爆炸为高能量密度爆炸，爆炸瞬时释放出大量能量，产生高温、高压，形成极高密度的“流体力学波阵面”高速向四周推进，与周围环绕介质（一般为大气）产生“流体力学耦合”生成阵面非常陡的冲击波。空气中爆炸时，冲击波的能量通常约占总能量的50%。这样高能量的冲击波向四周传播，产生很强的力学效应。
核爆炸的力学效应与一般爆炸的力学效应相同，但爆炸机理不同，且不同的爆炸条件（高空爆炸、低空爆炸、地面爆炸、水下爆炸、地下爆炸等）对爆炸能量分配影响很大，环境气象条件（温度、风、湿度等）和地形条件（山区、丘陵、平原等）都对爆炸效应产生影响。因而用一般爆炸力学中理想条件下的分析计算方法计算时，会产生较大的偏差，且计算比较复杂。通常工程上都是采用实验得出的经验设计计算方法。
热（光）辐射
光辐射就是核爆炸时从火球辐射出来的光和热。核爆炸瞬间，释放出巨大的能量，在爆炸点造成摄氏度几千万度的极高温，从而发出耀眼的闪光；紧接着，由灼热的爆炸残余物和周围空气等形成一个炽热而明亮的火球。在一定的时间内，火球表面的温度可保持在摄氏几千度以上，它像太阳一样，以光的形式向外辐射出巨大的能量。当火球表面的温度下降到摄氏2000度左右时，火球便停止发光而成为烟团。
光辐射和太阳光相似，它由可见光、紫外线和红外线组成。光辐射和普通光线一样，在空气中以光速直线向外传播。遇到物体时，一部分反射，一部分被吸收。浅色和表面光滑的物体对光辐射反射较多，深色和表面粗糙的物体对光辐射吸收较多。其强度用光冲量表示。光冲量是指火球在整个辐射时间内，投射到与光线垂直的单位面积上的能量，单位为卡/厘米2。光冲量的大小，主要由核爆炸当量、距爆心距离、爆炸方式等因素决定。在其他条件相同的情况下，光冲量与爆炸当量成正比，光冲量随距爆心距离的增加而迅速减小。
光辐射受气候条件的影响。冰和积雪能反射光辐射，可能使光冲量增强40%～90%；云雾雨雪可能使光冲量减弱20%～30%；阴天在云层以下核爆炸时，对地面目标而言，光冲量约增强50%。
核冬天
核冬天就是大规模核战争引起全球急剧降温的理论假设。1983年，五位科学家—理查德·特科、欧文·童尼、托马斯·阿科曼、詹姆斯·波拉克和卡尔 · 萨根在《科学》杂志上联合发表文章，提出了所谓的“核冬天”理论。他们通过对核战争方案模型、粒子微观物理模型和辐射——对流气候模型的模拟计算后指出，一场大规模的核战争除了冲击波、放射性沉降、热（光）辐射等造成的直接破坏性后果外，还将给全球气候带来巨大灾难，使生态遭受极大破坏。据推算，在核战争后的20天内，全球将笼罩在尘埃、浓烟之中，地面辐射平衡遭到破坏，处于漫长的“核黑夜”之中；在核战争后的100天内，北半球的平均气温将降至0℃以下，植物、动物包括人类将大批死亡。核冬天的严重后果引起人们的极大关注，美国、苏联和一些西欧国家为此进行了合作研究。但它的最终被证实还有待科学技术的发展和科学研究的深入。许多学者指出，核冬天理论渲染过于严重，推论过于简单， 仅注意核爆炸引起的烟尘对气候致冷的影响，忽视核爆炸所产生的高温、高热对气候的影响。
防护
防护
对于核爆炸的损伤作用，既有可防性，又有难防性。核试验系列研究结果表明，对早期核辐射防护效果主要取决于防护层的性质和厚度；对光辐射的防护效果主要取决于隐蔽程度和装备防燃性能；对冲击波的防护效果主要取决于抗压与密闭消波性能；对放射性沾染的防护效果主要取决于屏蔽结构的密闭程度和沾染后的洗消效能。常见的防护措施有地形地物（高岗、凹地、桥墩、涵洞等）、民用建筑、人防工事、地铁车站类的大型建筑物、野战工事及大型兵器等。
核爆炸后的处理
对核袭击损伤的抢救抢修，通常采取群众性自救互救和组织抢救队抢救相结合的方法。自救互救的内容有：扑灭服装上着的火；止血；包扎和遮盖创面，固定受伤肢体；保持呼吸道畅通，防止窒息；止痛；初步消除服装和体表的放射性沾染，对重伤员应及时后送。
消除放射性沾染（简称消除沾染）分局部和全部两种。局部除沾染通常由分队指挥员利用战斗间隙，组织对受染人员服装装具、武器装备等主要部位，用毛巾、扫帚，树枝、布团等就便器材，采取擦拭、扫除、拍打、抖拂等方法进行消除。其消除率可达60%～90%左右。全部消除通常在战斗情况允许或战斗结束后，在部队司令部统一组织下，用防化分队洗消车辆以游动洗消或开设固定洗消站两种方式对沾染严重的人员、服装装具、武器装备等全部表面进行消除。其消除率通常接近100%。
对粮消除沾染，可采用过筛、加工脱壳、水洗、风吹等方法，其消除率在90%以上。对饮水消除沾染，可采取土壤净化法和过滤法，其消除率可达30%～75%。对地面、工事消除沾染，可采用铲除、扫除或冲洗等方法。
参考资料
Hydrogen Bomb – 1950.nuclearmuseum.org.2023-12-14
核爆炸.术语在线.2023-12-09
Soviet Hydrogen Bomb Program.nuclearmuseum.org.2023-12-14
Limited or Partial Test Ban Treaty (LTBT/PTBT).nuclearmuseum.org.2023-12-14