核弹爆炸时会发生什么?

时间:2022-03-14 10:53 来源:新浪科技 作者:佚名 阅读:1287 原文链接:点击获取

有人认为,未来的世界大战很可能会是一场核战争。对生活在地球上的人类而言,核弹爆炸意味着什么?核爆炸后又会发生什么?

当然,这些问题的答案取决于引爆的核弹有多少。据美国科学家联合会的介绍,俄罗斯和美国拥有世界上90%的核武器。俄罗斯拥有1588枚部署在洲际导弹上的核武器,而这些导弹的射程至少为5500公里,并设有重型轰炸机基地,可以搭载并投放核武器;美国拥有1644枚同样的核武器(两国还拥有近5000枚时刻等待发射的现役核弹)。很容易想见,一场全面的核战争可能就意味着人类的灭绝——不仅因为最初巨大的人员伤亡,还因为随之而来的全球变冷,即所谓的“核冬天”。

根据一些外交政策专家的说法,也许更有可能出现的情况是,参战国使用所谓的“战术原子武器”进行一场有限规模的核冲突。据詹姆斯·马丁核不扩散研究中心称,美国和俄罗斯30%到40%的核武库都是由这种小型核弹构成的,这些核弹的陆上射程不到500公里,海上或空中射程不到600公里。这些武器仍然会在爆炸区附近产生毁灭性的影响,但不会造成最糟糕的全球核灾难。

热核弹头通过裂变和聚变过程来产生爆炸

热核弹头通过裂变和聚变过程来产生爆炸

核爆炸过程

核武器有不同的类型和大小,而现代核弹都是通过触发裂变反应开始的。简单来说,裂变就是将较重(原子序数较大)的原子分裂成较轻(原子序数较小)的原子,并在这个过程中释放中子;释放出去的中子会冲向附近原子的原子核,使原子核分裂,引发不受控的连锁反应。

裂变爆炸的结果是毁灭性的:摧毁日本广岛和长崎的就是利用核裂变炸弹,即原子弹,其威力在1.5万吨到2万吨TNT炸药之间。然而,许多现代核武器可能会造成更大的破坏。热核武器,即氢弹,可以利用最初裂变反应的能量将武器内的氢原子融合,即聚变。这种聚变反应会产生更多的中子,导致更多的裂变,而裂变又产生更多的聚变,如此循环往复。据非政府组织忧思科学家联盟称,氢弹爆炸的结果就是形成一个温度与太阳中心温度不相上下的火球。热核武器已经有过多次试验,但从未在战斗中使用过。

可以说,当人身处这样一场核爆炸的中心时,结局只有一个:立即死亡。例如,根据2007年的一份报告,一枚1万TNT吨当量的核武器(相当于在广岛和长崎投下的原子弹大小)会立即造成距离地面3.2公里范围内约50%的人死亡(据国际废除核武器运动组织ICAN称,空中核爆炸的破坏半径更大)。导致这些死亡的原因将是火灾、强烈的辐射和其他致命伤害。其中,一些人会因爆炸产生的冲击波而受伤,而大多数人的受伤则是因为倒塌的建筑物或飞行的弹片;爆炸半径0.8公里内的大多数建筑都将被摧毁或严重受损。

据美国政府网站Ready.gov的建议,在得到任何预警——或者从官方渠道,或者亲眼看到附近爆炸所产生的闪光——之后,应当躲到地下室或大型建筑的内部中心,在那里至少待上24小时,以避免受到最严重的放射性坠尘伤害。

然而,据国际红十字委员会(ICRC)称,在核爆地区附近的幸存者几乎得不到任何帮助。由于道路和火车轨道被毁,医院被夷为平地,以及医生、护士和急救人员的伤亡,使得外界几乎没有可能向爆炸区域运送物资或救援人员,尤其是考虑到核爆后的高辐射水平。此外,幸存者会携带放射性尘埃,需要清洁处理。根据麻省理工学院出版社2021年出版的《21世纪的核选择:公民指南》(Nuclear Choices for the Twenty-First Century: A Citizen‘s Guide)一书,大多数人可能会在最初的热爆炸中遭受热灼伤。该书还指出,死亡也可能是火风暴造成的;这取决于爆炸区域的地形,由最初爆炸引起的大火可以汇集起来,产生能为自己提供燃料的风暴。据美国能源部的资料,这样的火风暴曾经在日本广岛发生,吞没了11.4平方公里的区域。

  1946年7月25日,Baker水下核试验产生了巨大的蘑菇云,将辐射扩散到各个方向。这张照片是从比基尼岛的一座塔上拍摄的

  1946年7月25日,Baker水下核试验产生了巨大的蘑菇云,将辐射扩散到各个方向。这张照片是从比基尼岛的一座塔上拍摄的

放射性沉降物

辐射是核爆炸的次要后果,而且危害更大。根据《21世纪的核选择》一书,投在日本的原子弹造成了局部的放射性尘降,相比之下,现代热核武器会将放射性物质爆破到平流层(地球大气层的中层),造成了全球性的放射性尘降。放射性尘降的程度取决于核弹是在空中爆炸还是在地面上引爆的,前者会使全球放射性尘降状况恶化,但会减弱核爆点的直接影响;后者的全球影响有限,但可以直接毁灭爆炸地区。

爆炸后48小时内的放射性沉降风险最高。根据美国橡树岭国家实验室1987年编写的手册《核战争生存技能》(Nuclear War Survival Skills),在没有雪或雨——二者都有助于放射性沉降物更快地落到地面上——的情况下,广泛飘浮的尘埃粒子在落到地面时可能具有最小的放射性。

《核战争生存技能》还指出,在核爆炸48小时后,最初暴露在每小时1000伦琴下的区域,此时所受到的辐射将只有每小时10伦琴。根据该手册,当人在几天内受到总剂量约为350伦琴的辐射时,约有一半的可能会死于急性辐射中毒。(相比之下,一次典型的腹部CT扫描可能会使人暴露在少于1伦琴的辐射中。)

暴露在辐射尘中的幸存者在余生中患上癌症的风险很高。据国际红十字委员会称,广岛和长崎的专科医院收治了1万多名官方承认的1945年核爆炸幸存者,这些幸存者中的大多数死于癌症;在核爆炸后的头10年到15年里,受到辐射照射的受害者患白血病的比例是正常水平的4到5倍。

环境灾难

核辐射和放射性沉降物会对环境和人体健康造成严重影响。如果核冲突的规模足够大,核爆炸甚至可能影响气候。

放射性尘埃甚至可能会落到农田上。2017年,美国斯坦福大学国际安全与合作中心和劳伦斯·利弗莫尔国家实验室荣誉退休主任迈克尔·梅指出,如果放射性尘埃进入食物供应链,将可能导致长期的健康问题,比如癌症。这其中,放射性碘的伤害尤其显著。

放射性碘即碘-131,是人工核裂变产生的一种碘的放射性同位素。被奶牛摄入的碘会浓缩在牛奶中,而牛奶中的碘会浓缩到儿童的甲状腺中,进而导致甲状腺癌。因此,核灾难发生后遭受游离碘辐射暴露时,于4小时内服用碘片(碘化钾),可使不具放射性的碘-127在甲状腺饱和,从而减少甲状腺对放射性碘的吸收。

核战争期间,如果引爆足够多的核弹,会造成大量的尘埃和烟灰注入大气,从而对气候产生严重的降温作用。根据2012年发表在《原子科学家公报》(The Bulletin of the Atomic Scientists)的一项分析,一次或两次核爆炸不会造成全球性的影响,而如果是引爆100颗相当于1945年在广岛投下的原子弹的核武器,会使全球气温降到低于小冰期(从大约1300年到1850年)的水平。随之而来的将是剧烈而突然的气候变化:地球气温在小冰期下降了多达2摄氏度,比自工业革命以来的升温(大约1摄氏度)水平还高。如果是今天发生这样突然的降温,将会直接影响农业和食品供应。小冰期造成了严重的农作物歉收和饥荒,而当时全球人口还不到今天的七分之一。

为了最大限度地提高我们在核袭击中幸存的机会,官方机构的建议是,在安全的庇护所中准备一套应急用品。同样的装备也可以用于其他灾难,比如飓风或长期断电。(任天)