核爆炸瞬間產(chǎn)生的巨大能量，形成光輻射、沖擊波、早期核輻射和放射性沾染四種殺傷破壞因素。前三種因素的作用時(shí)間，均在爆炸的幾秒至幾十秒之內(nèi)，故稱(chēng)為瞬時(shí)殺傷因素（instantaneous killing factor）。放射性沾染的作用時(shí)間長(zhǎng)，可持續(xù)幾天，幾周或更長(zhǎng)時(shí)間，以其放射性危害人員健康，因此稱(chēng)為剩余核輻射（recidual unclear radiation）。此外，由核爆炸釋放的γ射線，使空氣分子電離，形成核電磁脈沖(nuclear electro-magnetic pulse)，它的作用時(shí)間不到一秒鐘。主要是破壞或干擾電子和電氣設(shè)備，尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)人畜有殺傷作用。
在30km高度以下大氣層中的核爆炸，上述四種殺傷破壞因素在爆炸總量所占比例大致為：光輻射35％，沖擊波50％，早期核輻射5％，放射性沾染10％。但由于核武器種類(lèi)、當(dāng)量和爆炸環(huán)境的不同，能量分配的比例會(huì)有很大的差異。例如中子彈的早期核輻射（主要是高能中子）的能量比例可高達(dá)40％～80％，其它殺傷因素的能量比例則顯著降低。
一、光輻射
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光輻射（light radiation）是核爆炸瞬間產(chǎn)生的幾千萬(wàn)度的高溫火球，向四周輻射的光和熱、光輻射也稱(chēng)熱輻射(thermal radiaion)。
（二）光輻射的主要性質(zhì)
1．能量釋放：光輻射能量釋放有兩個(gè)脈沖。第一脈沖為閃光階段，持續(xù)時(shí)間極短，所釋放的能量?jī)H為光輻射總能量的1％～2％，主要是紫外線。這階段不會(huì)引起皮膚損傷，但有可能引起視力障礙。第二脈沖為火球階段，持續(xù)時(shí)間可達(dá)幾秒至幾十秒，所釋放的能量占光輻射總量的98％～99％，主要是紅外線和可見(jiàn)光，是光輻射殺傷破壞作用的主要階段。
2．光沖量：光沖量（radiant exposure）是徇衡量光輻射殺傷破壞作用的主要參數(shù)。光沖量是指火球在整個(gè)發(fā)光的時(shí)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)。
3．光輻射的傳播：光輻射具有普遍光的特性，在大氣中是以光速（3×108m.s-1）呈直線傳播。傳播中，受到大氣中各種介質(zhì)的反射、散射和吸收、強(qiáng)度逐漸被削減，但能透過(guò)透明物體發(fā)生作用。
二、沖擊波
（一）沖擊波的形成
核爆炸形成的高溫高壓火球，猛烈向外膨脹，壓縮周?chē)目諝鈱?，形成一個(gè)球形的空氣密度極高的壓縮區(qū)。隨著壓縮壓的迅速向外運(yùn)動(dòng)，其后形成一個(gè)球形的低于正常大氣壓的稀疏區(qū)。兩個(gè)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（blast wave）（圖2-5）。
圖2-5 沖擊波形成及運(yùn)行模式圖
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1．沖擊波的壓力：沖擊波的壓力有超壓（overpressure）、動(dòng)壓（dynamic pressure）以及負(fù)壓（underpressure，negative pressure）三種。壓縮區(qū)內(nèi)超過(guò)正常大氣壓的那部分壓力稱(chēng)為超壓；高速氣流運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的沖擊壓力稱(chēng)為動(dòng)壓。波陣面上的超壓和動(dòng)壓最大，分別稱(chēng)為超壓峰值和動(dòng)壓峰值。以單位面積所承受的壓力表示，其單位是帕斯卡（簡(jiǎn)稱(chēng)帕，符號(hào)Pa，1Pa＝1N.m2，1kPa＝7.501mmHg）。稀疏區(qū)內(nèi)低于正常大氣壓的那部分壓力稱(chēng)為負(fù)壓。沖擊波的殺傷破壞作用主要是由超壓和動(dòng)壓造成的，而負(fù)壓的作用較小。
2．沖擊波的傳播：沖擊波傳播的規(guī)律與聲波相同。壓力越大，傳播越快，最初速度可達(dá)每秒數(shù)公里。以后隨著傳播距離漸遠(yuǎn)，壓力漸小，則速度漸慢，當(dāng)壓力降至正常大氣壓時(shí)，沖擊波就變成聲波而消失。
3．沖擊波的作用時(shí)間：沖擊波到達(dá)某一距離所需的時(shí)間，稱(chēng)為沖擊波的到達(dá)時(shí)間。沖擊波到達(dá)某一點(diǎn)，壓力從開(kāi)始上升至達(dá)峰值所需的時(shí)間，稱(chēng)為壓力上升時(shí)間。超壓持續(xù)作用的時(shí)間，稱(chēng)為正壓作用時(shí)間。壓力上升時(shí)間越短，正壓作用時(shí)間越長(zhǎng)，則殺傷破壞作用就越強(qiáng)，反之則越弱。
三、早期核輻射
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早期核輻射（initial unclear radiation）是核爆炸特有的一種殺傷因素，又稱(chēng)貫穿輻射（penetrating radiation），是核爆炸后最初十幾秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的γ射線和中子流。
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1．傳播速度快：γ射線以光速傳播；中子傳播速度由其能量決定，最大可接近光速。
2．作用時(shí)間短：核裂變和聚變中子以及氮俘獲產(chǎn)生的γ射線。作用時(shí)間不到半秒鐘；裂變碎片γ射線，因碎片多為半衰期短，衰變快，又隨火球、煙云上升，因此不論當(dāng)量大小，早期核輻射對(duì)地面目標(biāo)的作用，時(shí)間多為十幾秒鐘以內(nèi)。
3．能發(fā)生散射：早期核輻射最初基本上呈直線傳播，但在傳播過(guò)程中與介質(zhì)相碰撞可發(fā)生散射，運(yùn)動(dòng)方向呈雜亂地射向目標(biāo)物。
4．貫穿能力強(qiáng)，但能被介質(zhì)減弱：早期核輻射的貫穿能力強(qiáng)，但在通過(guò)各種介質(zhì)時(shí)均會(huì)不同程度地被吸收而減弱，各種物質(zhì)對(duì)早期核輻射的減弱能力通常用物質(zhì)的半減弱層表示。半減弱層是指早期核輻射減弱一半所需的物質(zhì)的層厚度。從表2-2中可見(jiàn)14cm厚的土層，能將早期核輻射減弱50％。另外不同物質(zhì)對(duì)不同種類(lèi)射線的減弱能力是不同的。
表2-2 某些物質(zhì)對(duì)早期核輻射的半減弱層
| 輻射 |
半減弱層（cm） |
| 土壤 |
混凝土 |
木材 |
水 |
鐵 |
| γ射線 |
14.0 |
10.0 |
30.0 |
20.0 |
3.2 |
| 中子 |
13.8 |
10.3 |
11.7 |
5.0 |
4.7 |
5．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(chēng)為感生放射性核素，這種放射性叫感生放射性。
6．早期核輻射量：通常以吸收劑量表示，單位是戈瑞（Gy），中子量有時(shí)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
（一）放射性沾染的形成
核爆炸時(shí)產(chǎn)生的大量放射性核素，在高溫下氣化，分散于火球內(nèi)，當(dāng)火球冷卻成煙云時(shí)，與煙云中微塵以及由地面上升的塵土凝對(duì)成放射性微粒。受重力作用向地面沉降，稱(chēng)放射性落下灰（radioactive fallout），簡(jiǎn)稱(chēng)落下灰。由此造成空氣、地面、水源、各種物體和人體的沾染稱(chēng)為放射性沾染(radioactive contamination)。
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1．組成成分：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組成。落下灰主要發(fā)射β、γ射線。
2．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。顏色與爆區(qū)土壤有關(guān)，可呈黑色、灰色或其它顏色。粒徑大小與爆炸方式有關(guān)，地爆的粒徑較大，自幾微米至幾毫米；空爆的粒徑較小，僅為幾微米至幾十微米。
（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，僅為10％左右。在酸性溶液中溶解度較高，如在0.1N的鹽酸溶液中溶解度為35％～60％。
（3）比活度：落下灰的比活度，隨其粒子徑的增大而減小。爆后1小時(shí)的落下灰，地爆的比活度為107～1010Bq.g-1。
3．落下灰的衰變規(guī)律：試驗(yàn)證明，在爆后1～5000小時(shí)內(nèi)，地面輻射級(jí)（即劑量率）的衰變可用“六倍規(guī)律”粗略計(jì)算，即時(shí)間每增加6倍，輻射級(jí)降至原來(lái)的1/10。如某處爆后1小時(shí)輻射級(jí)為80cGy.h-1；爆后6小時(shí)降到8cGy.h-1；爆后36小時(shí)降到0.8cGy.h-1。
4．放射性沾染量
?。?）地面沾染：用距地面0.7～1m高度的輻射級(jí)表示，單位是戈瑞（或厘戈瑞）每小時(shí)（Gy.h-1、cGy.h-1)。
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(jí)：0.5～10cGy.h-1的地域?yàn)檩p微沾染區(qū)；10～50cGy.h-1的地域?yàn)橹械日慈緟^(qū)；50～100cGy.h-1的地域?yàn)閲?yán)重沾染區(qū)；大于100cGy.h-1的地域?yàn)闃O嚴(yán)重沾染區(qū)。（2）人體或物體表面沾染：用單位面積上的放射性活度表示，單位是貝可.每平方米或貝可.每平方厘米（Bq.m-2、Bq.cm-2)。
?。?）物質(zhì)污染：用比活度表示，單位是貝可.每千克或貝克.每克（Bq.kg-1、Bq.g-1)。
?。?）空氣或液體污染：用放射性濃度表示，單位是貝可.每升或貝可.每毫升（Bq.L-1、Bq.ml-1)。
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