1、核武器的杀伤破坏因素,核爆炸方式 空中爆炸（air burst） 地面爆炸(land surface burst) 地下爆炸(underground burst) 水面爆炸(water surface burst) 水下爆炸(underwater burst)等 划分空爆和地爆的标准：以火球是否接触地面为准，接触地面为地爆；不接触地面为空爆。,评价方法： 用比例爆高（scaled height of burst）（h）表示 比高（h） = 爆炸高度（m）和当量（kt,千吨）立方根的比值来表示。,表3-1 不同爆炸方式的比高（h）,爆炸景象,核爆炸时，产生特异的外观景象。除地下（水下）爆炸外，其
2、共同的特点是依次出现闪光（flash）、火球（fire ball）、蘑菇状烟云（mushroom cloud），并发出巨大响声。,图3-1 氢弹空爆蘑菇状烟云,地下核爆,图3-2 原子弹地面爆炸时的火球,图3-3 原子弹地面爆炸时的蘑菇状烟云,表3-2 核武器空爆和地爆时外观景象的特征,杀伤因素分类 核爆炸时在瞬间产生的巨大能量，形成瞬时杀伤和剩余杀伤两类。 瞬时杀伤（instantaneous killing factor）： 光辐射、冲击波、早期核辐射。 在爆炸的几秒至几十秒之内。,剩余杀伤（residual nuclear radiation）： 1, 放射性沾染。可持续几天，几周或更长
3、时间。 2, 核爆炸释放的射线，使空气分子电离，形成核电磁脉冲(nuclear electro-magnetic pulse)，它的作用时间不到一秒钟。主要是破坏或干扰电子和电气设备。 30km高度以下大气层中的核爆炸，光辐射35%，冲击波50%，早期核辐射5%，放射性沾染10%。,一、光辐射 光辐射（light radiation）是核爆炸瞬间产生的几千万度的高温火球，它向四周辐射出光和热、占核爆总能量的35%左右，其杀伤作用取决于光冲量。 光辐射能量释放有两个杀伤脉冲。 第一脉冲为闪光阶段，持续时极短主要是紫外线 视力障碍。 第二脉冲为火球阶段，持续时间可达几秒至几十秒，能量占光辐射总量的
4、98%99%，主要是红外线和可见光，是光辐射杀伤破坏作用的主要阶段。,光辐射杀伤评价： 光冲量 （radiant exposure）光冲量是指火球在整个发光的时间内，投射到与光辐射传播方向相垂直的单位面积上的能量，单位是： 焦耳每平方米或焦耳每平方厘米（Jm-2、Jcm-2）。,二、冲击波形成原理 核爆炸形成的高温高压火球，向外膨胀，压缩周围的空气层，形成球形空气密度极高的压缩区。随着压缩压的迅速向外运动，其后形成一个低于正常大气压的稀疏区。两个区域紧密相连，在介质中迅速传播，形成了核爆炸的冲击波（blast wave）。,图3-4 冲击波形成及运行模式图,冲击波的压力： 分超压、动压和负压三
5、种 压缩区内超过正常大气压的那部分压力称为超压overpressure）； 高速气流运动所产生的冲击压力称为动压（dynamic pressure）。 稀疏区内低于正常大气压的那部分压力称为负压。冲击波的杀伤破坏作用主要是由超压和动压造成。 压力上升时间越短，正压作用时间越长，则杀伤破坏作用就越强，反之则越弱。,三、早期核辐射 早期核辐射（initial unclear radiation）是核爆炸特有的一种杀伤因素，又称贯穿辐射（penetrating radiation），是核爆炸后最初十几秒钟内产生的射线和中子流，它占核爆总能量的5%左右。杀伤作用特点：传播速度快 作用时间短 能发生散射
6、 贯穿能力强,一些物质对早期核辐射的半减弱层（cm）, 射 线 14.0 10.0 25 2 3 3.2 中 子 13.8 10.3 11.7 5.5 9.7,射线种类 土壤 混凝土 木材 水 铁,产生感生放射性：土壤、兵器、含盐食品及药品中某些稳定性核素的原子核，俘获慢中子形成放射性核素。这种放射性核素称为感生放射性核素，这种放射性叫感生放射性。 剂量评价 早期核辐射剂量评价通常以吸收剂量表示，单位用戈瑞（Gy），中子有时选用中子通量表示，中子通量是指单位面积（m-2或cm-2）上的中子数。,四、放射性沾染(radioactive contamination) 核爆炸时大量放射性核素，在高温
7、下气化，分散于火球内，当火球冷却成烟云时，与烟云中微尘以及由地面上升的尘土凝对成放射性微粒。受重力作用向地面沉降，称放射性落下（radioactive fallout），简称落下灰。由此造成空气、地面、水源、各种物体和人体的沾染称为放射性沾染。,沾染成分 放射性落下灰由核裂变产物、感生放射性核素和未裂变的核装料三部分，主要发射、射线。 理化特性（1）状态：落下灰粒子呈球形或椭圆形微粒，粒内放射性物质分布均匀。颜色与土壤有关。粒径大小与爆炸方式有关。（2）溶解度：溶解度与落下灰的粒径大小，放化成分以及溶剂的酸碱度有关。水中溶解度较低，在酸性溶液中溶解度较高。 （3）比活度：落下灰的比活度，随其粒
8、子直径的增大而减小。爆后1小时的落下灰，地爆的比活度为1071010 Bqg-1。,衰变规律： 爆后15000小时内，地面辐射级（即剂量率）的衰变可用“六倍规律”粗略计算，即时间每增加6倍，辐射级降至原来的1/10。 如某处爆后1小时辐射级为80cGyh-1；爆后6小时降到8cGyh-1；爆后12小时降到0.8cGyh-1。,沾染区划定 通常将0.5cGyh-1的地域定为沾染边界。 将地面沾染的严重程度划分为四级： 0.510cGyh-1的地域为轻微沾染区； 1050cGyh-1的地域为中等沾染区； 50100cGyh-1的地域为严重沾染区； 大于100cGyh-1的地域为极严重沾染区。 人体
9、或物体表面沾染用单位面积上的放射性活度表示（Bqm-2、Bqcm-2）。物质污染用比活度表示（Bqkg-1、Bqg-1）。 空气或液体污染用放射性浓度表示 （BqL-1、Bqml-1）。,核武器伤概述,一、核武器的杀伤范围 核爆炸时三种瞬时杀伤因素的作用而使人员发生现场死亡（阵亡）和损伤的地域，称为杀伤区。 从爆心投影点到达能发生不同程度杀伤（杀情）的距离称为杀伤半径，其最远处称为杀伤边界。 从爆心向外，由近到远，人员所受损伤的程度，由重到轻，一般可将人员遭受杀伤的地域划分为极重度、重度、中度和轻度四个杀伤区。 对开阔地面暴露人员杀伤半径均以致伤概率为50%计。,图 3-6 投向广岛的原子弹“
10、Little boy”,图3-5 日本长崎遭受核袭击惨状,二、伤类与伤情 （一）伤类,（二）伤情 各类损伤按严重程度，可分为轻度、中度、重度和极重度四级。 轻度损伤 不会丧失战斗力，可不住院治疗，但要进行必要的医疗处理和照顾。中度损伤丧失战斗力 多需住院治疗，预后良好。 重度损伤 将立即或很快丧失战斗力。经积极救治，预后较好，大部分可治愈。 极重度损伤 可部分治愈，大量死亡。,三、几种杀伤因素致伤特点光辐射的致伤作用 直接烧伤：光辐射可引起体表皮肤、粘膜等烧伤，称为直接烧伤或光辐射烧伤。 间接烧伤：在光辐射作用下，建筑物、工事和服装等着火引起人体烧伤，称为间接烧伤或火焰烧伤。 光辐射的致伤作用
11、，主要取决于光冲量的大小。,光辐射烧伤的特点（4点）： 1.烧伤部位的朝向性，烧伤创面界线比较清楚。 2.烧伤深度的表浅性：光辐射作用时间的短暂，决定了烧伤深度的表浅。除近距离内可发生大面积深度烧伤外，多以度为主。即使发生度烧伤，也很少累及皮下深层组织。 3.特殊部位烧伤的发生率高 （1）颜面、耳、颈和手部等身体暴露部位最容易发生烧伤。 （2）呼吸道烧伤：是由于吸入炽热的空气、尘埃、泥沙、烟雾，甚至在燃烧环境中吸入火焰引起的。,（3）眼烧伤：光辐射性可引起眼睑、角膜和眼底烧伤。 4.闪光盲（flash blindness）： 核爆炸的强光刺激眼睛后，使视网膜上感光的化学物质视紫质被“漂白分解”
12、，从而造成暂时的视力障碍，称为闪光盲。 不经治疗，在爆后几秒到34小时即可自行恢复，不留任何后遗症。对于执行指挥、飞行、驾驶和观测人员的影响较大。,冲击波的致伤的作用 冲击波损伤，简称冲击伤（blast injuries），是冲击波直接或间接作用于人体所造成的各种损伤。 1.直接冲击伤 （1）超压和负压的直接作用，主要伤及心、肺、胃肠道、膀胱、听器等含气体或液体的脏器，以及密度不同的组织之间的连接部位。,如：超压挤压腹壁，使腹压增高，模隔上顶，下腔静脉血突然涌入心、肺、心肺血容量骤增；另一方面又压迫胸壁，使胸腔容积缩小，胸腔内压急剧上升。超压过后，紧接着负压作用，又使胸腔、腹腔扩张。这样急剧的
13、压缩和扩张，使胸腔内发生一系列血液动力学的急剧改变，从而造成心、肺、血管的损伤。（2）动压的抛掷和撞击作用： 人体受冲击波的冲力作用后，获得加速度，发生位移或被抛掷（想象蚂蚁被风扇吹），在移动和降落过程中，与地面或其它物体碰撞而发生各种损伤。如肝、脾破裂，软组织撕裂，颅脑损伤，骨折，脱臼，甚至肢体离散。,2.间接冲击伤：由于冲击波的作用，使各种工事，建筑物倒塌，产生大量高速飞射物，间接地使人员产生的各种损伤，常见的有挤压伤、砸伤、飞石伤、玻片伤、泥沙堵塞上呼吸道窒息等。 冲击损伤临床特点 （1）多处受伤、多种损伤、伤情复杂，既有直接损伤又有间接损伤；既有外伤又有内脏损伤；既可能是单纯冲击伤，又
14、可能复合烧伤和放射损伤。 （2）外轻内重、发展迅速，重度以上的内脏损伤，因伤情急剧发展，代偿失调，可迅速出现休克和心肺功能障碍，甚至导致伤员死亡。,早期核辐射的致伤作用 （详见急性放射病章节），也可能发生小剂量外照射生物效应。,放射性沾染的致伤作用 放射性沾染对人员的损伤有三种方式： 1.外照射损伤：人员在严重沾染区停留，受到射线外照射剂量1Gy时，可引起外照射急性放射病。是落下灰对人员的主要损伤。 2.内照射损伤：落下灰通过各种途径进入体内，当体内放射性核素达到一定的沉积量时，可引起内照射损伤。 3.射线皮肤损伤：落下灰直接接触皮肤，当剂量5Gy时，可引起射线皮肤损伤。 在沾染区停留较久而又
15、没有防护的人员，可能同时受到三种方式的复合损伤。,四、影响核武器杀伤作用的主要因素 核武器的杀伤作用受多种因素的影响，主要有三个方面。 （一）核武器的当量和爆炸方式 （二）人口密度和防护情况 （三）自然条件,1. 核武器当量：当量增大，总的杀伤范围随之增大，但三种杀伤因素的杀伤范围并非按比例增大的，其中光辐射增加最多，其次冲击波，而早期核辐射增加最少。 万吨以下核爆炸，以早期核辐射的杀伤半径最大，冲击波次之，光辐射最小 万吨以上核爆炸，以光辐射的杀伤半径最大，冲击波次之，早期核辐射最小。 50万吨以上因为现场死亡区域超过早期核辐射杀伤区域，所以基本上均是单纯烧伤和烧冲复合伤，复合伤的发生比例，
16、地爆时约占60%90%，空爆时约占30%50%。,2.核武器爆炸方式：空爆的总杀伤范围大于地爆，但四种杀伤因素的杀伤范围又不尽相同。 烧伤和冲击伤的范围空爆大于地爆，但近区内的伤情地爆重于空爆；早期核辐射的杀伤范围地爆大于空爆； 放射性沾染：地爆时沾染地域较局限而严重，空爆时沾染地域广泛而较轻，比高越大，沾染越轻。,（二）人口密度和防护情况 人口稠密、大部队集结地区遭到核袭击时，造成的伤亡必然严重。 核袭击时，如人员准备充分，采取有效防护，则杀伤范围将比开阔地无防护的暴露人员大为缩小。,（三）自然条件1.气象条件 （1）大气能见度低能缩短光辐射和早期核辐射的杀伤半径。 （2）冰和积雪的反射能增
17、强光辐射的作用。 （3）核武器在云层以上爆炸，云层的吸收会削弱光辐射和早期核辐射对地面的作用；在云层下爆炸，则会增强光辐射对地面的作用。 （4）雨、雪能加速落下灰沉降，减轻空气沾染而加重地面沉降局部沾染，地面沾染后下大雨冲刷或冰雪覆盖，能降低地面剂量率。,图 3-9 广岛核袭击破坏示意图,（5）高空风风向能改变云迹区形状和沿横向的沾染分布；风速能改变热线方向的沾染分布。风越大，沾染地域扩大而均匀，近区的沾染程度普遍降低而远区相对升高。 （6）天气寒冷，大气密度增大，可缩短早期核辐射的杀伤半径。天寒穿着厚实，暴露部位减少，发生光辐射烧伤会明显减少。,2. 地形地物（1）丘陵、山地、建筑物等的正斜面，因冲击波反射再压缩而增强作用；反斜面可避免或减轻三种瞬时杀伤因素的作用。（2）低于地面的凹地、弹坑、涵洞、沟渠等均能削弱三种杀伤因素的作用；但山谷通道如遇冲击波的合流则可加重杀伤效应。,图3-10 长崎市破坏概况示意图,
