核爆炸瞬間產生的巨大能量，形成光輻射、衝擊波、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間，均在爆炸的幾秒至幾十秒之內，故稱為瞬時殺傷因素（instantaneous killing factor）。放射性沾染的作用時間長，可持續幾天，幾周或更長時間，以其放射性危害人員健康，因此稱為剩餘核輻射（recidual unclear radiation）。此外，由核爆炸釋放的γ射線，使空氣分子電離，形成核電磁脈衝(nuclear electro-magnetic pulse)，它的作用時間不到一秒鐘。主要是破壞或干擾電子和電力設備，尚未發現對人畜有殺傷作用。
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佔比例大致為：光輻射35％，衝擊波50％，早期核輻射5％，放射性沾染10％。但由於核武器種類、當量和爆炸環境的不同，能量分配的比例會有很大的差異。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40％～80％，其它殺傷因素的能量比例則顯著降低。
一、光輻射
（一）光輻射的形成
光輻射（light radiation）是核爆炸瞬間產生的幾千萬度的高溫火球，向四周輻射的光和熱、光輻射也稱熱輻射(thermal radiaion)。
（二）光輻射的主要性質
1．能量釋放：光輻射能量釋放有兩個脈衝。第一脈衝為閃光階段，持續時間極短，所釋放的能量僅為光輻射總能量的1％～2％，主要是紫外線。這階段不會引起皮膚損傷，但有可能引起視力障礙。第二脈衝為火球階段，持續時間可達幾秒至幾十秒，所釋放的能量佔光輻射總量的98％～99％，主要是紅外線和可見光，是光輻射殺傷破壞作用的主要階段。
2．光衝量：光衝量（radiant exposure）是徇衡量光輻射殺傷破壞作用的主要參數。光衝量是指火球在整個發光的時間內，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的反射、散射和吸收、強度逐漸被削減，但能透過透明物體發生作用。
二、衝擊波
（一）衝擊波的形成
核爆炸形成的高溫高壓火球，猛烈向外膨脹，壓縮周圍的空氣層，形成一個球形的空氣密度極高的壓縮區。隨著壓縮壓的迅速向外運動，其後形成一個球形的低於正常大氣壓的稀疏區。兩個區域緊密相連，在介質中迅速傳播，形成了核爆炸的衝擊波（blast wave）（圖2-5）。
圖2-5 衝擊波形成及運行模式圖
（二）衝擊波的主要性質
1．衝擊波的壓力：衝擊波的壓力有超壓（overpressure）、動壓（dynamic pressure）以及負壓（underpressure，negative pressure）三種。壓縮區內超過正常大氣壓的那部分壓力稱為超壓；高速氣流運動所產生的衝擊壓力稱為動壓。波陣面上的超壓和動壓最大，分別稱為超壓峰值和動壓峰值。以單位面積所承受的壓力表示，其單位是帕斯卡（簡稱帕，符號Pa，1Pa＝1N.m2，1kPa＝7.501mmHg）。稀疏區內低於正常大氣壓的那部分壓力稱為負壓。衝擊波的殺傷破壞作用主要是由超壓和動壓造成的，而負壓的作用較小。
2．衝擊波的傳播：衝擊波傳播的規律與聲波相同。壓力越大，傳播越快，最初速度可達每秒數公里。以後隨著傳播距離漸遠，壓力漸小，則速度漸慢，當壓力降至正常大氣壓時，衝擊波就變成聲波而消失。
3．衝擊波的作用時間：衝擊波到達某一距離所需的時間，稱為衝擊波的到達時間。衝擊波到達某一點，壓力從開始上升至達峰值所需的時間，稱為壓力上升時間。超壓持續作用的時間，稱為正壓作用時間。壓力上升時間越短，正壓作用時間越長，則殺傷破壞作用就越強，反之則越弱。
三、早期核輻射
（一）早期核輻射的形成
早期核輻射（initial unclear radiation）是核爆炸特有的一種殺傷因素，又稱貫穿輻射（penetrating radiation），是核爆炸後最初十幾秒鐘內產生的γ射線和中子流。
（二）早期核輻射的主要性質
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．作用時間短：核裂變和聚變中子以及氮俘獲產生的γ射線。作用時間不到半秒鐘；裂變碎片γ射線，因碎片多為半衰期短，衰變快，又隨火球、煙雲上升，因此不論當量大小，早期核輻射對地面目標的作用，時間多為十幾秒鐘以內。
3．能發生散射：早期核輻射最初基本上呈直線傳播，但在傳播過程中與介質相碰撞可發生散射，運動方向呈雜亂地射向目標物。
4．貫穿能力強，但能被介質減弱：早期核輻射的貫穿能力強，但在通過各種介質時均會不同程度地被吸收而減弱，各種物質對早期核輻射的減弱能力通常用物質的半減弱層表示。半減弱層是指早期核輻射減弱一半所需的物質的層厚度。從表2-2中可見14cm厚的土層，能將早期核輻射減弱50％。另外不同物質對不同種類射線的減弱能力是不同的。
表2-2 某些物質對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．產生感生放射性：土壤、兵器、含鹽食品及藥品中某些穩定性核素的原子核，俘獲慢中子形成放射性核素。這种放射性核素稱為感生放射性核素，這种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。
四、放射性沾染
（一）放射性沾染的形成
核爆炸時產生的大量放射性核素，在高溫下氣化，分散於火球內，當火球冷卻成煙雲時，與煙雲中微塵以及由地面上升的塵土凝對成放射性微粒。受重力作用向地面沉降，稱放射性落下灰（radioactive fallout），簡稱落下灰。由此造成空氣、地面、水源、各種物體和人體的沾染稱為放射性沾染(radioactive contamination)。
（二）放射性沾染的主要性質
1．組成成分：放射性落下灰由核裂變產物、感生放射性核素和未裂變的核裝料三部分組成。落下灰主要發射β、γ射線。
2．理化特性
（1）狀態：落下灰粒子呈球形或橢圓形微粒，粒內放射性物質分布均勻。顏色與爆區土壤有關，可呈黑色、灰色或其它顏色。粒徑大小與爆炸方式有關，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鹼度有關。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。爆後1小時的落下灰，地爆的比活度為107～1010Bq.g-1。
3．落下灰的衰變規律：試驗證明，在爆後1～5000小時內，地面輻射級（即劑量率）的衰變可用「六倍規律」粗略計算，即時間每增加6倍，輻射級降至原來的1/10。如某處爆後1小時輻射級為80cGy.h-1；爆後6小時降到8cGy.h-1；爆後36小時降到0.8cGy.h-1。
4．放射性沾染量
（1）地面沾染：用距地面0.7～1m高度的輻射級表示，單位是戈瑞（或厘戈瑞）每小時（Gy.h-1、cGy.h-1)。
通常將0.5cGy.h-1的地域定為沾染邊界。將地面沾染的嚴重程度劃分為四級：0.5～10cGy.h-1的地域為輕微沾染區；10～50cGy.h-1的地域為中等沾染區；50～100cGy.h-1的地域為嚴重沾染區；大於100cGy.h-1的地域為極嚴重沾染區。（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)。
（3）物質污染：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)。
（4）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)。
更多醫學百科條目
核武器概述 | 核武器的殺傷作用 
訂閱討論RSS