来自 军事 1970-01-01 08:00 的文章

谈起大规模杀伤性武器(Weapon of Mass Destruction)这一话题,相信大家第一个想到的,就是核武器。的确,相较于其他大规模杀伤性武器(细菌、化学和放射性)来说,核武器这种威力极大、破坏力极强的武器,已经在人们的潜意识中,成为了大规模杀伤性武器的代名词。

广岛市(左)与长崎市(右)上空,原子弹爆炸后产生的蘑菇云

核武器自诞生以来,因为宣传等多方面原因,导致其威力在人们的印象中被不断的曲解和夸张。这些错误的理解,也逐渐变成了一个个恐怖的说法,例如什么五十多年寸草不生、一百年左右无法居住、威胁未来数代人的生活、会将人类炸回石器时代……而且还有许多人,对此类说法深信不疑。今天呢,咱们就来聊一聊,关于核武器防护的那些事儿。

核武器的杀伤破坏因素

1951年11月1日,内华达试验场进行的核试验,部署的士兵们正在距离爆心9.7公里的位置观看

俗话说到好,知彼知己,百战不殆,要想能够对核武器进行一定的防护,就必须先了解一下核武器的杀伤破坏因素。核武器的杀伤破坏因素,主要由热辐射(占总能量的30%-50%)、冲击波(占总能量的40%—50%)、贯穿辐射(占总能量的5%)和放射性沾染(占总能量的5%-10%)这四个方面组成。

热辐射

原子弹爆炸时,一秒内的连续变化(三位一体核试验)

原子弹爆炸时,一秒以上的连续变化(三位一体核试验)

热辐射是指在核武器爆炸时,从火球中爆发出的强光和高温(包括可见光,红外光和紫外光)。在晴朗的天气下,其作用范围超过冲击波,而作用的具体范围,则会随着武器爆炸当量的增加而增长。

长崎市,距离爆心约110米的松山町附近,地上遍布被热辐射烧焦的尸体

长崎市,距离爆心约900米处,一对死于热辐射的母子

热辐射能够对人体暴露部分(例如脸部、颈部、手部)皮肤、眼底视网膜造成直接灼伤。例如20000吨TNT当量的核武器在空中爆炸时,距爆炸中心(爆心)两至三公里内无防护人员,会遭到不同程度的灼伤,距离越近灼伤越严重。同时,由于人眼底能够聚光(晶状体能够将更多的热量集中在视网膜上),所以很容易造成眼底视网膜灼伤。而灼伤的距离,要比致使暴露皮肤灼伤的距离更远。例如在上述当量条件之下,虽然在三公里处,无防护人员裸露在外的皮肤灼伤程度较轻,但仍可能会造成视网膜严重灼伤导致失明。

被热辐射灼伤双眼导致失明的女孩

此外,热辐射在照射到任何物体之上,都有可能引起燃烧。当热辐射作用于一个物体上时,一部分会被反射,一部分会穿透物体,其余的则会被吸收。在吸收热辐射后,会造成温度迅速升高。如果是易燃物品(木材、布料等),将会被点燃或直接烧焦,如果是非易燃物品,那么只会造成表面温度迅速升高。同时,物品是否会被点燃,还得综合热辐射持续时间的长短及距离爆心的远近。

广岛原子弹爆炸后,8月6日中午时分,幸存者们在火灾风暴中争相逃窜

在这种情况之下,如果城镇中的易燃物品、易燃建筑较多的话,就会造成多处同时起火,之后在混乱气流的作用下,转为大面积巨型火灾(又称火灾风暴)。

冲击波

冲击波是指从爆心迅速向外扩散的高速、高压气浪。它是由核武器爆炸时产生的高压气体,猛烈压缩周围空气形成的,核武器爆炸时主要的破坏力,就来自于冲击波。冲击波对于人员、物体和建筑的损伤与破坏,主要是通过超压(或称静态超压)、动压(或称动态压强)造成的。

1953年3月17日,内华达州试验场,冲击波摧毁一幢距离爆心1000米建筑物的全过程

超压是由于空气被压缩,压力骤然增加而形成的,它会把建筑物“挤压”垮。除加固结构外,大多数建筑物只能承受35.5 千帕斯卡的压力,55千帕斯卡会彻底摧毁木制或砖石结构建筑,而爆炸一般至少会出现几十万帕斯卡的压力。另外,还会造成人员鼓膜破裂(在22千帕斯卡时)、肺部损伤(在70千帕斯卡时)。

广岛的一处废墟,在冲击波的作用下,虽然建筑物的其他部分全被摧毁了,但是内墙却没有倒

动压则是空气高速运动形成的,它仿佛像从爆心刮来的暴风一样,具有较强的冲击力。例如15000吨TNT当量的核武器爆炸时,冲击波的速度超过440米/秒(音速为340.29米/秒)。

核武器爆炸中,大多数破坏就是由超压和动压配合完成的。超压“挤压”建筑物,使其结构变得脆弱,紧随而来的动压,会将那些随时会倒塌的建筑彻底摧毁。而无任何防护的人员,则会在超压的作用下鼓膜破裂、肺部损伤,在紧随其后的动压中被抛出去,引起内脏损伤或骨折,另外还会被建筑物碎片(砖瓦、玻璃等)间接伤害。

在冲击波的作用下,建筑物的一层已经完全垮塌,但二层却大体残存

贯穿辐射

贯穿辐射,是指在核武器爆炸最初的十几秒内,释放出的大量看不见的射线(中子射线、γ射线,α射线和β射线),它们会以光速(299792458米/秒)从爆心向四周传播。这些射线具备较强的穿透力,可以穿透人体或一定厚度的物体。

贯穿辐射被不同厚度物体削弱辐射剂量的示意图

贯穿辐射在穿透各种物体或人体的同时,也会被各种物体削弱辐射剂量(物体越厚、密度越大,削弱的作用就越强(例如在穿过1米厚的土层时,只剩下百分之一)。另外,还会因距离而降低辐射剂量(随着距离的拉大,辐射会扩散到更大的区域,同时也会通过大气吸收和散射来降低剂量)。一般情况下,在爆心附近,中子射线和γ射线剂量都非常高,而随着距离的拉大,中子与γ射线的剂量会逐渐降低,最终消失。

广岛,距离爆心约一公里的一名伤员,承受了较高的辐射剂量,在被送到医院后,没过多久就死亡了

以150000吨TNT当量的核武器为例,爆心的辐射剂量,γ射线约为103希沃特、中子射线约为141希沃特。距离爆心500 米处的辐射剂量,γ射线约为28 希沃特、中子射线为31.5希沃特。而辐射对于人体的影响,在1希沃特情况下,会出现恶心、呕吐、晶状体浑浊等症状。在2希沃特情况下,人体细胞组织会被破坏,内部出血,脱毛脱发,死亡率为5%。在7至10希沃特情况下,死亡率为99%。

放射性沾染

放射性沾染的示意图

核武器在爆炸后,蘑菇状的烟云中,会混合有大量的放射性灰尘(大量土壤或水分被火球加热蒸发、上升),它们在高空随风漂移,逐渐降落,会造成爆心、爆心附近及下风方向的地面、建筑废墟等一切物体,沾染了带有放射性物质的灰尘,这就是所谓的放射性沾染。

空中爆炸造成放射性沾染的示意图

地面爆炸造成的放射性沾染示意图

一般情况下,核武器在空中爆炸,要比在地面爆炸造成的放射性沾染面积小。之所以空爆造成的放射性沾染面积小,主要是因为放射性,来自于那些被贯穿辐射照射过的废墟、建筑和各种物体(感生放射性)。而地面爆炸,因为爆炸时与地面接触,大量尘土与放射性物质混合在一起,会形成较大颗粒的放射性灰尘。

放射性沾染分布的示意图

放射性沾染的分布,一般是爆心及爆心附近较重、远离爆心较轻。蘑菇状烟云下风方向的地面较重,上风、侧风方向的地面较轻。

在这种情况之下,放射性沾染对于人员的伤害,主要通过以下三个途径:一是体外照射;二是沾染了放射性物质的灰尘、食物和水,通过呼吸道或伤口进入体内,形成内照射;三是直接沾染人员的皮肤,引起皮肤灼伤。

放射性沾染的“七倍定律”

地面放射性沾染的程度及范围,会随着时间的流逝而慢慢降低(放射性衰变),基本上接近“七倍规律”(即七小时后地面放射性沾染的程度,是爆炸后一小时的十分之一)。例如,假设爆炸后的放射剂量为1000伦琴/每小时,在过七个小时后,除重度污染区之外的其他地方,放射剂量就会降低到100伦琴/每小时。

对核武器进行防护

在了解到核武器主要的杀伤破坏因素后,咱们来聊聊如何对核武器进行防护。

切尔诺贝利事故中,全副武装准备进入污染区的苏联士兵

这里首先要说明的一点是,对于下面所说的一切,人员大多数都是在距离爆心有一定距离的情况下。

总的来说,为提高生存几率,对上述四种杀伤破坏因素,都必须进行防护。而这四种因素可大致分为两个阶段:第一个阶段,为对瞬时杀伤破坏,也就是热辐射、冲击波及贯穿辐射进行的防护。而第二个阶段,则主要是对非瞬时杀伤破坏,由热辐射引起的火灾和放射性沾染进行防护。

第一阶段防护

广岛市,热辐射留下的影子(箭头所指处)

第一阶段的防护,是最为关键的。之所以这样说,是因为在大多数核爆炸中,热辐射与冲击波对人员造成的伤害,远远高于辐射造成的伤害。

因为防护冲击波的措施,对热辐射和贯穿辐射都有一定的防护作用,所以在采取防护措施的时候,人员应采用对冲击波的防护为主,对热辐射及贯穿辐射为辅的方式,来进行第一阶段的防护。

地下各种防御工事、坑道对于第一阶段的防护都是较为有效的,所以就不在此赘述了。下面主要说一下在没有工事、坑道的前提下,该如何进行防护。

一般情况下,在距离爆心同等距离上,人员在室内或地下室存活的几率,要比室外大许多。

幸存下来的高藏信子(88岁,照片摄于2014年)

红色箭头所指的为广岛银行,蓝色箭头所指的为住友银行广岛支行

这里举一个较为极端的例子:在广岛原子弹爆炸中,距离爆心(志摩医院)仅260米的广岛银行,银行员工高藏信子在爆炸瞬间,正好处于建筑中,因此幸存了下来。作为对比,在广岛银行隔壁,住友银行广岛支行外的台阶上坐着的那个人,则在原子弹爆炸的瞬间,被高温气化,最后只在台阶上留下了一个影子。所以说,如果有反应时间,附近却没有防御工事的情况下,遭到核武器攻击的人员,应首先选择那些较为坚固的房屋、地下室或地铁。

左图为原子弹爆炸后的住友银行广岛支行大楼,右图为门口台阶上的影子(人影石)

防护要点

人员在发现核武器爆炸时发出闪光后,应立即卧倒。

在不同地方,选择不同的隐蔽方式

在室外,如果在较为开阔的地方(指身边地形平坦、没有任何建筑),应立即背向爆心卧倒(减轻肺部损伤)。如果在地形较为复杂、狭窄的地方(指身边有建筑、排水沟渠等),应面向爆心,或躲进沟渠、建筑物墙根等较为坚固的地方卧倒,以寻求保护(冲击波在经过这些地方的瞬间,超压会减小,动压很小甚至没有)。

在室内,绝对要避开房门与窗户,在墙角墙根、或卫生间这些较为狭窄、坚固的地方卧倒。

一名幸存者,红色箭头所指,是被热辐射所致的一、二度灼伤。蓝色箭头所指,是被背心遮盖的皮肤,没有受伤

无论在什么地方卧倒,都要做到以下几点:

1.眼底能够聚光,所以无论距离爆心有多远,都绝对不能抬头看火球,以防止视网膜被热辐射灼伤导致失明。

2.闭眼、嘴巴自然张开、胸口绝对不能紧贴地面,以防止内脏在冲击波的作用下受伤。

3. 热辐射的作用时间非常短,整个过程只有几秒钟,或十来秒钟左右。而且和普通光线一样,都是直线传播,可被不透明的物体所遮挡。所以需要尽可能的用衣服、床单等一切可以盖住身体的布料,去遮蔽暴露在外的皮肤,这样能减轻被热辐射造成的灼伤。(在众多颜色的布料中,白色的遮蔽效果最佳,其次是浅色系的)。

另外一名幸存者,可见帽子帮他保护了额头、鼻子免受热辐射灼伤

在热辐射面前,深色比浅色对人体的伤害更大。可见这名幸存者和服上的花纹,帮助了热辐射的进一步灼烧

第二阶段防护

核武器爆炸在爆炸时,热辐射会在城镇内造成非常多、非常广泛的起火点(一般初期火势不会太大),冲击波则会将各种建筑物变为废墟,所以第二阶段最重要的就是离开废墟,尽快灭火,以防止火灾对人员产生二次伤害。

灭火

在爆炸结束后,城镇内会有非常多的起火点,如果不及时扑救,就会有一定几率变成火灾暴风。例如广岛市在原子弹爆炸后的20分钟左右,就爆发了一场巨大的大火。这场巨型火灾,摧毁了更多建筑物、房屋,致使许多被困在废墟里的幸存者死亡(日本称这种死亡原因为压烧死)。

广岛爆发的火灾暴风让这座城市烧了整整一夜,图为第二天(7日)上午,正冒着浓烟、部分区域还在燃烧的市区

不过也有资料显示,核武器在爆炸后,也不一定都会引起火灾暴风。例如长崎市,就没有发生真正意义上的火灾暴风。广岛市之所以会引起火灾暴风,一是因为市区地形平坦,二是因为建筑大多数都为木制。

放射性沾染

不注意放射性沾染防护的典型例子:图上这名伤员,在原子弹爆炸后才来到广岛清理废墟,8月20日因辐射死亡

为了减轻放射性沾染造成的伤害,身处沾染区的人员,应做好以下几点防护:

1. 绝对禁止在沾染区吃饭、喝水,要及时佩戴防毒面具或口罩。如果没有这些装备,可用未被放射性物质沾染的毛巾、衣服或床单来捂住口鼻。这些都能防止放射性灰尘,通过呼吸道进入体内。

2.用没有被放射性物质沾染的毛巾、衣服或床单,把暴露在外的皮肤、伤口遮蔽起来,以防止放射性物质的灰尘通过伤口进入体内,形成内照射。同时防止放射性尘埃直接沾染皮肤,引起皮肤灼伤。

3.尽可能减少人员在沾染区停留的时间。如果必须通过沾染区,一般采取绕行,即从蘑菇状烟云上风、侧风方向的快速通过(使用交通工具的话,要关闭门窗,上下车时尽量少接触车体表面)。这些都能有效减少人员被体外照射的时间。

三位一体核试后,奥本海默(戴白色帽子)、格罗夫斯(中间)穿着等人,穿着防化靴来到爆心

消除放射性沾染

虽然放射性沾染,会随着时间的推移衰变(衰变时间根据沾染情况的轻重,时间最少几个小时,最多几个月),但人员在离开沾染区域之后,必须对自己、身边的装备、物品、食品进行消洗,以防止将污染带到其他地方。

十字路口核试后,美国海军水兵们登上“欧根亲王”号重巡洋舰,进行消洗作业

消洗的方法为,拍扫或擦洗。拍打,就是在上风处,用扫帚、刷子等工具,对自身及装备进行的初步消洗。这种方法,一般在缺乏水资源的情况下使用。而擦洗,则是一种较为稳妥的消洗方法,最常用的,就是用混合有洗涤剂(肥皂、洗衣粉等)水,对装备、服装甚至是食物进行擦拭或清洗。

有句话说的好,所有事物都有两面性,核武器也是如此。虽然核武器拥有着极强的杀伤破坏能力,但是也有一定的局限性和可防性。对于这种武器,不盲目恐惧,积极采取各种防护措施,还是能够避免或减轻,这种武器带来的杀伤与破坏。

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