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核武器当量

发布时间:2019-07-14 03:33 来源:未知 编辑:admin

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  是指核武器爆炸后释放出的能量,通常用释放出相同能量的三硝基甲苯的吨位来衡量。常见的单位有千吨(kt)和百万吨(Mt),有时也用太焦耳(TeraJoules)。因为测量TNT爆炸产生的能量具有一定主观性,加之试验误差,精确测定很困难(特别是在核武器研发初期)。因此,一千吨TNT爆炸的能量约定俗成的定为10^12大卡,相当于4.184太焦耳。

  当量-重量比是指核武器的当量与其重量的比值。对于聚变武器(热核武器),当量-重量比的理论极限是每吨位炸弹6百万吨TNT,相当于25太焦耳/千克。1960年代曾报道过当量在5.2百万吨/吨,甚至更高的单弹头核武器。但从那时起,为了增加打击效率,多弹头核武器受到青睐。因此,核武器开始小型化,现代单弹头核武器的当量-重量比开始走下坡路。

  是指核武器爆炸后释放出的能量,通常用释放出相同能量的三硝基甲苯的吨位来衡量。常见的单位有千吨(kt)和百万吨(Mt),有时也用太焦耳(TeraJoules)。因为测量TNT爆炸产生的能量具有一定主观性,加之试验误差,精确测定很困难(特别是在核武器研发初期)。因此,一千吨TNT爆炸的能量约定俗成的定为10^12大卡,相当于4.184太焦耳。

  当量-重量比是指核武器的当量与其重量的比值。对于聚变武器(热核武器),当量-重量比的理论极限是每吨位炸弹6百万吨TNT,相当于25太焦耳/千克。1960年代曾报道过当量在5.2百万吨/吨,甚至更高的单弹头核武器。但从那时起,为了增加打击效率,多弹头核武器受到青睐。因此,核武器开始小型化,现代单弹头核武器的当量-重量比开始走下坡路。

  当量可变的战术核武器。弹头重23千克,是美国核武器中最轻的。和特殊原子爆破弹药和 GAR-11猎隼式核导弹是同一种弹头。

  装药为铀-235的裂变核武器,1945年由美国投掷于广岛,是人类第一颗用于实战的。

  装药为钚-239的裂变核武器,1945年由美国投掷于长崎,是人类第二颗用于实战的。

  据猜测有12枚此类弹头在具备多目标重返大气层运载能力的三叉戟II型导弹上。国际条约限制为8枚。

  有10枚此类弹头在具备多目标重返大气层运载能力的LGM-118A维和者导弹上。

  据猜测有12枚此类弹头在具备多目标重返大气层运载能力的三叉戟II型导弹上。国际条约限制为8枚。

  2010年前曾是美国核武器中威力最大的。2010年前曾多年未能列装,但有50枚保留在美军永久储备(Enduring Stockpile)中。2011年,所有B53核弹被永久拆除。在反碉堡作战方面,B61核弹的一个变种(B61 Mod 11)代替了B53核弹。B53同曾用于LGM-25C大力神II型导弹上的W53弹头类似。大力神II型导弹于1987年退出现役。

  EC17/Mk-17, EC24/Mk-24和B41核弹(Mk-41)

  是美国威力最大的热核武器:二千五百万吨TNT;Mk-17是体积和质量最大的核武器(18,000千克);Mk-41(或B41核弹)重达4800千克,当量为二千五百万吨TNT,是有史以来当量-重量比最高的核弹。它们全部是自由落体炸弹,由B-36和平缔造者轰炸机空投。

  是前苏联威力最大的核武器,当量为5千万吨TNT。如果以贫化铀代替包覆融合芯(tamper)中的铅,该弹的当量据称可以达到一亿吨TNT。

  从1945年到1996年,美国、前苏联法国英国核试验的总当量为4.279亿吨TNT;上述五国地下核试验的总当量为0.824亿吨TNT。全部加起来,上述五国的核试验相当于爆炸了5.103亿吨TNT。其他有核国家(比如印度巴基斯坦北朝鲜等)的当量还未计算进去。

  作为比较,美国GBU-43大型空爆炸弹(MOAB,戏称为“炸弹之母”)的当量只有11吨TNT;俄克拉何马城爆炸案中案犯使用的硝铵炸药只相当于2吨TNT。即使跟最小的核武器相比,常规爆炸也难以企及。

  理论上,裂变核武器所能达到的最高当量-重量比约为每吨位炸弹六百万吨TNT,相当于25太焦耳/千克。迄今达到的最高值略小于这个极限。现代小巧核武器的当量-重量比更低,因为需要考虑载具的运载能力。

  二千五百万吨级的B41核弹的当量-重量比可以达到每吨位炸弹五百一十万吨TNT。美国现有的核武器许多无法达到这个水平。有人猜测如果使用高浓缩氘化锂-6作为聚变燃料,这个当量-重量比并非不可企及。目前,B41核弹仍然保持着当量-重量比的世界纪录。

  1963年美国能源部解密的文件显示,美国有技术能力部署运载三千五百万吨级核弹头的大力神II型导弹,也有能力在B-52轰炸机上运载五千到六千万吨级的核弹头。美国政府并未真正执行。但是,计算显示这些核弹的当量-重量比都超过二千五百万吨级的B41核弹。有人猜测,保持B41核弹的设计不变,如果用铀-235代替包覆融合芯中的铀-238,就可以进一步提高当量-重量比。在泰勒-乌拉姆设计方案中,铀-238是最常用的包覆融合芯材料。

  美国现有小巧核武器的当量-重量比在每吨位炸弹六十万到二百二十万吨TNT之间。大卫克罗无后座力炮的弹头的当量-重量比在每吨位炸弹四百到四万吨TNT。“小男孩”核弹的当量-重量比在每吨位炸弹四千吨TNT。最大的“沙皇炸弹”的当量-重量比在每吨位炸弹二百万吨TNT。据信若使用合适的材料,“沙皇炸弹”的比值可以达到每吨位炸弹四百万吨TNT。

  有史以来最大的纯裂变核武器“常青藤之王”的当量为五十万吨TNT,也许已经达到了其设计的极限。使用聚变增强能大大提高此类核弹的效率。但是,裂变材料在超过临界质量后会带来严峻的设计和工程问题。因此裂变核武器的当量是有极限的。纯聚变核武器却没有这个问题。

  理论上裂变核武器所能达到的最高当量-重量比约为每吨位炸弹六百万吨TNT,实际所达到的值为每吨位炸弹五百二十万吨TNT。因此对于空投的核弹,其总当量有一个实际界限。新一代核武器基本不再有笨重的外壳,增强了提高当量-重量比的可能性。比如,Mk-36核弹的当量-重量比约为每吨位炸弹一百二十五万吨TNT。如果其外壳能够减重2/3,其当量-重量比可提高到每吨位炸弹二百三十万吨TNT,和更新且更轻的Mk/B-53核弹几乎一样。

  运载工具的运载能力可以用来猜测核弹的当量。安-225运输机的最大运载能力是二百五十吨。如果有这样一颗二百五十吨的核弹,其当量将达到十三亿吨TNT。俄罗斯的大型火箭SS-18(R-36导弹)的有效载荷为7.2吨。其能够携带的最大裂变武器相当于三千七百四十万吨TNT。土星五号火箭的有效载荷为120吨。其能够携带的最大裂变武器相当于七亿吨TNT。

  现代核武库中已经很少有大型单弹头。取而代之的是多目标重返大气层载具运载的多弹头系统。在当量或者载荷相近时,后者的破坏力远远超出前者。单个弹头的破坏力是其当量的2/3。在多弹头系统中,虽然每个弹头的破坏力相对小些,但是整体上多弹头的破坏力不但能够补偿失去的当量数,反而会因为更好的当量-重量比而具有更大的破坏力。

  Rowberry, Ariana. Castle Bravo: The Largest U.S. Nuclear Explosion. Brookings Institution. Retrieved 23 September 2017.

  Walker, John (June 2005). Nuclear Bomb Effects Computer. Fourmilab. Retrieved 2009-11-22.

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