恐怖的蘑菇云:簡析核武器殺傷破壞因素,以及該如何進行防護

小男孩鈾彈 發佈 2020-02-10T10:43:42+00:00

談起大規模殺傷性武器這一話題,相信大家第一個想到的,就是核武器。對於這種武器,不盲目恐懼,積極採取各種防護措施,還是能夠避免或減輕,這種武器帶來的殺傷與破壞。

談起大規模殺傷性武器(Weapon of Mass Destruction)這一話題,相信大家第一個想到的,就是核武器。的確,相較於其他大規模殺傷性武器(細菌、化學和放射性)來說,核武器這種威力極大、破壞力極強的武器,已經在人們的潛意識中,成為了大規模殺傷性武器的代名詞。

核武器自誕生以來,因為宣傳等多方面原因,導致其威力在人們的印象中被不斷的曲解和誇張。這些錯誤的理解,也逐漸變成了一個個恐怖的說法,例如什麼五十多年寸草不生、一百年左右無法居住、威脅未來數代人的生活、會將人類炸回石器時代……而且還有許多人,對此類說法深信不疑。今天呢,咱們就來聊一聊,關於核武器防護的那些事兒。

核武器的殺傷破壞因素

俗話說到好,知彼知己,百戰不殆,要想能夠對核武器進行一定的防護,就必須先了解一下核武器的殺傷破壞因素。核武器的殺傷破壞因素,主要由熱輻射(占總能量的30%-50%)、衝擊波(占總能量的40%—50%)、貫穿輻射(占總能量的5%)和放射性沾染(占總能量的5%-10%)這四個方面組成。

熱輻射

熱輻射是指在核武器爆炸時,從火球中爆發出的強光和高溫(包括可見光,紅外光和紫外光)。在晴朗的天氣下,其作用範圍超過衝擊波,而作用的具體範圍,則會隨著武器爆炸當量的增加而增長。

熱輻射能夠對人體暴露部分(例如臉部、頸部、手部)皮膚、眼底視網膜造成直接灼傷。例如20000噸TNT當量的核武器在空中爆炸時,距爆炸中心(爆心)兩至三公里內無防護人員,會遭到不同程度的灼傷,距離越近灼傷越嚴重。同時,由於人眼底能夠聚光(晶狀體能夠將更多的熱量集中在視網膜上),所以很容易造成眼底視網膜灼傷。而灼傷的距離,要比致使暴露皮膚灼傷的距離更遠。例如在上述當量條件之下,雖然在三公里處,無防護人員裸露在外的皮膚灼傷程度較輕,但仍可能會造成視網膜嚴重灼傷導致失明。

此外,熱輻射在照射到任何物體之上,都有可能引起燃燒。當熱輻射作用於一個物體上時,一部分會被反射,一部分會穿透物體,其餘的則會被吸收。在吸收熱輻射後,會造成溫度迅速升高。如果是易燃物品(木材、布料等),將會被點燃或直接燒焦,如果是非易燃物品,那麼只會造成表面溫度迅速升高。同時,物品是否會被點燃,還得綜合熱輻射持續時間的長短及距離爆心的遠近。

在這種情況之下,如果城鎮中的易燃物品、易燃建築較多的話,就會造成多處同時起火,之後在混亂氣流的作用下,轉為大面積巨型火災(又稱火災風暴)。

衝擊波

衝擊波是指從爆心迅速向外擴散的高速、高壓氣浪。它是由核武器爆炸時產生的高壓氣體,猛烈壓縮周圍空氣形成的,核武器爆炸時主要的破壞力,就來自於衝擊波。衝擊波對於人員、物體和建築的損傷與破壞,主要是通過超壓(或稱靜態超壓)、動壓(或稱動態壓強)造成的。

超壓是由於空氣被壓縮,壓力驟然增加而形成的,它會把建築物「擠壓」垮。除加固結構外,大多數建築物只能承受35.5 千帕斯卡的壓力,55千帕斯卡會徹底摧毀木製或磚石結構建築,而爆炸一般至少會出現幾十萬帕斯卡的壓力。另外,還會造成人員鼓膜破裂(在22千帕斯卡時)、肺部損傷(在70千帕斯卡時)。

動壓則是空氣高速運動形成的,它仿佛像從爆心刮來的暴風一樣,具有較強的衝擊力。例如15000噸TNT當量的核武器爆炸時,衝擊波的速度超過440米/秒(音速為340.29米/秒)。

核武器爆炸中,大多數破壞就是由超壓和動壓配合完成的。超壓「擠壓」建築物,使其結構變得脆弱,緊隨而來的動壓,會將那些隨時會倒塌的建築徹底摧毀。而無任何防護的人員,則會在超壓的作用下鼓膜破裂、肺部損傷,在緊隨其後的動壓中被拋出去,引起內臟損傷或骨折,另外還會被建築物碎片(磚瓦、玻璃等)間接傷害。

貫穿輻射

貫穿輻射,是指在核武器爆炸最初的十幾秒內,釋放出的大量看不見的射線(中子射線、γ射線,α射線和β射線),它們會以光速(299792458米/秒)從爆心向四周傳播。這些射線具備較強的穿透力,可以穿透人體或一定厚度的物體。

貫穿輻射在穿透各種物體或人體的同時,也會被各種物體削弱輻射劑量(物體越厚、密度越大,削弱的作用就越強(例如在穿過1米厚的土層時,只剩下百分之一)。另外,還會因距離而降低輻射劑量(隨著距離的拉大,輻射會擴散到更大的區域,同時也會通過大氣吸收和散射來降低劑量)。一般情況下,在爆心附近,中子射線和γ射線劑量都非常高,而隨著距離的拉大,中子與γ射線的劑量會逐漸降低,最終消失。

以150000噸TNT當量的核武器為例,爆心的輻射劑量,γ射線約為103希沃特、中子射線約為141希沃特。距離爆心500 米處的輻射劑量,γ射線約為28 希沃特、中子射線為31.5希沃特。而輻射對於人體的影響,在1希沃特情況下,會出現噁心、嘔吐、晶狀體渾濁等症狀。在2希沃特情況下,人體細胞組織會被破壞,內部出血,脫毛脫髮,死亡率為5%。在7至10希沃特情況下,死亡率為99%。

放射性沾染

核武器在爆炸後,蘑菇狀的煙雲中,會混合有大量的放射性灰塵(大量土壤或水分被火球加熱蒸發、上升),它們在高空隨風漂移,逐漸降落,會造成爆心、爆心附近及下風方向的地面、建築廢墟等一切物體,沾染了帶有放射性物質的灰塵,這就是所謂的放射性沾染。

一般情況下,核武器在空中爆炸,要比在地面爆炸造成的放射性沾染面積小。之所以空爆造成的放射性沾染面積小,主要是因為放射性,來自於那些被貫穿輻射照射過的廢墟、建築和各種物體(感生放射性)。而地面爆炸,因為爆炸時與地面接觸,大量塵土與放射性物質混合在一起,會形成較大顆粒的放射性灰塵。

放射性沾染的分布,一般是爆心及爆心附近較重、遠離爆心較輕。蘑菇狀煙雲下風方向的地面較重,上風、側風方向的地面較輕。

在這種情況之下,放射性沾染對於人員的傷害,主要通過以下三個途徑:一是體外照射;二是沾染了放射性物質的灰塵、食物和水,通過呼吸道或傷口進入體內,形成內照射;三是直接沾染人員的皮膚,引起皮膚灼傷。

地面放射性沾染的程度及範圍,會隨著時間的流逝而慢慢降低(放射性衰變),基本上接近「七倍規律」(即七小時後地面放射性沾染的程度,是爆炸後一小時的十分之一)。例如,假設爆炸後的放射劑量為1000倫琴/每小時,在過七個小時後,除重度污染區之外的其他地方,放射劑量就會降低到100倫琴/每小時。

對核武器進行防護

在了解到核武器主要的殺傷破壞因素後,咱們來聊聊如何對核武器進行防護。

這裡首先要說明的一點是,對於下面所說的一切,人員大多數都是在距離爆心有一定距離的情況下。

總的來說,為提高生存幾率,對上述四種殺傷破壞因素,都必須進行防護。而這四種因素可大致分為兩個階段:第一個階段,為對瞬時殺傷破壞,也就是熱輻射、衝擊波及貫穿輻射進行的防護。而第二個階段,則主要是對非瞬時殺傷破壞,由熱輻射引起的火災和放射性沾染進行防護。

第一階段防護

第一階段的防護,是最為關鍵的。之所以這樣說,是因為在大多數核爆炸中,熱輻射與衝擊波對人員造成的傷害,遠遠高於輻射造成的傷害。

因為防護衝擊波的措施,對熱輻射和貫穿輻射都有一定的防護作用,所以在採取防護措施的時候,人員應採用對衝擊波的防護為主,對熱輻射及貫穿輻射為輔的方式,來進行第一階段的防護。

地下各種防禦工事、坑道對於第一階段的防護都是較為有效的,所以就不在此贅述了。下面主要說一下在沒有工事、坑道的前提下,該如何進行防護。

一般情況下,在距離爆心同等距離上,人員在室內或地下室存活的幾率,要比室外大許多。

這裡舉一個較為極端的例子:在廣島原子彈爆炸中,距離爆心(志摩醫院)僅260米的廣島銀行,銀行員工高藏信子在爆炸瞬間,正好處於建築中,因此倖存了下來。作為對比,在廣島銀行隔壁,住友銀行廣島支行外的台階上坐著的那個人,則在原子彈爆炸的瞬間,被高溫氣化,最後只在台階上留下了一個影子。所以說,如果有反應時間,附近卻沒有防禦工事的情況下,遭到核武器攻擊的人員,應首先選擇那些較為堅固的房屋、地下室或地鐵。

防護要點

人員在發現核武器爆炸時發出閃光後,應立即臥倒。

在室外,如果在較為開闊的地方(指身邊地形平坦、沒有任何建築),應立即背向爆心臥倒(減輕肺部損傷)。如果在地形較為複雜、狹窄的地方(指身邊有建築、排水溝渠等),應面向爆心,或躲進溝渠、建築物牆根等較為堅固的地方臥倒,以尋求保護(衝擊波在經過這些地方的瞬間,超壓會減小,動壓很小甚至沒有)。

在室內,絕對要避開房門與窗戶,在牆角牆根、或衛生間這些較為狹窄、堅固的地方臥倒。

無論在什麼地方臥倒,都要做到以下幾點:

1.眼底能夠聚光,所以無論距離爆心有多遠,都絕對不能抬頭看火球,以防止視網膜被熱輻射灼傷導致失明。

2.閉眼、嘴巴自然張開、胸口絕對不能緊貼地面,以防止內臟在衝擊波的作用下受傷。

3. 熱輻射的作用時間非常短,整個過程只有幾秒鐘,或十來秒鐘左右。而且和普通光線一樣,都是直線傳播,可被不透明的物體所遮擋。所以需要儘可能的用衣服、床單等一切可以蓋住身體的布料,去遮蔽暴露在外的皮膚,這樣能減輕被熱輻射造成的灼傷。(在眾多顏色的布料中,白色的遮蔽效果最佳,其次是淺色系的)。

第二階段防護

核武器爆炸在爆炸時,熱輻射會在城鎮內造成非常多、非常廣泛的起火點(一般初期火勢不會太大),衝擊波則會將各種建築物變為廢墟,所以第二階段最重要的就是離開廢墟,儘快滅火,以防止火災對人員產生二次傷害。

滅火

在爆炸結束後,城鎮內會有非常多的起火點,如果不及時撲救,就會有一定幾率變成火災暴風。例如廣島市在原子彈爆炸後的20分鐘左右,就爆發了一場巨大的大火。這場巨型火災,摧毀了更多建築物、房屋,致使許多被困在廢墟里的倖存者死亡(日本稱這種死亡原因為壓燒死)。

不過也有資料顯示,核武器在爆炸後,也不一定都會引起火災暴風。例如長崎市,就沒有發生真正意義上的火災暴風。廣島市之所以會引起火災暴風,一是因為市區地形平坦,二是因為建築大多數都為木製。

放射性沾染

為了減輕放射性沾染造成的傷害,身處沾染區的人員,應做好以下幾點防護:

1. 絕對禁止在沾染區吃飯、喝水,要及時佩戴防毒面具或口罩。如果沒有這些裝備,可用未被放射性物質沾染的毛巾、衣服或床單來捂住口鼻。這些都能防止放射性灰塵,通過呼吸道進入體內。

2.用沒有被放射性物質沾染的毛巾、衣服或床單,把暴露在外的皮膚、傷口遮蔽起來,以防止放射性物質的灰塵通過傷口進入體內,形成內照射。同時防止放射性塵埃直接沾染皮膚,引起皮膚灼傷。

3.儘可能減少人員在沾染區停留的時間。如果必須通過沾染區,一般採取繞行,即從蘑菇狀煙雲上風、側風方向的快速通過(使用交通工具的話,要關閉門窗,上下車時儘量少接觸車體表面)。這些都能有效減少人員被體外照射的時間。

消除放射性沾染

雖然放射性沾染,會隨著時間的推移衰變(衰變時間根據沾染情況的輕重,時間最少幾個小時,最多幾個月),但人員在離開沾染區域之後,必須對自己、身邊的裝備、物品、食品進行消洗,以防止將污染帶到其他地方。

消洗的方法為,拍掃或擦洗。拍打,就是在上風處,用掃帚、刷子等工具,對自身及裝備進行的初步消洗。這種方法,一般在缺乏水資源的情況下使用。而擦洗,則是一種較為穩妥的消洗方法,最常用的,就是用混合有洗滌劑(肥皂、洗衣粉等)水,對裝備、服裝甚至是食物進行擦拭或清洗。

有句話說的好,所有事物都有兩面性,核武器也是如此。雖然核武器擁有著極強的殺傷破壞能力,但是也有一定的局限性和可防性。對於這種武器,不盲目恐懼,積極採取各種防護措施,還是能夠避免或減輕,這種武器帶來的殺傷與破壞。

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