複製鏈接
請複製以下鏈接發送給好友
https://baike.baidu.hk/item/核武器當量/328137
複製
複製成功

核武器當量

鎖定
核武器當量是指核武器爆炸後釋放出的能量，通常用釋放出相同能量的三硝基甲苯的噸位來衡量。常見的單位有千噸（kt）和百萬噸（Mt），有時也用太焦耳（TeraJoules）。因為測量TNT爆炸產生的能量具有一定主觀性，加之試驗誤差，精確測定很困難（特別是在核武器研發初期）。因此，一千噸TNT爆炸的能量約定俗成的定為10^12大卡，相當於4.184太焦耳。
當量-重量比是指核武器的當量與其重量的比值。對於聚變武器（熱核武器），當量-重量比的理論極限是每噸位炸彈6百萬噸TNT，相當於25太焦耳/千克。1960年代曾報道過當量在5.2百萬噸/噸，甚至更高的單彈頭核武器。但從那時起，為了增加打擊效率，多彈頭核武器受到青睞。因此，核武器開始小型化，現代單彈頭核武器的當量-重量比開始走下坡路。
中文名
核武器當量
外文名
Nuclear weapon yield
定    義
核武器爆炸後釋放出的能量
單    位
太焦耳
分    類
核工業

目錄

  1. 1 定義
  2. 2 示例
  3. 3 當量的極限

核武器當量定義

核武器當量是指核武器爆炸後釋放出的能量，通常用釋放出相同能量的三硝基甲苯的噸位來衡量。常見的單位有千噸（kt）和百萬噸（Mt），有時也用太焦耳（TeraJoules）。因為測量TNT爆炸產生的能量具有一定主觀性，加之試驗誤差，精確測定很困難（特別是在核武器研發初期）。因此，一千噸TNT爆炸的能量約定俗成的定為10^12大卡，相當於4.184太焦耳。
當量-重量比是指核武器的當量與其重量的比值。對於聚變武器（熱核武器），當量-重量比的理論極限是每噸位炸彈6百萬噸TNT，相當於25太焦耳/千克。1960年代曾報道過當量在5.2百萬噸/噸，甚至更高的單彈頭核武器。但從那時起，為了增加打擊效率，多彈頭核武器受到青睞。因此，核武器開始小型化，現代單彈頭核武器的當量-重量比開始走下坡路。 [1] 

核武器當量示例

從上往下當量遞增（大部分數據為近似值）：
核彈
當量
備註
千噸TNT
太焦耳
大衞克羅無後座力炮
0.01
0.042
當量可變的戰術核武器。彈頭重23千克，是美國核武器中最輕的。和特殊原子爆破彈藥和 GAR-11獵隼式核導彈是同一種彈頭。
"小男孩"自由落體核武器
13-18
54-75
裝藥為鈾-235的裂變核武器，1945年由美國投擲於廣島，是人類第一顆用於實戰的原子彈。
"胖子"自由落體核武器
20-22
84-92
裝藥為鈈-239的裂變核武器，1945年由美國投擲於長崎，是人類第二顆用於實戰的原子彈。
W76彈頭
100
420
據猜測有12枚此類彈頭在具備多目標重返大氣層運載能力的三叉戟II型導彈上。國際條約限制為8枚。
W87彈頭
300
1,300
有10枚此類彈頭在具備多目標重返大氣層運載能力的LGM-118A維和者導彈上。
W88彈頭
475
1,990
據猜測有12枚此類彈頭在具備多目標重返大氣層運載能力的三叉戟II型導彈上。國際條約限制為8枚。
常青藤之王彈頭
500
2,100
威力最大的裂變核武器。裝藥為60千克鈾-235。
B83核彈
當量可變
上限為一千二百萬噸TNT; 美國現役核武器中威力最大的一種。
B53核彈
9,000
38,000
2010年前曾是美國核武器中威力最大的。2010年前曾多年未能列裝，但有50枚保留在美軍永久儲備（Enduring Stockpile）中。2011年，所有B53核彈被永久拆除。在反碉堡作戰方面，B61核彈的一個變種（B61 Mod 11）代替了B53核彈。B53同曾用於LGM-25C大力神II型導彈上的W53彈頭類似。大力神II型導彈於1987年退出現役。
勇敢城堡熱核武器
15,000
63,000
是美國威力最大的核試驗。
EC17/Mk-17, EC24/Mk-24和B41核彈（Mk-41）
當量可變
是美國威力最大的熱核武器：二千五百萬噸TNT；Mk-17是體積和質量最大的核武器（18,000千克）；Mk-41（或B41核彈）重達4800千克，當量為二千五百萬噸TNT，是有史以來當量-重量比最高的核彈。它們全部是自由落體炸彈，由B-36和平締造者轟炸機空投。
城堡行動系列核試驗
48,200
202,000
是美國威力最大的系列核試驗。
沙皇炸彈
50,000
210,000
是前蘇聯威力最大的核武器，當量為5千萬噸TNT。如果以貧化鈾代替包覆融合芯（tamper）中的鉛，該彈的當量據稱可以達到一億噸TNT。
截止1996年一來的所有核試驗
510,300
2,135,000
從1945年到1996年，美國、前蘇聯、法國、英國和中國大氣層核試驗的總當量為4.279億噸TNT；上述五國地下核試驗的總當量為0.824億噸TNT。全部加起來，上述五國的核試驗相當於爆炸了5.103億噸TNT。其他有核國家（比如印度、巴基斯坦和北朝鮮等）的當量還未計算進去。
作為比較，美國GBU-43大型空爆炸彈（MOAB，戲稱為“炸彈之母”）的當量只有11噸TNT；俄克拉何馬城爆炸案中案犯使用的硝銨炸藥只相當於2噸TNT。即使跟最小的核武器相比，常規爆炸也難以企及。 [1] 

核武器當量當量的極限

理論上，裂變核武器所能達到的最高當量-重量比約為每噸位炸彈六百萬噸TNT，相當於25太焦耳/千克。迄今達到的最高值略小於這個極限。現代小巧核武器的當量-重量比更低，因為需要考慮載具的運載能力。
  • 二千五百萬噸級的B41核彈的當量-重量比可以達到每噸位炸彈五百一十萬噸TNT。美國現有的核武器許多無法達到這個水平。有人猜測如果使用高濃縮氘化鋰-6作為聚變燃料，這個當量-重量比並非不可企及。目前，B41核彈仍然保持着當量-重量比的世界紀錄。
  • 1963年美國能源部解密的文件顯示，美國有技術能力部署運載三千五百萬噸級核彈頭的大力神II型導彈，也有能力在B-52轟炸機上運載五千到六千萬噸級的核彈頭。美國政府並未真正執行。但是，計算顯示這些核彈的當量-重量比都超過二千五百萬噸級的B41核彈。有人猜測，保持B41核彈的設計不變，如果用鈾-235代替包覆融合芯中的鈾-238，就可以進一步提高當量-重量比。在泰勒-烏拉姆設計方案中，鈾-238是最常用的包覆融合芯材料。
  • 美國現有小巧核武器的當量-重量比在每噸位炸彈六十萬到二百二十萬噸TNT之間。大衞克羅無後座力炮的彈頭的當量-重量比在每噸位炸彈四百到四萬噸TNT。“小男孩”核彈的當量-重量比在每噸位炸彈四千噸TNT。最大的“沙皇炸彈”的當量-重量比在每噸位炸彈二百萬噸TNT。據信若使用合適的材料，“沙皇炸彈”的比值可以達到每噸位炸彈四百萬噸TNT。
  • 有史以來最大的純裂變核武器“常青藤之王”的當量為五十萬噸TNT，也許已經達到了其設計的極限。使用聚變增強能大大提高此類核彈的效率。但是，裂變材料在超過臨界質量後會帶來嚴峻的設計和工程問題。因此裂變核武器的當量是有極限的。純聚變核武器卻沒有這個問題。
  • 理論上裂變核武器所能達到的最高當量-重量比約為每噸位炸彈六百萬噸TNT，實際所達到的值為每噸位炸彈五百二十萬噸TNT。因此對於空投的核彈，其總當量有一個實際界限。新一代核武器基本不再有笨重的外殼，增強了提高當量-重量比的可能性。比如，Mk-36核彈的當量-重量比約為每噸位炸彈一百二十五萬噸TNT。如果其外殼能夠減重2/3，其當量-重量比可提高到每噸位炸彈二百三十萬噸TNT，和更新且更輕的Mk/B-53核彈幾乎一樣。
  • 運載工具的運載能力可以用來猜測核彈的當量。安-225運輸機的最大運載能力是二百五十噸。如果有這樣一顆二百五十噸的核彈，其當量將達到十三億噸TNT。俄羅斯的大型火箭SS-18（R-36導彈）的有效載荷為7.2噸。其能夠攜帶的最大裂變武器相當於三千七百四十萬噸TNT。土星五號火箭的有效載荷為120噸。其能夠攜帶的最大裂變武器相當於七億噸TNT。
現代核武庫中已經很少有大型單彈頭。取而代之的是多目標重返大氣層載具運載的多彈頭系統。在當量或者載荷相近時，後者的破壞力遠遠超出前者。單個彈頭的破壞力是其當量的2/3。在多彈頭系統中，雖然每個彈頭的破壞力相對小些，但是整體上多彈頭的破壞力不但能夠補償失去的當量數，反而會因為更好的當量-重量比而具有更大的破壞力。 [2] 
參考資料
  • 1.    Rowberry, Ariana. "Castle Bravo: The Largest U.S. Nuclear Explosion". Brookings Institution. Retrieved 23 September 2017.
  • 2.    Walker, John (June 2005). "Nuclear Bomb Effects Computer". Fourmilab. Retrieved 2009-11-22.