本题问题:遇到自然灾害时,核武器会意外爆炸吗?____
A.不会
B.会
正确答案:会
题目来源:《十万个为什么》(第六版)(上海世纪出版股份有限公司少年儿童出版社2014年版)
出题单位:“学习强国”学习平台
拓展阅读:
遇到自然灾害时,核武器不会意外爆炸。
核武器是利用能自持进行的原子核裂变或核聚变反应瞬时释放的巨大的能量,产生爆炸作用,并具有大规模毁伤破坏效应的武器。
主要包括裂变武器(第一代核武器,通常称为原子弹)和聚变武器(亦称为氢弹,分为两级及三级式)。
核武器也叫核子武器或原子武器,从广义上说核武器是指包括投掷或发射系统在内的具有作战能力的核武器系统。
核武器通常指狭义的核武器,即由核战斗部与制导,突防等装置装入弹头壳体组成的核弹。
核战斗部的主体是核爆炸装置,简称核装置,核装置与引爆控制系统等一起组成核战斗部,将核战斗部与制导、突防等装置装入弹头壳体,即构成弹道导弹的核弹头。
广义的核武器通常指由核弹、投掷/发射系统和指挥控制、通信和作战支持系统等组成的、具有作战能力的核武器系统。
一般类型的化学炸药如梯恩梯(TNT)爆炸时释放的能量,来自化合物的分解反应。在这些化学反应里,碳、氢、氧、氮等原子核都没有变化,只是各个原子之间的组合状态有了变化。核反应与化学反应则不一样。
在核裂变或核聚变反应里,参与反应的原子核都转变成其他原子核,原子也发生了变化。因此,人们习惯上称这类武器为原子武器。但实质上是原子核的反应与转变,所以称核武器更为确切。
核武器是指包括氢弹、原子弹、中子弹、三相弹等在内的与核反应有关的巨大杀伤性武器。
核武器爆炸时释放的能量,比只装化学炸药的常规武器要大得多。例如,1千克铀全部裂变释放的能量约8×10^13焦耳,比1千克TNT炸药爆炸释放的能量4.19×10^6焦耳约大2000万倍。因此,核武器爆炸释放的总能量,即其威力的大小,常用释放相同能量的TNT炸药量来表示,称为TNT当量。
美、俄等国装备的各种核武器的TNT当量,小的仅1000吨,甚至更低,已有微型核武器,爆炸当量在几十吨;大的达1000万吨,前苏联曾试爆过5000万吨当量的氢弹(沙皇核弹)。
核武器爆炸,不仅释放的能量巨大,而且核反应过程非常迅速,微秒级的时间内即可完成。因此,在核武器爆炸周围不大的范围内形成极高的温度,加热并压缩周围空气使之急速膨胀,产生高压冲击波。地面和空中核爆炸,还会在周围空气中形成火球,发出很强的光辐射。
核反应还产生各种射线和放射性物质碎片;向外辐射的强脉冲射线与周围物质相互作用,造成电流的增长和消失过程,其结果又产生电磁脉冲。这些不同于化学炸药爆炸的特征,使核武器具备特有的强冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性沾染和核电磁脉冲等杀伤破坏作用。核武器的出现,对现代战争的战略战术产生了重大影响。
制造一枚原子弹不仅需要有用作裂变燃料的原材料,更要有触发装置,以及一种能在核弹发生爆炸前使大部分燃料发生裂变的技术(否则核弹会失败)。起爆装置关最大技术难题是高爆炸药的合理配置。
核武器起爆时,在百万分之一秒的时间内同时引爆快速燃烧和慢速燃烧的两种常规炸药,才能实现真正的核爆炸。如果定时误差超过上述要求,或者两种炸药配比不对,就会大幅度降低常规爆炸所产生的压缩效果,致使核爆炸威力减半,甚至形不成核爆炸。一些暗中研制原子弹的国家,就是在这一关面前一筹莫展。
核武器的杀伤力巨大,一旦遭遇不测,那后果是极其可怕的,因此,现代核武器都具有能够在各种情况下不会被意外“引爆”的能力。这就是核武器的“引爆安全性”。
核武器的安全性是制造核武器的工程师们需要精心考虑的。能防止误“引爆”主要依靠三个系统:保险系统、增强核爆安全系统和密码锁系统。
保险系统所起的作用,就如枪的保险一样,保险不打开,就扣不动扳机。核武器的保险一般设有三级以上。引爆时,必须根据事先设计的条件,满足一级就打开一级保险,所有的条件均满足了,才能解除全部保险,核武器才能正常引爆。只要其中任何一级条件不满足,起爆装置就不能引爆核武器。
通常情况下,第一级保险由人工操作。而后面几级保险往往设计成与投放武器时所经历的过程相关。比如,从空中落下的核炸弹必须达到一定高度才能够爆炸。这是通过设置在武器上的传感器感知的。当传感器感知的信息与预先设置的条件相符合时,保险才可打开。装备了三级以上保险的系统安全性很高。假定每一级保险的失效概率为10-3,三级以上系统的失效概率为10-9甚至更小,即保险失效概率在十亿分之一以下。
保险系统只能在正常条件下使用核武器时确保其安全,但是,如果在储存或运输核武器时,遇到异常的情况,如跌落或被火烧等,或者被非授权使用时,核武器有可能被意外引爆。
为了提高核武器在异常环境下的安全性,工程师们设计了一种增强核爆安全系统,即在起爆装置上增加了增强安全性的关键元素或部件,主要有强链、弱链和禁区三项。
强链就是起爆装置中传送能量去点燃雷管的通路,通俗一点说就是变压器,但是这个变压器的铁芯是活动的,当保险系统中的保险一级一级地解除时,铁芯就一步一步地挪到线圈中去。保险全部解除,铁芯才能到位,变压器才能工作,能量才能送过去。如果保险尚未全部解除时发生跌落那样的事故,由于铁芯尚未到位,起爆装置就不能传送能量去点燃雷管,所以能确保不会引爆核武器。
弱链是在传送能量的通路上设置一些在发生事故时能迅速断开通路的部件。例如,在变压器的铁芯中间嵌一段热敏材料,当发生火灾时,温度升高到一定程度,铁芯的导磁性能就会迅速降低,变压器就无法工作。同时,选择对撞击、火焰不敏感的钝感炸药,并把核装置的关键部件存放在可耐高温的耐火弹芯中。除此之外,核武器的设计也考虑了即使在个别雷管爆炸的情况下,也不会引爆全部雷管。具备强链和弱链部件的增强核爆安全系统,增强了保险系统在异常环境下的引爆安全性。
禁区是用来防止非授权人对核武器进行非法操作的,用来保证密码锁系统的安全性。核武器威力巨大,它的使用控制权应该由国家领导人来掌握。在美国和俄罗斯,都是由总统亲自掌管使用控制权,是否使用和何时使用均由随身携带的核密码箱发出。没有密码,核武器是禁止引爆的,而且每次发出的密码还具有时效性,超过时限,就需要新的密码才行。密码锁系统的执行机构是和增强核爆安全系统的起爆装置放在一起,且封闭在控制引爆的禁区内,禁区的外壳是特殊设计和制造的,如果有非授权人员对它进行非法操作,就像没有汽车钥匙,想通过短接电源发动汽车,那就必须破坏禁区的外壳,一旦禁区被非法入侵,起爆装置就会立即失效,也就无法引爆核武器。
综上所述,核武器的引爆安全性是相当高的。从美国公布的1980年前30年间不完全统计的32次核武器事故中,没有一次发生核爆炸,大多有惊无险,但是也发生过因炸药爆炸引起大面积放射性沾染的事故。现在的核武器安全性会更高些,因此,出现各种安全事故的概率会更小些。
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