핵폭발의 영향

Effects of nuclear explosions
1951년 10월 30일 네바다 주 시험장에서 14킬로톤의 버스터-장글 작전의 찰리에게 총격을 가했다.버섯구름의 뚜껑에서 볼 수 있는 붉은색/주황색은 공기 중에 자연적으로 발견되는 산소와 질소가 결합된 불덩어리의 강한 열 때문이다.산소와 질소는 일반적으로 서로 반응하지 않지만, 과도하게 가열되면 NOx 종, 특히 이산화질소를 형성하는데, 이것은 색의 주된 원인이 됩니다.1970년대와 1980년대에는 화구 NOx와 오존 손실과 관련하여 나중에 근거가 없는 것으로 판명된 우려가 있었다.
핵무기
Photograph of a mock-up of the Little Boy nuclear weapon dropped on Hiroshima, Japan, in August 1945.
배경
핵무장국
NPT 인식
미국
러시아
영국
프랑스.
중국
다른이들
인도
이스라엘 (경고 없음)
파키스탄
북한
예전의
남아프리카 공화국
벨라루스
카자흐스탄
우크라이나

핵폭발이 인근 지역에 미치는 영향은 일반적으로 기존 폭발물에 의한 영향보다 훨씬 더 파괴적이고 다면적이다.대부분의 경우, 저층 대기권 내에서 폭발한 핵무기에서 방출된 에너지는 대략 네 가지 기본적인 [1]범주로 나눌 수 있다.

무기의 설계와 폭발 위치에 따라 이러한 범주 중 하나에 분배되는 에너지는 상당히 높거나 낮을 수 있다.물리적 폭발 효과는 전자기 스펙트럼에 걸친 엄청난 양의 에너지가 주변과 결합함으로써 생성됩니다.폭발 환경(예: 잠수함, 지상 폭발, 공기 폭발 또는 대기 외)은 폭발에 얼마나 많은 에너지가 분배되고 방사선에 얼마나 많은 에너지가 분배되는지를 결정한다.일반적으로, 물과 같은 밀도가 높은 매체로 폭탄을 둘러싸는 것은 더 많은 에너지를 흡수하고 더 강력한 충격파를 만드는 동시에 효과의 영역을 제한합니다.핵무기가 공기로만 둘러싸인 경우, 치명적인 폭발과 열효과는 폭발 수율이 증가함에 따라 치명적인 방사선 효과보다 훨씬 더 빠르게 확장된다.이 거품은 [3]음속보다 빠르다.핵무기의 물리적 손상 메커니즘(블라스트 및 열방사선)은 기존 폭발물과 동일하지만, 핵폭발로 인한 에너지는 단위 질량당 수백만 배 더 강력하며 온도는 수천만 도에 이를 수 있다.

핵폭발로 인한 에너지는 처음에는 여러 형태의 투과 방사선으로 방출된다.공기, 바위 또는 물과 같은 주변 물질이 있을 때, 이 방사선은 물질과 상호작용하여 평형 온도로 빠르게 가열한다(즉, 물질이 폭발에 동력을 공급하는 연료와 동일한 온도에 있도록 한다).이는 주변 물질의 기화를 유발하여 빠른 팽창을 일으킨다.이 팽창에 의해 생성된 운동 에너지는 중심에서 구형으로 팽창하는 충격파의 형성에 기여합니다.저고도에서 폭발이 충분히 낮으면 종종 버섯 구름과 연관된 핵 불덩어리를 형성한다.대기 밀도가 낮은 고공 폭발에서는 대기 파괴 충격파보다 이온화 감마선과 X선으로 방출되는 에너지가 더 많다.

직접 효과

블라스트 데미지

과압은 버스트 높이의 함수로 TNT 공기 버스트 1킬로톤의 1~50psi(6.9~345킬로파스칼) 범위입니다.얇은 검은색 곡선은 지정된 접지 범위에 대한 최적의 버스트 높이를 나타냅니다.군사 계획자들은 민간 목표물을 공격할 때 10psi 또는 그 이상의 범위를 최대화하는 것을 선호한다. 따라서 1킬로톤의 폭발에는 220m 높이의 폭발이 선호될 것이다.무기 수율에 대한 최적의 버스트 높이를 구하기 위해, 킬로톤 단위의 수율의 세제곱근에 1kt 폭발에 대한 이상적인 H.O.B를 곱한다. 예를 들어, 500kt 무기의 최적 버스트 높이는 ~ [4]1745m이다.
히로시마와 나가사키의 16kt와 21kt 원폭 투하로 인한 피해 규모 추정.

높은 온도와 방사선은 가스가 "유체역학 전선"이라고 불리는 얇고 밀도가 높은 껍질에서 방사상으로 바깥쪽으로 이동하게 합니다.전면은 피스톤처럼 작용하여 주변 매체를 누르고 압축하여 구형으로 팽창하는 충격파를 생성합니다.처음에, 이 충격파는 폭발의 "부드러운" X선에 의해 가열된 공기 부피에서 생성되는 발전하는 화구의 표면 안에 있습니다.1초도 안 돼 고밀도 충격전선은 불덩어리를 가리고 계속 지나쳐 밖으로 퍼져나가면서 불덩어리로부터 자유로워지고 핵폭발에서 나오는 빛의 감소를 일으킨다.결국 충격파는 빛이 다시 보이는 지점까지 소멸되어 충격파-화구 [5]상호작용에 의해 특징적인 이중 섬광을 일으킨다.폭발의 성질을 판단할 수 있는 방사계 기기로 알려진 방미터(Bangmeter)를 사용하여 단순히 대형 재래식 폭발이 아닌 대기 중 핵 폭발이 발생했음을 검증할 때 이용되는 것이 핵 폭발의 독특한 특징이다.

해수면 또는 그 부근에서 발생하는 공기 폭발의 경우 폭탄의 크기와 수율에 따라 폭발 에너지의 50-60%가 폭발 파장으로 들어간다.일반적으로 폭발률은 저수율 무기가 더 높습니다.게다가 높은 고도에서 감소하는 것은 방사 에너지를 흡수하여 폭발로 변환하는 공기량이 적기 때문입니다.이 효과는 해수면 공기 밀도의 1% 미만에 해당하는 30km 이상의 고도에서 가장 중요하다.

Operation Castle 핵폭발 중 적당한 폭우의 영향은 모든 [6]범위에서 최대 압력 수준을 약 15%까지 약화시키거나 감소시키는 것으로 확인되었다.

히로시마와 나가사키에 대한 원폭의 일반적 영향효과, 특히 폭발 효과 및 무기 효과에 대한 다양한 유형의 구조물의 반응을 설명합니다.

핵폭발로 인한 파괴의 대부분은 폭발 효과 때문이다.보강 또는 내폭발 구조를 제외한 대부분의 건물은 35.5 킬로파스칼(kPa) (제곱인치당 5.15파운드 힘 또는 0.35atm)의 과압에 노출될 때 중간 정도의 손상을 입습니다.일본 조사 결과 8psi(55kPa)로 목조건축과 벽돌주거구조물을 모두 파괴할 수 있는 것으로 나타났다.이는 심각한 [6]손상을 일으킬 수 있는 압력으로 합리적으로 정의할 수 있습니다.

해수면에서의 돌풍은 1,000km/h 또는 최대 300m/s를 넘어 공기 중 음속에 근접할 수 있다.폭발 효과의 범위는 무기의 폭발 수율에 따라 증가하며 폭발 고도에 따라 달라집니다.기하학에서 예상할 수 있는 것과 달리, 폭발 범위는 표면 또는 저고도 폭발에 대해 최대가 아니라 "최적 폭발 고도"까지 고도에 따라 증가하며, 고도가 높을수록 급격히 감소한다.이는 충격파의 비선형 거동에 기인합니다.공기 폭발로 인한 폭발파가 지면에 도달하면 반사됩니다.특정 반사각 아래에서 반사파와 직접파가 합쳐져 강화 수평파를 형성하는데, 이것은 '마하 스템'(Ernst Mach의 이름을 따서 이름 붙여짐)으로 알려져 건설적인 [7]간섭의 한 형태이다.[8] [9] 이 현상은 위의 과압 범위 그래프에서 범프 또는 '무릎'의 원인이 됩니다.

각 목표 과압에 대해 지면 목표물에 대해 블라스트 범위가 최대화되는 최적의 버스트 높이가 있습니다.블라스트 범위가 가장 큰 심각한 손상 범위, 즉 최대 10psi(69kPa)까지 확장되는 가장 큰 범위는 TNT 수율 1킬로톤(kt)에 대해 0.4km의 GR/지반 범위, 100kt에 대해 1.9km, 10메가톤(TMt)에 대해 8.6km이다.1kt 폭탄의 경우 원하는 심각한 지반 파괴를 극대화하기 위한 최적의 폭발 높이는 0.22km, 100kt는 1km, 10Mt는 4.7km이다.

두 가지 뚜렷한 동시 현상이 공기 중의 블라스트파와 관련된다.

  • 정적 과압, 즉 충격파에 의해 가해지는 압력의 급격한 증가.특정 지점에서의 과압은 파동 내 공기 밀도에 정비례합니다.
  • 동적 압력, 즉, 블라스트 파장을 형성하는 데 필요한 블라스트 바람에 의해 가해지는 항력.이 바람은 물체를 밀고, 넘어뜨리고, 찢는다.

핵 공기 폭발로 인한 물질 손상의 대부분은 높은 정적 과압과 돌풍의 조합에 의해 발생한다.폭풍파의 긴 압축은 구조물을 약화시키고, 그 구조물은 폭풍에 의해 산산조각이 납니다.압축, 진공 및 드래그 단계는 함께 몇 초 이상 지속될 수 있으며, 가장 강력한 허리케인보다 몇 배 더 큰 힘을 발휘합니다.

충격파는 인체에 작용하여 조직을 통해 압력파를 일으킨다.이러한 파동은 대부분 서로 다른 밀도(뼈와 근육)의 조직 간 접합부 또는 조직과 공기 사이의 인터페이스를 손상시킨다.공기를 포함한 폐와 복강은 특히 손상된다.그 손상은 심각한 출혈이나 공기 색전증을 유발하며, 둘 중 하나는 빠르게 치명적일 수 있다.폐에 손상을 줄 것으로 추정되는 과압은 약 70kPa이다.일부 고막은 약 22kPa(0.2atm)에서 파열되며 절반은 90~130kPa(0.9~1.2atm) 사이에서 파열됩니다.

돌풍:돌풍의 드래그 에너지는 속도의 세제곱에 지속시간을 곱한 값에 비례합니다.이 바람은 시속 수백 킬로미터에 이를 수 있다.

열방사

USSBS(미국 전략폭격조사) 영상으로 주로 히로시마에 있는 사람들의 플래시 화상 부상을 분석한 것이다.2시에, 전형적인 햇볕에 그을린 모양과 같이, 옷이 제공하는 보호막입니다. 이 경우에는 바지가 화상에서 하체를 완전히 보호하기 시작하는 경계선을 간호사가 가리킵니다.4시 27분, 폭발 당시 남자가 불덩어리를 마주보고 있었고 조끼를 입고 있었다는 점 등으로 미루어 짐작할 수 있다.화상 중 상당수는 켈로이드 치료 패턴을 보이고 있으며, 25명의 여성 생존자는 전후 광범위한 수술이 필요했으며 히로시마 처녀로 불렸다.

핵무기는 대기가 대체로 투명한 가시광선, 적외선, 자외선으로 많은 양의 열복사를 방출한다.이것은 「플래시」[10]라고 불립니다.주된 위험은 화상과 눈 부상이다.맑은 날에는 무기의 [3]수율에 따라 폭발 범위를 훨씬 넘어 부상을 입을 수 있습니다.화재는 초기 열복사에 의해서도 시작될 수 있지만, 수율이 매우 높지 않은 한 블라스트 파동으로 인한 다음의 강풍은 수 메가톤 범위의 [3]폭발에서 관측된 바와 같이 블라스트 효과를 크게 초과하지 않는 한 그러한 화재를 거의 모두 진압할 수 있다.폭발 효과의 강도는 폭발로부터 거리의 세 번째 제곱으로 떨어지고, 방사선 효과의 강도는 거리의 두 번째 제곱으로 떨어지기 때문이다.그 결과 장치 수율이 [3]점점 높아짐에 따라 열 효과 범위가 폭발 범위보다 훨씬 더 커집니다.

열복사는 장치의 수율에 따라 폭발 시 방출되는 에너지의 35-45%를 차지한다.도시 지역에서는 히로시마 [11]아침 폭격에서와 같이 발파 효과로 인한 전기 쇼트, 가스 파일럿 라이트, 뒤집힌 스토브 및 기타 발화원에 의해 화재가 발생할 수 있기 때문에 열복사에 의해 점화되는 화재의 진화는 거의 문제가 되지 않을 수 있다.현대식 비연소 벽돌과 콘크리트 건물이 동일한 파도로 붕괴되면서 이러한 2차 화재가 진압될지 여부는 불확실하며, 특히 현대식 도시 경관이 열과 송풍 전달에 미치는 마스킹 효과 때문에 지속적으로 [12]조사된다.히로시마와 나가사키에서 가연성 골조 건물이 무너졌을 때, 서있으면 탔을 만큼 빨리 타지 않았다.폭발로 인해 발생하는 불연성 파편들은 종종 [13]가연성 물질의 연소를 막고 덮었습니다.화재 전문가들은 히로시마와는 달리 현대 미국 도시 설계와 건설의 특성상 핵폭발 [14]후 현대에 불똥이 튈 가능성은 낮다고 보고 있다.이는 화재 발생을 배제하는 것이 아니라 근대 건축 재료와 제2차 세계대전 히로시마에서 사용된 재료의 차이 때문에 화재가 발생하지 않는다는 것을 의미한다.

무기의 열 방사선에 의한 눈 부상에는 두 가지 유형이 있습니다.

섬광 실명은 핵폭발에 의해 생성된 최초의 눈부신 섬광에 의해 발생한다.허용 가능한 것보다 더 많은 빛 에너지가 망막에 공급되지만 돌이킬 수 없는 손상에 필요한 것보다 적다.망막은 특히 가시적이고 짧은 파장의 적외선에 민감합니다. 왜냐하면 전자파 스펙트럼의 이 부분이 망막 위의 렌즈에 의해 집중되기 때문입니다.그 결과 시각 색소가 탈색되고 최대 40분 동안 일시적으로 실명된다.

히로시마에서 폭발하는 동안 여성에 화상을 입었습니다폭발 당시 기모노의 어두운 색상은 열방사선에 노출된 옷의 일부에 닿은 피부에 선명하게 보이는 화상에 해당한다.기모노는 몸에 맞지 않는 옷이기 때문에 피부에 직접 닿지 않는 부분이 무늬의 갈라짐으로 보이고, 허리선에 가까워지는 타이트한 부분의 무늬가 더욱 선명하게 보입니다.

렌즈에 의해 망막에 직접 열에너지가 집중되어 흉터로 인한 영구적인 손상을 일으키는 망막 화상도 발생한다.화구가 실제로 개인의 시야에 있을 때만 발생하며 비교적 드문 부상일 수 있습니다.망막 화상은 폭발로부터 상당한 거리에서 지속될 수 있다.폭발의 높이와 화구의 겉보기 크기, 수율과 범위의 함수에 따라 망막 흉터의 정도와 범위가 결정됩니다.중앙 시야에 흉터가 있으면 더 쇠약해질 거야일반적으로 거의 눈에 띄지 않는 제한된 시야 결함만 발생할 수 있습니다.

열복사가 물체에 닿으면 일부는 반사되고 일부는 전달되고 나머지는 흡수됩니다.흡수되는 비율은 재료의 성질과 색상에 따라 달라집니다.얇은 소재가 많이 전달될 수 있습니다.밝은 색 물체는 입사 방사선의 대부분을 반사할 수 있으므로 안티플래시 화이트 페인트와 같은 손상을 피할 수 있습니다.흡수된 열복사는 표면의 온도를 상승시키고 나무, 종이, 직물 등을 태우거나 그을리거나 태우거나 합니다.소재가 열전도체 불량일 경우 열은 소재 표면에 한정됩니다.

물질의 실제 발화는 열 펄스가 지속되는 기간과 목표물의 두께 및 수분 함량에 따라 달라집니다.에너지 플럭스가 125J/cm를2 넘는 그라운드 제로 근처에서는 무엇이 연소될 수 있는지 알 수 있습니다.멀리 떨어진 곳에서는 가장 쉽게 점화되는 물질만 연소됩니다.소성 효과는 뒤집힌 난로 및 용해로와 같은 블라스트파 효과에 의해 시작된 2차 화재에 의해 더욱 악화됩니다.

1945년 8월 6일 히로시마에서는 폭발 후 20분 만에 엄청난 불똥이 튀어 많은 건물과 [11]집들이 파괴되었다.불폭풍은 나침반의 모든 지점에서 불의 중심을 향해 불어오는 강풍을 동반한다.이것은 핵폭발에 특유한 것이 아니며, 제2차 세계대전 중 대형 산불과 방화로 인한 공습에서 자주 목격되었다.나가사키시의 넓은 지역을 소실하고 있는 화재에도 불구하고, 그 도시에서는 더 많은 양의 무기를 사용했음에도 불구하고 진정한 불똥은 일어나지 않았다.히로시마와 다른 폭격 시간, 지형, 그리고 결정적으로 히로시마보다 도시의 연료 부하/연료 밀도가 낮다는 것을 포함한 많은 요소들이 이러한 모순을 설명한다.

히로시마의 평지에 많은 건물이 있는 것에 비해 나가사키는 화재 발생에 충분한 연료를 공급하지 못했을 것이다.[15]

열 복사가 파이어볼에서 직선으로 이동하면(산란되지 않은 경우) 불투명한 물체가 섬광 화상으로부터 보호하는 보호 그림자가 생성됩니다.기초 표면 재료의 특성에 따라 보호 음영 바깥의 노출된 영역이 숯불 [16]목재와 같은 어두운 색상으로 연소되거나 [17]아스팔트와 같은 밝은 색상으로 연소됩니다.핵폭발 지점에 안개나 아지랑이 같은 기상현상이 존재하면 섬광을 산란시켜 방사에너지로 만든 뒤 모든 방향에서 불에 타는 민감한 물질에 도달한다.따라서 이러한 조건 하에서 불투명한 물체는 완벽한 가시성 환경에서 최대 그림자 효과를 나타내므로 산란되지 않는 경우보다 효과가 떨어진다.안개가 끼거나 구름이 낀 날과 비슷하지만 태양의 적외선에 의해 지상에 도달하는 태양 에너지는 구름의 물에 흡수되고 에너지가 다시 우주로 흩어지기 때문에 상당히 감소한다.이와 유사하게 연소 섬광 에너지 범위(J/cm2 단위)에서의 강도도 안개 또는 안개 조건 동안 핵 폭발의 경사/수평 범위와 함께 감소한다.그림자를 드리우는 물체가 산란으로 인해 섬광으로부터 보호막 역할을 하지 못해도 안개는 동일한 보호 역할을 합니다. 하지만 일반적으로 야외에서 생존하는 범위에서만 폭발의 섬광 [18]에너지로부터 보호됩니다.

열 펄스는 또한 폭탄 근처의 대기 질소를 따뜻하게 하고 대기 중 NOx 스모그 성분을 생성하는 원인이 된다.버섯구름의 일부인 이것은 연소 NOx 화합물과 정확히 같은 방식으로 오존 분리를 담당하는 성층권으로 발사된다.생성되는 양은 폭발의 수율과 폭발 환경에 따라 달라집니다.오존층에 대한 핵 폭발의 총 영향에 대해 수행된 연구는 초기 결과가 [19]좋지 않은 후 적어도 잠정적으로 무죄를 입증했다.

간접 효과

전자기 펄스.

주요 기사:핵전자 펄스 및 지자기 유도 전류

핵폭발로 인한 감마선은 콤프턴 산란을 통해 높은 에너지 전자를 생성한다.고도가 높은 핵폭발의 경우, 이 전자들은 지구의 자기장과 1밀리초 동안 지속되는 일관된 핵 전자기 펄스(NEMP)를 생성하기 위해 20에서 40킬로미터 사이의 고도에서 지구 자기장에서 포착된다.2차 효과는 1초 이상 지속될 수 있습니다.

펄스는 적당히 긴 금속 물체(케이블 등)가 안테나 역할을 하고 전자기 펄스와의 상호작용으로 인해 고전압을 발생시킬 정도로 강력합니다.이러한 전압은 차폐되지 않은 전자 장치를 파괴할 수 있습니다.EMP의 생물학적 영향은 알려져 있지 않습니다.이온화된 공기는 또한 보통 전리층에서 튕겨나오는 무선 트래픽을 방해한다.

전자제품은 금속박과 같은 전도성 물질로 완전히 감싸서 차폐할 수 있습니다. 차폐의 효과는 완벽하지 않을 수 있습니다.관련된 변수의 수가 많기 때문에 적절한 차폐는 복잡한 주제이다.반도체, 특히 집적회로는 PN 접합부의 근접으로 인해 EMP의 영향을 매우 받기 쉽지만, EMP에 상대적으로 면역이 있는 열전자관(또는 밸브)은 그렇지 않다. 패러데이 케이지가 EMP의 영향을 받지 않도록 설계되지 않는 한 EMP의 영향을 보호하지 않는다.핵폭발로 방출되는 가장 작은 파장보다 더 큰 파장입니다.

높은 고도에서 폭발한 대형 핵무기는 또한 매우 긴 전기 도체에 지자기적으로 유도된 전류를 발생시킨다.이러한 지자기 유도 전류가 발생하는 메커니즘은 콤프턴 전자에 의해 생성된 감마선 유도 펄스와는 완전히 다르다.

레이더 정전

다음 항목도 참조하십시오.핵 정전 및 크리스토필로스 효과

폭발의 열로 인해 주변의 공기가 이온화되어 불덩어리가 만들어집니다.화구의 자유 전자는 특히 낮은 주파수에서 전파에 영향을 미칩니다.이로 인해 하늘의 넓은 영역이 레이더에 불투명해지고, 특히 장거리 조기 경보 레이더에 일반적으로 사용되는 VHF 및 UHF 주파수로 작동하는 영역이 불투명해진다.그 효과는 마이크로파 영역의 높은 주파수에 대해서는 덜할 뿐만 아니라 더 짧은 시간 동안 지속됩니다. 즉, 파이어볼이 식고 전자가 자유핵으로 [20]다시 형성되기 시작하면 영향받은 주파수와 강도 모두에서 감소합니다.

두 번째 정전 효과는 핵분열 생성물로부터의 베타 입자의 방출에 의해 발생한다.이것들은 지구의 자기장 선을 따라 먼 거리를 이동할 수 있다.상층 대기에 도달하면 화구와 비슷하지만 넓은 영역에 걸쳐 이온화를 일으킵니다.계산 결과, 전형적인 2메가톤의 수소폭탄인 1메가톤의 핵분열은 지름 400킬로미터(250 mi) 지역을 5분 동안 정전시키기에 충분한 베타 방사선을 생성한다는 것을 보여준다.버스트 고도 및 위치를 신중하게 선택하면 매우 효과적인 레이더 블랭킹 [20]효과를 얻을 수 있습니다.

정전사태를 일으키는 물리적 영향은 EMP를 발생시키는 효과이며, EMP 자체가 정전사태를 일으킬 수 있습니다.이 두 가지 효과는 관련이 없으며 유사한 이름이 혼동될 수 있습니다.

이온화 방사선

핵 공기 폭발로 방출되는 에너지의 약 5%는 이온화 방사선의 형태로 중성자, 감마선, 알파 입자 및 전자가 빛의 속도로 이동한다.감마선은 고에너지 전자기 복사이며, 다른 것들은 빛보다 느리게 움직이는 입자들이다.중성자는 거의 전적으로 핵분열과 핵융합 반응에서 비롯되며, 초기 감마선은 이러한 반응에서 비롯되는 것과 단수명 핵분열 생성물의 붕괴에서 비롯되는 것을 포함한다.

초기 핵방사선의 강도는 폭발 지점으로부터의 거리에 따라 급격히 감소한다. 왜냐하면 방사선이 폭발로부터 멀어질 때 더 넓은 면적으로 확산되기 때문이다(역제곱 법칙).또한 대기 흡수 및 산란에 의해 감소됩니다.

특정 위치에서 받는 방사선의 특성은 [21]폭발로부터의 거리에 따라 달라진다.폭발 지점 부근에서 중성자 강도는 감마 강도보다 크지만 거리가 길어지면 중성자-감마 비율이 감소한다.궁극적으로 초기 방사선의 중성자 성분은 감마 성분에 비해 무시할 수 있게 된다.초기 방사선의 유의 수준 범위는 무기 수율에 따라 현저하게 증가하지 않으며, 그 결과 초기 방사선은 수율 증가에 따라 위험이 감소한다.50kt(200TJ) 이상의 대형 무기는 폭발과 열효과의 중요성이 훨씬 커 즉각적인 방사선 효과를 무시할 수 있다.

중성자 복사는 주변 물질을 변환하는 역할을 하며, 종종 방사능을 발생시킨다.폭탄 자체에서 방출되는 방사성 물질의 먼지에 더해지면, 많은 양의 방사성 물질이 환경으로 방출된다.이러한 형태의 방사능 오염은 핵 낙진이라고 알려져 있으며, 대형 핵무기의 이온화 방사선에 노출되는 일차적 위험을 야기한다.

핵무기 설계의 세부 사항도 중성자 방출에 영향을 미친다: 총형 조립체 히로시마 폭탄은 폭발한 TNT 분자(나가사키 폭탄의 핵심을 둘러싸고 있는)에 지배적인 가벼운 수소 핵(단자)이 중성자를 매우 효율적으로 감속시켰기 때문에 21 kt 나가사키 폭탄보다 훨씬 더 많은 중성자가 누출되었다.히로시마 폭탄의 강철 노즈 단조 과정에서 중성자 에너지를 많이 흡수하지 않고 중성자를 [22][better source needed]산란시키는 철 원자가 더 흔했다.

초기 실험에서 보통 핵분열 폭탄의 연쇄 반응으로 방출되는 중성자 대부분이 폭탄 케이스에 흡수된다는 것이 밝혀졌다.중성자를 흡수하기 보다는 투과하는 물질로 된 폭탄 케이스를 만드는 것은 즉각적인 중성자 방사선으로 인해 폭탄을 인간에게 더 치명적으로 만들 수 있다.이것은 중성자 폭탄의 개발에 사용된 특징 중 하나이다.

지진

지하 폭발에 의한 압력파가 지면을 통해 전파되어 작은 지진이 [23]발생하게 됩니다.그러나 이론상으로는 핵폭발이 단층파열을 유발하고 발사 지점에서 수십 [24]km 이상 떨어진 곳에서 대지진을 일으킬 수 있다고는 할 수 없다.

효과의 개요

다음 표는 이상적이고 맑은 하늘, 날씨 조건 하에서 단일 핵 폭발의 가장 중요한 영향을 요약한 것이다.이와 같은 표는 핵무기 효과 확대법에서 [25][26][27][28]계산한 것이다.실제 조건과 그것들이 현대 도시 지역에 미치는 영향에 대한 고급 컴퓨터 모델링은 대부분의 스케일링 법칙이 너무 단순하고 핵폭발 효과를 과대평가하는 경향이 있다는 것을 발견했다.일반적으로 발생하는 단순하고 분류되지 않은 스케일링 법칙일 뿐이므로, 계산 시간과 방정식 길이를 쉽게 하기 위해 다양한 지형과 같은 중요한 사항을 고려하지 않는다.아래 표를 작성하기 위해 사용된 스케일링 법칙은 무엇보다도 완벽한 수평 목표 영역, 도시 지형 마스킹의 영향(예: 고층 빌딩 그림자) 및 도시 [29]거리에 의한 반사 및 터널링의 개선 효과가 없다고 가정한다.아래 표의 비교 포인트로, 세계 핵전쟁에서 카운터밸류 도시 표적에 사용될 가능성이 가장 높은 핵무기는 메가톤 이하이다.100~475kt의 수율 무기는 미국과 러시아의 핵무기에서 가장 많은 수가 되었다. 예를 들어, 러시아의 Bulava 잠수함 발사 탄도 미사일(SLBM)을 장착한 탄두는 150kt의 [30]수율을 가지고 있다.미국의 예로는 W76과 W88 탄두가 있으며, 낮은 수율 W76은 미국 핵무기의 W88보다 두 배 이상 많다.

영향들 폭발적 항복/폭발 높이
1 kt / 200 m 20 kt / 540 m 1 Mt / 2.0 km 20 Mt / 5.4 km
블라스트—유효 지상 범위 GR/km
도시지역 완전 평준화(20psi 또는 140kPa) 0.2 0.6 2.4 6.4
대부분의 민간 건물 파괴(5psi 또는 34kPa) 0.6 1.7 6.2 17
민간 건물에 대한 중간 정도의 손상(1psi 또는 6.9kPa) 1.7 4.7 17 47
철도 차량이 선로에서 떨어져 부서졌다.
(62 kPa, 20 kt 이외의 값은 세제곱근 척도를 사용하여 추정)		 ≈0.4 1.0 ≈4 ≈10
열방사—유효 지면 범위 GR/km
4도 화상, 화재 0.5 2.0 10 30
3도 화상 0.6 2.5 12 38
2도 화상 0.8 3.2 15 44
1도 화상 1.1 4.2 19 53
순간 핵방사선의 영향—유효 경사1 범위 SR/km
치사2 총 선량(중성자와 감마선) 0.8 1.4 2.3 4.7
급성 방사선2 증후군의 총 선량 1.2 1.8 2.9 5.4

1직접 방사선 효과의 경우 일부 폭발 높이에 대해 지상 0에서도 일부 효과가 제공되지 않기 때문에 지상 범위 대신 경사 범위가 여기에 표시된다.그라운드 제로에서 효과가 발생하는 경우, 그라운드 범위는 경사 범위와 버스트 고도(피타고라스 정리)에서 도출할 수 있습니다.

2"급성 방사선 증후군"은 총 1회, "치사"에서 10회까지에 해당한다.이곳에서는 생물학적 조건이 무시되고 있기 때문에 이것은 대략적인 추정치일 뿐이다.

더 복잡한 문제는 냉전 당시와 유사한 상황으로 인해 모스크바와 워싱턴과 같은 전략적으로 중요한 주요 도시들이 집속탄이나 "쿠키 커터" 구성으로 여러 개의 메가톤 이하의 독자 목표 재진입 차량으로부터 한 번이 아니라 여러 번 타격을 받을 가능성이 높다.1970년대 [31]냉전이 한창일 때 모스크바는 최대 60개의 [32]탄두의 표적이 되었다고 보고되었다.도시 표적에 집속탄 개념이 선호되는 이유는 두 가지인데, 첫째는 대형 단일 탄두가 여러 개의 작은 탄두가 접근하고 있을 때보다 탄도탄 요격 시스템에 의한 추적과 요격에 모두 성공하기 때문에 무력화하기가 훨씬 쉽기 때문이다.낮은 수율 탄두의 이러한 강도는 두 핵무기 설계가 동일하다고 가정할 때 더 작고 더 얇은 물리 패키지 크기 때문에 더 높은 속도로 이동하는 경향이 있는 탄두들에 의해 더욱 복잡해진다(설계 예외는 고급 W88).[33]이 클러스터 폭탄, 또는 'layering'[34](정확한 낮은 산출 무기의 계속된 히트 곡을 사용하여), 두번째 이유는 이 전술이 실패의 위험 제한과 함께, 또한, 따라서non-targeted 인근 민간인 지역에 대한 중대한 부수적 피해를 인근을 포함한 가능성을 줄여 주며 개별적인 폭탄 수익률을 줄여 준다. cou이 개념은 필립 돌란과 다른 사람들에 의해 개척되었다.

기타 현상

버섯 구름 [citation needed]높이는 지반 폭발의 수율에 따라 달라집니다.
0 = 민간 항공기가 운항하는 대략적인 고도
1 = 뚱뚱한 남자
2 = 캐슬 브라보

실제 폭발 이전의 핵 프로세스에서 나오는 감마선은 인근 공기 및/[10]또는 기타 물질을 과열시킬 수 있기 때문에 다음과 같은 화구에 부분적으로 책임이 있을 수 있다.화구를 형성하는 에너지의 대부분은 전자파 스펙트럼의 부드러운 X선 영역에 있으며, 이러한 X선은 고속 핵분열과 핵융합 생성물의 비탄성 충돌에 의해 생성됩니다.운동 에너지 형태로 핵 반응의 에너지 대부분을 포함하는 것은 감마선이 아니라 이러한 반응 생성물이다.이 핵분열 및 핵융합 파편의 운동 에너지는 연 X선 [35]영역에서 방출되는 흑체 방사선의 과정을 대략적으로 따라 내부 에너지로 변환되고 그 다음 방사 에너지로 변환됩니다.

다수의 비탄성 충돌에 의해 핵분열 조각의 운동 에너지의 일부가 내부 에너지와 방사 에너지로 변환된다.일부 전자는 원자로부터 완전히 제거되어 이온화를 일으키고, 다른 전자는 원자핵에 여전히 붙어 있는 동안 더 높은 에너지(또는 들뜬) 상태로 올라갑니다.매우 짧은 시간, 아마도 100분의 1초 정도 내에 무기 잔류물은 기본적으로 완전히 그리고 부분적으로 벗겨진 (이온화된) 원자와 대응하는 자유 전자들로 구성됩니다.그런 다음 시스템이 즉시 전자파(열) 방사선을 방출합니다. 이 방사선의 성질은 온도에 따라 결정됩니다.이는7 약 10도이기 때문에 1마이크로초 이내에 방출되는 에너지의 대부분은 부드러운 X선 영역에 있습니다.온도는 특정 부피의 입자의 평균 내부 에너지/열에 따라 달라지기 때문에 내부 에너지 또는 열은 운동에너지에 의한 것입니다.

대기 중 폭발을 위해 불덩어리는 빠르게 최대 크기로 팽창한 후 주변 공기 중 부력을 통해 풍선처럼 상승하면서 식기 시작한다.이렇게 하면 특정 사진에서 [36]보듯이 볼텍스 코어에 백열 물질이 있는 볼텍스 링의 흐름 패턴을 띠게 됩니다.이 효과는 버섯 [10]구름으로 알려져 있다.

모래는 핵 불덩이가 빨려 들어갈 수 있을 정도로 가까이 있으면 유리로 융합되며, 이를 위해 필요한 온도로 가열됩니다. 이를 트리니타이트라고 [37]합니다.

핵폭탄이 폭발할 때 번개 방전이 가끔 일어난다.[38]

연기 자국은 핵폭발 사진에 자주 나타난다.이것은 폭발이 아니라 폭발 직전에 발사된 로켓에 의해 남겨진 것입니다.이러한 흔적을 통해 폭발 [39]후 순간의 보통 보이지 않는 충격파를 관찰할 수 있습니다.

핵폭발로 인한 열과 공기 중의 파편들은 비를 일으킬 수 있다; 파편들은 구름 응축 핵의 역할을 함으로써 이것을 하는 것으로 생각된다.히로시마 폭발 후에 일어난 도시의 화재폭풍 동안,[40] 물방울은 대리석 크기 정도였다고 기록되었다.이것은 검은 비라고 불렸고, 같은 이름의 책과 영화의 원천이 되었다.검은 비는 대형 화재 이후 드문 일이 아니며 대형 산불 때 화적운에 의해 흔히 발생한다.이날 히로시마 상공에 내린 비는 오전 9시경부터 시작된 것으로 전해지며, 일부 지역에서는 1시간 이상 폭우가 쏟아졌다.도시 상공에 직접 내린 비는 중성자 활성 건축자재 연소 생성물을 운반했을 수 있지만, 이는 일반적으로 다른 덜 기술적인 원천이 말하는 것과 반대되는 것이지만 눈에 띄는 핵무기 잔해나 [41]낙진은 운반하지 않았다.검은 그을음 입자는 도시 화재 폭풍에서 불완전 연소의 특징입니다.

아인슈타인튬 원소는 핵 낙진 분석에서 발견되었다.

플럼밥 작전 중 파스칼-B 핵실험의 부작용으로 최초의 인공 물체가 우주로 발사되었을 수도 있다.지하 폭발로 인한 소위 "천둥우물" 효과는 비록 증거가 논란의 대상이지만, 금속 덮개판을 지구 탈출 속도의 6배 속도로 우주로 쏘아 올렸을지도 모른다.

1942년, 맨해튼 프로젝트의 첫 번째 핵무기를 개발하는 과학자들 사이에 충분한 양의 핵폭발이 지구의 대기에 불을 붙일 수도 있다는 추측이 있었다.이 개념은 탄소와 산소 원자를 형성하는 두 대기 질소 원자의 핵 반응과 관련된 에너지 방출에 관한 것이었다.과학자들은 이 에너지가 모든 질소 원자가 소모될 때까지 반응을 지속할 수 있을 정도로 대기 중 남아 있는 질소를 가열하여 지구의 모든 대기(80%에 가까운 이원자 질소로 구성됨)를 단 한 번의 대규모 연소 사건으로 태울 것이라고 가설을 세웠다.한스 베테는 프로젝트 초기부터 이 가설을 연구해야 하는 임무를 부여받았고, 결국 전체 대기의 연소가 불가능하다는 결론을 내렸다. 즉, 역콤프턴 효과로 인한 화구의 냉각은 그러한 시나리오가 [42]현실화되지 않을 것임을 보장했다.수학자인 리처드 해밍은 첫 번째 핵실험 직전에도 비슷한 계산을 하도록 요구받았는데,[43] 같은 결과가 나왔다.그럼에도 불구하고, 그 개념은 오랜 세월 동안 루머로 지속되어 왔고 트리니티 테스트에서 종말론적 교수대의 유머의 원천이 되었다.

서바이벌빌리티

주요 기사:덕앤커버(영화), 보호 및 생존, 핵폭탄 및 건강

이는 실내 또는 실외에 있는 경우, 폭발의 크기, 폭발에 근접한 거리, 낙진을 운반하는 바람의 방향과 같은 요인에 크게 좌우된다.1메가톤 급기 폭발로부터 반경 0-3km 이내에 지형이나 건물 마스킹 효과 없이 야외에 갇히면 사망 확률이 높고, 폭발로 인한 사망률 50%는 동일한 1메가톤급 대기 [44]폭발에서 최대 8km까지 확장된다.

, 그 치명적 방사선을 비롯해 폭발 지대 잘 Hiroshima,[45]아키코 Takakura에서 그녀의 위치를 지나 확장에도 불구하고 현실 세계의 가변성, 그리고 실내에서 점을 만들 수 있는 효과를 강조하기 위해서 300미터의 hypocenter에서 거리에서 측정된 유일한 가벼운 부상만 입은 채, 주로 그녀의 위치로 i. 인한 16kt원자 폭탄의 영향에서 살아남았다n여당시 [46][47]철근 콘크리트 건물인 일본은행의 e 로비.이와는 대조적으로 일본은행 옆 스미토모은행 계단에 완전히 노출된 채 밖에 앉아 있던 정체불명의 사람은 치명적인 3도 화상을 입고 2초 [48]안에 폭발로 사망했을 가능성이 있다.

의학적 치료를 받으면 방사선 피폭은 급성 선량 피폭 200rem까지 생존할 수 있다.한 그룹이 50에서 59렘의 급성 방사선량에 피폭되면(24시간 이내) 아무도 방사선병에 걸리지 않는다.60~180렘에 노출되면 50%가 방사선 중독에 걸린다.의학적으로 치료를 받으면 60-180렘 그룹 모두가 생존할 수 있다.만약 그 그룹이 200에서 450렘에 노출된다면, 모든 그룹이 병에 걸리지는 않을지라도 대부분은 병에 걸릴 것이다.200~450렘 그룹의 50%는 의사의 치료를 받더라도 2~4주 이내에 사망한다.460~600렘에 피폭되면 100%가 방사선 중독에 걸린다.460~600렘 그룹의 50%가 1~3주 이내에 사망합니다.600~1000렘에 노출되면 1~3주 안에 50%가 사망한다.만약 그룹이 1,000에서 5,000렘에 노출되면, 그룹의 100%가 2주 안에 죽을 것입니다.5,000렘이 되면 그룹의 100%가 이틀 [49]안에 죽는다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크

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