关于核火球的谣言

其一，中心温度说   经常会听到核弹温度1亿度，半径多少公里内全部汽化这样的言论。   那么核弹的温度真的能够达到1亿度吗？现役大当量核弹头爆炸时，聚变反应核心区，根据理论计算确实能够达到1亿摄氏度。   那么这个1亿摄氏度的持续时间和范围又是多少呢？下面经过简单的计算，大致估算了一下。   斯特番—波耳兹曼定律j*=εσΤ4   假设一个表面积1平方米，温度1亿开尔文，黑体系数为1的球体，这个球体1秒中释放的辐射能量，根据上面公式计算。   e = 1*5.67*10^-8*100000000^4*1*1 =5.67*10^24焦耳。   而一个典型的1百万吨当量核弹，能量为4.184*10^15焦耳。   也就是说，一个半径0.282米，表面积1平方米的球体，以1亿开尔文的温度，维持1秒需要的能量，相当于13.55亿个百万吨当量的核弹头。   这样看来，这个1亿度的区域，显然半径小于0.282米，时间小于1秒。   根据核弹设计原理可知，一枚1百万吨当量的核弹头，大致由点火装置，裂变装置，聚变装置，中子反射层等模块组成。其中裂变装置充当扳机作用，通过裂变释放的高能射线和高能粒子，产生高温高压，引起聚变反应。   通常裂变所需，铀的临界质量为15公斤，原子数3.85*10^25个，而钚的临界质量为5公斤，原子数1.24*10^25个。   环状钚扳机直径约11厘米，若加上聚变核心和中子反射层，假设核心反应区为一个直径15厘米的球型空间。   当点火装置使裂变块压缩超过临界质量后，链式反应开始发生。一个铀235每次裂变平均释放2.5个中子，而一个钚239裂变会释放3个中子。   其中快中子动能达到1兆电子伏特，速度14000km/s。若假设参与反应的中子平均速度为10000km/s。   根据临界质量原子数和中子增值系数，链式反应完全反应时间大约是中子穿过反应区直径时间的80倍，即0.15m /10000000m/s * 80 = 0.0000012s，约1.2微秒。其中大部分能量在0.1微秒内释放。   总反应时间还有聚变反应时间和中子反射层反应时间，这里将总反应时间近似看作1微秒，其中0.9微秒至1微秒时，大部分能量参与释放。   然后将上面的数据带入黑体辐射公式，可得 4.184*10^15焦耳/0.1微秒 = 1*5.67*10^-8*100000000^4*1*1*表面积s 球表面积S=0.00738平方米 球半径R=0.0242米   计算结果，1百万吨当量的核弹引爆时，大约可以在一个鸡蛋大小的空间里，产生持续0.1微秒的1亿度高温。   显然这个温度区域还在弹壳内部，无法作为杀伤区域评估。 至于弹壳外部，核火球中心部位的温度分布

依旧以1百万吨当量核弹为例。   从时间轴来看，大致上在引爆的最初1微秒时间，亚原子粒子级的反应产生了巨大能量。大量γ射线，x射线，高速中子，电子等高能粒子，将弹壳连同周围的空气一起加热，瞬间等离子化。   形成了一个半径3米的高温高压等离子体，这个核爆初期火球温度高达1000万度以上，被称为x射线火球。x射线火球向外发射以x射线为主的高温辐射，同时弹体产生的等温激波以100公里/秒以上的速度向外膨胀。   之后数微秒，随着不断膨胀变大，x射线火球的温度和膨胀速度也在不断下降。