世界的核弹真的可以毁灭地球几十次吗？它杀伤半径是怎么计算的？

作为人类制造威力最大的一类型炸弹——核弹，虽然时刻威胁着人类的生存，但是却被我们这些升斗百姓津津乐道。好比幼稚的小孩一样，我们向往着它的威力，憧憬着它所能毁灭的范围，可谓无知无畏。

核弹，是指利用爆炸性核反应释放出的巨大能量的武器。所谓的爆炸性核反应，就是是利用能自持快速进行的原子核裂变或聚变反应，瞬间释放出巨大能量。核弹包原子弹、氢弹、氢铀弹（三相弹）、特殊性能核武器(中子弹等）。

核弹的威力有多大呢？我们印象中是毁天灭地的感觉，实际上它是可以通过公式计算出来的。核弹的威力一般用TNT表示，比如说爆炸当量为100W吨TNT，那就说明 这颗核弹爆炸起来相当于100万吨TNT炸弹爆炸的威力，而不是说它有100万吨重。

TNT，也就是三硝基甲苯，一千克TNT释放的能量为4.2MJ（百万焦耳），一顿TNT就是4.2BJ，足可以将一座大厦炸毁。核弹杀伤力的计算公式如下，：

有效杀伤距离R = C * 爆炸当量E^(1/3) (C为比例常数，为1.493885，大概计算可以取1.5)

根据上面公式我们可以计算出，10W当量的核弹的杀伤半径为：R=1.493885× 10^(1/3) ≈ 3.22千米，其有效杀伤面积S=π×3.22×3.22≈33平方千米；100W当量的核弹杀伤半径为：R = 1.493885× 100^(1/3) ≈6.93千米，其有效杀伤面积S=π×6.93×6.93≈150平方千米。一个小城市，或者一个大城市的主要城区面积也差不多是这个面积。

人类历史上最大引爆的沙皇炸弹，它的杀伤半径为：R = 1.493885 * 5000^(1/3) ≈25.54千米，其有效杀伤面积S=π×25.54×25.54≈2050平方千米。

上面计算的只是冲击波的有效杀伤力，冲击波在核弹爆炸杀伤力大概占一半左右，还有光辐射、核辐射、放射性沾染等威胁。特别是光辐射，它对暴露人体杀伤半径比冲击波杀伤半径要大上一倍以上，杀伤面积多好几倍。而核爆炸时释放的核辐射和放射性沾染等，就是时间上威胁，可以长达十几年甚至几十年。

核弹分为核裂变和核聚变两种形式，典型炸弹分别就是原子弹和氢弹。核裂变也叫核分裂，是将较重的原子核分裂称为两个或者多个较小的原子，同时释放出巨大能量。原子弹或核能发电厂的能量来源就是核裂变，最常见的裂变原料就是大名鼎鼎的铀，一种不稳定的、原子量大的放射性元素。实现核裂变的方式就是使用热中子轰击铀-235原子，然后会放出2到4个中子，这些中子再去撞击其它铀-235原子，从而形成链式反应。

实际上，核裂变和放射性衰变本质是一样的，只是一个速度极快，一个很慢。以铀-235为例，它大概要7亿多年的衰变时间，而如果将一个中子射入它的原子核，它就能马上吸收中子，并且进行分裂，并发射出两个或三个新的中子。这个吸收并分裂过程是非常快的，大概只有1皮秒（10的负12次方秒），而被发射出去的中子，也很大几率被新铀-235原子吸收，吸收后的原子核也开始裂变，再发射出中子，这样就形成了链式反应。

核弹设计中，核燃料必须保持在独立的亚临界质量中，以防止过早爆炸。所谓的临界质量，是指要维持核裂变反应所需的可裂变物质的最小质量，亚临界就是接近最小质量。用于轰击的中子是通过中子发生器引入的，这个中子发生器一般是一个由钋和铍组成的小颗粒，在可裂变燃料芯内被箔分离。为了让炸弹爆炸前尽可能多的材料发生裂变，需要增加一个捣固器来控制实现，捣固器通常由铀238构成。

前面说了，核弹爆炸前，核燃料是保持在亚临界质量状态，因此爆炸前需要把把亚临界质量聚集在一起变成超临界质量。目前采用最简单的方法是使用一把推进枪，两头都装了铀-235质量块，引爆装置爆炸时，将一个质量块射入另一个质量块，从而使其聚集成超临界质量。

其爆炸流程如下：引爆炸药把铀-235推进枪管，击中另一个铀-235和中子发射器，从而引起链式核分裂，然后核弹就爆炸了！当然，这只是一个设计方式，引爆还有多种方式实现。

上面说的是核裂变，其爆炸当量比较小，而爆炸威力比较大的是核聚变。所谓的核聚变，就是将较轻的原子，主要是指氘，合成一个较重的原子如氦。在这个核聚变过程中释放出比裂变更巨大的能量，而利用这一过程的武器被称为核聚变炸弹，也叫氢弹或者热核炸弹。我们的太阳，就是靠无时无刻都在不停的进行核聚变发光发热，为我们提供能量。

根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2，可以根据核聚变消耗的质量，从而计算出核聚变释放的能量。等质量的氘—氚聚变释放的能量是铀裂变的4倍，这是因为在相同质量的原子核在发生核聚变时，会有较多的质量损耗用于释放的能量。所以说不管是核裂变还是核聚变，都可以利用质能方程进行计算所释放的能量。

与核裂变的原子弹只有几万吨或者十几万吨爆炸当量比起来，氢弹动不动就是几百万、上千万吨的爆炸当量。除了核聚变可以释放更多能量外，还有一个重要原因，那就是核燃料在分裂前要保持亚临界状态，如果太多就会达到临界状态，还没引爆就自己爆炸了。所以原子弹的当量不能超过几十万吨，它是有上限的，而核聚变理论上没有上限。

当然，因为核聚变时要将原子核外电子完全电离，所需的能量要比一个核裂变要多的多，只有在上亿度超高温高压下原子核才能获得足够的能量聚合在一起。而且制作热核武器，还有不少其他的问题，比如说氚半衰期短，只有12.32 年，而且自然界中不存在，一般是从重水中提取，成本高。

核聚变技术也是分代的，越往后越先进。第一代是氘氚聚变，优点是原料便宜，但产生中子；第二代聚变是氘和氦3反应，产生中子很少；第三代聚变是让氦3跟氦3反应，这种聚变完全不会产生中子，堪称终极聚变。

核弹很难制造，难的不是原理，而是原料及制造设备的获取。而更难的，是制造可控核聚变装置，一旦实现可控核聚变，那么世界能源问题将彻底解决。目前实现可控核聚变的方法有磁场约束法，代表作就是托卡马克装置，还有一种方法是惯性约束法。但是不管哪一种方法，距离真正实现达到工业级应用还有很远的路要走。

期待着，这一美好前景的时代到来，那时候人民物质丰富了、资源充足了，战争少了，人间天堂多了！