又称核试验,为核武器研究发展的重要环节之一。通过核试验既可积累有关的科技参数资料,从而摸清其性能,验证理论和设计计算,还可针对所产生的各种效应(包括冲击波、光热辐射、贯穿辐射、放射性污染),判明破坏性威力,同时寻求防御措施和技术对策。按照爆炸时的环境条件,核武器试验区分为大气层、地面、地下、水下和外层空间等。由于核爆炸对环境造成的污染和影响极其严重,从环境保护观点,应坚决禁止任何核试验的进行。但核能的和平利用则属例外。[1]
核试验的主要目的是:鉴定核爆炸装置或核武器的威力和其他性能;验证理论设计和结构设计的各项技术指标;测量和诊断核爆炸过程的参数和规律;改进核武器设计;研究核爆炸现象学和各种杀伤破坏因素的变化规律;检验库存核武器的可靠性和安全性;改进核爆炸的探测技术和侦察技术;研究核爆炸的和平利用等。[2]
核试验方式可分为大气层核试验(包括爆炸高度在3万m以下的空中核试验和地面核试验)、地下核试验、水面或水下核试验和高空核试验等。[2]
核试验诊断手段主要包括:物理测试,放射化学分析和效应测量与观察等。[2]
供核武器研制、改进、定型而进行爆炸试验的建筑工程。是武器装备试验基地工程的主要分支,是国防工程的重要组成部分。[3]
核武器试验基地通常建在远离大城市、人烟稀少、爆炸试验对基地附近的自然资源和居民的生产、生活不致产生影响,且爆炸后的放射性烟云可以避开人口密集区上空的地区。基地工程一般由试验工程、科研工程、指挥工程和保障工程四部分组成。试验工程主要分布在试验场区。根据试验爆炸方式的不同试验场区可分为地爆场区、空爆场区和地下爆场区。其余三部分则构成试验基地的外区。四个部分形成各有独立功能,又彼此密切关联的整体。[3]
试验工程是在试验场区内按爆炸试验的需要构筑的工程。不同试验方式的场区,其工程内容和特点也不同。从总体上讲,试验场区的工程大体上由以下几个主要部分组成:①试验场区的基础性工程,指与试验武器的安装、设置直接相关,并构成试验场区基本骨架的工程。如地爆场区安设核武器的塔架及其附属设施;空爆场区设置的靶标和相应的工程设施;地下爆场区构筑的坑道和竖井等;②控制工程,是对试验实施控制的指挥中枢。包括主控站、分控站和传输控制指令的电缆工程等;③基本测试工程,指为直接捕捉爆炸景象和采集爆炸参数的各种量测工事。包括照相站、电测站和信息传输电缆工程等;④效应试验工程,指为检验核武器的破坏威力和各种防护措施的防护能力而修筑的,直接承受核爆炸作用的各种建筑物和构筑物;⑤效应测试工程,指为采集效应试验工程、效应物的反应信息而修筑的测试站和相应的电缆工程。试验工程除爆后不可能也不需要保存的基础性工程外,其余均需按照严格的防护和屏蔽要求构筑。[3]
科研工程是基地研究机构的科研基本建设。除一般性的科研办公用的房屋建筑外,主要是按照分析研究爆炸武器的各种杀伤破坏因素,并进而验证理论计算和武器结构合理性的需要而修建的试验室、室外试验设施以及计算中心、情报资料中心等。科研机构通常在与各试验区保持足够安全距离,在放射性烟云的上风方向,且自然环境较好的地区集中建设。也可以将科研机构的主要部分建在远离试验基地的大中城市。[3]
指挥工程是保障对试验基地实施指挥、管理所需的工程设施。包括基地领导机构、管理部门的办公用房、有足够防护能力的地下指挥工程、自动化指挥系统和相应的辅助设施等。[3]
保障工程是保障试验工作正常进行、保障试验基地正常运转的各类工程设施。包括各种技术保障工程,设备、器材、物资和原材料的储运工程,机场、铁路专用线、场区公路、车站、码头和管道运输设施等交通工程,各种后勤、生活保障工程以及保持基地正常运行的维护管理系统等。上述工程、设施和设备分布在基地的各个组成部分,构成了基地庞大的保障体系。[3]
1964年10月16日,我国第一颗原子弹在新疆核试验基地实验成功;1965年5月14日,第二颗原子弹装置在空中爆炸成功。1966年10月27日,核导弹从酒泉导弹试验基地发射,核弹头在罗布泊核试验场上空爆炸。1967年6月17日,第一颗全当量氢弹装置爆炸,爆炸威力为百万吨级TNT当量。之后,基地又成功地进行多次核试验。1981年后,地下核试验取代大气层核试验。1996年7月29日是基地进行的最后一次地下核试验。[4]
美国在1945年7月16日于新墨西哥州的Alamogordo第一次试爆了原子弹,代号为“Trinity”,在30m高的铁塔上爆炸,爆炸当量为1.9万吨。根据联合国原子辐射效应科学委员会(United Nations Scientific Committeeon the Effects of Atomic Radiation,UNSCEAR)1982年向联合国大会的报告书刊登的资料,从1945年至1980年期间,美、苏、英、法和中国共进行了约423次核爆炸(不包括地下核试验),累计当量约为545.26Mt,其中两次是用于战争的,即美国在1945年投掷在日本广岛和长崎的两颗原子弹。
各国第一次进行核试验的年份是: 美国1945年7月16日,苏联1949年8月29日,英国1952年10月3日,法国1960年2月13日,中国1964年10月16日,印度1974年5月18日。
各国第一次进行氢弹试验的年份是:美国1952年,苏联1952年,英国1957年,中国1967年,法国1968年。
根据上述UNSCEAR资料整理了世界上历年及各国核爆炸的次数和当量见下表。[5]
各年度核试验次数和爆炸当量
年份 | 次数 | 累积次数 | 当量(Mt) | 累积当量(Mt) |
1945 1946 1948 1949 1951 1952 1953 1954 |
3 2 3 1 17 11 13 7 |
3 5 8 9 26 37 50 57 |
0.05 0.04 0.10 0.02 0.54 12.62 0.29 47.60 |
0.05 0.09 0.19 0.21 0.75 13.37 13.66 61.26 |
1955 1956 1957 1958 1960 1961 1962 1964 1965 1966 1967 |
17 27 45 83 3 51 77 1 1 8 5 |
74 101 146 229 232 283 360 361 362 370 375 |
3.17 27.60 20.89 60.04 0.11 122.32 217.40 0.02 0.04 1.30 3.22 |
64.43 92.03 112.92 172.96 173.07 295.39 512.79 512.81 512.85 514.15 517.37 |
1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1976 1977 1978 1980 |
6 1 9 6 5 6 8 3 1 2 1 |
381 382 391 397 402 408 416 419 420 422 423 |
7.90 3.00 5.75 1.97 0.24 2.55 1.70 4.12 0.02 0.04 0.60 |
525.27 528.27 534.02 535.99 536.23 538.78 540.48 544.60 544.62 544.66 545.26 |
各国核爆炸次数和爆炸当量
国名 | 次数 | 当量(Mt) |
美国 苏联 英国 法国 中国 合计 |
193 142 21 45 22 423 |
138.55 357.46 16.65 11.90 20.70 545.26 |
苏联在1961年10月30日进行的核试验当量最大,为58Mt;美国则为1954年2月28日进行的核试验爆炸当量最大,为15 Mt。[5]
美国、苏联和英国从1963年转入地下核试验,其中从1962年以来,英、美还联合进行了37次地下核试验。
各国核试验场地,一般都选在地广人稀之处,除放射性落下灰可使全世界本底照射增加外,直接造成人员急性伤害者主要是1954年美国在比基尼岛所进行的核试验。这次试验当量大,并且是触及珊瑚礁的爆炸,爆后96小时内使人员受到100 rad以上剂量的放射性沾染区长约470 km,最大宽度约100 km,总面积达37,000km2左右。距爆心145km海面上“福龙丸五号”渔船上的23名日本渔民受到外照射剂量为270~440rad。附近(160~500km)岛屿的居民和部分美军共267人受到14~175R的外照射,其中还有近百人受到放射性落下灰进入体内的内照射和数十人发生皮肤β射线损伤。[5]
目前美、苏都拥有数万枚核武器,总当量都在百亿吨以上。核武器的新发展有可靠报道的主要为中子弹,但有关中子弹的试验尚未公开发表。[5]
年份 | 次数 | 累积次数 | 当量(Mt) | 累积当量(Mt) |
1945 1946 1948 1949 1951 1952 1953 1954 |
3 2 3 1 17 11 13 7 |
3 5 8 9 26 37 50 57 |
0.05 0.04 0.10 0.02 0.54 12.62 0.29 47.60 |
0.05 0.09 0.19 0.21 0.75 13.37 13.66 61.26 |
1955 1956 1957 1958 1960 1961 1962 1964 1965 1966 1967 |
17 27 45 83 3 51 77 1 1 8 5 |
74 101 146 229 232 283 360 361 362 370 375 |
3.17 27.60 20.89 60.04 0.11 122.32 217.40 0.02 0.04 1.30 3.22 |
64.43 92.03 112.92 172.96 173.07 295.39 512.79 512.81 512.85 514.15 517.37 |
1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1976 1977 1978 1980 |
6 1 9 6 5 6 8 3 1 2 1 |
381 382 391 397 402 408 416 419 420 422 423 |
7.90 3.00 5.75 1.97 0.24 2.55 1.70 4.12 0.02 0.04 0.60 |
525.27 528.27 534.02 535.99 536.23 538.78 540.48 544.60 544.62 544.66 545.26 |
国名 | 次数 | 当量(Mt) |
美国 苏联 英国 法国 中国 合计 |
193 142 21 45 22 423 |
138.55 357.46 16.65 11.90 20.70 545.26 |