第五章 核辐射效应 核辐射的一般特性 在核武器的所有毁伤效应中，一般为军人所最难理解的，就是核辐射效应。在学习核武器的其他各种效应 时，可联系使用他种兵器的经验和以往参加战斗所耳闻口睹的经历。只有核辐射，它不仅是一种看不见、摸不 着、无形中致人于死地的杀人手段，而且它还在其他各种效应不复存在以后的很长一段时间内，继续破坏器材 装备。具有军事意义的核辐射一共有四种。
第—种核辐射的危害性最小，称为a[阿尔法]辐射。a粒子是氦原子的原子核，是由两个质子和两个中子构 成的。在原子标度上它的质量数是4，带2个正电荷。
a辐射十只有轻微的穿透能力，一单张纸即能将其阻挡住。a射线对物质没有明显的破坏效果，只有当a放 射性物质经过呼吸道、消化道，或者通过伤口进入体内时，方会对人员产生危害。其危害是a射线的体内照射 ，将对人体组织产生长期损伤作用。核弹头小的核裂变材料具有a放射性，但这种放射性没有多大军事意义。
第二种核辐射所携带的能量略微大一些，叫做b[贝塔]辐射。b辐射是由b粒子流，即电子流组成的。b粒子 的质量极小，可忽略不计，带一个单位负电荷。这类核辐射的穿透本领也同样很小。能量最大的b粒子，在空 气中也仅能传播数米远，刚刚能穿透皮肤。尽管b辐射在一些情况下，能灼伤人的皮肤，但这种核辐射的军事 意义也是微乎其微的。
第三种核辐射，我们把它称做y[伽玛]辐射。它与前两种核辐射不同，y辐射不是由粒子流构成的，而是由 形同X射线的电磁波组 成的。它的波长比X射线要短，但穿透能力较强。y辐射在空气中能够传播几千米，可以 穿过诸如金属和砖石结构建筑物之类的密实物体，但其自身强度也会因此而被削弱。这种核辐射，对人员和军 事装备具有极大的军事杀伤破坏作用。
最后一种核辐射，人们称之为中子辐射。在第一章基础知识中，我们对中子已做过介绍。它是一种具有单 位质量数的粒子，不带电荷。中子是除了氢以外的所有原子的原子核组成部分。中子的穿透能力与y射线相近 ，在军事上也有重要意义。 测量单位
拉德，是目标吸收核辐射能量的单位。它的定义是，任何一克受照物质所吸收核辐射能量为100尔格时， 辐射剂量即为1拉德。拉德是军事上公认的核辐射剂量单位、它是通过核辐射在1克目标物质上所产生的效应， 来衡量核辐射大小的。由此可见，以拉德为单位的积累能量，将出现在暴露于核辐射下的每克目标物质中。核 辐射对目标的总效应，不仅取决于吸收剂量的多少，而且还取决于目标的辐照面积。目前，世界上正在推行一 种新的核辐射剂量国际单位，它最终将取代目前广泛使用的拉德。这个新国际单位叫做戈瑞。它的定义是，每 1千克受照物质吸收1焦耳核辐射能时，其核幅射剂量称为1戈瑞。因此， 1戈瑞等于 100拉德。 核辐射对物质材料的效应
在军事上，a辐射和b辐射不会产生重大的作用。但是，由 y辐射所引起的电离作用。可以影响物质材料的 物理性能，尤其是它们的电性能。
中子和物质间的相互作用较为复杂，因为它与y辐射不同， y辐射是与目标物质原子里的电子发生作用的 ，而中子却是与这些原子的原子核发生作用的。中子与原子核发生碰撞的结果，可能会把中子弹射向别处，在 这个过程中， 中子的前进速度被减慢。同时，中子也可能占据目标物质原子原来的位置。
另外，中子还可能被原子核吸收掉。原子核吸收中子后，就要释放出y射线，并且由于结构上加入了额外 的中子，原来的原子核将转变成另外一种同位素。所生成的同位素通常是放射性的，因此在其以后的蜕变过程 中，会进一步放出射线。
一般来说，y辐射也好， 中子辐射也好，在军事应用上的意义，仅仅是对某些半导体元器件的电性能产生 影响。如果要对这类材料的结构强度起到破坏作用，所需要的核辐射剂量是很大的。而在此时，任何电子技术 装备都会被作用范围更大的冲击波所摧毁。 核辐射的类型
在军事上，把核爆炸所产生的核辐射简便地分为两个问题来加以研究：一是瞬时核辐射，一是剩余核辐射 。瞬时核辐射是指在核爆炸后1分钟内所放出的各种射线。剩余核辐射是指在核爆炸1分钟后所放出的各种射线 ，它通常是由放射性沉降物形成的。
瞬时核辐射
瞬时核辐射的定义是，在核爆炸后1分钟内所放出的各种射线。我们可回忆起，核爆炸所放射出的射线种 类是很多的，其中有军事意义的只有两种：一种是y辐射，一种是中子辐射。
y辐射的成分，产生于不同的来源。核武器的初始裂变反应，可以引起y辐射。不过，它所释放出的y射线 ，大部分会被核弹头的核裂碎片所吸收。y辐射还来源于裂变产物的蜕变。裂变产物形成之时，便是其蜕变的 开始。这种y辐射，在裂变反应后的瞬间是极其强烈的。y辐射的最后—种来源，是核弹头核裂碎片的中子感生 放射性，以及周围大气分子尤其是氮分子的中子感生放射性。
中子辐射的组分，是核弹头裂变过程和聚变过程所产生的中子，出现在核爆炸第一个微秒前后。在这些中 子来源中，裂变产物的蜕变和中子感生放射性，将会无限期地持续下去，从而也构成了剩余核辐射的一部分。 在核爆炸后第一分钟终了时，爆炸火球已上升到距离地面足够远的地方，空气屏蔽作用使得由火球直接发出的 核辐射，对于地面目标来说，已经不构成军事威胁了。这个事实，也是我们确定瞬时核辐射阶段以一分钟为限 的客观基础。
目标接受到的瞬时核辐射剂量，取决于目标距爆炸点的距离，以及空气的散射与吸收。这些因素统称核辐 射传播的路径效应。影响目标吸收剂量的，还有其他一些因素，例如，核辐射传播速率的快慢、照射时间的长 短以及可以使目标得到防护的屏蔽作用。 传播路径效应
随着距爆炸点距离的增加，目标受到的辐照剂量，将在两个因素的同时作用下而减少。第一个因素是，瞬 时核辐射的强度，将会象热辐射那样遵循平方反比定律，随着距离的增加而减少。例如，在距爆炸点两英里处 ，核辐射强度仅是1英里处的 1／4。第二个因素是，在核辐射穿过空气的路程中，射线由于和空气分子发生碰 撞，因而向四面八方散射。在碰撞过程中，虽然空气分子在吸收一部分中子的同时，也辐射出相应的y射线， 但其结果是使核辐射能量减少，并且还吸收了一部分y射线。
在比较稠密的空气中，射线与空气分子的碰撞更为频繁，因为射线在穿过空气的路程上，会碰到更多的空 气分子。大气压力 的涨落，对于空气散射或者吸收射线的数量不会有重大影响。但是，由于冲击波在爆炸点 与目标之间，简直象一堵高压空气巨墙在移动，因而冲击波对于y辐射剂量产生了极为显著的影响。中子流在 冲击波到来之前已发射完毕，因此中子辐射剂量不会受到影响。与处在正常周围大气压下的空气中相比，核辐 射同空气分子的碰撞，在冲击波正压相期间较为频繁，正负压相期间较为稀疏。由于负压相持续时间较正压相 为长，其净结果是核辐射在冲击波情况下的透射，大于在常压空气中的透射。鉴于压力相的长短随爆炸当量的 增加而增加，冲击波对核辐射的强化效应就变得更加明显，而且照射到目标上的核辐射数量有更大比例的增长 。
图5．1给出了1千吨当量核爆炸时。核辐射剂量与距爆炸中心斜线距离的函数关系。由图上我们看到，在 距爆炸中心较近的地方。中子流在核辐射效应中占主要地位。而在较远的距离上，中子逐步地被吸收掉，这种 吸收效应使y辐射的剂量逐步增大。
对于超过10千吨当量的核爆炸来说， 由于其冲击波负压相持续时间较长。相应的空气吸收效应较小，因 此必须引入一个修正量。对于y射线剂量必须引用图5．2 中的换算系数。例如，如要计算100千吨当量核爆炸 的y辐射效应。应依据1千吨当量核爆炸的辐射效应图，按以下步骤进行计算：
由图上查得，距1千吨当量核爆炸中心斜线距离为2公里的地方，y辐射剂量为1．3拉德、查阅图5．2中的 曲线，对于100千吨当量的核爆炸来说，可读到换算系数为130。
故此，距100千吨当量爆炸中心斜线距离2公里处的y辐射剂量为1．3*130拉德=169拉德。 图5．1 1千吨当量空中爆炸的瞬时核辐射效应
图5．2 瞬时y辐射剂量随核弹头当量而改变的换算关系图
传递速率与照射时间
在中子辐射剂量具有军事意义的作用范围内，未被大气吸收的中子流，可在几分之一秒的时间内照射到目 标上，在这么短的时间内，要采取回避动作是不现实的。
不过，对y辐射的回避动作，在爆炸火球上升从而超出其作用距离之前，倒可能是安全有效的，这是因为y 辐射的持续时间较长。而且，在放射出较大剂量的距离上，这种效应对于高爆炸当量的弹头来说，较之低爆炸 当量的弹头，要来得显著。表5．1列出的典型效应试验结果，可以从数量上清楚地说明这个问题。
表5．1 瞬时y辐射剂量传递速率的典型效应试验结果
从这个表格中我们可以领会到，在意识到发生了核爆炸的一瞬间，最好是立即采取就便的荫蔽措施，切忌 向距离较远的良好掩蔽处所转移。从而浪费了宝贵时间。换算定律
在计算瞬时核辐射效应时，为了能根据1千吨当量爆炸的关系曲线，换算出另一个爆炸当量的效应值，可 以采用以下基本定律： I1/I2=W1/W2
式中，I1和I2表示爆炸当量分别为W1和W2的核弹头，在相同斜线距离内，所放出的核辐射剂量。
这个换算定律，不仅没有考虑核弹头内部构造上的差异，也
没有考虑高当量核弹头由于冲击波较强而带来的空气散射与吸收上的差值。对于后一种差异给总剂量中y辐射 部分所带来的影响，可利用图5．2中所列的换算系数加以修正。
下面举例加以说明。试估算一下100千吨当量核爆炸，在距离1．0公里处的瞬时核辐射剂量。由图5.1上我 们查得， 1千吨当量核爆炸在这个作用距离上，y辐射的剂量为100拉德，中子辐射的剂量也是100拉德，因此 总辐射剂量为200拉德。我们又从图5．2上读到，y辐射剂量的换算系数为130，因此100千吨当量核爆炸将向目 标投射的y辐射能量为： 130*100=13000拉德。
依据基本换算定律，中子辐射剂量是：
(I1/I2)=(W1/W2)
100/I2=1/100
I2=10000拉德 所以，核辐射总剂量为： 13000(y辐射)+10000(中子辐射)=23000拉德。 核辐射对电子设备的效应
如前所述，所谓核辐射对物质材料的效应，主要是对电子元器件的效应。这种损伤效应的主要来源仍如前 述，是y射线和中子流。在核武器战术使用的条件下，这类核辐射可以达到1000拉德的数量级，并以较短的强 脉冲形式向外发射。特别是y射线，在总辐射剂量约为1000拉德的场合，其y射线的峰值剂量率可高达每秒钟 109拉德。
在战场上，这类瞬时辐射脉冲可能会对两类体系即人与半导体发生作用。对后者的损伤作用，称做电子元 器件的瞬时辐照效应，通常缩写成TREE。由于核辐射的两类射线对半导体装置的损伤作用一般是不同的，我们 下面分别予以讨论。 y射线的效应
当y射线与各种物质材料发生互相作用时，会使物质材料内部产生快电子。由于快电子的运动，通过原子 撞出二次电子，从而使物质原子发生电离。在半导体中，这种电离作用的结果，产生了电子-空穴对，因而形 成了光电流。光电流对晶体管具有灾难性的损伤作用。会使晶体管军事技术装备中的装置或元器件失效。即使 不出现这类严重后果，由于双稳线路的稳态工作受到干扰，电源实际上发生短路，在集成电路中将会出现“闭 锁”现象。就目前来说，切实可行、安全有效的电子设备屏蔽方法，还是不多见的。因此，对于不允许出现工 作失灵或容易产生永久性损坏的电子设备，最好采取某种加固或者瞬时回避的保护方法。
加固电路的保护方法包括：在电路中避免使用可控硅整流器以及其他对核辐射特别敏感的装置；利用产生 电子-空穴对较少的硅半导体元器件取代锗半导体元器件；在可能会出现短路的电路上。加入极限电阻器。
瞬时回避的防护方法是在回路中增加快核辐射探测器，以便在y脉冲发生干扰期间，使电路暂停工作。 中子流效应
中子脉冲虽然不会使半导体材料产生较为显著的光电流，但是却会使处在半导体晶格内的原子发生迁移， 从而对电子装置的工作特性产生严重的永久性效应。其确切损伤机制是十分复杂的，但最终结果是在禁带宽度 上发生了空穴与电子的深度复合，或者是形成了许多俘获中心。由于这些情况的发生，使多数载流 子的浓度 有所下降，并且使少数载流子的寿命有所降低。其最终效应，是使半导体二极管的正向电压降加大，使反向漏 电流增高，并使晶体管的放大系数降低。
防护中子损伤的加固措施包括：选用抗中子辐射能力较强的电子元器件。最好采用由锗材料制造并将基区 做得很窄的管子。这就使得基区的少数载流子寿命变得很短。这类高频晶体管所受到的损伤作用，比起低频晶 体管和功率晶体管来，要小得多。采用负反馈等电子技术，可以降低电路对晶体三极管工作参数的依赖性。
如果对y射线和中子流这两种核辐射，未能采取加固防护措施，那么通信系统有可能出现暂时性或长久性 中断。更为严重的是，可能会使电子计算机的数据存储搞乱搞错。这种损伤作用，很类似电磁脉冲的效应。关 于电磁脉冲，我们将在第七章中具体介绍，但其效应是有局限性的。 核辐射对玻璃的效应
核辐射对电子元器件的瞬时辐照效应，是与它对玻璃和金属的效应密切相关的。核辐射会使玻璃的颜色发 生改变，从而引起光线传播中的损失。玻璃愈厚，这种损失愈大。核武器所发出的瞬时核辐射，可使某些光学 装置，例如观测仪器和各种瞄准器，出现各种技术问题，使正常作业发生严重困难。但更为重要的是，核辐射 可使光导纤维线路产生不透明效应。人们曾经设想，采用光导纤维线路代替电缆用于线路传输，以避免电磁脉 冲的干扰。然而对于它们的辐射敏感性仍存在疑问，目前正在进行大量的研究工作，以减轻此种效应。 核辐射对人体的效应
构成生命的基本单元是细胞。每个细胞都是一个高级的复杂系统，其平均直径只有10-5米。细胞基本上是 由两部分组成的，一是细胞核， 一是细胞质。细胞核内染色体的基本结构，是由基因组成的。其功能是控制 细胞的繁殖和细胞质的活动。细胞质是细胞的动力工厂，它可把食物转化成能量和简单分子。
所有动物的生长发育，都是通过细胞的增殖来实现的。细胞数目的增加，是细胞分裂的结果。这种细胞分 裂过程，称之为有丝分裂。核辐射对细胞核的损伤作用，是可使它分裂细胞的功能减弱。正常的有丝分裂如果 受到这种作用，最终可能会引起细胞死亡。核辐射对细胞的另一种损伤作用，是使基因发生交替变化，但细胞 仍能进行有丝分裂。如果这种细胞是繁殖细胞(或生殖细胞)，那么这种损伤作用将产生卜分严重的后果。
由于细胞的特殊恢复机理，核辐射对生物机体的杀伤作用，不仅取决于总的核辐射剂量，而且取决于接受 射线辐照的速率。
人体组织受到核辐射的照射后，会受到电离作用的损伤。这种损伤作用，使人体的大多数细胞在组成和功 能两方面都受到影响。然而，核辐射电离作用的生物学后果，不仅取决于肌体组织所吸收能量的多少(即多少 拉德的吸收剂量)，而且还取决于核辐射引起细胞组织电离的方式以及核辐射的性质。某些射线在按拉德数来 衡量时，其生物杀伤作用要比另外一些射线大。因此，必须引入一个比较因数和一个新的测量单位。
品质因数的意义是，当所考虑的核辐射为1拉德时，其对人体的杀伤作用与若干拉德y辐射对人体杀伤作用 相同条件下所需 y辐射的拉德数。也就是说，品质因数越大，这种核辐射按拉德数换算的杀伤作用也就越大。
雷姆是核辐射生物杀伤效应的剂量单位。它的代号Rem是英文人体伦琴当量的缩写。以雷姆为单位的剂量 是这样换算得到的：用按拉德计算的吸收剂量乘以所受到的核辐射的品质因数。比如，10拉德品质因数为5的 核辐射剂量，等于50雷姆。列成公式是：剂量(雷姆)=吸收剂量(拉德)*品质因数。
日前，世界上又在推广使用一个新的反映核辐射生物效应的国际剂量单位，这就是希沃特(国际代号SV)。 1希沃特等于 100雷姆。在军事使用上，品质因数往往规定为1。
核辐射的生物效应，还与人体受核辐射照射的部位有关，特别是与那些对维持人体健康具有重要作用的细 胞的受损程度有关。人体对核辐射最敏感的组织部位是：
骨髓，制造新的血细胞的重要组织；
肠线，核辐射损伤会妨碍肠线按正常的方式进行自我更新；
脑细胞和肌细胞，脑细胞如果受到严重的损伤，会导致中枢神经系统功能衰竭。
在机体的这些组织部位当中，骨髓对核辐射的损伤作用是最敏感的，脑细胞则是最不敏感的。不过，从核 辐射损伤病症出现的时间来看，骨髓症状出现得最迟，而脑细胞损伤病状则出现得最早。这是因为减少新的血 细胞供给要经过一定时间才能对人体机能产生影响。而人体中枢神经系统的功能衰竭，是会立即显示出来的。 在人体受到相对较小剂量的核辐射作用后，其症状将会迟延出现。原因即在于此。
核辐射对暴露人员健康状况的最终影响，还取决于人员肌体受到核辐射照射的部位有多大。如果机体只有 一部分受到辐照，那么仅仅是这部分机体的骨髓受到损伤。在一定限度内。人体未受损害的那部分组织，将会 继续维持机体的健康状况，甚至还能恢复受照机体被损伤组织的生理机能。
由于任何特定剂量的核辐射对机体的危害程度因人而异，因此不可能确切地说明给定剂量的生物效应，而 只能指明其预期的平均结果。下表列出了整个人体受核辐射照射后的各种症状。
由于受照人员接受核辐射剂量达450拉德时约有50％的人死亡，因而就把这个剂量值称为50％致死剂量， 一般用LD50表示。 表5．2 人体受全身辐射照射时的效应
人体具有一定的自行恢复核辐射损伤的能力。现有的资料数据表明，在受核辐射照射后30天以内，受损伤 机体略有恢复，要使健康完全得到恢复可能需要1年时间。即使是在一年恢复期后，也会有10～20％的核辐射 损伤做为永久性效应而存在。
除健康恢复期相当长外，还要考虑到核辐射剂量的累积效应。一个士兵假如连续3天每天受到100拉德的全 身照射，那么实际累积吸收剂量就是300拉德，从而会表现出相应程度的伤害症状。
为了向部队指挥官提供一个准则，以便其了解部队容许遭受的不危及战斗力的照射剂量，列出了以下的数 据。
这些数据是在24小时内，人员容许接受的吸收剂量。英国和美国现行的核突击目标分析安全标准，就是依 据这些数据确定的。
可不予考虑的轻微损伤 5拉德
(包括在连续30天内，接受最大累积吸收剂量75拉德)
中等损伤 20拉德
严重损伤 50拉德
请大家注意，这些容许吸收剂量，仅是针对战争时期制定的。在和平时期，部队人员的容许吸收剂量极限 是非常低的，与居民安全防护标准—致。 核辐射的遗传效应
遗传学是研究个体特性由上一代向下一代传递的科学。人体传递遗传特牲的能力，存在于基因中。基因是 细胞核内染色体的一个组成部分。
染色体在细胞内是成对排列的。一对染色体的两个部分，具行相同的基因排列。 下面用图5．3加以说明 。图5．3 染色体对
我们假定，图上P和Q代表一对染色体。在染色体P中，基因是按A、B等等排列的，其中，A是眼睛颜色的 基因，B是头发颜色的基因，等等。那么，在染色体Q中，a也是眼睛颜色的基因，b也是头发颜色的基因，等等 。
核辐射可以使基因发生改变，这种改变称为基因突变。假如在繁殖的新细胞内有新基因存在，那么由新基 因所传递的遗传信息就也是新的。但是，新基因可能是显性基因，也可能不是显性基因。因此，由上一代传递 给下一代的新遗传特征，也许在许多代中都不会出现。
基因突变的根源，不仅仅是核辐射的伤害作用。某些化学战剂，例如芥子气，也可以引起明显的基因突变 。据估计，自发基因突变率，在每一代中，大约是每100000个个体基因中有1个基因突变。
辐射照射的遗传作用
所谓加倍剂量，是指使自发基因突变率增加一倍的核辐射剂量。据估计，人员一次照射的加倍剂量大约是 30雷姆，连续照射的加倍剂量大约是90雷姆。关于自发基因突变率增加一倍可能存在的生理影响，遗传学专家 们的意见尚不统—。 一派认为，它将产生灾难性的后果；而另一派则认为，它对人的危害是易于发现的，而 不是灾难性的。 防护瞬时核辐射的屏蔽措施
虽然y辐射与中子辐射是紧密相关的，但对它们的屏蔽问题最好还是分别加以讨论。
在选择防护y辐射的军事屏蔽材料时，首先考虑到的，是采用实际可用的质量最重的物质材料。单就材料 重量来考虑，原子序数较大的元素，如铅等，在理论上具有许多胜过其他元素的优点。但是，从军事应用上讲 ，机械强度之类的其他因素，往往是更为重要的因素。任何一种屏蔽材料的有效性，都是相对于核辐射能量而 言的。不管何种屏蔽材料，它对能量相对较高的瞬时y辐射的防护效果， 一般都劣于对剩余y辐射的防护效果 。
对中子流所采取的屏蔽措施，是建立在这样一个客观事实基础上的：即某些元素，诸如硼、镉以及较轻的 氢，都具有俘获中子的能力。不过，这些材料在俘获中子的过程中，还要放射出y射线，因此，也还需对y辐射 进行屏蔽。
这类材料俘获非常慢的中子，可能要比俘获较快的中子多得多。因此，防护瞬时中子辐射的屏蔽层，必须 包括能够俘获慢中子、中速中子和较快中子的材料。这些中子在通过防护材料时，与屏蔽层内的原子核发生弹 性碰撞或非弹性碰撞。原子序数小的元素，特别是氢元素，通过弹性碰撞，能够最有效地吸收中子所带的能量 。而对于能量非常高的中子，通过与原子序数较大的原子核发生非弹性碰撞，也可以有效地吸收中子能量。但 是，与此同时却要产生更多的y辐射。
在大多数军事应用场合，其他因素往往也是非常重要的。因此，在研究屏蔽措施时，必须综合地加以考虑 。改进装甲钢板对中子屏蔽性能的方法有很多种，例如，可在装甲钢板中加入硼元素，也可采用含氢元素的塑 料和钢板交替叠合的工艺来制造装甲。对于战地工事来说，湿土防中子辐射的能力要比干土大得多，因为水分 中含有大量的氢。
一般而言，一个士兵所能依赖的屏蔽层，不可能对称地围绕在他的周围。比如， 一个坦克驾驶员，从正 面来说，他只能得到一层装甲钢板的屏蔽保护。而从后面说，由于还有发动机和其他设备，因而可以得到若干 层屏蔽的保护。坦克内部的其他乘员则将分别得到不同程度的屏蔽防护。为了研究方便起见，一般把在相当标 准的情况下物质材料所能达到的平均防护程度，用防护因数这个概念来表示。但在已发表的防护因数数字间存 在着相当大的差异。表5．3中仅列出一部分典型防护因数。对表内列出的每一种情况，在掩蔽部或车辆中受到 的瞬时核辐射剂量，等于其外部瞬时核辐射剂量除以防护因数所得到的商。例如，假定在坦克外面受到的y辐 射剂量为30拉德，则在坦克内部受到的平均y辐射剂量为：30/4=7．5拉德。
表5.3 用于瞬时核辐射的部分典型防护因数 剩余核辐射
剩余核辐射所包括的射线种类很多，但我们最关心的只有两种，一是y辐射， 一是b辐射。b辐射一般只会 使部队失去战斗力，而不会造成人员死亡。但是，如果处在很近的距离内，或者触摸到b放射性沾染的沉降物 ，在皮肤接触部位上就会产生生物损伤。这种由于b射线照射引起的皮肤坏死，有时被称作b烧伤。这个名称是 不确切的，因为实际上被灼伤的整个皮层会与皮下组织分开，脱离了暴露的神经末梢。治愈这种皮肤损伤虽然 需要几个月的时间，但这种伤害一般不会有生命危险。表5．4列了不同的b辐射剂量对人体皮肤组织的效应。
表5．4 不同的b辐射剂量对皮肤的平均效应
关于y辐射的损伤作用，我们在前面几节中已经讨论过了。
这两种剩余核辐射，是由放射性产物发射出来的。放射性产物散布在很大的地域上，其主要形式有：中子 感生放射性物质和放射性沉降物。当接近核爆炸地面零点的物质受到中子的轰击后，便产生了中子感生放射性 。这些受轰击的目标物质之所以会产生放射性，是由于中子与它们内部的一些原子核发生了反应，使这些原子 转变成为放射性同位素。因为这个缘故，核爆炸地零点附近的土壤，以及一切暴露的设备器材，都会产生感生 放射性，对这个问题，我们在后面的章节中再详细研究。
放射性沉降物，是指降落到地面上的放射性核裂碎片。放射性沉降物的核辐射，大半是由裂变产物发射出 来的。但核弹头和土壤中的中子感生放射性也占一定份额。 剩余核辐射剂量的影响因素
中子感生放射性物质和裂变产物，都含有大量不同的放射性同位素，都向外发射b射线，其中大部分同位 素还发射y射线。
剩余放射性随时间而衰减。但是，由于这种辐射是由大量不同物质放射出的，因而它的衰减过程并不是一个 简单过程。
瞬时核辐射在相当短的时间释放出来，并仅从爆炸火球中有效地向外辐射。与瞬时核辐射相比较，剩余放 射性可以在广大地区内出现，并且持续很长时间。受到剩余放射性照射的人员，其累积剂量取决于他周围的放 射性强度，或者他自身沾染的放射性强度，一般按剂量率(即每小时多少拉德)与受照时间的长短来测定。举例 说，假如有一士兵，在剂量率为30拉德每小时的地方受到辐照，而且在那里停留了10分钟，那么累积剂量将为 5拉德。在计算相当长时间的累积剂量时，必须考虑放射性的蜕变。
尽管中子感生放射性物质和放射性沉降物都放射出b和y射线，但用来指示任何地点放射性强度的剂量率， 却是代表y辐射成分的强度。实际上，剩余b辐射要比剩余y辐射强得多，而且在很小的范围内，b辐射剂量率可 以是伴生y辐射的100倍。因此，如果一个人仅是双手受到剩余核辐射沾染，那么他遭受到的 b辐射对双手的皮 肤效应，要比伴生y辐射对他的全身辐照效应严重得多。 中子感生放射性
核爆炸地面零点周围地区中子感生放射性的范围和强度，取决于到达地面的中子辐射强度。而中子辐射强 度则取决于核武器的当量、具体结构设计和爆炸高度。此外，地面零点周围地区的物质类型，也必须考虑在内 。各种元素，对于导致中子感生放射性的那种核反应的敏感性并不是一样的。下表给出了几个常见元素的中子 感生放射性的详细情况。这四种元素都广泛存在于土壤中，并且前两种元素是军事器材装备的常用原材料。
表5．5 材料因中子俘获而产生中子感生放射性的详细情况 对地面的效应
各种土壤都含有对中子感生放射性敏感的各种元素。不过，不同种类的土壤，所含这些元素的构成比例却 有很大差别。因此，由特定核武器和爆炸高度所产生的中子感生放射性，在沾染范围、深度和强度等方面，都 各有不同。根据核爆炸地面零点周围土壤组成的不同，其悬殊程度有时竟达5000倍。由于这种不确定性，在进 入沾染区之前，必须彻底查清怀疑有中子感生放射性存在的任何地域。对于具有强大热辐射和冲击波破坏效应 迹象的任何地域，应按原地面零点区域对待，并应进行普查放射性的工作。 对军事装备的效应
接近核爆炸地面零点的军事装备所产生放射性的水平，用计算的方法加以预测是不可靠的。中子感生放射 性只会出现在十分靠近地面零点的地方。其距离之近，冲击波效应足以将大部份军事装备完全摧毁。所有人员 ，甚至包括在坦克内的人员，都将被瞬时核辐射杀伤致死。不过，某些特别坚固的武器装备，象坦克等，在核 爆炸后也许还可以使用。但是，由于它距离地面零点过近，其内全体乘员将会被杀死，并且坦克本身也将感生 出严重的放射性。由于这些具有感生放射性的原子是武器装备材料的基本组成部分，所以不能采用常规消除沾 染的方法将这些放射性原子除去。因此，减少军事装备感生放射性的唯一方法，是等待它们 自行衰减。如果 这些军事装备还要奉命使用，在战斗现场的指挥官，在装备整修工作开始之前，应规定出它的放射性衰减到允 许值之前所必需的时间。 放射性沉降物
在核爆炸后的一瞬间，爆炸火球中包含有汽化放射性裂变产物和核弹头核裂碎片，这两种物质均是瞬时核 辐射剂量的来源。尔后，当它们回落到地面上时，就成为带放射性的沉降物。这种放射性沉降物的放射性强度 和沾染范围取决于核爆炸所产生的放射性产物的数量和放射性产物所沉降的地域。而放射性产物的数量，又取 决于核爆炸的裂变当量。放射性产物地面沉降区的形成，取决于在核爆炸以后放射性产物受到哪些因素的影响 。而这些影响因素又与爆炸方式有关，比如是空中爆炸还是地面爆炸。
在出现空中爆炸的情况下，爆炸火球起初迅速升起，但随着大量吸入冷空气，火球不断冷却，其上升速度 逐渐下降。当火球完全冷却下来时，汽化放射性裂变产物便冷凝成直径只有0．02毫米(20微米)的细小微粒。 它们被携带到高空大气层中，随后非常缓慢地沉降到地面上。在向地面降落的过程中，这些尘埃有时间使其放 射性衰减到相当微弱的程度。高空风可将这些尘埃吹散，最后沉降在全球范围内。最终结果是，放射性沉降物 所产生的放射性水平是极低的，几乎没有军事杀伤作用。
在另—方面，即在冲击核爆炸的情况下，大量尘土被吸入爆炸火球，它们形成了汽化放射性产物的冷凝中 心。所形成的直径在0．5毫米(500微米)以下的放射性微粒，组成了核爆炸的烟云。这些微粒回落到地面的下 降速度，视微粒直径的大小而不同。由于地面爆炸所形成微粒的沉降速度要比空中爆炸所形成的较小微粒的沉 降速度快得多，因而地面沾染的衰变时间较短，而且比较集中地出现在地面零点周围。这就产生出具有军事意 义的杀伤作用。在冲击核爆炸发生时，或者是在放射性沉降物下落过程中，如果有雨或者雪，将会使放射性微 粒更快地沉降到地面上，从而可在更小的区域内，产生更高的放射性水平。当然，被夹带的大部分土壤微粒， 还具有中子感生放射性。 放射性沉降的预测
放射性沉降物的危害，无疑是会影响到部队及其队形的部署或重新部署。因此，指挥官必须学会能够预测 放射性沉降物的沉降区范围。
要预测任何特定核爆炸放射性沉降的范围和方向。首先必须知道核爆炸当量。对于已方实施核袭击来说， 核爆炸的当量自然是已知的，此时全部的有关信息均来自核突击警报文电。但对于敌方的核爆炸，就必须估测 其爆炸当量。采取经验法则估测核爆炸当量的方法通常有很多种，它们均能提供实施放射性沉降预测时所需要 的精确度。这些方法中包括：在核爆炸后给定时间内，对蘑菇状烟云顶高的测定和在相似基础上对蘑菇状烟云 仰角的测定。有一种叫做爆炸脉冲仪的仪器，已在一定范围内使用，它可以给出比较准确的测定结果。对于优 质的核爆炸观测器，其基本的技术要求是，不仅能给出比较准确的测定结果，而且还可以在战场上广泛应用。 在估测出核爆炸当量以后，风力和风向便成为影响放射性沉降物传播距离与方向的重要因素。此外，雨水的冲 洗，会产生局部的核辐射热点。诸如此类的影响因素，使得放射性沉降预测工作不能得到精确的结果。因此， 所获得的全部数据，都必须用地面核辐射探测和侦察来进行验证。 剩余核辐射的衰减速度
剩余核辐射将会自然衰减，人们通过核武器试验，摸索到在核爆炸后任何时间内剂量率的变化规律，得出 一个经验表达式：
核爆炸后t小时的剂量率=核爆炸后1小时的剂量率*t^-1.2
这个关系式常常被称作“7和10规律”。这是因为，如果核爆炸后的时间增加到7倍，则剂量率便减少到原 来的l／10。例如，假定H+1小时的剂量率为1000拉德／小时；则有：
(1)H+7小时的剂量率为100拉德／小时；
(2)H+49小时(2天)的剂量率为10拉德／小时；
(3)H+343小时(2周)的剂量率为1拉德／小时。
中子感生放射性的衰减速度取决于产生感应放射性的物质，并不遵从“7和10规律”。 一般而言，在核 爆炸后最初几小时内，中子感生放射性的衰减速度要比放射性沉降物快得多，尔后又变得慢得多。在实战条件 下，做为大概估计的一种测定方法，“7和10规律”是可以利用的，不过还必须用地面实测值来验证其结果。 防护剩余核辐射的屏蔽措施
和瞬时核辐射一样，剩余核辐射的效应，可通过屏蔽而得到减轻。剩余y辐射在暴露人员的四周发生照射 ，并且可以从相当远的距离外直射到暴露人员。但是，由于核辐射随着距离的增加而逐渐减弱，因而大部分剂 量是由附近放射性物质辐射出来的。图5．4说明，在平坦地面上，均匀分布的放射性沉降物，是如何照射人员 从而产生辐照剂量的。例如，我们看到，辐照剂量的 30％是由距离暴露人员半径4米范围内的放射性物质形成 的。如果利用刮除法将人员附近的放射性尘土颗粒去除掉，则可使辐照剂量大大降低。
剩余核辐射的防护方法有许多种，一般是采用将沾染者身上的放射性沉降物去除掉和利用防护材料进行屏 蔽的综合性防护措施。一定厚度物质材料，一般可以将剩余y辐射减弱到相当低的程度，其效率比防护较高能 量的瞬时核辐射时要高得多。对于防护剩余b辐射。可以做到完全屏蔽，例如利用一个薄金属层就足够了。下 表给出了部分物质材料对沾染地面的剩余y辐射的典型防护因数。 图5．4 开阔地上人员从不同半径的圆面积内所接受的剂量与总y剂量的百分比
表5．6 一部分物质材料对剩余核辐射的防护因数 消除放射性沾染
放射性不可能用任何物理的或化学的方法加以消除。而只能靠它本身自行蜕变。因此，消除沾染的目的就 是将放射性物质转移到一个安全地方，使它发射出的射线不致产生杀伤或破坏作用。
产生中子感生放射性的器材装备，不能对它们进行消除，因为其放射性是由构成装备本身的物质原子所辐 射的。目前还没有一种方法能够使装备的感生放射性衰减到容许的水平。
核爆炸地面零点周围土壤的中子感生放射性，仅存在于表层土壤中。因此，可以将受沾染的表层土挖出， 送到相当远的地方以保障安全。
我们已经了解。放射性沉降物所引起的沾染，是由于放射性尘埃微粒沉降到地面或者任何暴露的物体上 而产生的。为了消除这种放射性，就必须用某种适当方法将这类尘埃微粒移走。例如，对于大多数装备，放射 性落下灰的消除，在条件允许的情况下，可采取用水冲洗、擦试和加用洗涤剂等方法进行。精密仪器可用真空 吸尘器进行清理，这可以说是最有效的消除方法。一种利用车辆排气进行消除的洗消器，目前正在研制中，但 尚未投入使用。对人员全身用水冲洗进行消除的方法，是很简便易行的，但需要供应大量清水。罐装或者袋装 食品，可采用清洗外部包装的方法消除沾染。对裸露食品，则必须将所有暴露表面都切去一薄层。水源由于放 射性沉降物沾染而产生的放射性，通过在标准军用净水车中进行水过滤，便可得到很大程度减弱。一般来说， 如果沾染区的剂量率低到使部队能继续占领该地，那么这个地区的水源可按正常用量使用。
从以上介绍我们可以认识到，消除沾染的行动必须十分迅速，并且要在尽可能短的时间内从沾染区撒出， 以避免贯穿核辐射危害人员和物资。 核辐射探测仪器
我们已经讨沦了核辐射的探测和剂量率的监测问题，这些任务可用两种仪器来完成：即剂量仪和剂量率仪 。
剂量仪的基本用途，是用来评定士兵在接受到一定剂量的核辐射后，未来的战斗力如何。尽管表示生物效 应的剂量系以雷姆为单位进行测量，但所使用的仪器刻度一般都是用拉德标定的。从前面几节的讨论中我们知 道，中子的品质因数规定为1，因此在军事上实际使用时，拉德和雷姆在数值上是一样的。剂量仪有两种类型 ：一种是一直在使用的石英丝剂量仪，另一种是新投入使用的磷酸盐玻璃剂量仪。这两种仪器都是非常安全可 靠的，可以提供人体所接受剂量的信息。不过，得到的数据还需要加以认真处理。另外，磷酸盐玻璃剂量仪需 要专用的读数装置，因此所测记的数据士兵还不能直接利用。
剂量率仪用于测定核辐射强度，以每小时多少拉德表示。在进行核辐射探测时，还可以用于测量y辐射剂 量率，并可用于检测人员与装备的放射性沾染。这类仪器可以检测出b和y两种核辐射成分。通常要采用b屏蔽 ，只测量y剂量率。然后，从初始读数中减去y剂量率的读数，便算出了b成分的剂量率。有一种专门为轻型侦 察车设计的剂量仪，可以安装在车体外，人员不必下车即可进行辐射探测。这种新产品不久将投入使用。 结 论
任何一种类型的核辐射，对于在核武器爆炸的一瞬间和爆炸相当长一段时间后仍处于暴露状态的部队，全 都具有看不见的、潜在的杀伤危险。因此，使部队懂得其危害性，学会利用屏蔽和消除的防护方法，以减轻核 辐射杀伤效应是非常重要的。如能做到这一点，那么在核袭击后，部队仍将保持着较强的战斗力。
自我测验题
1．具有军事价值的4种核辐射类型是哪些?
2．我们把核武器所产生的核辐射分成两大类，这两类核辐射的区别是什么?
3．核辐射在大气中的传播过程有那些影响因素?
4．主要受到核辐射影响的两大体系是哪两种?后一种影响一般称为什么?
5．人体对核辐射损害最敏感的组织部位是哪些?
6．以下核辐射剂量对人体有哪些影响？
(1)150～250拉德；
(2)350～600拉德；
(3)2600拉德。
7．核辐射会使人体的生命活动发生何种改变?
8．哪些物质材料可提供安全有效的中子屏蔽?这些材料如何应用于军事用途?
9．什么是中子感生放射性?它对于进攻部队有什么影响?
10．放射性沉降物是怎么产生的?它的分布情况怎样?
11．何渭“7和10规律”?
12．下列军事装备的防护因数为何值?
(1)带3英尺厚覆土顶盖的堑壕；
(2)轻型坦克；
(3)中型坦克；
(4)装甲人员输送车与自行火炮。
13．核辐射探测常用的两种仪器是哪两种?
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2007-10-7 2:12:27
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