[科普中國]-核武器當(dāng)量

核武器當(dāng)量是指核武器爆炸后釋放出的能量，通常用釋放出相同能量的三硝基甲苯的噸位來衡量。常見的單位有千噸（kt）和百萬噸（Mt），有時也用太焦耳（TeraJoules）。因為測量TNT爆炸產(chǎn)生的能量具有一定主觀性，加之試驗誤差，精確測定很困難（特別是在核武器研發(fā)初期）。因此，一千噸TNT爆炸的能量約定俗成的定為10^12大卡，相當(dāng)于4.184太焦耳。

當(dāng)量-重量比是指核武器的當(dāng)量與其重量的比值。對于聚變武器（熱核武器），當(dāng)量-重量比的理論極限是每噸位炸彈6百萬噸TNT，相當(dāng)于25太焦耳/千克。1960年代曾報道過當(dāng)量在5.2百萬噸/噸，甚至更高的單彈頭核武器。但從那時起，為了增加打擊效率，多彈頭核武器受到青睞。因此，核武器開始小型化，現(xiàn)代單彈頭核武器的當(dāng)量-重量比開始走下坡路。

簡介核武器當(dāng)量是指核武器爆炸后釋放出的能量，通常用釋放出相同能量的三硝基甲苯的噸位來衡量。常見的單位有千噸（kt）和百萬噸（Mt），有時也用太焦耳（TeraJoules）。因為測量TNT爆炸產(chǎn)生的能量具有一定主觀性，加之試驗誤差，精確測定很困難（特別是在核武器研發(fā)初期）。因此，一千噸TNT爆炸的能量約定俗成的定為10^12大卡，相當(dāng)于4.184太焦耳。

當(dāng)量-重量比是指核武器的當(dāng)量與其重量的比值。對于聚變武器（熱核武器），當(dāng)量-重量比的理論極限是每噸位炸彈6百萬噸TNT，相當(dāng)于25太焦耳/千克。1960年代曾報道過當(dāng)量在5.2百萬噸/噸，甚至更高的單彈頭核武器。但從那時起，為了增加打擊效率，多彈頭核武器受到青睞。因此，核武器開始小型化，現(xiàn)代單彈頭核武器的當(dāng)量-重量比開始走下坡路。1

核武器當(dāng)量的具體例子從上往下當(dāng)量遞增（大部分數(shù)據(jù)為近似值）：

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作為比較，美國GBU-43大型空爆炸彈（MOAB，戲稱為“炸彈之母”）的當(dāng)量只有11噸TNT；俄克拉何馬城爆炸案中案犯使用的硝銨炸藥只相當(dāng)于2噸TNT。即使跟最小的核武器相比，常規(guī)爆炸也難以企及。1

當(dāng)量的極限理論上，裂變核武器所能達到的最高當(dāng)量-重量比約為每噸位炸彈六百萬噸TNT，相當(dāng)于25太焦耳/千克。迄今達到的最高值略小于這個極限?，F(xiàn)代小巧核武器的當(dāng)量-重量比更低，因為需要考慮載具的運載能力。

二千五百萬噸級的B41核彈的當(dāng)量-重量比可以達到每噸位炸彈五百一十萬噸TNT。美國現(xiàn)有的核武器許多無法達到這個水平。有人猜測如果使用高濃縮氘化鋰-6作為聚變?nèi)剂希@個當(dāng)量-重量比并非不可企及。目前，B41核彈仍然保持著當(dāng)量-重量比的世界紀錄。

1963年美國能源部解密的文件顯示，美國有技術(shù)能力部署運載三千五百萬噸級核彈頭的大力神II型導(dǎo)彈，也有能力在B-52轟炸機上運載五千到六千萬噸級的核彈頭。美國政府并未真正執(zhí)行。但是，計算顯示這些核彈的當(dāng)量-重量比都超過二千五百萬噸級的B41核彈。有人猜測，保持B41核彈的設(shè)計不變，如果用鈾-235代替包覆融合芯中的鈾-238，就可以進一步提高當(dāng)量-重量比。在泰勒-烏拉姆設(shè)計方案中，鈾-238是最常用的包覆融合芯材料。

美國現(xiàn)有小巧核武器的當(dāng)量-重量比在每噸位炸彈六十萬到二百二十萬噸TNT之間。大衛(wèi)克羅無后座力炮的彈頭的當(dāng)量-重量比在每噸位炸彈四百到四萬噸TNT?！靶∧泻ⅰ焙藦椀漠?dāng)量-重量比在每噸位炸彈四千噸TNT。最大的“沙皇炸彈”的當(dāng)量-重量比在每噸位炸彈二百萬噸TNT。據(jù)信若使用合適的材料，“沙皇炸彈”的比值可以達到每噸位炸彈四百萬噸TNT。

有史以來最大的純裂變核武器“常青藤之王”的當(dāng)量為五十萬噸TNT，也許已經(jīng)達到了其設(shè)計的極限。使用聚變增強能大大提高此類核彈的效率。但是，裂變材料在超過臨界質(zhì)量后會帶來嚴峻的設(shè)計和工程問題。因此裂變核武器的當(dāng)量是有極限的。純聚變核武器卻沒有這個問題。

理論上裂變核武器所能達到的最高當(dāng)量-重量比約為每噸位炸彈六百萬噸TNT，實際所達到的值為每噸位炸彈五百二十萬噸TNT。因此對于空投的核彈，其總當(dāng)量有一個實際界限。新一代核武器基本不再有笨重的外殼，增強了提高當(dāng)量-重量比的可能性。比如，Mk-36核彈的當(dāng)量-重量比約為每噸位炸彈一百二十五萬噸TNT。如果其外殼能夠減重2/3，其當(dāng)量-重量比可提高到每噸位炸彈二百三十萬噸TNT，和更新且更輕的Mk/B-53核彈幾乎一樣。

運載工具的運載能力可以用來猜測核彈的當(dāng)量。安-225運輸機的最大運載能力是二百五十噸。如果有這樣一顆二百五十噸的核彈，其當(dāng)量將達到十三億噸TNT。俄羅斯的大型火箭SS-18（R-36導(dǎo)彈）的有效載荷為7.2噸。其能夠攜帶的最大裂變武器相當(dāng)于三千七百四十萬噸TNT。土星五號火箭的有效載荷為120噸。其能夠攜帶的最大裂變武器相當(dāng)于七億噸TNT。

現(xiàn)代核武庫中已經(jīng)很少有大型單彈頭。取而代之的是多目標(biāo)重返大氣層載具運載的多彈頭系統(tǒng)。在當(dāng)量或者載荷相近時，后者的破壞力遠遠超出前者。單個彈頭的破壞力是其當(dāng)量的2/3。在多彈頭系統(tǒng)中，雖然每個彈頭的破壞力相對小些，但是整體上多彈頭的破壞力不但能夠補償失去的當(dāng)量數(shù)，反而會因為更好的當(dāng)量-重量比而具有更大的破壞力。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

李航 - 副教授 - 西南大學(xué)