[科普中国]-地下核爆炸

地下核爆炸是指爆心位于地面以下一定深度的核爆炸。核爆炸（underground nuclear explosion）是剧烈核反应中能量迅速释放的结果，可能是由核裂变、核聚变或者是这两者的多级串联组合所引发。尽管迄今为止几乎所有的聚变核武器都是以裂变装置作为基础的，但实际上纯粹的两者融合设备仍是一个假想。除空爆之外，大气层内部的核爆炸通常都伴随着蘑菇云的产生。核爆炸会产生大量的放射线和放射性污染。

地下核爆炸是指地面以下一定深度的核爆炸。按比深不同可分为浅层地下核爆炸和封闭式地下核爆炸。核爆炸根据爆炸当量、爆炸相对于地面、水面的位置，爆炸方式分为空中核爆炸、高空核爆炸、地面核爆炸、地下核爆炸和水下核爆炸等五种，地下核爆炸属于其中一种。

坑道方式（分类）地下核爆炸可分为竖井方式和水平坑道方式两种1。所谓竖井方式爆炸就是事先打好一个井，将核装置置于井下；水平方式是依山挖掘一条坑道或者使用原有的废矿井巷道，将核装置放在坑道末端。

能量释放地下核设备的引爆会释放出大量的能量，使得试验点周围区域内相关的地质和设备材料发生蒸发。核爆炸产生的高温和压缩的震动波会使试验点生成空隙和裂隙或者改变洞壁上的结构。孔穴是汽化作用和原始的地质介质的压缩所造成的。孔穴的大小(或半径)可以根据爆破能的作用力、埋藏的深度以及地质介质的强度而估算出来。孔穴最大尺寸在爆炸发生后的1/10秒内即可达到。

爆炸过程在接下来的几秒钟，发生爆炸、温度冷却、气压消散、孔穴内气体的成分开始按顺序冷凝，冷凝顺序按相对蒸汽压或沸点进行。首先，岩石和重放射性核素元素，同墙内壁上的熔融岩块一起，在洞的底部积聚成熔融的泥胶土。试验几小时或几天后，上面的材料坍塌进入洞内，形成一个垂直的“碎石”竖井，这个“竖井”随着地面的扩大而扩展，在那里形成一个弹坑。部分倒塌的材料会落入熔融胶泥体内。如果最初的爆炸点位于地下水之下，则地下水此时会再次涌入洞内。

力学效应地下核爆炸中浅埋爆炸的主要力学效应为形成弹坑和土石介质中的冲击波，冲击波衰减成压缩波和地表波，引起强烈的地运动；封闭式爆炸主要是在爆点周围形成空腔，并在周围介质中传播冲击波、压缩波和地震波。

防护核爆炸的各种杀伤和破坏因素都是可以防护的，只要采取有效措施就能减轻或避免伤害。构筑工事就是比较有效的防护措施，尤其是地下工事，如坑道和民防工事等，防护效果都较好。只要工事不遭破坏，里面的人员就是安全的，即使是简易野战工事，如堑壕、单人掩体等也有一定的防护效果。在简易工事内的人比在同距离处开阔地面上人的伤情，一般约低两个等级。暴露在开阔地面上的人如能利用沟渠、土丘、弹坑等地形地物迅速卧倒，并尽可能将身体暴露部位遮蔽起来也可以减轻伤害。对放射性沾染的防护是一个比较复杂的问题，应查明沾染情况，撤出沾染区并消除沾染，以减轻伤害。

对环境影响爆炸时，爆心周围的物质（如岩石和土壤）及核装置本身将被汽化，形成高温高压空腔。如果爆炸发生在不太深的地方（即浅层地下核爆炸），空腔将会发展到地面，因而高温高压气体会冒出来。一部分放射性气体会释放到空气中并污染环境，所以很少做浅层地下核试验。

当爆炸深度足够大时，所有的放射性物质及核装置残骸将被埋在地下，人们将这种所有放射性物质封闭在地下的核爆炸称为封闭式核爆炸，通常讲得核爆炸指的就是这一种。

地下核爆炸的优点是不污染空气环境，有利于进行核爆炸的近区物理测量，有利于安全保密。缺点是试验技术技术复杂。特别是大当量核武器爆炸试验，更加困难，也比较费钱，需要较长的准备时间。

本词条内容贡献者为:

李炜炜 - 高级工程师 - 环境保护部核与辐射安全中心