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关于核武器毁灭世界的谎言
关于核武器毁灭世界的谎言

【本文主要论点】
①核武器无法毁灭地球,亦无法摧毁地球生态
②应警惕并反对核战争,亦应正确认识核武器的危害
③核武器是可怕的,全面核战会重创人类文明,但很难灭绝人类这一物种
④核武器放射性污染与核电站不同,主流核武器并不会留下严重的放射性污染,核武器最大威胁在于其扬起粉尘可能造成的核冬天

 

【本文有关核冬天的中心句】
“离开剂量谈毒性是耍流氓”




 

【误区1】:全面核战带来的辐射将彻底污染环境,废土时代即将来临
【事实1】:废土世界从来都是不存在的,环境的确会受到污染,但并不是持久性的。

首先,辐射落尘(Fallout即放射性尘埃)主要来源于核武器的触地爆炸(Ground Burst)。触地爆炸大多用于摧毁坚固的军事设施或其他重要的国有资产(如核弹发射井、水电站大坝等)。触地爆炸会形成火山口一般的大坑,而坑内原有的地表物质就会随着蘑菇云被抛入大气层,于是就形成了放射性性尘埃。


这些放射性尘埃的质量大小不一,质量最大者甚至会在核爆后几分钟内便沉降到地表,当然一般而言,核爆后大规模放射性尘埃的沉降一般会持续数小时。但值得注意的是,许多肉眼不可见的小颗粒会持续停留在六公里处的高空长达几周甚至几年,只有降水才能加速其沉降的过程。不过,这些微小颗粒的广泛扩散以及放射性衰变将使它们的威胁大大降低。

要理解“核辐射并不是持久的”就必须记住“核辐射随时间的推移而削弱”这句话。放射性物质的衰变在核爆初期是相当迅速的,快速衰变至一个较低水准,然后衰变速度逐渐放缓。

下面我将引用一张显示核爆后前两天辐射衰减速度的图表。R表示伦琴(roentgen),一般用来衡量X射线和γ射线的强度。Dose Rate是放射剂量率的意思。图表中非常清晰得展示了,核爆后第一小时辐射剂量为1000R/小时,7小时后,衰减至100R/小时,48小时后衰减至10R/小时。一般,在两周后,辐射剂量率就会下降到1R/小时。同时,气象因素也将显著影响辐射剂量率的变化,降水能冲刷植被、房屋上所附着的辐射落尘,继而加速辐射剂量率的衰减。这一图表也同时表明,辐射落尘颗粒越小、沉降速度越慢,其到达地表后的威胁度就越低,也从侧面反映了核武器空爆(Air Burst)很难形成有效的辐射落尘杀伤。(关于空爆地爆的具体概念会在【下篇】展开)


一般而言,核打击两周后,外界辐射剂量率下降到一个可接受的安全水平(不再致命),人防设施内避难的民众已经可以离开掩体,外出寻求救援。当然,“两周”这个时间概念并不适用于重点打击区域的下风向地区,这些地区的民众可能需要在防空洞内待更长的时间。

辐射致死剂量对于不同人来说都是不同的,健康状况良好者甚至可能在接受了600R剂量后仍然幸存。450R是一个中间值,约有一半的人口会因接受450R的剂量而死。而对于缺乏抗生素、消洗条件的幸存者来说,这个中间值会下降到350R。但人类的躯体并不是不堪一击的。我们的自愈能力足以应付低剂量辐射,因此,倘若幸存者在核爆炸初期的两周内严格控制每日外出时间,仍有极大的可能熬到战争结束(强调一下,全面核战不代表战争因此结束,各国幸存的军队仍会在焦土上继续作战)。

对于大多数人来说,如果在核爆炸后前两周接受的辐射剂量不高于100R,那么在之后的两个月中,他所能承受的每日辐射剂量上限为6R。

PS:Kearny Fallout Meter,作为一种简易可自制的辐射剂量率测量器,是条件简陋的幸存者们的首选。Youtube上有KFM的制作教学视频。

 

【误区2】:辐射能穿透一切,没人能逃脱其致命的影响
【事实2】:避难所与人防设施是安全的。

部分γ射线的确能穿透哪怕最顶尖避难所的屏蔽防护层,威胁避难者的健康。然而,这些顶尖防御工事内幸存者每日所接受的辐射剂量,甚至低于和平年代普通人一天所接受的辐射剂量。核战掩体或优秀的人防设施都采用了足够厚的泥土、混凝土、铅板甚至贫铀来增强其防护力。γ射线穿透力虽强,但足够厚的混凝土也能将漏网的射线控制在一个安全值内。下图显示了不同数量的夯土填充层对γ射线的削弱效果。图中每一层夯土填充层的厚度都为225px,是夯土的减半厚度。(减半厚度指某种材料吸收一半射线所需要的最小厚度,换言之,伽马射线穿透225px的夯土后能量减半)。同时,混凝土的减半厚度仅为6厘米。

当然,人防设施并不是通过夯土填充层来防御的,γ射线在穿透专用屏蔽材料时也不是直线行进,会因散射等因素而被进一步削弱。因此,下图仅为居住于非城市环境的居民提供了“乡村地下室避难所”的参考,仅帮助吧友理解屏蔽γ射线的原理。

 

【误区3】:核弹爆炸形成的“火风暴”将耗尽城市上空的氧气,城市居民将在炙热中全部丧生
【事实3】:火风暴的产生是有条件的,作用距离是有限的,幸存者在人防设施中是安全的

晴朗的天气下,热辐射会在冲击波的帮助下形成火风暴(Fire Strom),点燃爆心周围的易燃物(比如窗帘、壁纸、报纸、干草),其作用距离可达数公里。例如:距离100万吨级核弹爆心15公里外人们,若未及时躲入室内,其暴露在外的皮肤可能会受到二度烧伤。此外,不用的气象条件也是影响热辐射作用距离的重要因素。潮湿的空气会吸收很大一部分热量,进而降低火风暴的毁伤能力。很多人误以为,城市会在核爆的高温中灰飞烟灭渣都不剩,事实上,只有原爆点(Ground Zero)附近数才有如此景象,而更广阔的城市区域受到的主要威胁则来自冲击波和热辐射。而火风暴只会在建筑密度极高的区域发生,而大部分地下人防设施则基本不会被大规模火灾波及。

下图为空爆(Air Burst)示意图。【误区1】中已经提到,辐射落尘不是空爆的主要杀伤方式,冲击波、热辐射才是其致命所在。

 

【误区4】:广岛、长崎在遭受核打击后,所有地表建筑被毁,所有人在冲击波、大火与辐射中丧生。
【事实4】:火风暴的产生是有条件的,作用距离是有限的,幸存者在人防设施中是安全的


在长崎,在距离原爆点约500米处的常规防空洞内,有些幸存者甚至毫发未损。而对于现代大厦地下停车场来说,即便在核打击来临时防爆门未及时闭合,地表建筑严重受损也不意味着地下车库的避难者将因此受伤。换言之,防爆门并不是必须的,一些开放、但内部空间巨大的地下人防设施的防御效果较小型封闭避难所而言更好。


回到长崎,许多家庭自建的地下室也都撑过了“胖子”的打击。哪怕地表建筑被火风暴或冲击波抹去,这些表面覆有厚土的地下设施仍基本完好无损。下图显示的是一个典型的覆土家庭后院放空设施(摄于长崎遭受核打击后)。这个家用防空设施距原爆点仅90米,但实质上并未在核爆中受损。日方统计数据认为,这一幸存的家用防空设施在核爆中承受了65 psi的高压。(65磅每平方英寸,约合0.45兆帕,大概是四个半标准大气压)


如果说上图仅是猪脚光环照耀下的个例,那么战后实验再次证明了家用避难设施的实用性。一个装有防爆门的简易小型家用避难设施(Expedient Small-Pole Shelter)能承受53psi,期内压力的增速也非常缓慢,避难所外的高压甚至不会对避难者的耳膜造成损伤。一个家庭可在数日内完成对上述简易避难设施的建设。

 

【误区5】:当量为小男孩原子弹1000倍的现代核武器,可以毁灭1000个广岛。
【事实5】: 1000倍于小男孩原子弹当量的核武器,在同等条件下爆炸,其所能摧毁的木结构房屋面积为小男孩的130倍,而不是1000倍。

比如,2万吨级在其最优核爆高度(optimum height of burst)空爆,将摧毁或重创距原爆点2.2公里范围内的建筑。具体作用效果要结合psi和严重结构性毁伤来详细讲解,这会在【下篇】的第一部分展开。

此处推荐一个核武器威力计算网页NUKEMAP:http://nuclearsecrecy.com/nukemap/
该网可自动为使用者计算不同当量的核武器在不同的爆高下所产生的杀伤

 

【误区6】:美苏核战将彻底摧毁双方所有的城市。
【事实6】:核战双方优先打击的是各类军事设施,其次才是各大城市,而很多小城市并不在此列。

只要美苏领导者仍保持理性人逻辑,那么在先发制人的打击中(First Strike),双方将尽可能多得摧毁对方的核反击能力以及其他重要军事设施。在MAD打击中,根本目的在于尽可能多得打击对方工业能力,同时竭尽全力保护己方工业及人口。因此,摧毁敌方核打击、核反击能力就成为优先目标。重复打击地方核弹发射井、核弹发射阵地以及早期预警雷达系统将是双方的主要策略。需要强调的是,攻击高价值固定目标必然采用触地爆炸的方式以期使目标彻底丧失原有功能。而地爆的杀伤范围远小于空爆,且各国的核弹发射井、核弹发射阵地往往远离城市。关于有限核战争中双方仅打击敌方军事目标的假想案例会在【下篇】中出现。

不同于彻底摧毁敌方核打击能力的需求,战争双方并不会追求针对敌方特大城市的毁灭性打击。为了追求效率最大化,双方会采用空爆的方式打击敌方城市。但由于空爆是一种追求打击面舍弃打击效果的攻击方式,远离原爆点的居民有极大的可能生还。此外,城市功能也不会因核打击而彻底丧失,在21世纪钢筋混凝土的时代,远离爆心的建筑不会受到真正遭受结构性损伤。

但不幸的是,许多高价值军事目标,诸如军港、空军基地、军工企业,离聚居区并不会太远。因此各国的城市很可能因此受到波及,即使在有限核战争中,沿海城市也很可能因重复打击某军港的数十枚空爆核弹而遭到附带杀伤。

冷战期间,美国军方在扣除用于打击华约核反击能力的核弹以及己方可能在初次打击中损失的核弹后,列举了1200个华约及中国城市,西起东柏林,东至北京(Burr 2015)。然而,截止2010年,中国中小型城市已达2160个,很显然,并不是所有的城市都会在全面核战中被攻击,即使是被重点照顾的各国特大城市,也不会被彻底摧毁。

参考文献:
Burr, W2015, “U.S. Cold War Nuclear Attack Target List of 1200 Soviet Bloc Cities”, National Security Archive, No. 538

下图为当前美、中、俄、英、法等有核国家的核武器持有量。

 

 

【误区6】图片补充
The Strategic Air Command(1992年前的美国战略空军司令部)在1956年撰写了一份预测性报告 Atomic Weapons Requirements Study for 1959。这份报告于2015年12月解密。下图显示了该报告中美国军方对华约主要城市的打击计划,可以看到仅莫斯科和圣彼得堡就要各挨150枚核弹。报告中的解释是,150枚核弹能基本确保莫斯科和圣彼得堡被彻底摧毁,而攻击北京的23枚核弹则更多意义上是惩戒作用,尽可能多得杀伤中国首都的人口,但对彻底摧毁北京不做任何要求。由此可见,摧毁一座特大城市,需要大量的核弹才能做到,但结合2016年的世界核弹头总数来看,一国显然没有能力将核弹头都浪费在摧毁敌国城市上。除首都和经济都会外,其他城市所受到的核打击并不足以使其彻底丧失城市功能,而未被打击的城市也显然不是少数。


下图为美国最有可能遭受核打击的30大城市

下图为全球核弹头自1950年到2014年的变化量,可以与16楼的图片结合起来看

 

 

【误区7】:水源与存粮被放射性尘埃污染,幸存者因饥荒而死
【事实7】:密封容器内的食物和水都是无害的

首先,只有真正摄入沾有辐射落尘的食物才会对健康造成损害。保存在密封容器中的罐装食品、袋装食品都不会被辐射落尘污染,褪去包装后可放心食用。果园中的水果在去除表皮后可正常食用,粮食贮藏处的存粮在除去其最表层20厘米的粮食后也可正常食用。(此外,α射线是无法穿透人类皮肤的,因此即使罐装食品表面沾满释放α射线的放射性尘埃,也可以安全得徒手清洗外包装,不会对个人健康造成任何影响。)

对于水资源而言,有盖的深井、蓄水池等都不易受辐射落尘影响,而密封容器内的瓶装水则更加安全。即使是含有可溶性放射性物质的“污水”,也可在简单的净水处理后变为可饮用的净水。

 

【误区8】:核战将导致畸形儿的诞生,其影响可达数代人之久
【事实8】:核辐射会造成遗传损伤,但并不会导致可遗传的畸形

《辐射》都怪你,统统都怪你,还有《哥斯拉》,你也别想跑,就是你们这些不负责任影视游戏作品传播了辐射畸形论。好了,不吐槽了,误区8确实是很多人对核武器以及辐射最大的误解了。

众所周知,人类迄今为止唯一的两次核打击就是广岛和长崎,因此研究核武器危害的最佳调查对象非这两座日本城市莫属了。战后,包括美国国家科学院(National Academy of Sciences)在内的美日权威机构,就核辐射的实质影响进行了为期数十年的调查。一份发表于1977年,调查周期长达30年的报告着重关注了广岛长崎幸存者的健康变化。调查发现,曾暴露于辐射中的幸存者夫妇们的战后新生儿并没有表现出明显异常,也就是说这些“辐射”新生儿的异常发生率或者说畸变率并不比“正常”新生儿高。虽然在广岛、长崎核爆后幸存的孕妇中,有接近50例的小头畸形个案被查实,但并没有证据直接证明这50例小头畸形个案是由核爆炸导致,且畸形率的上升是极为短暂的,核爆后受孕者的小头畸形率没有发现异常。

当然,上述报告并没有否认“辐射能造成遗传损伤”这一事实,也没有表示大剂量辐射不会对胎儿造成损伤。(损伤不等于畸形)但上述报告以及其他调查通过压倒性的证据证明了关于辐射损伤遗传给后代的担忧是不被科学所支持的。

 

参考文献:
Gus'kova AK,1977, ‘Review of 30 years study of Hiroshima and Nagasaki atomic bombsurvivors. The Japan Radiation Research Society Chiba. Japan, September, 1975’,Med Radiol

 

【误区9】:人类现有核武器足以毁灭人类数次
【事实9】:人类现有核武器在一定条件下足以杀死数倍于全球人口的人类个体。

千万不要小看两句话的差别,毁灭人类数次与在一定条件下杀死某个数量的人类个体完全是两个概念。要解释这一误区,就必须先解释“在一定条件下杀死某个数量的人类个体”的由来。

这种计算方法其实非常简单,计算者将长崎、广岛的伤亡作为样本,得出每千吨TNT当量的核武器所造成的伤亡,并将这一比值作为基准数据。然后简单得做加减乘除,根据当时全球核弹总当量乘以这个比值,得出当前全球核弹能杀死的总人数。很显然,这个数字将会远远大于现阶段地球总人口。

这一计算方法没有考虑核弹对军事目标的重点打击,也没有考虑双方核武器在交战中的损失(核弹发射井被摧毁,战略核潜艇被击沉),更没有考虑二战长崎、广岛木质结构建筑遍地的事实。该方法简单得将所有人按照广岛、长崎的人口密度,平均铺洒在主要建筑为木质结构的超大城市中,且缺乏人防工事,很明显,这是相当不切实际的。

因此,按照这种计算方法,“在一定条件下足以杀死数倍于全球人口的人类个体”这句话的确是正确的。但必须认识到,“一定条件”几乎是不可能被满足的。而原本逻辑清晰的话语因为以讹传讹,最终进化为根本不切实际的“现有核武器足以毁灭人类数次”。

 

【误区10-1】:核战会造成臭氧层破坏,从此幸存者将不得不在更强烈的宇宙射线下艰难求生
【事实10-1】:臭氧层的确会受到破坏,但其受损程度并不会严重影响人类活动


大规模核爆炸的确会向平流层注入大量氮氧化物(即破坏臭氧的气体)。然而,早起理论夸大了臭氧层在氮氧化物作用下所遭受的损伤。在Dr. Foley与Dr. Ruderman的预测中,美苏两国1952年至1962年间的核试验将导致臭氧层被削弱10%。可是,时至今日,臭氧层并未如上述两位科学研究者所预测的那样遭受严重的损伤,紫外线也并未如预测般得到增强。

当今主流战略导弹都在向低当量多弹头发展,如白杨M所载的55万吨单头以及三叉戟D5所载的47.5万吨弹头。这些小型化的核弹头较之上世纪核试验中的前辈而言,实在是小巫见大巫。这些现代化且反应充分的核武器在爆炸时所制造的氮氧化物量很小,而部分核武器所排放的极少量氮氧化物将迅速沉降,甚至难以对臭氧层造成影响。

此外,来自劳伦斯利福摩尔国家实验室的Dr. Donald Wuebbles在期刊The Role of Solar UltravioletRadiation in Marine Ecosystems的Ozone Depletion Calculations这一章节中强调,这些50万吨级核武器所排放的物质将会因光化学反应(Smog Reactions)而产生新的臭氧,继而一定程度上弥补臭氧层因氮氧化物所遭受的损失。

文献索引:
Foley, H1973, "Stratospheric NO production from past nuclear explosions",Journal of Geophysical Research, Vol.78, pp. 4441-4450
Wuebbles, D2013, ‘Ozone Depletion Calculations‘, TheRole of Solar Ultraviolet Radiation in Marine Ecosystems, Vol. 97, pp. 49-71

如果直接援引美国国家科学院(The National Academy of Sciences)对核爆炸所排放氮氧化物危害的意见,'would probably lie within normalglobal climatic variability, but the possibility of climatic changes of a moredramatic nature cannot be ruled out'。可以清楚得看到,NAS认为全面核战所排放的氮氧化物应维持在正常气候变化的范围内,但也不排除气候剧烈变化的可能。而Dr. Brian Martin则在他的The global health effects of nuclear war一文中强调,NAS的报告中所涉及的核战规模是超过现如今核武器总当量的,因此气候变化的威胁实际上应比其所预测的更小,也就是说“但也不排除气候剧烈变化的可能”的可能性其实很低。


文献索引:
Martin, B1989, ‘The global health effects of nuclear war’, Current Affairs Bulletin, Vol. 59, No. 7, pp. 14-26


当然,全面核战破坏臭氧层是必然的,紫外线增强也是必然的。在臭氧层逐渐恢复战前状态之前,皮肤癌的发病率将会上升。因此,在战争之后的数年中,日光浴将淡出历史舞台,而长时间的外出劳作也需要做好防晒措施。


出处:科幻公众号

2016-03-28
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