高空核爆炸效应参数手册PDF电子书下载

第1章 引言 1

1.1 相关技术发展背景 1

1.2 抗辐射加固技术发展的需求 3

1.3 本手册概要 4

第2章 概述 6

2.1 高空核试验概况 6

2.1.1 高空核试验场区及共轭区 6

2.1.2 高空核试验概况 6

2.2 高空环境概要 10

2.2.1 大气结构 10

2.2.2 电离层 13

2.2.3 高空磁场 13

2.2.4 Van Allen辐射带 15

2.3 高空核爆炸景象 17

2.3.1 爆炸高度在80 km左右的核爆炸景象 17

2.3.2 约400 km高度的核爆炸景象 18

2.3.3 高空核爆炸光辐射现象的基本特点 18

2.4 核爆炸生成的瞬时高空核环境 20

2.4.1 核爆炸发展过程 20

2.4.2 瞬时毁伤因素 21

2.5 核爆炸生成的持续核环境和地球物理效应 23

2.5.1 持续核环境 23

2.5.2 空间天气和地球物理效应概况 23

2.6 高空核爆炸的毁伤作用 25

2.6.1 对空间飞行器的毁伤作用 25

2.6.2 对卫星的潜在威胁 26

2.6.3 对地面无线电通讯、雷达的影响 28

2.6.4 对信息网络系统的影响 29

参考文献 30

第3章 高空核爆炸X射线 31

3.1 引言 31

3.2 X射线时间谱 31

3.3 X射线能谱 33

3.3.1 核爆炸X射线的等效黑体温度 35

3.3.2 X射线效应评估时黑体谱的区分 36

3.4 X射线曝辐射量（能注量）的空间分布 36

3.4.1 一般公式 36

3.4.2 QX在总威力中所占比例 37

3.4.3 X射线在冷空气中质量吸收系数K（u） 37

3.4.4 曝辐射量（能注量）随距离变化 38

3.4.5 X射线能谱随传播距离的变化 40

3.5 高空核爆炸X射线在大气中的能量沉积 41

3.5.1 能量沉积的计算公式 41

3.5.2 裸核区半径 41

3.5.3 爆点下方的能量沉积 42

3.5.4 X射线对大气的电离效应 44

3.6 X射线在物质中的能量沉积 45

3.6.1 X射线与物质相互作用概要 45

3.6.2 X射线在平面靶上的能量沉积 48

3.6.3 X射线在材料中能量沉积和传输 49

3.6.4 X射线对高Z材料透过率和黑体谱变化 51

3.7 X射线的毁伤效应 53

3.7.1 X射线的热—力学效应 53

3.7.2 X射线的核辐射效应 55

参考文献 56

第4章 高空核爆炸火球及光辐射现象 57

4.1 不同爆高条件下高空核爆炸光辐射景象 57

4.1.1 相关高空环境 57

4.1.2 高空核爆炸光辐射景象随高度的变化 57

4.2 高空核爆炸燃烧火球及荧光现象 59

4.2.1 燃烧火球 59

4.2.2 荧光现象 63

4.3 爆高低于120 km高空核爆炸火球的发展过程 63

4.3.1 火球发展过程 63

4.3.2 火球半径随时间变化过程 64

4.4 火球光辐射 66

4.4.1 火球光辐射总能量 66

4.4.2 火球光辐射光谱 68

4.4.3 火球的辐射时间及冷却过程 69

4.4.4 火球的曝辐射量 72

4.5 光辐射对地面的影响 73

4.5.1 地面的曝辐射量 73

4.5.2 光辐射对地面人员眼睛的烧伤 74

4.6 同温层核爆炸光辐射 75

4.6.1 引言 75

4.6.2 爆炸产物向真空飞散 75

4.6.3 Starfsh高空核试验早期光辐射景象 77

参考文献 78

第5章 高空核爆炸中子 79

5.1 核爆炸中子源基本特征 79

5.1.1 中子总数 79

5.1.2 中子能谱 80

5.2 中子注量的空间分布 82

5.2.1 中子注量空间分布的计算 82

5.2.2 1 MeV等效中子注量 85

5.3 中子与物质的相互作用 89

5.3.1 中子与原子核的相互作用 89

5.3.2 中子对材料的活化 92

5.4 中子的毁伤效应 95

5.4.1 位移毁伤效应 95

5.4.2 单粒子效应（SEE） 99

5.4.3 中子辐照材料的温升估算 100

参考文献 101

第6章 高空核爆炸γ辐射 103

6.1 高空核爆炸γ辐射源基本特征 103

6.1.1 γ辐射源及其分类 103

6.1.2 γ光子总数和峰值γ能量释放率 103

6.1.3 γ辐射能谱 105

6.2 γ辐射时间谱、γ剂量率 107

6.2.1 核爆炸早期γ辐射时间谱特征 107

6.2.2 γ瞬发辐射时间谱 108

6.2.3 γ剂量率 110

6.3 γ电离辐射总剂量及其空间分布 112

6.4 γ射线与物质的相互作用 114

6.4.1 光电效应 114

6.4.2 康普顿（Compton）散射 116

6.4.3 电子对效应 119

6.5 γ辐射的毁伤效应 121

6.5.1 引言 121

6.5.2 γ辐射总剂量毁伤 121

6.5.3 γ剂量率毁伤 125

6.5.4 γ辐照累积照射的影响 125

6.5.5 电缆和光纤的γ辐射效应 127

参考文献 129

第7章 高空核爆炸碎片云 130

7.1 高空核爆炸碎片云的基本特征 130

7.2 碎片云的扩展、上升 132

7.2.1 碎片云的扩展过程 132

7.2.2 碎片云的上升运动 135

7.2.3 碎片云在地磁场作用下的运动 137

7.3 碎片云的放射性 139

7.3.1 核爆炸裂变产物的放射性强度 139

7.3.2 碎片云放射性浓度随时间变化 140

7.4 碎片云对卫星的潜在毁伤效应分析 141

7.4.1 1 MeV等效电子注量Фe和γ辐照受照量 141

7.4.2 卫星表面放射性污染 142

参考文献 144

第8章 高空核爆炸电磁脉冲及其效应 145

8.1 引言 145

8.2 核电磁脉冲产生机理 148

8.2.1 核电磁脉冲产生的基本概念 148

8.2.2 辐射源项 149

8.2.3 电流源项 152

8.2.4 大气电导率 157

8.2.5 球对称情况下的电磁脉冲 159

8.2.6 高空核电磁脉冲 160

8.2.7 中期电磁脉冲 164

8.2.8 磁流体动力学电磁脉冲 164

8.2.9 色散电磁脉冲 168

8.2.10 SGEMP和IEMP 169

8.2.11 数值计算方法 169

8.3 电磁脉冲参数 170

8.3.1 HEMP波形的数学表示 170

8.3.2 Bell实验室的HEMP波形标准 171

8.3.3 IEC的HEMP波形标准 172

8.3.4 Bell实验室和IEC波形标准的比较 174

8.3.5 其他HEMP标准 177

8.3.6 HEMP的数值拟合 177

8.4 EMP耦合效应 181

8.4.1 电缆耦合 182

8.4.2 天线耦合 191

8.4.3 SGEMP耦合 198

8.5 仪器舱的IEMP效应 210

参考文献 211

第9章 高空核爆炸电离层效应 214

9.1 概况 214

9.2 爆炸高度对电离效应的影响 215

9.3 瞬发点源产生的附加电离 217

9.4 体源产生的附加电离 219

9.4.1 剩余γ辐射造成的附加电离 219

9.4.2 β粒子产生的附加电离 220

9.5 附加电离的时空分布 222

9.6 电离效应对电磁波传播的影响 225

9.6.1 国外高空核试验的结果 225

9.6.2 影响电磁波传播的机理及特点 226

9.6.3 附加电离区对无线电通讯的影响 230

9.6.4 附加电离对雷达的影响 232

参考文献 235

第10章 高空核爆炸辐射带效应及电子辐射 236

10.1 高空核试验辐射带效应实测结果 236

10.1.1 Argus试验 236

10.1.2 Teak和Orange试验 239

10.1.3 Starfish试验 240

10.1.4 前苏联高空核试验 243

10.2 辐射带基本理论 245

10.2.1 带电粒子在地磁场中的运动 245

10.2.2 磁壳参数 247

10.2.3 通量关系 249

10.2.4 带电粒子的扩散损失 250

10.3 电子辐射 252

10.3.1 同步辐射特征 252

10.3.2 辐射功率、同步辐射噪声 252

10.3.3 同步辐射在核查高空核试验中的应用 256

10.4 对低轨卫星可能造成的损伤 258

10.4.1 高空核爆炸人造辐射带对卫星毁伤效应分析 258

10.4.2 高空核爆炸人造辐射带环境对低轨卫星寿命的影响 260

参考文献 261

第11章 高空核爆炸的空间天气效应 263

11.1 空间天气及其效应概况 263

11.2 高空核爆炸对空间天气的影响 266

11.3 地磁扰动 267

11.3.1 自然磁暴的基本特征 267

11.3.2 高空核爆炸引起地磁扰动 268

11.4 人造极光 270

11.4.1 自然极光基本特征 270

11.4.2 核爆炸产生的极光 271

参考文献 272