กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 8 นาที

ผลผลิตของอาวุธนิวเคลียร์

กำลัง ระเบิดของอาวุธนิวเคลียร์คือปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมา เช่น แรงระเบิด ความร้อน และรังสีนิวเคลียร์ เมื่ออาวุธนิวเคลียร์ นั้น ถูกจุดระเบิดโดยปกติจะแสดงเป็น หน่วย...

ผลผลิตของอาวุธนิวเคลียร์

กราฟลอการิทึมคู่แสดงการเปรียบเทียบผลผลิต (กิโลตัน) และมวล (กิโลกรัม) ของอาวุธนิวเคลียร์ชนิดต่างๆ ที่สหรัฐอเมริกาพัฒนาขึ้น

กำลัง ระเบิดของอาวุธนิวเคลียร์คือปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมา เช่น แรงระเบิด ความร้อน และรังสีนิวเคลียร์ เมื่ออาวุธนิวเคลียร์ นั้น ถูกจุดระเบิดโดยปกติจะแสดงเป็น หน่วย เทียบเท่าทีเอ็นที (TNT equivalent) ซึ่งเป็น มวลเทียบเท่ามาตรฐานของไตรไนโตรโทลูอีน (TNT) ที่จะให้พลังงานเท่ากันหากถูกจุดระเบิด โดยอาจแสดงเป็นกิโลตัน (สัญลักษณ์ kt, พันตันของ TNT) หรือเมกะตัน (Mt, ล้านตันของ TNT) บางครั้งก็แสดงในหน่วยเทราจูล (TJ) ด้วย โดยกำลังระเบิดหนึ่งเทราจูลเท่ากับ 0.239 กิโลตันของ TNTเนื่องจากความแม่นยำของการวัด พลังงานที่ปล่อยออกมาจาก TNT นั้นมีปัญหามาโดยตลอด นิยามทั่วไปจึงถือว่าหนึ่งกิโล ตัน ของ TNT เท่ากับ10¹² แคลอรี

อัตราส่วนผลผลิตต่อน้ำหนักคือปริมาณผลผลิตของอาวุธเมื่อเทียบกับมวลของอาวุธ อัตราส่วนผลผลิตต่อน้ำหนักสูงสุดในทางปฏิบัติสำหรับอาวุธฟิวชั่น ( อาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์ ) ได้รับการประมาณไว้ที่ 6 เมกะตันของ TNT ต่อตันของมวลระเบิด (25 TJ/กก.) มีรายงานผลผลิตที่ 5.2 เมกะตัน/ตันขึ้นไปสำหรับอาวุธขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้นเพื่อใช้หัวรบเดี่ยวในช่วงต้นทศวรรษ 1960 [ 1 ]ตั้งแต่นั้นมา หัวรบขนาดเล็กที่จำเป็นเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพความเสียหายสุทธิที่เพิ่มขึ้น (ความเสียหายของระเบิด/มวลของระเบิด) ของระบบหัวรบหลาย หัว ส่งผลให้มีอัตราส่วนผลผลิตต่อมวลเพิ่มขึ้นสำหรับหัวรบเดี่ยวสมัยใหม่

ตัวอย่างกำลังระเบิดของอาวุธนิวเคลียร์

เรียงลำดับตามผลผลิตที่เพิ่มขึ้น (ตัวเลขผลผลิตส่วนใหญ่เป็นค่าประมาณ):

ระเบิด ผลผลิต หมายเหตุ น้ำหนักของวัสดุนิวเคลียร์
kt TNT ทีเจ
เดวี่ คร็อกเก็ตต์0.02 0.084 อาวุธนิวเคลียร์ทางยุทธวิธี ที่มีกำลังระเบิดแปรผันได้ —มีน้ำหนักเพียง 23 กิโลกรัม (51 ปอนด์) เบาที่สุดเท่าที่สหรัฐอเมริกาเคยใช้งานมา (ใช้หัวรบแบบเดียวกับระเบิดทำลายล้างพิเศษทางนิวเคลียร์ (Special Atomic Demolition Munition ) และขีปนาวุธนิวเคลียร์ฟอลคอน GAR-11 )
แอร์-2 จีนี่1.5 6.3 จรวดอากาศสู่อากาศแบบไม่นำวิถี ติดตั้งหัวรบนิวเคลียร์W25 พัฒนาขึ้นเพื่อสกัดกั้นฝูงบินทิ้งระเบิด น้ำหนักรวมของวัสดุนิวเคลียร์และระเบิดอยู่ที่ 98.8 - 100.2 กิโลกรัม
ระเบิดแรงโน้มถ่วง " ลิตเติลบอย " ของฮิโรชิม่า13–18 54–75 ระเบิดนิวเคลียร์ แบบปืนที่ ใช้ ยูเรเนียม-235เป็นเชื้อเพลิง (เป็นอาวุธนิวเคลียร์ชนิดแรกจากสองชนิดที่เคยใช้ในสงคราม) ยูเรเนียม-235 จำนวน 64 กิโลกรัม คิดเป็นประมาณ 1.38% ของยูเรเนียมที่แตกตัวเป็นนิวเคลียส
ระเบิดแรงโน้มถ่วง " แฟตแมน "ของนางาซากิ19–23 79–96 ระเบิด นิวเคลียร์แบบยุบตัว(ระเบิดนิวเคลียร์ลูกที่สองจากสองลูกที่ใช้ในสงคราม) พลูโทเนียม-239 จำนวน 6.2 กิโลกรัม โดยประมาณ 1 กิโลกรัมเกิดจากการแตกตัวเป็นนิวเคลียส
หัวรบ W76100 420 ในจำนวนนี้ 12 ลูก อาจบรรจุอยู่ในขีปนาวุธ Trident II ที่ติดตั้งหัวรบ หลายหัว (MIRV) ได้ แต่สนธิสัญญากำหนดไว้จำกัดที่ 8 ลูก
หัวรบ W87300 1,300 ในจำนวนนี้ 10 ลูกบรรจุอยู่ในจรวดMIRVed LGM-118A Peacekeeper
หัวรบ W88475 1,990 อาจมีขีปนาวุธไทรเดนท์ II จำนวน 8 ลูกอยู่ในนั้น
อุปกรณ์ Ivy King500 2,100 ระเบิดฟิสชั่นบริสุทธิ์ที่ทรงพลังที่สุดของสหรัฐฯ[ 2 ]ยูเรเนียม 60 กก. ชนิดระเบิดภายใน ไม่เคยถูกนำไปใช้งาน ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง (HEU) จำนวน 60 กิโลกรัม
ออเรนจ์ เฮรัลด์ เล็ก800 3,300 หัวรบขีปนาวุธฟิสชั่นแบบเพิ่มกำลังที่ทรงพลังที่สุดที่ผ่านการทดสอบในสหราชอาณาจักร ยูเรเนียม-235 จำนวน 117 กิโลกรัม
ระเบิดนิวเคลียร์ B831,200 5,000 อาวุธปรับกำลังระเบิดได้ เป็นอาวุธที่ทรงพลังที่สุดของสหรัฐฯ ที่ประจำการอยู่ในปัจจุบัน
ระเบิดนิวเคลียร์ B539,000 38,000 เป็นระเบิดที่ทรงพลังที่สุดของสหรัฐฯ ที่ใช้งานอยู่จนถึงปี 1997 มีการเก็บรักษาไว้ 50 ลูกเป็นส่วนหนึ่งของ "Hedge" ในส่วนของคลังสำรองถาวรจนกระทั่งถูกรื้อถอนทั้งหมดในปี 2011 [ 3 ]รุ่น Mod 11 ของB61เข้ามาแทนที่ B53 ในบทบาทการทำลายบังเกอร์ หัวรบ W53 จากอาวุธนี้ถูกนำไปใช้กับขีปนาวุธ Titan IIจนกระทั่งระบบถูกปลดประจำการในปี 1987
อุปกรณ์ Castle Bravo15,000 63,000 การทดสอบที่ทรงพลังที่สุดของสหรัฐฯ[ 4 ]ไม่เคยถูกนำไปใช้งาน ลิเธียม-6 ดิวเทอไรด์ 400 กิโลกรัม
EC17/Mk-17, EC24/Mk-24 และB41  (Mk-41) 25,000 100,000 อาวุธที่ทรงพลังที่สุดของสหรัฐฯ เท่าที่เคยมีมา: ระเบิดทีเอ็นที 25 เมกะตัน (100 เพตาจูล); ระเบิด Mk-17 ยังเป็นระเบิดที่ใหญ่ที่สุดทั้งในแง่ของพื้นที่และมวล: ประมาณ 20 ตัน (18,000 กิโลกรัม) ระเบิด Mk-41 หรือB41มีมวล 4,800 กิโลกรัม และมีอำนาจการทำลายล้าง 25 เมกะตัน ซึ่งเทียบเท่ากับอาวุธที่มีอัตราส่วนอำนาจการทำลายล้างต่อน้ำหนักสูงสุดที่เคยผลิตในปริมาณมาก ระเบิดทั้งหมดเป็นระเบิดแบบแรงโน้มถ่วงที่บรรทุกโดย เครื่องบินทิ้งระเบิด B-36 (ปลดประจำการในปี 1957)
ชุดการทดสอบนิวเคลียร์ ปฏิบัติการคาสเซิลทั้งหมด48,200 202,000 ชุดการทดสอบที่ให้ผลผลิตสูงสุดที่ดำเนินการโดยสหรัฐอเมริกา
อุปกรณ์ Tsar Bomba50,000 210,000 สหภาพโซเวียตได้สร้างอาวุธนิวเคลียร์ที่ทรงพลังที่สุดเท่าที่เคยมีการจุดระเบิดมา มีกำลังระเบิด 50 เมกะตัน (เทียบเท่าทีเอ็นที 50 ล้านตัน) ในรูปแบบ "สุดท้าย" (เช่น ใช้ยูเรเนียมด้อย คุณภาพ แทนตะกั่ว)จะมีกำลังระเบิดถึง 100 เมกะตัน
การทดสอบนิวเคลียร์ทั้งหมดนับตั้งแต่ปี 1996 510,300 2,135,000 พลังงานทั้งหมดที่ใช้ไปในระหว่างการทดสอบนิวเคลียร์ทั้งหมด[ 5 ]
รัศมีลูกไฟเปรียบเทียบสำหรับอาวุธนิวเคลียร์ที่เลือกไว้ ตรงกันข้ามกับภาพ ซึ่งอาจแสดงรัศมีลูกไฟเริ่มต้น รัศมีลูกไฟเฉลี่ยสูงสุดของ Castle Bravo ซึ่งเป็นการระเบิดบนพื้นผิว ที่มีกำลังระเบิด 15 เมกะตัน คือ 3.3 ถึง 3.7 กม. (2.1 ถึง 2.3 ไมล์) [ 6 ] [ 7 ] และไม่ใช่ 1.42 กม. ตามที่แสดงในภาพ ในทำนองเดียวกัน รัศมีลูกไฟเฉลี่ยสูงสุดของการระเบิดในอากาศระดับต่ำที่มี กำลังระเบิด 21 กิโลตันซึ่งเป็นการประมาณค่าสมัยใหม่สำหรับFat Manคือ 0.21 ถึง 0.24 กม. (0.13 ถึง 0.15 ไมล์) [ 7 ] [ 8 ]และไม่ใช่ 0.1 กม. ตามที่แสดงในภาพ

เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว แรงระเบิดของระเบิด GBU-43 Massive Ordnance Air Blastอยู่ที่ 0.011 กิโลตัน และแรง ระเบิดของ ระเบิดที่เมืองโอคลาโฮมาซิตีซึ่งใช้ระเบิดปุ๋ยที่ติดตั้งบนรถบรรทุก อยู่ที่ 0.002 กิโลตัน ความแรงโดยประมาณของการระเบิดที่ท่าเรือเบรุตอยู่ที่ 0.3-0.5 กิโลตัน[ 9 ]การระเบิดที่ไม่ใช่นิวเคลียร์ส่วนใหญ่มีขนาดเล็กกว่าอาวุธนิวเคลียร์ขนาดเล็กมากเสียอีก

ข้อจำกัดด้านผลผลิต

อัตราส่วนผลผลิตต่อมวล คือปริมาณผลผลิตของอาวุธเมื่อเทียบกับมวลของอาวุธ ค่าสูงสุดที่ได้นั้นค่อนข้างต่ำกว่า และค่านี้มักจะต่ำกว่าสำหรับอาวุธขนาดเล็กและเบา ซึ่งเป็นประเภทที่เน้นในคลังแสงปัจจุบัน ออกแบบมาเพื่อการใช้งาน MIRV อย่างมีประสิทธิภาพ หรือเพื่อการส่งโดยระบบขีปนาวุธร่อน

  • ตัวเลือกผลผลิต 25 เมกะตันที่รายงานสำหรับB41จะให้อัตราส่วนผลผลิตต่อมวลที่ 5.1 เมกะตัน TNT ต่อตัน แม้ว่าสิ่งนี้จะต้องการประสิทธิภาพที่สูงกว่าอาวุธของสหรัฐฯ ในปัจจุบัน (อย่างน้อย 40% ประสิทธิภาพในเชื้อเพลิงฟิวชันลิเธียมดิวเทอไรด์) แต่ดูเหมือนว่าจะสามารถบรรลุได้ โดยอาจใช้การ เสริมสมรรถนะ ลิเธียม-6 ที่สูงกว่าปกติ ใน เชื้อเพลิงฟิว ชันลิเธียมดิวเทอไรด์ส่งผลให้B41ยังคงครองสถิติ อาวุธ ที่มีผลผลิตต่อมวล สูงสุด ที่เคยออกแบบมา[ 10 ]
  • W56 แสดงให้เห็นอัตราส่วนผลผลิตต่อมวลที่ 4.96 กิโลตันต่อกิโลกรัมของมวลอุปกรณ์ และใกล้เคียงกับ 5.1 กิโลตัน/กิโลกรัมที่คาดการณ์ไว้ซึ่งสามารถทำได้ในอาวุธที่มีผลผลิตต่อมวลสูงสุดที่เคยสร้างมา คือ B41 ขนาด 25 เมกะตัน แตกต่างจาก B41 ซึ่งไม่เคยได้รับการทดสอบที่ผลผลิตเต็มที่ W56 ได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในการยิง XW-56X2 Bluestone ของปฏิบัติการโดมินิกในปี 1962 [ 11 ]ดังนั้น จากข้อมูลที่มีอยู่ในโดเมนสาธารณะ W56 อาจได้รับการยกย่องว่าแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพสูงสุดในอาวุธนิวเคลียร์จนถึงปัจจุบัน
  • ในปี 1963 กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ได้เปิดเผยข้อมูลที่ระบุว่า สหรัฐฯ มีความสามารถทางเทคโนโลยีในการติดตั้งหัวรบขนาด 35 เมกะตันบนจรวดไททัน 2 หรือระเบิดแรงโน้มถ่วงขนาด 50-60 เมกะตันบนเครื่องบินทิ้งระเบิด B-52 แม้ว่าอาวุธทั้งสองชนิดนี้จะไม่ได้ถูกนำไปพัฒนาต่อ แต่ทั้งสองชนิดก็จำเป็นต้องมีอัตราส่วนกำลังระเบิดต่อมวลที่เหนือกว่าระเบิด Mk-41 ขนาด 25 เมกะตัน
  • สำหรับอาวุธขนาดเล็กของสหรัฐฯ ในปัจจุบัน มีกำลังระเบิด 600 ถึง 2,200 กิโลตันของทีเอ็นทีต่อตัน เมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์ทางยุทธวิธีขนาดเล็กมาก เช่น เดวี คร็อกเก็ตต์ ซึ่งมีกำลังระเบิดเพียง 0.4 ถึง 40 กิโลตันของทีเอ็นทีต่อตัน หากเปรียบเทียบกับในอดีต ระเบิด ลิต เติลบอยมีกำลังระเบิดเพียง 4 กิโลตันของทีเอ็นทีต่อตัน และ ระเบิด ซาร์บอมบา ที่ใหญ่ที่สุด มีกำลังระเบิด 2 เมกะตันของทีเอ็นทีต่อตัน (ซึ่งลดลงอย่างจงใจจากกำลังระเบิดที่มากกว่าประมาณสองเท่าสำหรับอาวุธชนิดเดียวกัน ดังนั้นจึงแทบไม่มีข้อสงสัยเลยว่าระเบิดนี้ตามที่ออกแบบไว้มีกำลังระเบิดถึง 4 เมกะตันต่อตัน)
  • ระเบิดฟิสชันบริสุทธิ์ที่ใหญ่ที่สุด เท่าที่เคยสร้างมาคือ Ivy Kingซึ่งมีกำลังระเบิด 500 กิโลตัน[ 2 ]ซึ่งน่าจะอยู่ในช่วงขีดจำกัดสูงสุดของการออกแบบดังกล่าว การเสริมกำลังด้วยฟิวชั่นน่าจะเพิ่มประสิทธิภาพของอาวุธดังกล่าวได้อย่างมาก แต่ในที่สุดอาวุธที่ใช้ฟิสชันทั้งหมดก็จะมีขีดจำกัดกำลังระเบิดสูงสุดเนื่องจากความยากลำบากในการจัดการกับมวลวิกฤตขนาดใหญ่ ( Orange Herald ของสหราชอาณาจักร เป็นระเบิดฟิสชันที่เสริมกำลังขนาดใหญ่มาก โดยมีกำลังระเบิด 800 กิโลตัน) อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีการทราบขีดจำกัดกำลังระเบิดสูงสุดสำหรับระเบิดฟิวชั่น

หัวรบขนาดใหญ่แบบหัวเดียวแทบจะไม่เป็นส่วนหนึ่งของคลังแสงในปัจจุบันแล้ว เนื่องจาก หัวรบ MIRV ขนาดเล็ก กว่า ซึ่งกระจายตัวอยู่บนพื้นที่ทำลายล้างรูปทรงแบนราบนั้น มีอำนาจทำลายล้างมากกว่ามากเมื่อเทียบกับผลผลิตรวมหรือมวลต่อหน่วยที่เท่ากัน ผลกระทบนี้เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่า อำนาจทำลายล้างของหัวรบเดี่ยวบนพื้นดินนั้นแปรผันตามรากที่สามของผลผลิตโดยประมาณเท่านั้น เนื่องจากแรงระเบิด "สูญเปล่า" ไปทั่วปริมาตรการระเบิดรูปทรงครึ่งวงกลม ในขณะที่เป้าหมายทางยุทธศาสตร์กระจายตัวอยู่บนพื้นที่ราบรูปวงกลมที่มีความสูงและความลึกจำกัด ผลกระทบนี้ชดเชยประสิทธิภาพผลผลิต/มวลที่ลดลงซึ่งพบได้หากหัวรบขีปนาวุธแต่ละหัวถูกลดขนาดลงจากขนาดสูงสุดที่สามารถบรรทุกได้ในขีปนาวุธที่มีหัวรบเดี่ยว

ประสิทธิภาพผลผลิต

ประสิทธิภาพของระเบิดปรมาณูคืออัตราส่วนของผลผลิตจริงต่อผลผลิตสูงสุดตามทฤษฎีของระเบิดปรมาณู ระเบิดปรมาณูไม่ได้มีประสิทธิภาพผลผลิตเท่ากันทั้งหมด เนื่องจากการออกแบบระเบิดแต่ละลูกมีบทบาทสำคัญต่อประสิทธิภาพ ในการเพิ่มประสิทธิภาพผลผลิตให้สูงสุด ต้องแน่ใจว่าได้ประกอบมวลวิกฤตอย่างถูกต้อง รวมถึงการติดตั้งอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ตัวกั้นหรือตัวจุดระเบิดในการออกแบบ ตัวกั้นมักทำจากยูเรเนียมและยึดแกนกลางไว้ด้วยกันโดยใช้แรงเฉื่อย ใช้เพื่อป้องกันไม่ให้แกนกลางแยกตัวเร็วเกินไปจนเกิดปฏิกิริยาฟิชชันสูงสุด เพื่อไม่ให้เกิด "ความล้มเหลว" ตัวจุดระเบิดเป็นแหล่งกำเนิดนิวตรอนทั้งภายในแกนกลางหรือภายนอกระเบิด และในกรณีนี้จะยิงนิวตรอนไปที่แกนกลางในขณะที่ระเบิดทำงาน โดยพื้นฐานแล้วมันคือการเริ่มต้นปฏิกิริยาเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชันสูงสุดเพื่อเพิ่มผลผลิตให้สูงสุด[ 12 ]

การระเบิดนิวเคลียร์ครั้งสำคัญ

รายชื่อต่อไปนี้คือการระเบิดนิวเคลียร์ครั้งสำคัญ นอกเหนือจากการทิ้งระเบิดปรมาณูที่ฮิโรชิม่าและนางาซากิแล้ว ยังรวมถึงการทดสอบนิวเคลียร์ครั้งแรกของอาวุธประเภทใดประเภทหนึ่งของประเทศนั้นๆ ตลอดจนการทดสอบที่โดดเด่นอื่นๆ (เช่น การทดสอบที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมา) กำลังระเบิด (พลังงานระเบิด) ทั้งหมดระบุเป็นค่าเทียบเท่าพลังงานโดยประมาณในหน่วยกิโลตันของทีเอ็นที (ดูค่าเทียบเท่าทีเอ็นที ) การทดสอบที่คาดว่าจะเกิดขึ้น (เช่นเหตุการณ์เวลา ) ไม่ได้รวมอยู่ใน รายการนี้

วันที่ ชื่อ
ผลผลิต (กิโลตัน)
ประเทศ ความสำคัญ
( 16 กรกฎาคม 1945 )16 กรกฎาคม พ.ศ. 2488 ทรีนิตี้18–20สหรัฐอเมริกาการทดสอบอุปกรณ์ฟิชชันครั้งแรก การระเบิดแบบอิมพลอชั่นของพลูโทเนียมครั้งแรก
( 6 สิงหาคม 1945 )6 สิงหาคม พ.ศ. 2488 เด็กชายตัวน้อย12–18สหรัฐอเมริกาการทิ้งระเบิดที่ฮิโรชิมาประเทศญี่ปุ่นเป็นการจุดระเบิดอุปกรณ์นิวเคลียร์แบบปืนยูเรเนียมครั้งแรก และเป็นการใช้อุปกรณ์นิวเคลียร์ในการสู้รบครั้งแรก
( 9 สิงหาคม 1945 )9 สิงหาคม พ.ศ. 2488 ชายอ้วน18–23สหรัฐอเมริกาการทิ้งระเบิดที่นางาซากิประเทศญี่ปุ่นเป็นการระเบิดครั้งที่สองของอุปกรณ์ระเบิดแบบอัดแรงดันพลูโทเนียม (ครั้งแรกคือการทดสอบทรินิตี้) และเป็นการใช้อาวุธนิวเคลียร์ในการสู้รบครั้งที่สองและครั้งสุดท้าย
( 29 สิงหาคม 1949 )29 สิงหาคม พ.ศ. 2492 อาร์ดีเอส-122 สหภาพโซเวียตการทดสอบอาวุธนิวเคลียร์แบบฟิชชันครั้งแรกของสหภาพโซเวียต
( 8 พฤษภาคม 1951 )8 พฤษภาคม 2494 จอร์จ225 สหรัฐอเมริกาการทดสอบอาวุธนิวเคลียร์แบบเพิ่มกำลังครั้งแรก การทดสอบอาวุธครั้งแรกที่ใช้ฟิวชั่นในระดับใดก็ตาม
( 3 ตุลาคม 1952 )3 ตุลาคม พ.ศ. 2495 พายุเฮอริเคน25 สหราชอาณาจักรสหราชอาณาจักรได้ทดสอบอาวุธนิวเคลียร์แบบฟิสชันครั้งแรก
( 1 พฤศจิกายน 1952 )วันที่ 1 พฤศจิกายน พ.ศ. 2495 ไอวี่ ไมค์10,400 สหรัฐอเมริกาอาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์ " แบบขั้นบันได " ชิ้นแรก ใช้เชื้อเพลิงฟิวชั่นแบบไครโอเจนิก โดยหลักแล้วเป็นอุปกรณ์ทดสอบและไม่ได้นำมาใช้เป็นอาวุธจริง
( 16 พฤศจิกายน 1952 )วันที่ 16 พฤศจิกายน พ.ศ. 2495ไอวี่ คิง500 สหรัฐอเมริกาอาวุธนิวเคลียร์แบบฟิสชันบริสุทธิ์ที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีการทดสอบมา
( 12 สิงหาคม 1953 )วันที่ 12 สิงหาคม พ.ศ. 2496 อาร์ดีเอส-6ส400 สหภาพโซเวียตการทดสอบอาวุธฟิวชั่นครั้งแรกของสหภาพโซเวียต (ไม่ใช่การจัดฉาก)
( 1954-03-01 )วันที่ 1 มีนาคม พ.ศ. 2497 ปราสาทบราโว15,000 สหรัฐอเมริกาเป็นการทดลองอาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์แบบ "แยกส่วน" ครั้งแรกโดยใช้เชื้อเพลิงฟิวชั่นแห้ง เกิดอุบัติเหตุ กัมมันตรังสีตกค้าง ร้ายแรงขึ้น เป็นการระเบิดนิวเคลียร์ครั้งใหญ่ที่สุดที่สหรัฐอเมริกาเคยดำเนินการ
( 22 พฤศจิกายน 1955 )22 พฤศจิกายน 2498 อาร์ดีเอส-371,600 สหภาพโซเวียตการทดสอบอาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์แบบ "จัดฉาก" ครั้งแรกของสหภาพโซเวียต (พร้อมใช้งานจริง)
( 31 พฤษภาคม 1957 )31 พฤษภาคม 2500 ออเรนจ์ เฮรัลด์720 สหราชอาณาจักรอาวุธฟิสชันเสริมกำลังที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยทดสอบมา มีจุดประสงค์เพื่อใช้เป็นแผนสำรอง "ในระดับเมกะตัน" ในกรณีที่การพัฒนาอาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์ของอังกฤษล้มเหลว
( 8 พฤศจิกายน 1957 )8 พฤศจิกายน 2500 แกร็ปเปิล เอ็กซ์1,800 สหราชอาณาจักรการทดสอบอาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์ "แบบจัดฉาก" ครั้งแรก (ที่ประสบความสำเร็จ) ของสหราชอาณาจักร
( 13 กุมภาพันธ์ 1960 )วันที่ 13 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2503 เจอร์บอยส์ บลู70 ฝรั่งเศสฝรั่งเศสทำการทดสอบอาวุธนิวเคลียร์แบบฟิสชันครั้งแรก
( 31 ตุลาคม 1961 )31 ตุลาคม พ.ศ. 2504 ซาร์บอมบา50,000 สหภาพโซเวียตอาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์ที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยทดสอบมา—ลดขนาดลง 50% จากแบบดั้งเดิมที่มีขนาด 100 เมกะตัน
( 16 ตุลาคม 1964 )วันที่ 16 ตุลาคม พ.ศ. 2507 59622 จีนการทดสอบอาวุธนิวเคลียร์แบบฟิชชันครั้งแรกโดยสาธารณรัฐประชาชนจีน
( 17 มิถุนายน 1967 )วันที่ 17 มิถุนายน พ.ศ. 2510 การทดสอบครั้งที่ 63,300 จีนการทดสอบอาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์ "แบบจัดฉาก" ครั้งแรกของสาธารณรัฐประชาชนจีน
( 24 สิงหาคม 1968 )24 สิงหาคม พ.ศ. 2511 คาโนปัส2,600 ฝรั่งเศสการทดสอบอาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์ "จัดฉาก" ครั้งแรกของฝรั่งเศส
( 18 พฤษภาคม 1974 )18 พฤษภาคม 2517 พระพุทธรูปยิ้ม12 อินเดียอินเดียทำการทดสอบระเบิดนิวเคลียร์แบบฟิสชั่นครั้งแรก
( 11 พฤษภาคม 1998 )วันที่ 11 พฤษภาคม 2541 โปครัน-II45–50 อินเดียการทดสอบอาวุธฟิวชั่นที่มีศักยภาพครั้งแรกของอินเดีย และการทดสอบอาวุธฟิสชั่นที่ใช้งานได้จริงครั้งแรกของอินเดีย
( 28 พฤษภาคม 1998 )28 พฤษภาคม 2541 ชาไก-ไอ40 ปากีสถานการทดสอบอาวุธฟิสชั่น (เสริม) ครั้งแรกโดยปากีสถาน[ 13 ]
( 9 ตุลาคม 2549 )9 ตุลาคม 2549 การทดสอบนิวเคลียร์ปี 2549ต่ำกว่า 1เกาหลีเหนือเกาหลีเหนือทดสอบอาวุธนิวเคลียร์แบบฟิสชันครั้งแรก (ใช้พลูโทเนียมเป็นส่วนประกอบ)
( 3 กันยายน 2017 )3 กันยายน 2560 การทดสอบนิวเคลียร์ปี 2017200–300เกาหลีเหนือเกาหลีเหนืออ้างว่าเป็น "การทดสอบอาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์ที่จัดฉากขึ้น" ครั้งแรก
บันทึก

การคำนวณผลผลิตและความขัดแย้ง

สัดส่วนพลังงานทั่วไปสำหรับการระเบิดฟิสชันใกล้ระดับน้ำทะเล[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]
ระเบิด50%
พลังงานความร้อน35%
รังสีไอออนไนซ์เริ่มต้น5%
รังสีตกค้าง10%

การคำนวณ ผลผลิตจากการระเบิดนิวเคลียร์นั้นทำได้ยากมาก แม้จะใช้ตัวเลขอย่างคร่าวๆ เช่น กิโลตันหรือเมกะตัน (ยิ่งยากกว่าที่จะคำนวณให้ละเอียดถึงระดับเทราจูล ) แม้ภายใต้สภาวะที่มีการควบคุมอย่างดี การหาค่าผลผลิตที่แม่นยำก็ยังทำได้ยาก และในสภาวะที่มีการควบคุมน้อยกว่านั้น ค่าความคลาดเคลื่อนก็อาจมีมาก สำหรับอุปกรณ์ฟิสชัน ค่าผลผลิตที่แม่นยำที่สุดได้มาจาก การวิเคราะห์ กัมมันตรังสีตกค้างกล่าวคือ การวัดปริมาณของผลิตภัณฑ์ฟิสชันที่เกิดขึ้น ในลักษณะเดียวกับการวัดผลผลิตทางเคมี หลังจาก ปฏิกิริยาเคมีจากผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานั้น วิธีการวิเคราะห์กัมมันตรังสีตกค้างนี้ริเริ่มโดยเฮอร์เบิร์ต แอล. แอนเดอร์สัน

สำหรับอุปกรณ์ระเบิดนิวเคลียร์ที่ไม่สามารถหากัมมันตรังสีตกค้างได้หรืออาจทำให้เข้าใจผิด การวิเคราะห์ การกระตุ้นด้วยนิวตรอนมักถูกนำมาใช้เป็นวิธีการที่แม่นยำที่สุดเป็นอันดับสอง โดยได้ถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดผลผลิตของทั้งLittle Boy [ 17 ] [ 18 ]และผลผลิตของเทอร์ โมนิวเคลียร์Ivy Mike [ 19 ]

ผลผลิตยังสามารถอนุมานได้ด้วยวิธี การตรวจจับระยะไกลอื่นๆ อีกหลายวิธี รวมถึงการคำนวณกฎการปรับขนาดตามขนาดการระเบิดเสียงอินฟราซาวด์ความสว่างของลูกไฟ ( Bhangmeter ) ข้อมูลแผ่นดินไหว ( CTBTO ) [ 20 ]และความแรงของคลื่นกระแทก

การคำนวณของเอนริโก เฟอร์มิ

เอนริโก เฟอร์มิ ได้ทำการคำนวณผลผลิตของ การทดสอบทรินิตี้อย่างคร่าวๆโดยการโยนกระดาษชิ้นเล็กๆ ขึ้นไปในอากาศและวัดระยะทางที่กระดาษเหล่านั้นเคลื่อนที่ไปตามคลื่นระเบิด กล่าวคือ เขาพบแรงดันระเบิดที่ระยะห่างจากจุดระเบิดเป็นปอนด์ต่อตารางนิ้วโดยใช้การเบี่ยงเบนของการตกของกระดาษจากแนวตั้งเป็นมาตรวัด/บารอกราฟแรงดันระเบิด อย่างคร่าวๆ จากนั้นด้วยแรงดันXในหน่วย psi ที่ระยะYในหน่วยไมล์ เขาจึงคาดการณ์ย้อนกลับเพื่อประมาณผลผลิตของอุปกรณ์ทรินิตี้ ซึ่งเขาพบว่ามี  พลังงานระเบิด ประมาณ 10 กิโลตัน[ 21 ] [ 22 ]

ต่อมาเฟอร์มิได้เล่าว่า:

ผมประจำการอยู่ที่ค่ายฐานที่ทรีนิตี้ในตำแหน่งที่อยู่ห่างจากจุดระเบิดประมาณ 16 กิโลเมตร... ประมาณ 40 วินาทีหลังจากการระเบิด แรงระเบิดก็มาถึงผม ผมพยายามประเมินความแรงของมันโดยการโยนกระดาษชิ้นเล็กๆ ลงมาจากความสูงประมาณ 6 ฟุต ก่อน ระหว่าง และหลังจากการผ่านของคลื่นระเบิด เนื่องจากในขณะนั้นไม่มีลม ผมจึงสามารถสังเกตและวัดการเคลื่อนที่ของกระดาษที่กำลังตกลงมาได้อย่างชัดเจนในขณะที่แรงระเบิดผ่านไป การเคลื่อนที่นั้นประมาณ 2 1/2 เมตร ซึ่งในขณะนั้น ผมประเมินว่าสอดคล้องกับแรงระเบิดที่เกิดจาก TNT 10,000 ตัน[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]

พื้นที่ผิว (A) และปริมาตร (V) ของทรงกลมคือและตามลำดับ

อย่างไรก็ตาม คลื่นระเบิดนั้นน่าจะสันนิษฐานได้ว่าขยายตัวออกไปตามพื้นที่ผิวของ คลื่น ระเบิดใกล้พื้นผิว รูปทรงครึ่งวงกลม โดยประมาณของอุปกรณ์ทรินิตี้ กระดาษถูกคลื่นพัดไป 2.5 เมตร ดังนั้นผลของอุปกรณ์ทรินิตี้คือการเคลื่อนย้ายเปลือกอากาศรูปทรงครึ่งวงกลมที่มีปริมาตร 2.5 ม. × 2π(16 กม.) ²คูณด้วย 1 บรรยากาศเพื่อให้ได้พลังงาน4.1 × 10 14  J ~ 100 kT TNT

การคำนวณของ GI Taylor

ภาพถ่ายการระเบิดที่แท่นขุดเจาะทรินิตี้ ซึ่งถ่ายโดยเบอร์ลิน บริกซ์เนอร์ถูกนำมาใช้โดย จี. ไอ. เทย์เลอร์ เพื่อประเมินกำลังระเบิด

ในปี 1950 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ จี.อี. เทย์เลอร์ได้ประมาณค่ากำลังระเบิดของอุปกรณ์ทดสอบทรินิตี้ได้อย่างแม่นยำ โดยใช้ การวิเคราะห์มิติอย่างง่ายและการประมาณค่าความจุความร้อนของอากาศร้อนจัด เทย์เลอร์ได้ทำการวิจัยลับสุดยอดนี้ในกลางปี ​​1941 และตีพิมพ์บทความวิเคราะห์ข้อมูลลูกไฟจากอุปกรณ์ทดสอบทรินิตี้เมื่อข้อมูลภาพถ่ายจากอุปกรณ์ทดสอบทรินิตี้ถูกเปิดเผยในปี 1950 (หลังจากที่สหภาพโซเวียตได้ทดลองระเบิดรุ่นของตนเองแล้ว)

เทย์เลอร์ตั้งข้อสังเกตว่ารัศมีRของการระเบิดควรขึ้นอยู่กับพลังงานEของการระเบิด เวลาtหลังจากการระเบิด และความหนาแน่น ρ ของอากาศเท่านั้น สมการเดียวที่มีมิติที่เข้ากันได้ซึ่งสามารถสร้างขึ้นจากปริมาณเหล่านี้ได้คือ

ในที่นี้Sเป็นค่าคงที่ไร้มิติที่มีค่าประมาณเท่ากับ 1 เนื่องจากเป็นฟังก์ชันลำดับต่ำของอัตราส่วนความจุความร้อนหรือดัชนีอะเดียแบติก

ซึ่งมีค่าประมาณ 1 สำหรับทุกเงื่อนไข

จากการใช้ภาพการทดสอบทรินิตี้ที่แสดงไว้ที่นี่ (ซึ่งรัฐบาลสหรัฐฯ ได้เผยแพร่ต่อสาธารณะและตีพิมพ์ใน นิตยสาร ไลฟ์ ) โดยใช้เฟรมภาพต่อเนื่องของการระเบิด เทย์เลอร์พบว่าR 5 / t 2เป็นค่าคงที่ในการระเบิดนิวเคลียร์ที่กำหนด (โดยเฉพาะอย่างยิ่งระหว่าง 0.38 มิลลิวินาที หลังจากคลื่นกระแทกก่อตัวขึ้น และ 1.93 มิลลิวินาที ก่อนที่พลังงานจำนวนมากจะสูญเสียไปจากการแผ่รังสีความร้อน) นอกจากนี้ เขายังประมาณค่าSในเชิงตัวเลขได้ที่ 1

ดังนั้น เมื่อกำหนดให้t = 0.025 วินาที และรัศมีของการระเบิดอยู่ที่ 140 เมตร และกำหนดให้ρเท่ากับ 1 กก./ลบ.ม. (ค่าที่วัดได้ที่ทรีนิตี้ในวันที่ทำการทดสอบ ซึ่งแตกต่างจากค่าที่ระดับน้ำทะเลซึ่งอยู่ที่ประมาณ 1.3 กก./ลบ.ม. )และแก้สมการหาค่าEเทย์เลอร์จึงได้ผลลัพธ์ว่าพลังงานที่เกิดขึ้นนั้นประมาณ 22 กิโลตันของทีเอ็นที (90 เทราจูล) แม้ว่าการคำนวณนี้ไม่ได้คำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าพลังงานควรจะมีเพียงครึ่งหนึ่งของค่านี้สำหรับการระเบิดแบบครึ่งทรงกลม แต่การคำนวณอย่างง่ายนี้ก็สอดคล้องกับค่าพลังงานอย่างเป็นทางการของระเบิดในปี 1950 ซึ่งอยู่ที่ 20 กิโลตันของทีเอ็นที (84 เทราจูล) โดยมีความคลาดเคลื่อนไม่เกิน 10% (ดู G. I. Taylor, Proc. Roy. Soc. London A 200 , หน้า 235–247 (1950))

ค่าประมาณที่ดีของค่าคงที่เทย์เลอร์Sสำหรับค่าที่ต่ำกว่าประมาณ 2 คือ[ 26 ]

ค่าอัตราส่วนความจุความร้อนในที่นี้อยู่ระหว่าง 1.67 ของโมเลกุลอากาศที่แตกตัวอย่างสมบูรณ์และค่าต่ำสุดสำหรับอากาศไดอะตอมิกที่ร้อนจัด (1.2) และภายใต้เงื่อนไขของลูกไฟอะตอมิก (โดยบังเอิญ) จะใกล้เคียงกับค่า แกมมา STP (มาตรฐาน) สำหรับอากาศที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งคือ 1.4 สิ่งนี้ทำให้ค่าคงที่ Sของเทย์เลอร์มีค่าเท่ากับ 1.036 สำหรับบริเวณไฮเปอร์ช็อกแบบอะเดียแบติกซึ่งเงื่อนไขค่าคงที่ R 5 / t 2 เป็นจริง

เมื่อเกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์มิติพื้นฐาน หากเราแสดงตัวแปรทั้งหมดในแง่ของมวลMความยาวLและเวลาT : [ 27 ]

(ลองนึกถึงนิพจน์สำหรับพลังงานจลน์ดู)

จากนั้นจึงหาค่าของEในรูปของตัวแปรอื่นๆ โดยการหาค่าของ, , และในความสัมพันธ์ทั่วไป

โดยที่ด้านซ้ายและด้านขวาจะมีความสมดุลเชิงมิติในแง่ของM , LและT (กล่าวคือ แต่ละมิติมีเลขชี้กำลังเดียวกันทั้งสองด้าน)

วิธีการอื่นๆ และข้อโต้แย้ง

ในกรณีที่ไม่มีข้อมูลเหล่านี้ เช่นในหลายกรณี ผลผลิตที่แน่นอนจึงเป็นที่ถกเถียงกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเกี่ยวข้องกับประเด็นทางการเมืองตัวอย่างเช่น อาวุธที่ใช้ใน การทิ้งระเบิดปรมาณูที่ฮิโรชิมาและนางาซากิ มีการออกแบบเฉพาะตัวและไม่เหมือนใคร การประเมินผลผลิตย้อนหลังจึงทำได้ยากมาก ระเบิดที่ฮิโรชิมา " ลิตเติลบอย " คาดว่ามีทีเอ็นทีระหว่าง 12 ถึง 18 กิโลตัน (50 ถึง 75 เทราจูล) (ความคลาดเคลื่อน 20%) ในขณะที่ระเบิดที่นางาซากิ " แฟตแมน " คาดว่ามีทีเอ็นทีระหว่าง 18 ถึง 23 กิโลตัน (75 ถึง 96 เทราจูล) (ความคลาดเคลื่อน 10%)

การเปลี่ยนแปลงค่าที่ดูเหมือนเล็กน้อยเช่นนี้ อาจมีความสำคัญเมื่อพยายามใช้ข้อมูลจากการทิ้งระเบิดเหล่านี้เพื่อสะท้อนถึงพฤติกรรมของระเบิดชนิดอื่น ๆ ในการสู้รบ และยังอาจส่งผลให้การประเมินจำนวน "ระเบิดฮิโรชิม่า" ที่อาวุธอื่น ๆ เทียบเท่าได้แตกต่างกันออกไป (ตัวอย่างเช่น ระเบิดไฮโดรเจน ไอวี่ไมค์เทียบเท่ากับระเบิดฮิโรชิม่า 867 หรือ 578 ลูก ซึ่งเป็นความแตกต่างที่ค่อนข้างมาก ขึ้นอยู่กับว่าใช้ตัวเลขสูงสุดหรือต่ำสุดในการคำนวณ)

ปริมาณระเบิดที่ยังเป็นที่ถกเถียงกันอีกนั้นรวมถึงระเบิดTsar Bombaซึ่งมีการกล่าวอ้างปริมาณระเบิดแตกต่างกันไป ตั้งแต่ "เพียง" 50 เมกะตันของ TNT (210 เพตาจูล) ไปจนถึงสูงสุด 57 เมกะตันของ TNT (240 เพตาจูล) โดยบุคคลทางการเมืองที่แตกต่างกัน ซึ่งอาจเป็นไปเพื่อสร้างกระแสความร้ายแรงของระเบิด หรือเป็นการพยายามลดทอนความสำคัญของมันลง

ดูเพิ่มเติม

  • "ระเบิดปรมาณูที่ฮิโรชิม่ามีประสิทธิภาพเท่าไหร่?" ( เก็บถาวรเมื่อวันที่ 13 กันยายน 2017 ในWayback Machineคัดลอกมาจากรายงานอย่างเป็นทางการ)
  • "หลักการทั่วไปของการระเบิดนิวเคลียร์"บทที่ 1 ในหนังสือ " ผลกระทบของอาวุธนิวเคลียร์ " ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 3 (วอชิงตัน ดี.ซี.: กระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ/สำนักงานวิจัยและพัฒนาพลังงานสหรัฐฯ, 1977) ให้ข้อมูลเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างผลผลิตนิวเคลียร์กับผลกระทบอื่นๆ (รังสี ความเสียหาย ฯลฯ)
  • "การทดสอบที่โปขรานเดือนพฤษภาคม 1998: แง่มุมทางวิทยาศาสตร์"กล่าวถึงวิธีการต่างๆ ที่ใช้ในการกำหนดผลผลิตของการทดสอบของอินเดียในปี 1998
  • อภิปรายประเด็นถกเถียงบางส่วนเกี่ยวกับผลการทดสอบคริกเก็ตของอินเดีย
  • "ผลผลิตที่แท้จริงของการทดสอบนิวเคลียร์ของอินเดียคืออะไร?"จากเว็บไซต์ NuclearWeaponArchive.org ของ Carey Sublette
  • โปรแกรมจำลองผลกระทบจากการระเบิดนิวเคลียร์ที่มีอานุภาพสูงถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 16 กุมภาพันธ์ 2552 ที่Wayback Machine
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nuclear_weapon_yield&oldid=1348306123 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ผลผลิตของอาวุธนิวเคลียร์

กำลัง ระเบิดของอาวุธนิวเคลียร์คือปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมา เช่น แรงระเบิด ความร้อน และรังสีนิวเคลียร์ เมื่ออาวุธนิวเคลียร์ นั้น ถูกจุดระเบิดโดยปกติจะแสดงเป็น หน่วย...

ตัวอย่างกำลังระเบิดของอาวุธนิวเคลียร์

เรียงลำดับตามผลผลิตที่เพิ่มขึ้น (ตัวเลขผลผลิตส่วนใหญ่เป็นค่าประมาณ):

ข้อจำกัดด้านผลผลิต

อัตราส่วนผลผลิตต่อมวล คือปริมาณผลผลิตของอาวุธเมื่อเทียบกับมวลของอาวุธ ค่าสูงสุดที่ได้นั้นค่อนข้างต่ำกว่า และค่านี้มักจะต่ำกว่าสำหรับอาวุธขนาดเล็กและเบา ซึ่งเป็นประเภทที่เน้นในคลังแสงปัจจุบัน ออกแบบมาเพื่อการใช้งาน MIRV อย่างมีประสิทธิภาพ...

ประสิทธิภาพผลผลิต

ประสิทธิภาพของระเบิดปรมาณูคืออัตราส่วนของผลผลิตจริงต่อผลผลิตสูงสุดตามทฤษฎีของระเบิดปรมาณู ระเบิดปรมาณูไม่ได้มีประสิทธิภาพผลผลิตเท่ากันทั้งหมด เนื่องจากการออกแบบระเบิดแต่ละลูกมีบทบาทสำคัญต่อประสิทธิภาพ ในการเพิ่มประสิทธิภาพผลผลิตให้สูงสุด...