核武器的爆炸當量,是指該武器在引爆時釋放的能量,包括爆炸力、熱量及核輻射等,通常以TNT當量表示。這個標準化的TNT等效質量,是在引爆時,若釋放出相同能量的三硝基甲苯(TNT)質量。爆炸當量以千噸(kt,即千噸TNT)或百萬噸(Mt,即百萬噸TNT)表示,並且有時以太焦耳(TJ)顯示。這使人不禁思考,究竟有多少能量能足以讓我們承受如此兇猛的威力?
在1960年代,大型核武器的爆炸當量已達到5.2 Megatonnes/tonne,隨著技術的進步,現今小型核武器具備更高的爆炸當量。
舉例來說,GBU-43大規模空氣爆炸炸彈的爆炸當量僅為0.011 kt,而1995年奧克拉荷馬城的爆炸事件,則僅為0.002 kt。相對較小的核武器爆炸當量,則在黎巴嫩貝魯特的爆炸中估為0.3至0.5 kt。由此可見,人工爆炸的能量多數遠低於核武器的當量,即便是最小的核武器。
在戰略核武器的時代,我們逐漸意識到爆炸當量與武器質量的比率,即爆炸當量比質量更具意義。對於當今的核武器來說,高達25 Megatonnes的選項,甚至會要求40%的高效能,而B41武器的設計顯示,其為技術極限中的一個里程碑。
在1963年,能源部解密聲明美國已具備布署35 Megatonnes的核彈頭的能力,或在B-52上運載50至60 Megatonnes的重力炸彈。
當前小型核武器的爆炸當量則在600至2200千噸TNT之間,而歷史上著名的「小男孩」炸彈,其產生的爆炸當量僅為4千噸TNT。隨著技術的演進,最大當量核彈設計中,最大的「沙皇炸彈」的爆炸當量竟然可達到2 Megatonnes每噸,而其實際設計時刻意降低的一半,推測實際上能達到每噸4 Megatonnes的潛力。
原子彈的效率是指實際爆炸當量和理論最大當量的比值。在設計相同的情況下,不同的原子彈爆炸效率各不相同。為了最大化爆炸效率,需正確組併臨界質量,并使用如緊壓裝置及啟始子進行設計,以避免早期分離廠火的現象。這些進步反映了人類對於核武器管理與設計的深入探索,有趣的是,這是否也暗示著我們面臨著新的道德困境?
為了最大化核武器的爆炸威力,必須組合理想的臨界質量和設計的最佳化。
眾所周知的原子彈轟炸廣島和長崎以外,每一個國家的首個核武測試都是重要的里程碑。在這些測試中,歷史上許多的爆炸當量的數字呈現出巨大的爭議與困擾,例如標誌性的沙皇炸彈,其爆炸當量依政治因素宣稱的有50 Megatonnes或57 Megatonnes的大相徑庭。
核爆炸的爆炸當量即使在專業人士中也充滿了爭議。即使在控制極為嚴格的核試驗中,產生的爆炸力量要準確計算也極為困難。儘管炸藥的設計各不相同,我們仍然可以透過放射化學或中子活化分析的方式對武器暴露的情報進行細緻的評估。
正如恩里科·費米所示,計算Trinity核爆炸的當量可通過計量爆炸後空氣波的壓力進行初步評估。
不同的分析方法,例如基於爆炸後的地震波、火球亮度及空氣的相互作用來推算爆炸當量。在全球對和平的渴望中,核武器的存在也引發了許多思考,究竟我們該如何看待這些潛藏於暗處的力量?