美国在第二次世界大战临近结束时,在日本广岛和长崎两城市投掷了原子弹,造成大量居民伤亡和城市遭受严重破坏,是世界战争史上第一次使用核武器。广岛、长崎两地的伤亡情况见表1。表中人数是不够准确的,不少军事人员和侨民、战俘等未包括在内。死亡率与高爆心投影点距离关系见表2。
表1 广岛与长崎原子弹爆炸后的伤亡情况
距爆心投影 点距离 (km) | 杀伤 面积 (km2) | 总人 口数 | 人口 密度 (km-2) | 死亡 人数 | 受伤 人数 | 死伤率(%) | ||
死 伤 | 总计 | |||||||
广 岛 | ||||||||
0~0.96 0.96~2.57 2.57~4.99 | 2.90 17.85 57.48 | 31200 144800 80300 | 10759 8112 1397 | 26700 39600 1700 | 3000 53000 20000 | 85.6 27.3 2.1 | 9.6 36.6 24.9 | 95.2 63.9 27.0 |
总计 | 78.23 | 256300 | 8276 | 68000 | 76000 | 26.5 | 29.7 | 56.2 |
长 崎 | ||||||||
0~0.96 0.96~2.57 2.57~4.99 总计 | 2.90 17.85 57.48 78.23 | 30900 27700 115200 173800 | 1.0655 1552 2004 2222 | 27200 9500 1300 38000 | 1900 8100 11000 21000 | 88.0 34.3 1.1 21.9 | 6.1 29.2 9.5 12.1 | 94.1 63.5 10.6 34.0 |
(引S Glasstone,1962)
表2 死亡率与爆心投影点距离关系
(摘引AW Oughterson and S Warron,1956)
从上列二表的数据可见,在距爆心投影点1km以内的伤亡人数约占总伤亡人数95%,而且死者又占其中绝大部分。在这个区域内,冲击波、光辐射和瞬时核辐射的量,都足以单独造成伤亡。
广岛市在1945年8月6日8时15分(当地时间)遭受由飞机投掷的原子弹的轰炸。美军派出三架B-29轰炸机,一架投弹,两架伴随观察。当地曾发出过空袭警报,但因未见到更多的机群,所以解除了警报;当时天气晴朗无云。广岛市的西部和北部为山区,南面临海,市区平坦,爆心投影点在市中心稍偏北,市区建筑多数是单层木结构,只有少数钢筋混凝土结构房屋。原子弹的爆炸当量为12.5kt——最近美国Lawrence Livermore研究所(LLNL)认为是15kt,爆高580m,装料为235U。长崎市在8月9日11时2分(当地时间)遭受轰炸,也是由B-29飞机投掷。长崎市为丘陵地,市区在沿河流的狭长低地,爆心位于市区北部。原子弹的爆炸当量为22kt,爆高500m,装料为239Pu。
广岛、长崎两市建筑物破坏情况见表3。广岛的调查材料表明,在爆心投影点2km以内的建筑物,破坏率达99%。广岛在爆炸后20分钟,发生了一场“火灾暴风雨”。当时,四面的风吹向燃烧地区(因为燃烧地区高温气流上升,因而吸入四周的低温空气)持续了6个小时。这个“火灾暴风雨”限制了燃烧范围,但加重了燃烧区内的火情。长崎没有形成“火灾暴风雨”,这是因为建筑物分散在狭长山谷之内,没有促使发生“火灾暴风雨”的条件。两城市地理和破坏概况见示意图1,图2。
表3 广岛、长崎建筑物破坏情况
城市 | 爆炸前建 筑物数目 | 烧毁 (%) | 全部破 坏(%) | 严重破 损(%) | 总计 (%) |
广岛 长崎 | 76327 51000 | 62.9 22.7 | 5.0 2.6 | 24.0 10.8 | 91.9 36.1 |
(引“1977NGO被爆问题シンホジゥム报告书”)
图1 广岛市破坏概况示意
两个城市被炸时,原子弹产生的光辐射都大约持续3秒钟,按能见度为30km算出的光冲量数值列于表4。暴露皮肤烧伤边界在广岛约为3.5km,长崎约为4km。两地在1.2km内没受任何屏蔽物保护的人员,都在致死程度的光辐射烧伤范围,甚至距爆心3~4km处,还有许多相当严重的烧伤。活存人员中直接眼烧伤为数很少,
图2 长崎市破坏概况示意
表4 广岛、长崎光冲量与距离关系
至爆心投影点 距离(km) | 光冲量(cal/cm2) | |
广岛 | 长崎 | |
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 | 99.6 55.8 23.2 11.3 6.3 3.9 2.6 1.8 1.3 | 229.4 111.5 42.2 19.9 11.0 6.7 4.4 3.1 2.2 |
(引“1977NGO被爆问题シンホジゥム报告书”)
但许多人暂时失明数分钟到数小时,火焰烧伤在活存人员中占约5%(很多火焰烧伤人员未能获救而死亡)。
原子弹爆炸后约10秒钟,高压气流到达离爆心投影点距离3.7km处,30秒钟时约到达11km。两城市受原子弹冲击波效应使建筑物破坏的概况见表5。两城市死伤人员中70%有冲击伤,但绝大多数为间接致伤。活存人员冲击伤数量大,但伤势不重,多数为玻璃碎块等的挫伤和撕裂伤,骨折只有4%。
关于广岛和长崎所投原子弹的瞬时核辐射的剂量,在1965年曾进行过修订,见图3中的T65。近来美国LLNL又报道了新的修订剂量,广岛的中子剂量大大降低,而γ射线剂量有所增加; 长崎的中子、γ射线剂量都略有下降,见图3中的LLNL。在广岛,电离辐射使50%人员致死的距离约为1.2km,长崎为1.35km,但在这个
表5 冲击波所致破坏概况
至爆心投 影点距离 (km) | 最大 压力 (kg/cm2) | 最大 风速 (m/s) | 破 坏 程 度 |
0.5 0.8 | 1.9 1.3 | 280 200 | 坚固的钢架结构全部破坏 除抗震设计外的钢筋混凝土结 构全部破坏 |
1.8 2.6 | 0.3 0.16 | 72 36 | 严重破坏 中等程度破坏,木结构全部破 坏 |
3.2 15 | 0.12 | 28 | 木结构破坏,但可修复 窗玻璃破碎 |
(引“1977NGO被爆问题シソポジウム报告书”)
图3 广岛和长崎瞬时核辐射剂量(引WE Loewe and E Mendelsohn,1981)
范围内,人员在爆炸时如位于混凝土建筑内则可减轻电离辐射的损伤。
两个城市在爆炸后都有放射性落下灰沾染,但因为爆高较高,所以沾染程度较轻。广岛在爆炸后20分钟发生暴雨,从爆心向西北方向雨区长19km,宽11km,称为“黑雨”。落下灰中除裂变产物外尚有活化产物如28Al,24Na,56Mn,46Sc等。在广岛爆心投影点由落下灰所致无限时间累积剂量约为24~176rad(据不同报道,结果有较大差异),在黑雨区平均无限时间累积外照射剂量约为13rad,长崎比广岛低一些。
在日本遭受原子弹袭击的死亡人员中,约50%是由某种烧伤所致; 广岛第一天内死亡人员中2/3都有严重烧伤;在第一个星期内死亡人员中,也有许多因烧伤致死。广岛第一天内死亡人数占总死亡人数的70.3%;长崎为56.4%。两城市死亡人员中约96%死于20天之内。伤情复杂,确切致死原因难以弄清,但1~3周内死亡者,多数合并辐射损伤。死亡人员中以爆炸当时在户外者占多数,其次为土、木结构房屋内人员,在混凝土结构中人员的死亡率最低。活存人员中冲击伤约占70%,闪光及火焰烧伤约占65%,核辐射损伤约占30%,这三者发生率总和超过100%是由于不少人受到了复合伤。
两城市受原子弹袭击后活存下来的居民,几十年来一直对他们进行远期效应的观察,发现受1rad以上照射的44,471人的统计数字表明,恶性肿瘤的发生率是随着剂量的加大而增高的,其中受50~100rad以上的照射人群中,恶性肿瘤发生率明显增加,尤以白血病、甲状腺癌、乳腺癌、肺癌等的发生率可以肯定与受照的剂量有关。按剂量分组统计结果列于表6。
表6 1950~1972年期间广岛和长崎居民恶性肿瘤发生概况
*按T65D分组 (引M Otake,1976)
两城市遭受原子弹轰炸后,立即出现了大批伤员,城市内原有的医疗设施和医护人员也大部分被破坏和遭难。广岛原有2370名医护人员,死伤为2168人。可见当时已经无法依靠本地医疗机构和人力去进行抢救伤病员。在广岛爆炸后不久,附近的海军部门派出了抢救队,但人力有限加之交通阻塞无法进入市区。本地的两个医院在爆炸当日对1000多名伤员做了急救处理。长崎的情况稍好些,在爆炸后三小时开来了救援列车,立即向附近城镇疏散伤员,在距爆心投影点4km处也开设了临时救护所,使小部分伤员得到了及时救护处理。当时两城市天气都很炎热,水、电、食品和医药供应都十分困难,卫生条件极差,随即发生了胃肠道疾患的流行,就更增多了死难的人数。
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