一种新型防核弹地堡结构

技术背景

       当一枚核弹引爆时,将会产生威力强大的冲击波和超高温热浪。核弹造成的危害取决于核弹的大小,如果一个百万吨当量的氢弹爆炸的话,核爆炸的爆炸中心3000米以内的所有建筑将夷为平地,8000米距离的人将会被三度烧伤。而且当核裂变或聚变发生时,会造成许多类型的辐射,包括α粒子、β粒子、伽玛射线和中子,这种核辐射伤害是无法形容的。

       α和β粒子大多是无害的,尽管它们是高速移动的粒子,但是它们不能穿透大多数物质。很多α粒子(氦原子),数英寸厚的空气或一张纸基本上就能停止它们前进,而对于β粒子(电子),塑料或轻金属就能阻止它们。科学家说,只有当我们吸入这些被污染的气体,或食用了被污染的食物时才构成生命威胁。

       在核爆炸中,伽玛射线和中子是最危险的,伽玛射线比电子重,它可轻易穿透物体;伽玛射线是光子,如果能量足够它可以轻易穿过几英寸厚的建筑物。

       除此以外,当一枚核弹击中地面时,会产生上万亿的粒子,形成巨大的蘑菇云,这些蘑菇云不是立即下降到地面,而是像普通云一样随处飘,蘑菇云夹杂的碎物会慢慢逐渐沉积下来,这些危险物质看起来就像沙子或者小薄片,大量接触这些物质将对生命构成威胁。所以,修建地下防核爆炸设施是有效保护人类免遭核爆炸的屏障。

       由于核弹引爆时会产生威力强大的冲击波和超高温热浪,因此防核地堡保护层要具有抗强力冲击和抗超高温熔化的能力。普通金属(钢、铝)结构遭受一千多度高温时即熔化或软化,失去保护能力。完全采用混凝土结构,抗冲击力强度不足,易被冲击垮塌,也失去保护能力。

技术介绍

       本公司设计了一种防核弹地堡复合结构,包括两种技术方案:

技术方案1. 耐1800℃高温防核地堡结构 (图1)

       由于氧化铝纤维可耐1800℃以上超高温,抗拉强度大于3GPa,加入混凝土中制得纤维增强增韧混凝土,用作防核地堡上层,既抗超高温,又抗冲击。采用磷酸铝耐热混凝土(1800℃)与氧化铝纤维复合,可以耐热1800℃以上。在混凝土层下部设置泡沫铝层,泡沫铝层具有缓冲冲击力能力,可以使冲击力作用面积扩大100倍以上,单位面积冲击力减小到1%以下(图3)。泡沫铝也能够阻滞冲击波,20mm厚度能够阻滞80%冲击波。泡沫铝还可以阻滞核辐射,特别阻滞β和γ射线进入;将泡沫铝表面粘贴一层铅箔(0.1~0.5mm)可以全部阻滞核辐射。

图1. 耐1800℃高温防核地堡结构

1-玄武岩纤维增韧普通混凝土层;2-铅箔复合泡沫铝层;3-普通混凝土地堡内层。

技术方案2.耐1000℃防核地堡结构(图2)

       玄武岩纤维耐1000℃高温,抗拉强度大于3GPa,加入混凝土中制得纤维增强增韧混凝土,用作防核地堡上层,可以抗1000℃高温,又抗冲击。泡沫铝层具有缓冲冲击力能力,可以使冲击力作用面积扩大100倍以上,单位面积冲击力减小到1%以下。

图2.耐1000℃防核地堡结构

1-氧化铝纤维增韧磷酸铝混凝土层;2-铅箔复合泡沫铝层; 3-普通混凝土地堡内层。

图3.遭受核弹冲击波攻击模拟图

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