核裂变反应产生多种放射性物质，包括200多种放射性核素，以及核爆炸时产生的中子与大气、土壤、建筑材料中的核素发生核反应形成的中子活化产物，以及剩余的未反应核素这些放射性元素会发生一系列衰变，具有很强的放射性，主要是β射线和γ射线，会在反应区留下长期的放射性污染。 核聚变反应不产生放射性元素中子弹中子弹，因此不会造成长期放射性污染。
《城堡行动》核试验引爆氢弹“虾”“欢呼”
氢弹“虾”爆炸现场
1954年3月1日，美军在马绍尔群岛比基尼环礁“城堡行动”期间进行了代号“欢呼”的核试验，引爆了一枚当量高达1500万吨的氢弹“虾”。 TNT 的威力比投放在广岛的原子弹威力强 1000 倍。 这是美军进行的所有核试验中威力最大的核装置。 这次核试验也是美国进行的首次氢弹试验，其中核聚变反应贡献的能量为15%至40%。 爆炸发生后数秒内，火球蔓延至宽7.2公里、高14.3公里。 一分钟后，蘑菇云升到距地面14公里的高度，直径达到11公里。 十分钟后，蘑菇云在大气层中升到了39000米的高度，直径达到了100公里，半径400公里内都可以看到。 爆炸发生后，放射性核尘埃扩散到附近的朗格拉普环礁和尤蒂利克环礁，面积达1.6万平方公里。 产生的放射性沉降物对试验场及其周边地区造成严重污染，导致附近海域数百艘渔船和马绍尔群岛2万多名土著人民遭受严重辐射中毒。 “核雪花”甚至落在比基尼环礁附近的岛屿上。 一些地方的“核雪花”甚至厚达2厘米，共有253人被迫撤离并寻求医疗救助。 距爆炸中心116公里的日本渔船“福龙丸”号上的23名船员也出现辐射中毒。
距爆炸中心116公里的日本渔船“福龙丸”号遭放射性物质严重污染
为了回应公众对其后果的担忧，美国政府决定设计一种清洁核弹。 这种核弹的威力还是非常巨大的，能够达到数百万吨TNT的当量，而且释放的能量几乎完全依靠聚变。 美国随后进行了多次热核武器试验，探索降低热核武器裂变比例的方法。 由于以往的高当量热核武器使用裂变材料（未浓缩的天然铀238）来制造反射层，而其裂变是主要能量来源，因此“清洁”核弹中的反射层不可能由裂变材料制成。 材料上，这种“清洁”核弹需要非常巨大的体积才能达到相同的当量。 在相同质量下，使用裂变材料铀238作为反射层的“脏”核弹的当量大于“干净”核弹。 1956年5月28日，美军在比基尼环礁进行“红翼行动”期间，进行了代号祖尼的核试验，测试了一枚核弹“低音管”。 在这枚核弹中，所有的铀238都被铅或钨取代，相当于350万吨TNT。 85%的能量来自聚变，另外15%来自裂变。 公开的核试验结果中，聚变能提供的能量比例最高的是：1956年7月10日，美军“红翼行动”核试验代号“纳瓦霍”，爆炸产量为450万吨TNT ，95%的能量来自核聚变，核装置使用铅代替铀238； 1958年7月12日，美军“饼干压缩行动”中代号“白杨”的核试验，爆炸产量达930万吨TNT，95.2%的能量来自核聚变，核装置使用碳化钨代替铀238； 而1961年10月30日，苏联引爆了5800万吨TNT当量的“沙皇”（又称“大伊拉克”万”）炸弹，其97%的能量来自核聚变，核装置使用铅代替铀238。
在美军氢弹“虾”爆炸试验中，距离爆炸中心116公里的日本渔船“福龙丸”号遭受了严重的放射性污染。
1956年7月19日，美国原子能委员会主席施特劳斯表示，“清洁”的核弹“从人道主义的角度来看非常重要”。 然而物理资源网，两天后， 炸弹的辐射版本在红翼行动期间的 Tewa 核试验中被引爆。 这种核弹的产量为500万吨TNT，采用铀238作为反射体，87%的能量来自裂变。 炸弹的威力被故意降低，以便放射性尘埃落在一个小区域内。 从这次试验中获得的数据最终导致美国历史上最强大的核武器MK-41的部署。 这种核弹有三级，当量为2500万吨TNT。 这也是美国部署的比功率（相当于质量比）。 ），最大的核武器，由空军轰炸机携带，但从未进行过充分测试。
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