在暂停核试验后，核爆炸效应模拟已成为核爆炸效应研究的唯一途径。核爆炸产生的效应十分复杂，除在核试验中进行必要和有限的测试外，核爆炸效应研究还可以通过各种核爆炸效应模拟试验，深入系统地了解某一种核爆炸效应的损伤破坏规律及防御加固技术等，因此，各核武器国家都在进行大量的核爆炸模拟试验。进行核爆炸效应研究，通常需要建立相应的核爆炸模拟设备，以突出某种效应。

20世纪50年代初，美国、苏联等国家就开始了核爆炸辐射效应的模拟研究，并逐步建立了相应的模拟试验手段。例如，美国从1953年起在各种中子脉冲堆上进行材料的中子辐照试验。60年代美国在核武器系统内大量采用了对辐射效应敏感的半导体器件，因而对辐射效应更为重视。他们一方面通过地下核爆炸进行效应试验；另一方面大力建立各种核爆炸模拟设备，进行核爆炸效应的模拟实验，从而促进了核爆炸模拟设备和高功率脉冲技术的发展，特别是瞬发γ射线和电磁脉冲模拟技术取得很大的进展。70年代以后，在核爆炸效应研究中，模拟研究方法已占有愈来愈大的比重。

核爆炸效应模拟的主要内容包括：研究各种不同条件下的核爆炸环境所引起的效应及其变化规律，以及损伤破坏机理；研究抗核加固的方法，并利用模拟手段来检验加固后达到的防护能力；针对不同类型的核爆炸效应，分别建立模拟手段。

对不同类型的核爆炸，研究的重点有所不同。大气层核爆炸时，能产生冲击波、光辐射、核辐射、核电磁脉冲等多种杀伤破坏因素，其中冲击波和光辐射约占总能量的85％。这些因素以不同方式作用于各种物体或生物体，造成相应的破坏和毁伤。模拟大气层核爆炸环境，除了研究γ射线、中子和电磁脉冲的辐射效应之外，还必须研究冲击波、光辐射及地震波的力学效应。高空核爆炸时，X射线和其他射线能量之和占总爆炸能量的70％～80％，基本上没有冲击波。模拟高空核爆炸环境时，重点研究各种辐射的影响、破坏的机理及防护的方法。

不同辐射的破坏机理很不相同。研究X射线对不同材料的破坏参数值及其抗核加固方法，是抗核加固模拟研究的重要内容。例如，X射线辐照在物体表面，会瞬时在很薄一层内被吸收并产生高温，从而产生热击波效应，使壳体发生层裂和整体结构响应。硬X射线有一部分可穿透壳体，对内部物质或电子线路造成破坏。研究中子、γ射线对电子元器件和系统的破坏机理、破坏参数，以及实现加固的方法、手段，是核爆炸模拟研究的重点内容。中子和γ射线有很强的贯穿能力，对电子元器件和电子系统的损伤明显。中子对电子器件作用会产生位移效应，使半导体器件性能降低，这种损伤一般是永久效应。γ射线主要产生电离效应，造成半永久损伤。中子和γ射线能量，在核材料中的沉积可能对武器核装置结构造成损伤。核爆炸产生的电磁脉冲，其场强高达105伏/米，而高空核爆炸电磁脉冲的分布面又很广，覆盖半径可达几千千米，空中飞行器和地面设备中的电子系统都会受到严重干扰甚至破坏。此外，γ射线和X射线与金属腔体（例如弹头壳体）相互作用，还会在腔体内部或壳体表面产生内电磁脉冲（IEMP）或系统电磁脉冲（SGEMP），从而对腔体内的电子系统造成干扰和损伤。因此，研究中子和γ射线对各种材料的破坏作用、各种电磁脉冲的产生机理、损伤效应及防护措施等都是模拟研究的重要内容。

除了研究各种射线对材料、器件和电子系统等损伤破坏机理的辐射效应外，对地面及地下的设施，还必须研究核爆炸产生的冲击波及地震波的力学效应。此外，诸如研究生物医学效应，研究核爆炸对生物的杀伤机理、预防和治疗方法等也是核爆炸效应模拟研究的重要内容之一。

进行核爆炸效应模拟试验的优点是：①可以选择和调控某一种效应，进行细致的规律性研究。②可以多次重复进行，不像核试验受到次数限制。③所需费用比核试验节省得多。核爆炸效应模拟试验也有其局限性，如模拟环境的空间不能太大，在实验室条件下很难实现核爆炸的综合模拟环境，与真实核环境有一定差别等，但它与核爆炸现场效应试验可以相辅相成、互为补充。尽管模拟试验十分重要，但它还不能完全代替真实的核试验。

核爆炸效应模拟手段主要有：化学爆炸模拟、实验室模拟和计算机模拟三大类。

使用一定量的炸药，以其爆炸产生的能量对目标的作用模拟核爆炸的力学效应。包括地面和地下核爆炸的成坑效应、地运动效应、水面和水下核爆炸效应。化学爆炸还可以模拟冲击波的传播和地貌、地物对冲击波传播的影响。

是利用实验室设备进行的模拟核爆炸效应，是研究核爆炸效应模拟的最主要手段。在核辐射效应模拟方面，模拟设备除了一般反应堆和同位素钴-60γ源作为中子和γ射线的稳态辐射源之外，强流氘-氚中子发生器可以提供连续运行的源强达每秒3×10¹³个14兆电子伏能量的中子。

模拟核爆炸瞬发辐射源的设备主要有：脉冲反应堆、电子直线加速器、强流脉冲相对论电子束加速器（最大γ剂量率在距靶1米处约为5×10¹⁰戈/秒）。20世纪80年代中期起，中国建成了瞬态辐射效应的模拟设备“闪光一号”“闪光二号”强流脉冲电子束加速器（图1、图3），和拥有“强光一号”多功能辐射装置（图2）；后者的主要指标是电压4～6兆伏，γ射线脉冲最大剂量率达1×10¹¹戈/秒。还建成了“中国实验快堆二号”（CFBRⅡ）快中子脉冲反应堆和西安脉冲反应堆。

图1 “闪光一号”强流脉冲电子束加速器

图2 “强光一号”多功能辐射装置

图3 “闪光二号”强流脉冲电子束加速器

在核爆炸X射线效应模拟方面，最有效的方法是利用快Z-箍缩和具有特殊结构二极管低阻抗的强流脉冲电子束加速器，前者是由脉冲大电流磁箍缩等离子体产生X射线（又称等离子体辐射源PRS），后者由低能电子束打靶产生轫致辐射。美国曾投1亿美元建立DECADE装置，进行X射线的效应试验。它们主要用于研究材料的热击波，也可用于X射线产生的系统电磁脉冲和内电磁脉冲试验。另外，还可用强流脉冲电子束、质子束和强脉冲激光等等效模拟X射线，研究射线在材料上产生的热击波作用和结构响应。中国“闪光二号”强流脉冲相对论电子束加速器的主要指标为：电压0.9～1.4兆伏，电流0.7～1.0兆安，透射窗外电子束能量面密度可达1千焦/厘米²。利用大面积、低能量、强束流的电子束模拟热击波对材料及其结构的破坏，已取得大量成果。

在核爆炸电磁脉冲效应模拟方面，主要用两种类型模拟器：①有界波型模拟器。即电磁场封闭在一定空间范围内。中国有界波电磁脉冲模拟器DM-1200，工作空间8.4×8.4×8.4立方米，场强10～100千伏/米。除了利用模拟设备进行电磁脉冲效应的研究外，还可以用电流注入方法模拟其效应作为。②辐射型模拟器。即电磁场由喇叭型天线向空间发射出去。最大的有界波模拟器是美国空军实验室的“栈桥”（Trestle）装置（图4），其具有61×61平方米试验平台，水平电场强度达100千伏/米，足以容纳像波音747这样大型的飞机作全机试验。美国最大的可移动式辐射型电磁脉冲模拟器，其偶极子天线直径9米，长30米，距其50米处场强为52千伏/米，可对雷达及通信系统作全尺寸的试验。1999年国际电工委员会颁布高空核电磁脉冲波形标准，规定电磁脉冲上升前沿2.5纳秒，脉冲宽度（半高宽）23纳秒，场强50千伏/米。美国建成了相应指标的电磁脉冲模拟器如FEMP2000，其脉冲上升时间小于1纳秒。

图4 美国“栈桥”（Trestle）电磁脉冲模拟器

在核爆炸冲击波效应模拟方面，模拟设备主要有轻气炮和激波管等。轻气炮是利用高压压缩气体的瞬时释放驱动弹丸（冲击体），高速弹丸撞击试件，以模拟核爆炸时的冲击波效应。激波管也是利用压缩空气突然泄放以模拟冲击波，它可以模拟百万吨TNT当量级大气层核爆炸所产生的高达7兆帕的自由场超压。

在光（热）辐射效应模拟方面，主要模拟设备有高强度闪光灯、太阳能炉、液氧灯和加电铝灯等，前两种设备用于小尺寸的试件，后两种设备则用于更大尺寸的试件。太阳能炉是将日光能量聚焦并能控制曝光时间和强度的装置，温度可达3000开。强脉冲激光器可在极短时间内将千焦耳的激光能量投射于材料表面，使材料迅速加热至千万开以上并产生热击波，以研究其烧蚀及层裂等破坏效应。

是20世纪80年代迅速发展起来的模拟技术。它通过单项实验校验，结合理论分析建立目标的物理及数学模型，然后利用计算机计算来模拟预测核爆炸不同的损伤破坏效应。这种方法比较省时、省力，已得到广泛应用。但由于实际情况比较复杂，所以计算机模拟往往还需要和实验模拟反复校验，才能比较准确地反映实际情况。通过计算机模拟还可以比较方便地改变某些参数，进行抗核加固辅助设计。