핵폭발(核爆發)은 핵반응이 빠르게 일어나 급작스럽게 에너지가 방출되는 현상을 말한다. 표준국어대사전에 따르면 "핵반응으로 폭발이 일어남. 또는 그 폭발"로 정의되며, 원자 폭탄, 수소 폭탄 따위의 폭발이 이에 해당한다.
핵폭발의 종류는 크게 핵분열과 핵융합으로 나뉜다. 핵분열은 우라늄-235나 플루토늄-239와 같은 무거운 원자핵이 중성자를 흡수하여 둘 이상의 가벼운 원자핵으로 쪼개지면서 막대한 에너지를 방출하는 현상이다. 핵융합은 가벼운 원자핵(주로 중수소와 삼중수소)이 초고온·초고압 상태에서 융합하여 더 무거운 원자핵(헬륨)이 되는 과정에서 에너지를 방출한다.
대기권에서의 핵폭발은 특징적인 버섯구름(mushroom cloud)을 형성하며, 폭발 에너지는 크게 네 가지 범주로 나누어진다: 폭발 및 충격파(전체 에너지의 약 50%), 열복사(약 35%), 이온화 방사선(약 5%), 잔류 방사선 및 낙진(약 5~10%).
핵폭발의 역사적 기원은 1905년 알베르트 아인슈타인의 특수 상대성 이론(E=mc²)으로 거슬러 올라간다. 1938년 독일의 물리학자들이 우라늄 원자핵의 핵분열 현상을 발견하였고, 제2차 세계 대전 중 미국의 맨해튼 계획을 통해 최초의 핵무기가 개발되었다. 1945년 7월 16일 미국 뉴멕시코주에서 최초의 핵폭발 실험(트리니티 실험)이 이루어졌으며, 같은 해 8월 6일과 9일 각각 일본 히로시마와 나가사키에 인류 최초로 핵무기가 실전 사용되었다.
핵폭발이 미치는 영향은 재래식 폭발물보다 훨씬 더 파괴적이고 다면적이다. 충격파와 돌풍은 건물을 붕괴시키고 인체에 치명적인 손상을 입히며, 열복사는 심각한 화상과 화재를 유발한다. 방사선은 생체 조직에 방사선 장애를 일으키고, 방사능 낙진은 광범위한 지역을 장기간 오염시킨다. 또한 핵폭발은 강력한 전자기 펄스(EMP)를 발생시켜 원거리의 전자 장비를 손상시킬 수 있다.
핵폭발의 형태는 폭발 고도와 위치에 따라 고공폭발(33km 이상), 공중폭발(화구가 지표면과 접촉하지 않는 고도), 표면폭발(지면 또는 수면과 접촉), 표면하폭발(지표면이나 수면 아래) 등으로 구분된다.
