atomsko oružje - naprava koja dobiva ogromnu eksplozivnu snagu od reakcija NUKLEARNE FISIJE i NUKLEARNE fuzije.

O atomskom oružju

Nuklearno oružje je najmoćnije oružje do danas, u upotrebi u pet zemalja: Rusiji, Sjedinjenim Državama, Velikoj Britaniji, Francuskoj i Kini. Postoji također niz država koje su više ili manje uspješne u razvoju atomskog oružja, ali njihova istraživanja ili nisu dovršena, ili te zemlje nemaju potrebna sredstva za dostavu oružja do cilja. Indija, Pakistan, Sjeverna Koreja, Irak, Iran razvijaju nuklearno oružje na različitim razinama, Njemačka, Izrael, Južnoafrička Republika i Japan teoretski imaju potrebne sposobnosti za stvaranje nuklearnog oružja u relativno kratkom vremenu.

Teško je precijeniti ulogu nuklearnog oružja. S jedne strane, ovo moćan alat zastrašivanje je, s druge strane, najučinkovitije sredstvo za jačanje mira i sprječavanje vojnih sukoba između sila koje posjeduju to oružje. Od prve primjene atomska bomba U Hirošimi su prošle 52 godine. Svjetska zajednica približila se spoznaji da će nuklearni rat neizbježno dovesti do globalne ekološke katastrofe koja će onemogućiti dalji opstanak čovječanstva. Tijekom godina uspostavljeni su pravni mehanizmi za ublažavanje napetosti i ublažavanje sukoba između nuklearnih sila. Na primjer, potpisani su mnogi ugovori za smanjenje nuklearnog potencijala sila, potpisana je Konvencija o neširenju nuklearnog oružja, prema kojoj su se zemlje posjednice obvezale da neće prenositi tehnologiju za proizvodnju tog oružja drugim zemljama , a zemlje koje nemaju nuklearno oružje obvezale su se da neće poduzimati korake za razvoj; Konačno, nedavno, velesile su se dogovorile o potpunoj zabrani nuklearnih pokusa. Očito je da je nuklearno oružje najvažniji instrument koji je postao regulatorni simbol cijele jedne ere u povijesti međunarodnih odnosa i povijesti čovječanstva.

atomsko oružje

NUKLEARNO ORUŽJE, naprava koja dobiva ogromnu eksplozivnu snagu iz reakcija ATOMSKE NUKLEARNE FISIJE i NUKLEARNE fuzije. Prvo nuklearno oružje upotrijebile su Sjedinjene Američke Države protiv japanskih gradova Hirošime i Nagasakija u kolovozu 1945. Te su se atomske bombe sastojale od dvije stabilne doktritične mase URANIJA i PLUTONIJA, koje su pri snažnom sudaru uzrokovale višak KRITIČNE MASE, čime izazivajući nekontroliranu LANČANU REAKCIJU atomske fisije. Ove eksplozije oslobađaju veliki iznos energije i razornog zračenja: eksplozivna snaga može biti jednaka snazi ​​200 000 tona trinitrotoluena. Mnogo jača hidrogenska bomba (termonuklearna bomba), prvi put testirana 1952., sastoji se od atomske bombe koja, kada detonira, stvara dovoljno visoku temperaturu da izazove nuklearnu fuziju u obližnjem čvrstom sloju, obično litijskom deterritu. Eksplozivna snaga može biti jednaka snazi ​​nekoliko milijuna tona (megatona) trinitrotoluena. Područje uništenja uzrokovano takvim bombama doseže veliku veličinu: bomba od 15 megatona eksplodirat će sve goruće tvari unutar 20 km. Treća vrsta nuklearnog oružja, neutronska bomba, mala je hidrogenska bomba, koja se naziva i oružjem visokog zračenja. Izaziva slabu eksploziju, koja je, međutim, popraćena intenzivnim oslobađanjem NEUTRONA velike brzine. Slabost eksplozije znači da zgrade nisu mnogo oštećene. Neutroni, s druge strane, uzrokuju tešku radijacijsku bolest kod ljudi unutar određenog radijusa od mjesta eksplozije i ubijaju sve pogođene unutar tjedan dana.

U početku, eksplozija atomske bombe (A) formira vatrenu kuglu (1) s temperaturom od milijun stupnjeva Celzijusa i emitira zračenje (?) Nakon nekoliko minuta (B), lopta povećava volumen i stvara! visokotlačni(3). Vatrena kugla se diže (C), usisava prašinu i krhotine i formira oblak gljive (D). Dok se širi u volumenu, vatrena kugla stvara snažnu konvekcijsku struju (4), emitirajući vruće zračenje (5) i formirajući oblak ( 6), kada eksplodira eksplozija bombe od 15 megatona, uništenje je potpuno (7) u radijusu od 8 km, ozbiljno (8) u radijusu od 15 km i vidljivo (I) u radijusu od 30 km čak i na udaljenosti od 20 km (10 ) sve zapaljive tvari eksplodiraju unutar dva dana ispadanje se nastavlja s radioaktivnom dozom od 300 rendgena nakon detonacije bombe udaljene 300 km. Priložena fotografija pokazuje kako velika eksplozija nuklearnog oružja na tlu stvara ogroman oblak radioaktivne prašine i krhotina u obliku gljive koji može doseći visinu od nekoliko kilometara. Opasna prašina, koji je u zraku, tada slobodno nose prevladavajući vjetrovi u bilo kojem smjeru.Pustošenje pokriva ogromno područje.

Moderne atomske bombe i projektili

Radijus djelovanja

Ovisno o snazi ​​atomskog naboja, atomske bombe se dijele na kalibre: mali, srednji i veliki . Da bi se dobila energija jednaka energiji eksplozije atomske bombe malog kalibra potrebno je raznijeti nekoliko tisuća tona TNT-a. TNT ekvivalent atomske bombe srednjeg kalibra je nekoliko desetaka tisuća, a bombi velikog kalibra stotine tisuća tona TNT-a. Termonuklearno (vodikovo) oružje može imati još veću snagu, njihov TNT ekvivalent može doseći milijune, pa čak i desetke milijuna tona. Atomske bombe, čiji je TNT ekvivalent 1-50 tisuća tona, klasificiraju se kao taktičke atomske bombe i namijenjene su rješavanju operativno-taktičkih problema. U taktičko oružje također spadaju: topničke granate s atomskim punjenjem kapaciteta 10-15 tisuća tona i atomska punjenja (kapaciteta oko 5-20 tisuća tona) za protuzračne vođene projektile i projektile koji se koriste za naoružanje lovaca. Atomske i hidrogenske bombe kapaciteta preko 50 tisuća tona klasificiraju se kao strateško oružje.

Treba napomenuti da je takva klasifikacija atomskog oružja samo uvjetna, jer u stvarnosti posljedice uporabe taktičkog atomskog oružja mogu biti ništa manje od onih koje doživljava stanovništvo Hirošime i Nagasakija, čak i veće. Sada je očito da je eksplozija samo jedne hidrogenske bombe sposobna izazvati tako teške posljedice na golemim teritorijima da deseci tisuća granata i bombi korištenih u prošlim svjetskim ratovima nisu nosili sa sobom. I nekoliko hidrogenskih bombi dovoljno je da ogromne teritorije pretvore u pustinjsku zonu.

Nuklearno oružje podijeljeno je u 2 glavne vrste: atomsko i vodikovo (termonuklearno). U atomskom oružju do oslobađanja energije dolazi zbog reakcije fisije jezgri atoma teških elemenata urana ili plutonija. U vodikovom oružju energija se oslobađa kao rezultat stvaranja (ili fuzije) jezgri atoma helija iz atoma vodika.

termonuklearnog oružja

Suvremeno termonuklearno oružje svrstava se u strateško oružje kojim zrakoplovstvo može uništavati najvažnije industrijske, vojne objekte, velike gradove kao civilizacijska središta iza neprijateljskih linija. Najpoznatija vrsta termonuklearnog oružja su termonuklearne (vodikove) bombe koje se do cilja mogu dostaviti zrakoplovom. Bojne glave projektila također mogu biti napunjene termonuklearnim nabojima. za razne namjene, uključujući interkontinentalne balističke rakete. Po prvi put je takva raketa testirana u SSSR-u još 1957. godine; trenutno su Strateške raketne snage naoružane s nekoliko vrsta projektila na bazi mobilnih lansera, lansera u silosima i na podmornicama.

Atomska bomba

Rad termonuklearnog oružja temelji se na korištenju termonuklearne reakcije s vodikom ili njegovim spojevima. U tim reakcijama, koje se odvijaju pri ultravisokim temperaturama i tlakovima, energija se oslobađa zbog stvaranja jezgri helija iz jezgri vodika, odnosno iz jezgri vodika i litija. Za stvaranje helija koristi se uglavnom teški vodik - deuterij, čije jezgre imaju neobičnu strukturu - jedan proton i jedan neutron. Kada se deuterij zagrije na temperaturu od nekoliko desetaka milijuna stupnjeva, njegovi atomi gube svoje elektronske ljuske već tijekom prvih sudara s drugim atomima. Kao rezultat toga, pokazalo se da se medij sastoji samo od protona i elektrona koji se kreću neovisno o njima. Brzina toplinskog gibanja čestica doseže takve vrijednosti da se jezgre deuterija mogu približiti jedna drugoj i, zbog djelovanja snažnih nuklearnih sila, međusobno se kombinirati, tvoreći jezgre helija. Rezultat ovog procesa je oslobađanje energije.

Osnovna shema hidrogenske bombe je sljedeća. Deuterij i tricij u tekućem stanju smješteni su u spremnik s toplinski nepropusnom ovojnicom, koja služi da deuterij i tricij duže vrijeme ostanu u jako ohlađenom stanju (održavaju ga iz tekućeg agregatnog stanja). Toplinski nepropusna ljuska može sadržavati 3 sloja koji se sastoje od tvrde legure, krutog ugljičnog dioksida i tekućeg dušika. Atomski naboj nalazi se u blizini spremnika izotopa vodika. Prilikom detonacije atomskog naboja izotopi vodika se zagrijavaju do visokih temperatura, stvaraju se uvjeti za odvijanje termonuklearne reakcije i eksplozije vodikove bombe. Međutim, u procesu stvaranja vodikovih bombi pokazalo se da je nepraktično koristiti izotope vodika, jer u tom slučaju bomba postaje preteška (više od 60 tona), zbog čega nije bilo moguće ni razmišljati o korištenju takvih punjenja na strateškim bombarderima, a posebno u balističkim projektilima bilo kojeg dometa. Drugi problem s kojim su se suočili tvorci hidrogenske bombe bila je radioaktivnost tricija, što je onemogućilo njegovo dugotrajno skladištenje.

U studiji 2, gore navedeni problemi su riješeni. Tekući izotopi vodika zamijenjeni su čvrstim kemijski spoj deuterij s litijem-6. To je omogućilo značajno smanjenje veličine i težine hidrogenske bombe. Osim toga, umjesto tricija korišten je litijev hidrid, što je omogućilo postavljanje termonuklearnih punjenja na lovce bombardere i balističke rakete.

Stvaranje vodikove bombe nije bio kraj razvoja termonuklearnog oružja, pojavljivalo se sve više i više njegovih uzoraka, stvorena je vodikovo-uranska bomba, kao i neke od njezinih varijanti - super-moćne i, naprotiv, male- bombe kalibra. Posljednja faza u poboljšanju termonuklearnog oružja bilo je stvaranje takozvane "čiste" hidrogenske bombe.

H-bomba

Prvi razvoj ove modifikacije termonuklearne bombe pojavio se još 1957. godine, nakon američkih propagandnih izjava o stvaranju neke vrste "humanog" termonuklearnog oružja koje ne uzrokuje toliko štete budućim generacijama kao obična termonuklearna bomba. Bilo je istine u tvrdnjama o "čovječanstvu". Iako razorna moć bombe nije bila manja, u isto vrijeme se mogla detonirati tako da se stroncij-90 ne širi, koji dugotrajno truje u konvencionalnoj eksploziji vodika. zemljina atmosfera. Sve što se nađe u dometu takve bombe bit će uništeno, ali će se smanjiti opasnost za žive organizme koji budu izvađeni iz eksplozije, kao i za buduće generacije. No, te navode opovrgnuli su znanstvenici koji su podsjetili da se prilikom eksplozija atomskih ili vodikovih bombi stvara velika količina radioaktivne prašine koja se snažnim strujanjem zraka diže u visinu i do 30 km, a zatim se postupno taloži na tlo na velikom području, zarazivši ga. Istraživanja znanstvenika pokazuju da će trebati 4 do 7 godina da polovica te prašine padne na tlo.

Video

Strukturno, prva atomska bomba se sastojala od sljedećih osnovnih komponenti:

1. nuklearni naboj;
2. eksplozivna naprava i sustav za detonaciju automatskog punjenja sa sigurnosnim sustavima;
3. balističko kućište zračne bombe s nuklearnim punjenjem i automatskom detonacijom.

Temeljni uvjeti koji su odredili dizajn bombe RDS-1 odnosili su se na:

1. s odlukom da se što je više moguće zadrži shematski dijagram američke atomske bombe testirane 1945.;
2. s potrebom, u interesu sigurnosti, završna montaža punjenja ugrađenog u balističko tijelo bombe treba se provesti u uvjetima poligona, neposredno prije detonacije;
3. s mogućnošću bombardiranja RDS-1 iz teškog bombardera TU-4.

Atomski naboj bombe RDS-1 bio je višeslojna struktura u kojoj je prijevod djelatna tvar- plutonij je doveden u superkritično stanje zbog njegove kompresije pomoću konvergentnog sferičnog detonacijskog vala u eksplozivu.

U središtu nuklearnog naboja nalazio se plutonij koji se strukturno sastoji od dva polukuglasta dijela. Masa plutonija određena je u srpnju 1949., nakon završetka pokusa mjerenja nuklearnih konstanti.

Veliki uspjeh postigli su ne samo tehnolozi, već i metalurzi i radiokemičari. Zahvaljujući njihovim naporima, čak su i prvi dijelovi plutonija sadržavali malu količinu nečistoća i visoko aktivnih izotopa. Posljednja točka bila je posebno značajna, budući da bi kratkotrajni izotopi, kao glavni izvor neutrona, mogli negativno utjecati na vjerojatnost preuranjene eksplozije.

U šupljinu plutonijeve jezgre u kompozitnoj ljusci od prirodnog urana ugrađen je neutronski osigurač (NC). Tijekom 1947. – 1948. razmatrano je oko 20 različitih prijedloga u vezi s načelima djelovanja, projektiranja i poboljšanja NZ.

Jedna od najsloženijih komponenti prve atomske bombe RDS-1 bilo je eksplozivno punjenje napravljeno od slitine TNT-a i RDX-a.

Odabir vanjskog polumjera eksploziva određen je, s jedne strane, potrebom za postizanjem zadovoljavajućeg oslobađanja energije, as druge strane, dopuštenim vanjskim dimenzijama proizvoda i tehnološkim mogućnostima proizvodnje.

Prva atomska bomba razvijena je u odnosu na njezin ovjes u zrakoplovu TU-4, čiji je prostor za bombe pružao mogućnost postavljanja proizvoda promjera do 1500 mm. Na temelju te dimenzije određen je središnji presjek balističkog tijela bombe RDS-1. Eksplozivno punjenje je strukturno bilo šuplja lopta i sastojalo se od dva sloja.

Unutarnji sloj je formiran od dvije hemisferične baze izrađene od domaće legure TNT-a i RDX-a.

Vanjski sloj eksplozivnog punjenja RDS-1 sastavljen je od zasebnih elemenata. Ovaj sloj, dizajniran za formiranje sferičnog konvergentnog detonacijskog vala u bazi eksploziva i nazvan sustav za fokusiranje, bio je jedna od glavnih funkcionalnih jedinica punjenja, što je uvelike odredilo njegove radne karakteristike.

Glavna svrha sustava automatizacije bombe bila je provedba nuklearne eksplozije na određenoj točki putanje. Dio električne opreme bombe postavljen je na nosač zrakoplova, a njeni pojedini elementi postavljeni su na nuklearno punjenje.
Kako bi se poboljšala pouzdanost rada proizvoda, pojedini elementi automatske detonacije izrađeni su prema dvokanalnoj (dvostrukoj) shemi. U slučaju kvara sustava osigurača na velikim visinama, u dizajnu bombe je predviđen poseban uređaj (senzor udara) za izvođenje nuklearne eksplozije kada bomba udari o tlo.

Već u samoj početnoj fazi razvoja nuklearnog oružja postalo je očito da proučavanje procesa koji se odvijaju u punjenju treba slijediti računski i eksperimentalni put, što je omogućilo ispravljanje teorijske analize na temelju eksperimentalnih rezultata eksperimentalnih podatke o plinsko-dinamičkim karakteristikama nuklearnih naboja.

U općem aspektu, plinsko-dinamički razvoj nuklearnog naboja uključivao je niz studija vezanih uz postavljanje pokusa i snimanje brzih procesa, uključujući širenje detonacijskih i udarnih valova u heterogenim medijima.

Proučavanje svojstava tvari u plinodinamičkoj fazi rada nuklearnih naboja, kada raspon tlaka doseže stotine milijuna atmosfera, zahtijevalo je razvoj temeljno novih istraživačkih metoda, čija je kinetika zahtijevala visoku točnost - do stotinke mikrosekunde. Takvi zahtjevi doveli su do razvoja novih metoda za snimanje procesa velike brzine. U Istraživačkom sektoru KB-11 postavljeni su temelji domaće fotokronografije velike brzine s brzinom snimanja do 10 km/s i brzinom snimanja od oko milijun sličica u sekundi. Ultra-brzi snimač koji su razvili A.D. Zakharenkov, G.D. Sokolov i V.K. Bobolev (1948.) postao je prototip serijskih SFR uređaja razvijenih prema tehničkim specifikacijama KB-11 na Institutu za kemijsku fiziku 1950. godine.

Imajte na umu da je ovaj fotokronograf pokretan zračnom turbinom već u to vrijeme davao brzinu snimanja slike od 7 km/s. Parametri serijskog uređaja SFR (1950) stvorenog na njegovoj osnovi s pogonom iz elektromotora su skromniji - do 3,5 km / s.

Za proračunsko-teoretsko utemeljenje uporabljivosti prvog proizvoda bilo je od temeljne važnosti poznavanje parametara stanja PW iza fronte detonacijskog vala, kao i dinamike sferno simetričnog sabijanja središnjeg dijela detonacijskog vala. proizvod. U tu je svrhu 1948. E. K. Zavoisky predložio i razvio elektromagnetsku metodu za snimanje masenih brzina produkata eksplozije iza fronte detonacijskih valova, kako u ravnoj, tako iu sfernoj eksploziji.

Raspodjelu brzina produkata eksplozije paralelno i metodom pulsne radiografije proveli su V.A.Tsukerman i suradnici.

Za registraciju brzih procesa stvoreni su jedinstveni višekanalni snimači ETAR-1 i ETAR-2, koje su razvili E.A. Etingof i M.S. Tarasov, s vremenskom rezolucijom blizu nanosekunde. Naknadno su ti snimači zamijenjeni serijskim uređajem OK-4 koji je razvio A.I. Sokolik (IKhP AN).

Korištenje novih metoda i novih snimača u studijama KB-11 omogućilo je dobivanje potrebnih podataka o dinamičkoj kompresivnosti strukturnih materijala već na početku rada na stvaranju atomskog oružja.

Eksperimentalne studije konstante radnih tvari koje su dio fizikalne sheme punjenja, stvorile su temelj za provjeru fizikalnih ideja o procesima koji se odvijaju u šaržeru u plinodinamičkoj fazi njegovog rada.

Opća struktura atomske bombe

Glavni elementi nuklearnog oružja su:

• okvir
• sustav automatizacije

Kućište je dizajnirano za smještaj nuklearnog punjenja i sustava automatizacije, a također ih štiti od mehaničkih, au nekim slučajevima i od toplinskih učinaka. Sustav automatizacije osigurava eksploziju nuklearnog punjenja u određenom trenutku i isključuje njegovo slučajno ili preuranjeno djelovanje. Uključuje:

• sustav sigurnosti i naoružavanja
• hitni detonacijski sustav
• sustav detonacije punjenja
• izvor moći
• senzorski sustav potkopavanja

Sredstva isporuke nuklearnog oružja mogu biti balističke rakete, krstareće i protuzračne rakete, zrakoplovstvo. Nuklearno streljivo koristi se za opremanje zračnih bombi, nagaznih mina, torpeda, topničkih granata (203,2 mm SG i 155 mm SG-USA).

Razni sustavi su izumljeni da detoniraju atomsku bombu. Najjednostavniji sustav je injektorsko oružje u kojem se projektil od fisibilnog materijala zabija u metu, stvarajući superkritičnu masu. Atomska bomba koju su Sjedinjene Države bacile na Hirošimu 6. kolovoza 1945. imala je detonator injekcijskog tipa. I imao je energetski ekvivalent od otprilike 20 kilotona TNT-a.

Muzej nuklearnog oružja

Povijesni i memorijalni muzej nuklearnog oružja RFNC-VNIIEF (Ruski federalni nuklearni centar - Sveruski istraživački institut eksperimentalne fizike) otvoren je u Sarovu 13. studenog 1992. godine. Ovo je prvi muzej u zemlji koji govori o glavnim fazama stvaranja domaćeg nuklearnog štita. Prvi eksponati muzeja pojavili su se pred svojim posjetiteljima na današnji dan u zgradi bivše tehničke škole, gdje se muzej sada nalazi.

Njegovi eksponati su uzorci proizvoda koji su postali legende u povijesti nuklearne industrije zemlje. Sve donedavno ono na čemu su najveći stručnjaci radili bila je velika državna tajna ne samo za obične smrtnike, već i za same programere nuklearnog oružja.

Izložba muzeja sadrži eksponate od prvog probnog uzorka iz 1949. do danas.

Eksplodirao blizu Nagasakija. Smrt i razaranje koji su pratili ove eksplozije bili su bez presedana. Strah i užas obuzeo je cijelo japansko stanovništvo, prisilivši ih na predaju za manje od mjesec dana.

Međutim, nakon završetka Drugog svjetskog rata atomsko oružje nije nestalo u pozadini. Izbijanje Hladnog rata postalo je veliki čimbenik psihološkog pritiska između SSSR-a i SAD-a. Obje strane uložile su velika sredstva u razvoj i stvaranje novog nuklearnog oružja. Tako se tijekom 50 godina na našem planetu nakupilo nekoliko tisuća atomskih granata. Ovo je sasvim dovoljno da se nekoliko puta uništi sav život. Iz tog razloga, prvi sporazum o razoružanju potpisan je između Sjedinjenih Država i Rusije u kasnim 1990-ima kako bi se smanjio rizik od svjetske katastrofe. Unatoč tome, trenutačno 9 zemalja ima nuklearno oružje, što njihovu obranu stavlja na drugu razinu. U ovom članku ćemo pogledati zašto je atomsko oružje dobilo svoju razornu moć i kako atomsko oružje djeluje.

Da bismo razumjeli svu snagu atomske bombe, potrebno je razumjeti pojam radioaktivnosti. Kao što je poznato, najmanji strukturna jedinica materija koja čini cijeli svijet oko nas je atom. Atom se pak sastoji od jezgre i kruženja oko nje. Jezgra se sastoji od neutrona i protona. Elektroni imaju negativan, a protoni pozitivan naboj. Neutroni su, kao što im ime kaže, neutralni. Obično je broj neutrona i protona jednak broju elektrona u jednom atomu. Međutim, pod djelovanjem vanjskih sila broj čestica u atomima tvari može se promijeniti.

Zanima nas samo opcija kada se mijenja broj neutrona, u ovom slučaju nastaje izotop materije. Neki izotopi materije su stabilni i pojavljuju se prirodno, dok su drugi nestabilni i imaju tendenciju raspadanja. Na primjer, ugljik ima 6 neutrona. Također, postoji izotop ugljika sa 7 neutrona - prilično stabilan element koji se nalazi u prirodi. Izotop ugljika s 8 neutrona već je nestabilan element i sklon je raspadu. Ovo je radioaktivni raspad. U ovom slučaju, nestabilne jezgre emitiraju zrake tri vrste:

1. Alfa zrake - dovoljno bezopasne u obliku struje alfa čestica koje se mogu zaustaviti tankim papirom i ne mogu uzrokovati štetu

Čak i ako bi živi organizmi mogli podnijeti prva dva, tada val zračenja uzrokuje vrlo kratkotrajnu radijacijsku bolest koja ubija za nekoliko minuta. Takav poraz moguć je u krugu od nekoliko stotina metara od eksplozije. Do nekoliko kilometara od eksplozije radijacijska bolest usmrtit će čovjeka za nekoliko sati ili dana. Oni koji su bili izvan neposredne eksplozije također mogu primiti dozu zračenja jedući hranu i, kao i udišući iz kontaminiranog područja. Štoviše, zračenje ne nestaje odmah. Akumulira se u okolišu i može otrovati žive organizme desetljećima nakon eksplozije.

Šteta od nuklearnog oružja je previše opasna da bi se koristila pod bilo kojim uvjetima. Od toga neizbježno strada civilno stanovništvo, a prirodi se nanose nepopravljive štete. Stoga je glavna upotreba nuklearnih bombi u naše vrijeme odvraćanje od napada. Čak je i testiranje nuklearnog oružja sada zabranjeno u većem dijelu našeg planeta.

Uvod

Interes za povijest nastanka i značaj nuklearnog oružja za čovječanstvo određen je značajem niza čimbenika, među kojima, možda, prvi red zauzimaju problemi osiguranja ravnoteže snaga u svjetskoj areni i relevantnost izgradnje sustava nuklearnog odvraćanja vojne prijetnje državi. Prisutnost nuklearnog oružja uvijek ima određeni utjecaj, izravan ili neizravan, na socioekonomsku situaciju i politički odnos snaga u „zemljama vlasnicima“ takvog oružja, što, između ostalog, određuje i relevantnost problema istraživanja. mi smo odabrali. Problem razvoja i važnosti uporabe nuklearnog oružja za osiguranje nacionalne sigurnosti države aktualan je u domaćoj znanosti više od desetljeća, a ova tema još nije iscrpljena.

objekt ovu studiju je atomsko oružje u suvremenom svijetu, predmet istraživanja je povijest nastanka atomske bombe i njezin tehnološki uređaj. Novost rada je u tome što se problematika atomskog oružja obrađuje sa stajališta niza područja: nuklearne fizike, nacionalne sigurnosti, povijesti, vanjske politike i obavještajne službe.

Svrha ovog rada je proučavanje povijesti nastanka i uloge atomske (nuklearne) bombe u osiguravanju mira i reda na našem planetu.

Za postizanje ovog cilja u radu su riješeni sljedeći zadaci:

okarakteriziran je pojam "atomska bomba", "nuklearno oružje" itd.;

razmatraju se preduvjeti za nastanak atomskog oružja;

otkrivaju se razlozi koji su potaknuli čovječanstvo na stvaranje atomskog oružja i njegovu uporabu.

analizirao strukturu i sastav atomske bombe.

Postavljeni cilj i ciljevi odredili su strukturu i logiku studije koja se sastoji od uvoda, dva dijela, zaključka i popisa korištenih izvora.

ATOMSKA BOMBA: SASTAV, BORBENE KARAKTERISTIKE I SVRHA STVARANJA

Prije nego što počnete proučavati strukturu atomske bombe, potrebno je razumjeti terminologiju o ovom pitanju. Dakle, u znanstvenim krugovima postoje posebni pojmovi koji odražavaju karakteristike atomskog oružja. Među njima izdvajamo sljedeće:

Atomska bomba - izvorni naziv zrakoplovne nuklearne bombe, čije se djelovanje temelji na eksplozivnoj lančanoj reakciji nuklearne fisije. Pojavom takozvane hidrogenske bombe, temeljene na reakciji termonuklearne fuzije, za njih se ustalio zajednički naziv - nuklearna bomba.

Nuklearna bomba je zrakoplovna bomba s nuklearnim punjenjem koja ima veliku razornu moć. Prve dvije nuklearne bombe s TNT ekvivalentom od oko 20 kt svaka američki su zrakoplovi bacili na japanske gradove Hirošimu i Nagasaki 6. i 9. kolovoza 1945. godine i uzrokovali goleme žrtve i razaranja. Moderne nuklearne bombe imaju TNT ekvivalent od desetaka do milijuna tona.

Nuklearno ili atomsko oružje je eksplozivno oružje koje se temelji na korištenju nuklearne energije koja se oslobađa tijekom reakcije lančane nuklearne fisije teških jezgri ili reakcije termonuklearne fuzije lakih jezgri.

Odnosi se na oružje za masovno uništenje (WMD) zajedno s biološkim i kemijskim oružjem.

Nuklearno oružje - skup nuklearnog oružja, sredstva za njegovu dostavu do cilja i kontrole. Odnosi se na oružje za masovno uništenje; ima ogromnu razornu moć. Iz navedenog razloga, SAD i SSSR uložili su velika sredstva u razvoj nuklearnog oružja. Prema snazi ​​punjenja i opsegu djelovanja nuklearna oružja se dijele na taktička, operativno-taktička i strateška. Korištenje nuklearnog oružja u ratu je pogubno za cijelo čovječanstvo.

Nuklearna eksplozija je proces trenutnog oslobađanja velike količine unutarnuklearne energije u ograničenom volumenu.

Djelovanje atomskog oružja temelji se na reakciji fisije teških jezgri (uran-235, plutonij-239 i, u nekim slučajevima, uran-233).

Uran-235 koristi se u nuklearnom oružju jer, za razliku od češćeg izotopa urana-238, može izvesti samoodrživu nuklearnu lančanu reakciju.

Plutonij-239 također se naziva "plutonij za oružje" jer namijenjeno je stvaranju nuklearnog oružja, a sadržaj izotopa 239Pu mora biti najmanje 93,5%.

Da bismo prikazali strukturu i sastav atomske bombe, kao prototip, analiziramo plutonijsku bombu "Fat Man" (slika 1) bačenu 9. kolovoza 1945. na japanski grad Nagasaki.

eksplozija atomske nuklearne bombe

Slika 1 - Atomska bomba "Debeli čovjek"

Raspored ove bombe (tipičan za plutonijevo jednofazno streljivo) je otprilike sljedeći:

Inicijator neutrona - kuglica od berilija promjera oko 2 cm, prekrivena tankim slojem legure itrija i polonija ili metala polonija-210 - primarni izvor neutrona za oštro smanjenje kritične mase i ubrzavanje početka reakcije. Pali se u trenutku prevođenja borbene jezgre u superkritično stanje (prilikom kompresije dolazi do miješanja polonija i berilija uz oslobađanje velikog broja neutrona). Trenutno je uz ovu vrstu inicijacije češća termonuklearna inicijacija (TI). Termonuklearni inicijator (TI). Nalazi se u središtu naboja (slično NI) gdje se nalazi mala količina termonuklearnog materijala čije središte zagrijava konvergentni udarni val i u procesu termonuklearne reakcije na pozadini temperaturama koje su nastale, proizvodi se značajna količina neutrona, dovoljna za neutronsko pokretanje lančane reakcije (slika 2).

Plutonij. Koristite najčišći izotop plutonija-239, ali za povećanje stabilnosti fizička svojstva(gustoća) i poboljšati kompresibilnost naboja plutonij je dopiran s malom količinom galija.

Ljuska (obično izrađena od urana) koja služi kao reflektor neutrona.

Kompresijski omotač od aluminija. Omogućuje veću ujednačenost kompresije udarnim valom, a istovremeno štiti unutarnje dijelove punjenja od izravnog kontakta s eksplozivom i vrućim produktima njegovog raspadanja.

Eksploziv sa složenim detonacijskim sustavom koji osigurava sinkroniziranu detonaciju cijelog eksploziva. Sinkronicitet je neophodan za stvaranje striktno sferičnog kompresijskog (usmjerenog unutar lopte) udarnog vala. Nesferični val dovodi do izbacivanja materijala lopte kroz nehomogenost i nemogućnosti stvaranja kritične mase. Stvaranje takvog sustava za lociranje eksploziva i detonacije svojedobno je bio jedan od najtežih zadataka. Koristi se kombinirana shema (sustav leća) "brzog" i "sporog" eksploziva.

Tijelo izrađeno od duraluminijskih žigosanih elemenata - dva sferna poklopca i remen spojen vijcima.

Slika 2 - Princip rada plutonijske bombe

Središte nuklearne eksplozije je točka u kojoj se javlja bljesak ili se nalazi središte vatrene kugle, a epicentar je projekcija centra eksplozije na površinu zemlje ili vode.

Nuklearno oružje je najmoćnija i najopasnija vrsta oružja za masovno uništenje, prijeti cijelom čovječanstvu neviđenim uništenjem i uništenjem milijuna ljudi.

Ako se eksplozija dogodi na tlu ili prilično blizu njegove površine, tada se dio energije eksplozije prenosi na površinu Zemlje u obliku seizmičkih vibracija. Događa se fenomen koji po svojim značajkama podsjeća na potres. Kao rezultat takve eksplozije nastaju seizmički valovi koji se šire kroz debljinu zemlje na vrlo velike udaljenosti. Destruktivno djelovanje vala ograničeno je na radijus od nekoliko stotina metara.

Kao rezultat toga, izuzetno visoka temperatura eksplozije dolazi do blistavog bljeska svjetlosti čiji je intenzitet stotinama puta veći od intenziteta sunčevih zraka koje padaju na Zemlju. Bljesak oslobađa ogromnu količinu topline i svjetla. Svjetlosno zračenje uzrokuje spontano sagorijevanje zapaljivih materijala i opekline kože ljudi u radijusu od mnogo kilometara.

Nuklearna eksplozija proizvodi radijaciju. Traje oko minutu i ima tako veliku moć prodora da su potrebna snažna i pouzdana skloništa za zaštitu od njega na malim udaljenostima.

Nuklearna eksplozija može trenutno uništiti ili onesposobiti nezaštićene ljude, otvoreno stojeću opremu, strukture i razne materijale. Glavni štetni čimbenici nuklearne eksplozije (PFYAV) su:

udarni val;

svjetlosno zračenje;

prodorno zračenje;

radioaktivna kontaminacija područja;

elektromagnetski puls (EMP).

Tijekom nuklearne eksplozije u atmosferi raspodjela oslobođene energije između PNF je približno sljedeća: oko 50% za udarni val, 35% za udio svjetlosnog zračenja, 10% za radioaktivnu kontaminaciju i 5% za prodornu zračenje i EMP.

Radioaktivna kontaminacija ljudi, vojne opreme, terena i raznih objekata tijekom nuklearne eksplozije uzrokovana je fisijskim djelićima tvari naboja (Pu-239, U-235) i nereagiranim dijelom naboja koji ispada iz oblaka eksplozije, kao i kao radioaktivni izotopi nastali u tlu i drugim materijalima pod utjecajem neutrona – inducirana aktivnost. S vremenom se aktivnost fisijskih fragmenata brzo smanjuje, osobito u prvim satima nakon eksplozije. Tako će, primjerice, ukupna aktivnost fisijskih fragmenata pri eksploziji nuklearnog oružja snage 20 kT u jednom danu biti nekoliko tisuća puta manja od jedne minute nakon eksplozije.

Na kraju se materija ipak rasprsne, fisija prestaje, ali proces tu ne završava: energija se redistribuira između ioniziranih fragmenata razdvojenih jezgri i ostalih čestica emitiranih tijekom fisije. Njihova energija je reda veličine desetaka, pa čak i stotina MeV, ali samo električki neutralni visokoenergetski gama kvanti i neutroni imaju priliku izbjeći interakciju s materijom i “pobjeći”. Nabijene čestice brzo gube energiju u sudarima i ionizacijama. U ovom slučaju, emitira se zračenje - međutim, ono više nije tvrdo nuklearno, već mekše, s energijom tri reda veličine nižom, ali još uvijek više nego dovoljnom da izbaci elektrone iz atoma - ne samo iz vanjskih ljuski, nego općenito sve. Zbrka golih jezgri, elektrona ogoljenih s njih i zračenja gustoće od grama po kubičnom centimetru (pokušajte zamisliti kako dobro možete pocrnjeti pod svjetlom koje je poprimilo gustoću aluminija!) - sve što je maloprije bio naboj - dolazi u neku vrstu ravnoteže. U vrlo mladoj vatrenoj kugli uspostavlja se temperatura reda veličine desetaka milijuna stupnjeva.

Vatrena lopta

Čini se da bi čak i meko, ali koje se kreće brzinom svjetlosti, zračenje trebalo ostaviti daleko iza tvari koja ga je stvorila, ali to nije tako: u hladnom zraku, raspon kvanta keV energije je centimetra, a oni ne kreću se pravocrtno, već mijenjaju smjer kretanja, ponovno se emitiraju sa svakom interakcijom. Kvanti ioniziraju zrak, šire se u njemu, kao sok od višnje uliven u čašu vode. Ova pojava naziva se difuzija zračenja.

Mlada vatrena kugla eksplozije snage 100 kt, nekoliko desetaka nanosekundi nakon završetka eksplozije fisije, ima polumjer od 3 m i temperaturu od gotovo 8 milijuna kelvina. Ali nakon 30 mikrosekundi, njegov radijus je 18 m, međutim, temperatura pada ispod milijun stupnjeva. Lopta proždire prostor, a ionizirani zrak iza njezine prednje strane gotovo da se ne miče: zračenje joj ne može prenijeti značajan zamah tijekom difuzije. Ali ona pumpa ogromnu energiju u ovaj zrak, zagrijava ga, a kada energija zračenja presuši, kugla počinje rasti zbog širenja vruće plazme, pucajući iznutra s onim što je nekada bilo naboj. Šireći se, poput napuhanog mjehura, plazma ljuska postaje tanja. Za razliku od balona, ​​naravno, ništa ga ne napuhuje: sa unutra gotovo da više nema materije, sve leti iz središta inercijom, ali 30 mikrosekundi nakon eksplozije, brzina tog leta je veća od 100 km / s, a hidrodinamički tlak u tvari je veći od 150 000 atm! Ljuska nije predodređena da postane previše tanka, ona puca, stvarajući "mjehuriće".

U vakuumskoj neutronskoj cijevi, između tricijem zasićene mete (katode) 1 i anodnog sklopa 2, primjenjuje se impulsni napon od stotinu kilovolti. Kada je napon maksimalan, potrebno je da se između anode i katode pojave ioni deuterija koji se moraju ubrzati. Za to se koristi izvor iona. Impuls paljenja primjenjuje se na njegovu anodu 3, a pražnjenje, prolazeći preko površine keramike 4 zasićene deuterijem, stvara ione deuterija. Ubrzavajući, oni bombardiraju metu zasićenu tricijem, pri čemu se oslobađa energija od 17,6 MeV i stvaraju neutroni i jezgre helija-4. Po sastavu čestica, pa čak i po prinosu energije, ova je reakcija identična fuziji, procesu spajanja lakih jezgri. Pedesetih godina prošlog stoljeća mnogi su tako mislili, no kasnije se pokazalo da u cijevi dolazi do “sloma”: ili proton ili neutron (od kojih je ion deuterija ubrzan električnim poljem) “zaglavi” u ciljnoj jezgri (tricij). Ako se proton zaglavi, tada se neutron odvoji i postane slobodan.

Koji će od mehanizama prijenosa energije vatrene kugle u okolinu prevladati ovisi o snazi ​​eksplozije: ako je velika, glavnu ulogu ima difuzija zračenja, ako je mala, širenje mjehura plazme. Jasno je da je moguć i srednji slučaj, kada su oba mehanizma učinkovita.

Proces hvata nove slojeve zraka, više nema dovoljno energije da se svi elektroni oslobode iz atoma. Energija ioniziranog sloja i fragmenata mjehurića plazme se suši, oni više nisu u stanju pomicati ogromnu masu ispred sebe i osjetno usporavaju. Ali ono što je bio zrak prije eksplozije kreće se, odvajajući se od lopte, upijajući sve više i više slojeva hladnog zraka ... Počinje stvaranje udarnog vala.

Udarni val i atomska gljiva

Kada se udarni val odvoji od vatrene kugle, karakteristike emitirajućeg sloja se mijenjaju i snaga zračenja u optičkom dijelu spektra naglo raste (tzv. prvi maksimum). Nadalje, procesi luminiscencije i promjene prozirnosti okolnog zraka se natječu, što dovodi do ostvarenja drugog maksimuma, koji je manje snažan, ali puno dulji - toliko da je izlaz svjetlosne energije veći nego u prvi maksimum.

Blizu eksplozije sve okolo isparava, dalje se topi, ali još dalje, gdje protok topline više nije dovoljan da rastali čvrste tvari, tlo, kamenje, kuće teku poput tekućine pod monstruoznim pritiskom plina koji uništava sve veze čvrstoće, vruće do te mjere da je nepodnošljivo za oči.blistavost.

Konačno, udarni val putuje daleko od točke eksplozije, gdje ostaje labav i oslabljen, ali višestruko proširen oblak kondenziranih para koje su se pretvorile u najmanju i vrlo radioaktivnu prašinu onoga što je bila plazma naboja, i što u vlastitoj užasan sat bio blizu mjesta od kojeg se trebalo držati što dalje. Oblak se počinje dizati. Hladi se, mijenja boju, "navlači" bijelu kapu od kondenzirane vlage, a zatim prašine s površine zemlje, tvoreći "nogu" onoga što se obično naziva "atomska gljiva".

inicijacija neutrona

Pažljivi čitatelji mogu s olovkom u ruci procijeniti oslobađanje energije tijekom eksplozije. Dok je sklop u superkritičnom stanju reda veličine mikrosekunde, starost neutrona je reda veličine pikosekundi, a faktor množenja manji od 2, oslobađa se oko gigadžula energije, što je ekvivalentno .. 250 kg TNT-a. A gdje su kilo- i megatone?

Neutroni - spori i brzi

U nefisionoj tvari, "odbijajući se" od jezgri, neutroni im predaju dio svoje energije, veći, što su jezgre lakše (bliže mase). Što više sudara neutroni sudjeluju, to se više usporavaju i na kraju dolaze u toplinsku ravnotežu s okolnom materijom – termaliziraju se (za to su potrebne milisekunde). Brzina toplinskih neutrona je 2200 m/s (energija 0,025 eV). Neutroni mogu pobjeći iz moderatora, hvataju ih njegove jezgre, ali usporavanjem njihova sposobnost ulaska u nuklearne reakcije značajno raste, pa neutroni koji nisu "izgubljeni" više nego kompenziraju smanjenje broja.
Dakle, ako je kuglica fisijske tvari okružena moderatorom, mnogi neutroni će napustiti moderator ili biti apsorbirani u njemu, ali će biti i onih koji će se vratiti u kuglicu (“reflektirati”) i, izgubivši energiju, mnogo je vjerojatnije da će uzrokovati fisijske akte. Ako je lopta okružena slojem berilija debljine 25 mm, tada se može uštedjeti 20 kg U235 i još uvijek doći do kritičnog stanja sklopa. Ali takve se uštede plaćaju s vremenom: svaka sljedeća generacija neutrona, prije nego što izazove fisiju, prvo mora usporiti. Ovo kašnjenje smanjuje broj generacija neutrona proizvedenih po jedinici vremena, što znači da je oslobađanje energije odgođeno. Što je manje fisibilnog materijala u sklopu, to je više moderatora potrebno za razvoj lančane reakcije, a fisija se odvija na neutronima sve niže energije. U graničnom slučaju, kada se kritičnost postiže samo na toplinskim neutronima, na primjer, u otopini uranovih soli u dobrom moderatoru - vodi, masa sklopova je stotine grama, ali otopina jednostavno povremeno ključa. Oslobođeni mjehurići pare smanjuju prosječnu gustoću fisijske tvari, lančana reakcija se zaustavlja, a kada mjehurići napuste tekućinu, fisijski bljesak se ponavlja (ako je posuda začepljena, para će je razbiti - ali to će biti toplinska eksplozija, lišena svih tipičnih "nuklearnih" znakova).

Činjenica je da lanac fisija u sklopu ne počinje s jednim neutronom: u potrebnoj mikrosekundi milijuni ih se ubrizgavaju u superkritični sklop. U prvim nuklearnim nabojima za to su korišteni izvori izotopa smješteni u šupljini unutar sklopa plutonija: polonij-210 se u trenutku kompresije spajao s berilijem i svojim alfa česticama izazivao emisiju neutrona. Ali svi su izvori izotopa prilično slabi (manje od milijun neutrona po mikrosekundi generirano je u prvom američkom proizvodu), a polonij je već vrlo kvarljiv - u samo 138 dana smanjuje svoju aktivnost za pola. Stoga su izotopi zamijenjeni manje opasnim (ne zrače kada nisu uključeni), i što je najvažnije, intenzivnije zrače neutronske cijevi (vidi bočnu traku): stotine milijuna neutrona rađaju se u nekoliko mikrosekundi (trajanje formiranog impulsa po cijevi). Ali ako ne radi ili ne radi u pravom trenutku, dogodit će se takozvani pop ili "zilch" - toplinska eksplozija male snage.