atomsko orožje - naprava, ki prejme ogromno eksplozivno moč iz reakcij JEDRSKE FISIJE in JEDRSKE fuzije.

O atomskem orožju

Jedrsko orožje je najmočnejše orožje doslej, ki ga uporablja pet držav: Rusija, ZDA, Velika Britanija, Francija in Kitajska. Obstaja tudi vrsta držav, ki so bolj ali manj uspešne pri razvoju atomskega orožja, vendar njihove raziskave bodisi niso dokončane ali pa te države nimajo potrebnih sredstev za dostavo orožja do cilja. Indija, Pakistan, Severna Koreja, Irak, Iran razvijajo jedrsko orožje na različnih ravneh, Nemčija, Izrael, Južna Afrika in Japonska imajo teoretično potrebne zmogljivosti za ustvarjanje jedrskega orožja v relativno kratkem času.

Težko je preceniti vlogo jedrskega orožja. Po eni strani to močno orodje ustrahovanje pa je najučinkovitejše orodje za krepitev miru in preprečevanje vojaških spopadov med silami, ki to orožje posedujejo. Od prve prijave atomska bomba V Hirošimi je minilo 52 let. Svetovna skupnost se je približala spoznanju, da bo jedrska vojna neizogibno povzročila globalno okoljsko katastrofo, ki bo onemogočila nadaljnji obstoj človeštva. V preteklih letih so bili vzpostavljeni pravni mehanizmi za ublažitev napetosti in omilitev spopada med jedrskimi silami. Na primer, podpisane so bile številne pogodbe za zmanjšanje jedrskega potenciala sil, podpisana je bila Konvencija o neširjenju jedrskega orožja, v skladu s katero so se države imetnice zavezale, da ne bodo prenašale tehnologije za proizvodnjo tega orožja v druge države. , in države, ki nimajo jedrskega orožja, so se zavezale, da ne bodo ukrepale k razvoju; Nazadnje sta se velesili dogovorili o popolni prepovedi jedrskih poskusov. Očitno je, da je jedrsko orožje najpomembnejši instrument, ki je postal regulativni simbol celotnega obdobja v zgodovini mednarodnih odnosov in v zgodovini človeštva.

atomsko orožje

JEDRSKO OROŽJE, naprava, ki pridobi ogromno eksplozivno moč iz reakcij ATOMSKE JEDRSKE FISIJE in JEDRSKE fuzije. Prvo jedrsko orožje so ZDA uporabile proti japonskima mestoma Hirošima in Nagasaki avgusta 1945. Te atomske bombe so bile sestavljene iz dveh stabilnih doktritičnih mas URANA in PLUTONIJA, ki sta ob močnem trku povzročila presežek KRITIČNE MASE, s čimer izzovejo nenadzorovano VERIŽNO REAKCIJO atomske cepitve. Te eksplozije sproščajo velik znesek energija in uničujoče sevanje: eksplozivna moč je lahko enaka moči 200.000 ton trinitrotoluena. Veliko močnejša vodikova bomba (termonuklearna bomba), ki je bila prvič testirana leta 1952, je sestavljena iz atomske bombe, ki ob detonaciji ustvari dovolj visoko temperaturo, da povzroči jedrsko fuzijo v bližnji trdni plasti, običajno litijevem deteritu. Eksplozivna moč je lahko enaka moči več milijonov ton (megaton) trinitrotoluena. Območje uničenja, ki ga povzročijo takšne bombe, doseže veliko velikost: 15 megatonska bomba bo eksplodirala vse goreče snovi v razdalji 20 km. Tretja vrsta jedrskega orožja, nevtronska bomba, je majhna vodikova bomba, imenovana tudi orožje z visokim sevanjem. Povzroča šibko eksplozijo, ki pa jo spremlja intenzivno sproščanje hitrih NEVTRONOV. Šibkost eksplozije pomeni, da stavbe niso veliko poškodovane. Po drugi strani pa nevtroni povzročijo hudo radiacijsko bolezen pri ljudeh v določenem radiju od mesta eksplozije in v enem tednu ubijejo vse prizadete.

Na začetku eksplozija atomske bombe (A) oblikuje ognjeno kroglo (1) s temperaturo milijonov stopinj Celzija in oddaja sevanje (?) Po nekaj minutah (B) se krogla poveča in ustvarja! visok pritisk(3). Ognjena krogla se dvigne (C), posrka prah in ostanke ter oblikuje gobast oblak (D). Ko se razširi v prostornini, ognjena krogla ustvari močan konvekcijski tok (4), ki oddaja vroče sevanje (5) in tvori oblak ( 6), Ko eksplodira 15 megatonska bomba, je uničenje popolno (7) v radiju 8 km, hudo (8) v radiju 15 km in opazno (I) v radiju 30 km Tudi na razdalji 20 km (10 ) vse vnetljive snovi eksplodirajo v dveh dneh padavine se nadaljujejo z radioaktivnim odmerkom 300 rentgenov po eksploziji bombe 300 km stran. Priložena fotografija prikazuje, kako velika eksplozija jedrskega orožja na tleh ustvari ogromen gobast oblak radioaktivnega prahu in ostankov, ki lahko doseže višine nekaj kilometrov. Nevaren prah, ki je v zraku, nato prevladujoči vetrovi prosto prenašajo v katero koli smer.Opustošenje pokriva ogromno območje.

Sodobne atomske bombe in projektili

Radij delovanja

Glede na moč atomskega naboja se atomske bombe delijo na kalibre: majhne, ​​srednje in velike . Za pridobitev energije, ki je enaka energiji eksplozije atomske bombe majhnega kalibra, je treba razstreliti nekaj tisoč ton TNT-ja. TNT-jev ekvivalent atomske bombe srednjega kalibra je na desettisoče, bombe velikega kalibra pa na stotine tisoč ton TNT-ja. Termonuklearno (vodikovo) orožje ima lahko še večjo moč, njegov TNT-ov ekvivalent lahko doseže milijone in celo desetine milijonov ton. Atomske bombe, katerih TNT ekvivalent je 1-50 tisoč ton, so razvrščene kot taktične atomske bombe in so namenjene reševanju operativno-taktičnih problemov. Taktično orožje vključuje tudi: topniške granate z atomskim nabojem z zmogljivostjo 10-15 tisoč ton in atomske naboje (z zmogljivostjo približno 5-20 tisoč ton) za protiletalske vodene izstrelke in izstrelke, ki se uporabljajo za oborožitev borcev. Atomske in vodikove bombe z zmogljivostjo nad 50 tisoč ton so razvrščene kot strateško orožje.

Treba je opozoriti, da je takšna klasifikacija atomskega orožja le pogojna, saj v resnici posledice uporabe taktičnega atomskega orožja niso lahko nič manjše od tistih, ki jih doživljajo prebivalci Hirošime in Nagasakija, in celo večje. Zdaj je očitno, da lahko eksplozija samo ene vodikove bombe povzroči tako hude posledice na obsežnih ozemljih, da desettisoče granat in bomb, uporabljenih v preteklih svetovnih vojnah, niso odnesle s seboj. In nekaj vodikovih bomb je dovolj, da ogromna ozemlja spremenijo v puščavsko območje.

Jedrsko orožje je razdeljeno na dve glavni vrsti: atomsko in vodikovo (termonuklearno). Pri atomskem orožju pride do sproščanja energije zaradi reakcije cepitve jeder atomov težkih elementov urana ali plutonija. Pri vodikovem orožju se energija sprosti kot posledica tvorbe (ali fuzije) jeder helijevih atomov iz vodikovih atomov.

termonuklearno orožje

Sodobno termonuklearno orožje uvrščamo med strateška orožja, s katerimi lahko letalstvo uniči najpomembnejše industrijske, vojaške objekte, velika mesta kot civilizacijska središča za sovražnimi linijami. Najbolj znana vrsta termonuklearnega orožja so termonuklearne (vodikove) bombe, ki jih je mogoče na cilj dostaviti z letali. Bojne glave izstrelkov so lahko napolnjene tudi s termonuklearnimi naboji. za različne namene, vključno z medcelinskimi balističnimi raketami. Prvič je bila takšna raketa preizkušena v ZSSR že leta 1957; trenutno so strateške raketne sile oborožene z več vrstami raket, ki temeljijo na mobilnih lansirnih napravah, v silosnih lansirnih napravah in na podmornicah.

Atomska bomba

Delovanje termonuklearnega orožja temelji na uporabi termonuklearne reakcije z vodikom ali njegovimi spojinami. Pri teh reakcijah, ki potekajo pri ultravisokih temperaturah in tlakih, se sprošča energija zaradi tvorbe helijevih jeder iz vodikovih jeder ali iz jeder vodika in litija. Za tvorbo helija se uporablja predvsem težki vodik - devterij, katerega jedra imajo nenavadno strukturo - en proton in en nevtron. Ko se devterij segreje na temperature nekaj deset milijonov stopinj, njegovi atomi izgubijo svoje elektronske lupine že med prvimi trki z drugimi atomi. Posledično se izkaže, da je medij sestavljen samo iz protonov in elektronov, ki se gibljejo neodvisno od njih. Hitrost toplotnega gibanja delcev doseže takšne vrednosti, da se jedra devterija lahko približajo drug drugemu in se zaradi delovanja močnih jedrskih sil združijo med seboj in tvorijo jedra helija. Rezultat tega procesa je sproščanje energije.

Osnovna shema vodikove bombe je naslednja. Devterij in tritij v tekočem stanju sta nameščena v rezervoarju s toplotno neprepustno lupino, ki služi, da devterij in tritij dlje časa ostaneta v močno ohlajenem stanju (da ju ohranimo iz tekočega agregatnega stanja). Toplotno neprepustna lupina lahko vsebuje 3 plasti, sestavljene iz trde zlitine, trdnega ogljikovega dioksida in tekočega dušika. Atomski naboj je nameščen blizu rezervoarja vodikovih izotopov. Pri detonaciji atomskega naboja se izotopi vodika segrejejo na visoke temperature, ustvarijo se pogoji za termonuklearno reakcijo in eksplozijo vodikove bombe. Vendar pa je bilo v procesu ustvarjanja vodikovih bomb ugotovljeno, da je uporaba vodikovih izotopov nepraktična, saj v tem primeru bomba postane pretežka (več kot 60 ton), zaradi česar ni bilo mogoče niti razmišljati o uporabi takšnih nabojev na strateških bombnikov, zlasti pa pri balističnih raketah katerega koli dosega. Druga težava, s katero so se soočali razvijalci vodikove bombe, je bila radioaktivnost tritija, zaradi česar ga ni bilo mogoče dolgo skladiščiti.

V študiji 2 so bile zgornje težave rešene. Tekoče vodikove izotope so zamenjali trdni kemična spojina devterij z litijem-6. To je omogočilo znatno zmanjšanje velikosti in teže vodikove bombe. Poleg tega je bil namesto tritija uporabljen litijev hidrid, kar je omogočilo namestitev termonuklearnih nabojev na lovske bombnike in balistične rakete.

Ustvarjanje vodikove bombe ni bilo konec razvoja termonuklearnega orožja, pojavljalo se je vedno več njegovih vzorcev, nastala je vodikovo-uranova bomba, pa tudi nekatere njene različice - super-močne in, nasprotno, majhne- kalibrske bombe. Zadnja faza izboljšanja termonuklearnega orožja je bila izdelava tako imenovane "čiste" vodikove bombe.

H-bomba

Prvi razvoj te modifikacije termonuklearne bombe se je pojavil leta 1957, po propagandnih izjavah ZDA o ustvarjanju nekakšnega "humanega" termonuklearnega orožja, ki prihodnjim generacijam ne povzroča toliko škode kot običajna termonuklearna bomba. V trditvah o "človečnosti" je bilo nekaj resnice. Čeprav uničujoča moč bombe ni bila manjša, jo je bilo mogoče hkrati detonirati, tako da se stroncij-90 ni razširil, ki dolgo časa zastruplja pri običajni eksploziji vodika. zemeljsko ozračje. Vse, kar je v dosegu takšne bombe, bo uničeno, zmanjšala pa se bo nevarnost za žive organizme, ki bodo odstranjeni od eksplozije, pa tudi za prihodnje generacije. Te navedbe pa so ovrgli znanstveniki, ki so spomnili, da med eksplozijami atomskih ali vodikovih bomb nastane velika količina radioaktivnega prahu, ki se z močnim zračnim tokom dvigne v višino do 30 km, nato pa se postopoma usede. na tla na velikem območju in ga okuži. Študije znanstvenikov kažejo, da bo trajalo 4 do 7 let, da polovica tega prahu pade na tla.

Video

Strukturno je bila prva atomska bomba sestavljena iz naslednjih osnovnih komponent:

1. jedrski naboj;
2. eksplozivna naprava in avtomatski detonacijski sistem z varnostnimi sistemi;
3. balistično ohišje letalske bombe, ki je vsebovala jedrski naboj in avtomatsko detonacijo.

Temeljni pogoji, ki so določali zasnovo bombe RDS-1, so bili povezani z:

1. z odločitvijo, da čim bolj obdrži shematski diagram ameriške atomske bombe, testirane leta 1945;
2. zaradi potrebe po varnosti je treba končno sestavljanje naboja, nameščenega v balističnem telesu bombe, izvesti v pogojih preskusnega mesta, tik pred detonacijo;
3. z možnostjo bombardiranja RDS-1 iz težkega bombnika TU-4.

Atomski naboj bombe RDS-1 je bil večplastna struktura, v kateri je bil prevod učinkovina- plutonij v nadkritično stanje je bil izveden zaradi njegove kompresije s pomočjo konvergentnega sferičnega detonacijskega vala v eksplozivu.

V središču jedrskega naboja je bil postavljen plutonij, strukturno sestavljen iz dveh polkroglih delov. Maso plutonija so določili julija 1949, po zaključku poskusov merjenja jedrskih konstant.

Velik uspeh so dosegli ne le tehnologi, ampak tudi metalurgi in radiokemiki. Zahvaljujoč njihovim prizadevanjem so že prvi deli plutonija vsebovali majhno količino nečistoč in visoko aktivnih izotopov. Zadnja točka je bila še posebej pomembna, saj bi lahko kratkoživi izotopi, ki so glavni vir nevtronov, negativno vplivali na verjetnost prezgodnje eksplozije.

V votlino plutonijevega jedra v kompozitni lupini iz naravnega urana je bila nameščena nevtronska varovalka (NC). V letih 1947-1948 je bilo obravnavanih okoli 20 različnih predlogov glede načel delovanja, oblikovanja in izboljšave NZ.

Ena najkompleksnejših komponent prve atomske bombe RDS-1 je bila eksplozivna polnitev iz zlitine TNT in RDX.

Izbira zunanjega polmera razstreliva je bila določena na eni strani s potrebo po doseganju zadovoljivega sproščanja energije, na drugi strani pa z dopustnimi zunanjimi dimenzijami izdelka in tehnološkimi zmožnostmi izdelave.

Prva atomska bomba je bila razvita glede na njeno vzmetenje v letalu TU-4, katerega bombni prostor je omogočal namestitev izdelka s premerom do 1500 mm. Na podlagi te dimenzije je bil določen sredinski prerez balističnega telesa bombe RDS-1. Eksplozivni naboj je bil strukturno votla krogla in sestavljen iz dveh plasti.

Notranja plast je bila oblikovana iz dveh polkroglih podstavkov iz domače zlitine TNT in RDX.

Zunanji sloj eksplozivnega naboja RDS-1 je bil sestavljen iz ločenih elementov. Ta plast, zasnovana za oblikovanje sferičnega konvergentnega detonacijskega vala na dnu eksploziva in imenovana fokusni sistem, je bila ena glavnih funkcionalnih enot naboja, ki je v veliki meri določala njegove karakteristike delovanja.

Glavni namen sistema za avtomatizacijo bombe je bila izvedba jedrske eksplozije na določeni točki poti. Del električne opreme bombe je bil nameščen na nosilnem letalu, njeni posamezni elementi pa na jedrski naboj.
Za izboljšanje zanesljivosti delovanja izdelka so bili posamezni elementi avtomatske detonacije izdelani po dvokanalni (podvojeni) shemi. V primeru okvare sistemov vžigalnih vžigalnikov na visoki nadmorski višini je bila v zasnovi bombe predvidena posebna naprava (senzor udarca), ki je izvedla jedrsko eksplozijo, ko je bomba padla na tla.

Že v začetni fazi razvoja jedrskega orožja je postalo očitno, da mora preučevanje procesov, ki se pojavljajo v naboju, slediti računski in eksperimentalni poti, kar je omogočilo korekcijo teoretične analize na podlagi eksperimentalnih rezultatov eksperimentalnih podatke o plinskodinamičnih značilnostih jedrskih nabojev.

V splošnem je plinskodinamični razvoj jedrskega naboja vključeval številne študije, povezane s postavitvijo eksperimentov in snemanjem hitrih procesov, vključno s širjenjem detonacijskih in udarnih valov v heterogenih medijih.

Preučevanje lastnosti snovi na plinsko-dinamični stopnji delovanja jedrskih nabojev, ko obseg tlaka doseže stotine milijonov atmosfer, je zahtevalo razvoj bistveno novih raziskovalnih metod, katerih kinetika je zahtevala visoko natančnost - do stotinke mikrosekunde. Takšne zahteve so privedle do razvoja novih metod za snemanje procesov pri visokih hitrostih. V raziskovalnem sektorju KB-11 so bili postavljeni temelji domače hitre fotokronografije s hitrostjo premikanja do 10 km / s in hitrostjo fotografiranja približno milijon sličic na sekundo. Ultrahitri zapisovalnik, ki so ga razvili A. D. Zakharenkov, G. D. Sokolov in V. K. Bobolev (1948), je postal prototip serijskih SFR naprav, razvitih po tehničnih specifikacijah KB-11 na Inštitutu za kemijsko fiziko leta 1950.

Upoštevajte, da je ta fotokronograf, ki ga poganja zračna turbina, že takrat zagotavljal hitrost premikanja slike 7 km/s. Parametri serijske naprave SFR (1950), ustvarjene na njeni osnovi s pogonom iz elektromotorja, so skromnejši - do 3,5 km / s.

Za računsko-teoretično utemeljitev uporabnosti prvega izdelka je bilo bistveno poznavanje parametrov stanja PW za fronto detonacijskega vala, kot tudi dinamike sferično simetričnega stiskanja osrednjega dela detonacijskega vala. izdelek. V ta namen je leta 1948 E. K. Zavoisky predlagal in razvil elektromagnetno metodo za snemanje masnih hitrosti produktov eksplozije za fronto detonacijskih valov, tako pri ravni kot pri sferični eksploziji.

Porazdelitev hitrosti produktov eksplozije so vzporedno in z metodo pulzne radiografije izvedli V. A. Tsukerman s sodelavci.

Za registracijo hitrih procesov so bili ustvarjeni edinstveni večkanalni snemalniki ETAR-1 in ETAR-2, ki sta jih razvila E.A. Etingof in M.S. Tarasov, s časovno ločljivostjo blizu nanosekund. Kasneje je te snemalnike nadomestila serijska naprava OK-4, ki jo je razvil A.I. Sokolik (IKhP AN).

Uporaba novih metod in novih zapisovalnikov v študijah KB-11 je omogočila pridobitev potrebnih podatkov o dinamični stisljivosti strukturnih materialov že na začetku dela pri ustvarjanju atomskega orožja.

Eksperimentalne študije konstante delovnih snovi, ki so del fizikalne sheme naboja, so ustvarile osnovo za preverjanje fizikalnih idej o procesih, ki se pojavljajo v naboju na plinsko-dinamični stopnji njegovega delovanja.

Splošna struktura atomske bombe

Glavni elementi jedrskega orožja so:

• okvir
• sistem avtomatizacije

Ohišje je zasnovano tako, da sprejme jedrski naboj in sistem za avtomatizacijo ter jih ščiti pred mehanskimi in v nekaterih primerih pred toplotnimi učinki. Sistem avtomatizacije zagotavlja eksplozijo jedrskega naboja v danem trenutku in izključuje njegovo nenamerno ali prezgodnje delovanje. Vključuje:

• varnostni in oborožitveni sistem
• detonacijski sistem v sili
• sistem detonacije naboja
• vir moči
• spodkopavajoči senzorski sistem

Sredstva dostave jedrskega orožja so lahko balistične rakete, križarke in protiletalske rakete, letalstvo. Jedrsko strelivo se uporablja za opremljanje letalskih bomb, kopenskih min, torpedov, topniških granat (203,2 mm SG in 155 mm SG-ZDA).

Različni sistemi so izumili za detonacijo atomske bombe. Najenostavnejši sistem je injektorsko orožje, pri katerem se izstrelek iz cepljivega materiala zaleti v tarčo in tvori superkritično maso. Atomska bomba, ki so jo ZDA odvrgle na Hirošimo 6. avgusta 1945, je imela injekcijski detonator. In imel je energijski ekvivalent približno 20 kiloton TNT.

Muzej jedrskega orožja

Zgodovinski in spominski muzej jedrskega orožja RFNC-VNIIEF (Ruski zvezni jedrski center - Vseruski raziskovalni inštitut eksperimentalne fizike) je bil odprt v Sarovu 13. novembra 1992. To je prvi muzej v državi, ki govori o glavnih fazah ustvarjanja domačega jedrskega ščita. Prvi eksponati muzeja so se na ta dan pojavili pred svojimi obiskovalci v stavbi nekdanje tehnične šole, kjer je muzej zdaj.

Njeni eksponati so vzorci izdelkov, ki so postali legende v zgodovini jedrske industrije države. Do nedavnega je bilo tisto, na čemer so delali največji strokovnjaki, velika državna skrivnost ne le za navadne smrtnike, ampak tudi za same razvijalce jedrskega orožja.

Razstava muzeja vsebuje eksponate od prvega testnega vzorca leta 1949 do danes.

Eksplodiralo blizu Nagasakija. Smrt in uničenje, ki sta spremljala te eksplozije, sta bila brez primere. Strah in groza sta prevzela celotno japonsko prebivalstvo in jih v manj kot mesecu dni prisilila v predajo.

Vendar po koncu druge svetovne vojne atomsko orožje ni zbledelo v ozadje. Izbruh hladne vojne je postal velik psihološki dejavnik pritiska med ZSSR in ZDA. Obe strani sta veliko vložili v razvoj in ustvarjanje novega jedrskega orožja. Tako se je v 50 letih na našem planetu nabralo nekaj tisoč atomskih lupin. To je povsem dovolj, da večkrat uniči vse življenje. Iz tega razloga je bila prva razorožitvena pogodba podpisana med Združenimi državami in Rusijo v poznih devetdesetih letih, da bi zmanjšali tveganje svetovne katastrofe. Kljub temu ima trenutno 9 držav jedrsko orožje, kar postavlja njihovo obrambo na drugo raven. V tem članku si bomo ogledali, zakaj je atomsko orožje dobilo svojo uničevalno moč in kako atomsko orožje deluje.

Da bi razumeli celotno moč atomskih bomb, je treba razumeti koncept radioaktivnosti. Kot je znano, najmanjši strukturna enota snov, ki sestavlja ves svet okoli nas, je atom. Atom pa je sestavljen iz jedra in se vrti okoli njega. Jedro je sestavljeno iz nevtronov in protonov. Elektroni imajo negativen naboj, protoni pa pozitiven naboj. Nevtroni so, kot pove že njihovo ime, nevtralni. Običajno je število nevtronov in protonov enako številu elektronov v enem atomu. Pod delovanjem zunanjih sil pa se lahko spremeni število delcev v atomih snovi.

Zanima nas le možnost, ko se spremeni število nevtronov, v tem primeru nastane izotop snovi. Nekateri izotopi snovi so stabilni in se pojavljajo v naravi, medtem ko so drugi nestabilni in nagnjeni k razpadu. Na primer, ogljik ima 6 nevtronov. Obstaja tudi izotop ogljika s 7 nevtroni - dokaj stabilen element, ki ga najdemo v naravi. Izotop ogljika z 8 nevtroni je že nestabilen element in je nagnjen k razpadu. To je radioaktivni razpad. V tem primeru nestabilna jedra oddajajo žarke treh vrst:

1. Alfa žarki - dovolj neškodljivi v obliki toka alfa delcev, ki jih je mogoče ustaviti s tankim listom papirja in ne morejo povzročiti škode

Tudi če bi živi organizmi prenesli prvi dve, potem sevalni val povzroči zelo kratkotrajno radiacijsko bolezen, ki ubije v nekaj minutah. Takšen poraz je možen v radiju nekaj sto metrov od eksplozije. Do nekaj kilometrov od eksplozije radiacijska bolezen ubije človeka v nekaj urah ali dneh. Tisti, ki so bili zunaj neposredne eksplozije, lahko prejmejo odmerek sevanja tudi z uživanjem hrane in vdihavanjem iz onesnaženega območja. Poleg tega sevanje ne izgine takoj. Kopiči se v okolju in lahko zastruplja žive organizme še več desetletij po eksploziji.

Škoda zaradi jedrskega orožja je prenevarna, da bi jo uporabili pod kakršnimi koli pogoji. Zaradi tega neizogibno trpi civilno prebivalstvo, naravi pa je povzročena nepopravljiva škoda. Zato je glavna uporaba jedrskih bomb v našem času odvračanje od napada. Celo testiranje jedrskega orožja je zdaj prepovedano na večini našega planeta.

Uvod

Zanimanje za zgodovino nastanka in pomen jedrskega orožja za človeštvo je določeno s pomenom številnih dejavnikov, med katerimi morda prvo vrsto zavzemajo problemi zagotavljanja ravnotežja moči na svetovnem prizorišču in pomen izgradnje sistema jedrskega odvračanja vojaške grožnje državi. Prisotnost jedrskega orožja vedno neposredno ali posredno vpliva na družbenoekonomske razmere in politična razmerja moči v »državah lastnicah« tega orožja, kar med drugim določa relevantnost raziskovalnega problema. smo izbrali. Problem razvoja in pomembnosti uporabe jedrskega orožja za zagotavljanje nacionalne varnosti države je v domači znanosti že več kot desetletje zelo aktualen in ta tema še ni izčrpana.

predmet ta študija je atomsko orožje v sodobnem svetu, predmet raziskovanja je zgodovina nastanka atomske bombe in njene tehnološke naprave. Novost dela je v tem, da je problematika atomskega orožja zajeta z vidika številnih področij: jedrske fizike, nacionalne varnosti, zgodovine, zunanje politike in obveščevalne službe.

Namen tega dela je preučiti zgodovino nastanka in vlogo atomske (jedrske) bombe pri zagotavljanju miru in reda na našem planetu.

Za dosego tega cilja so bile pri delu rešene naslednje naloge:

označen je pojem "atomska bomba", "jedrsko orožje" itd.;

upoštevani so predpogoji za nastanek atomskega orožja;

razkriti so razlogi, ki so človeštvo spodbudili k ustvarjanju in uporabi atomskega orožja.

analiziral zgradbo in sestavo atomske bombe.

Zastavljeni cilj in cilji so določili strukturo in logiko študije, ki je sestavljena iz uvoda, dveh sklopov, zaključka in seznama uporabljenih virov.

ATOMSKA BOMBA: SESTAVA, BOJNE ZNAČILNOSTI IN NAMEN STVARANJA

Preden začnete preučevati strukturo atomske bombe, je treba razumeti terminologijo o tem vprašanju. Torej v znanstvenih krogih obstajajo posebni izrazi, ki odražajo značilnosti atomskega orožja. Med njimi izpostavljamo naslednje:

Atomska bomba - izvirno ime letalske jedrske bombe, katere delovanje temelji na eksplozivni verižni reakciji jedrske fisije. S pojavom tako imenovane vodikove bombe, ki temelji na reakciji termonuklearne fuzije, se je zanje uveljavil skupni izraz - jedrska bomba.

Jedrska bomba je letalska bomba z jedrskim nabojem, ki ima veliko rušilno moč. Prvi dve jedrski bombi s TNT-jevim ekvivalentom približno 20 kt so ameriška letala odvrgla na japonski mesti Hirošima oziroma Nagasaki 6. in 9. avgusta 1945 in povzročila ogromno žrtev in uničenja. Sodobne jedrske bombe imajo TNT ekvivalent od desetine do milijonov ton.

Jedrsko ali atomsko orožje je eksplozivno orožje, ki temelji na uporabi jedrske energije, ki se sprosti med verižno jedrsko cepitveno reakcijo težkih jeder ali termonuklearno fuzijo lahkih jeder.

Nanaša se na orožje za množično uničevanje (WMD) skupaj z biološkim in kemičnim orožjem.

Jedrsko orožje - niz jedrskega orožja, sredstva za njegovo dostavo do cilja in nadzor. Nanaša se na orožje za množično uničevanje; ima izjemno uničevalno moč. Zaradi zgoraj navedenega razloga sta ZDA in ZSSR veliko vlagali v razvoj jedrskega orožja. Glede na moč nabojev in obseg delovanja je jedrsko orožje razdeljeno na taktično, operativno-taktično in strateško. Uporaba jedrskega orožja v vojni je pogubna za vse človeštvo.

Jedrska eksplozija je proces trenutnega sproščanja velike količine intranuklearne energije v omejeni prostornini.

Delovanje atomskega orožja temelji na reakciji cepitve težkih jeder (uran-235, plutonij-239 in v nekaterih primerih uran-233).

Uran-235 se uporablja v jedrskem orožju, ker lahko v nasprotju z bolj običajnim izotopom urana-238 izvaja samovzdržujočo jedrsko verižno reakcijo.

Plutonij-239 se imenuje tudi "orožni plutonij", ker namenjeno je ustvarjanju jedrskega orožja, vsebnost izotopa 239Pu pa mora biti najmanj 93,5 %.

Da bi odražali strukturo in sestavo atomske bombe, kot prototip analiziramo plutonijevo bombo "Fat Man" (slika 1), ki je bila 9. avgusta 1945 odvržena na japonsko mesto Nagasaki.

eksplozija atomske jedrske bombe

Slika 1 - Atomska bomba "Fat Man"

Postavitev te bombe (tipična za plutonijevo enofazno strelivo) je približno naslednja:

Iniciator nevtronov - kroglica iz berilija s premerom približno 2 cm, prekrita s tanko plastjo zlitine itrija in polonija ali kovine polonija-210 - primarni vir nevtronov za močno zmanjšanje kritične mase in pospešitev začetka reakcije. Sproži se v trenutku prenosa bojnega jedra v nadkritično stanje (med stiskanjem pride do mešanice polonija in berilija s sproščanjem velikega števila nevtronov). Trenutno je poleg te vrste iniciacije bolj pogosta termonuklearna iniciacija (TI). Termonuklearni iniciator (TI). Nahaja se v središču naboja (podobno kot NI), kjer se nahaja majhna količina termonuklearnega materiala, katerega središče se segreva s konvergentnim udarnim valom in v procesu termonuklearne reakcije na ozadju temperaturah, ki nastanejo, nastane znatna količina nevtronov, ki zadostuje za nevtronsko iniciacijo verižne reakcije (slika 2).

Plutonij. Uporabite najčistejši izotop plutonija-239, čeprav za povečanje stabilnosti fizične lastnosti(gostota) in izboljšanje stisljivosti naboja je plutonij dopiran z majhno količino galija.

Lupina (običajno iz urana), ki služi kot reflektor nevtronov.

Kompresijski plašč iz aluminija. Zagotavlja večjo enakomernost stiskanja z udarnim valom, hkrati pa ščiti notranje dele naboja pred neposrednim stikom z eksplozivi in ​​vročimi produkti njegovega razpada.

Razstrelivo s kompleksnim detonacijskim sistemom, ki zagotavlja sinhronizirano detonacijo celotnega razstreliva. Sinhroničnost je potrebna za ustvarjanje strogo sferičnega kompresijskega (usmerjenega znotraj krogle) udarnega vala. Nesferično valovanje povzroči izmet materiala krogle skozi nehomogenost in nezmožnost ustvarjanja kritične mase. Izdelava takšnega sistema za lociranje eksploziva in detonacije je bila nekoč ena najtežjih nalog. Uporablja se kombinirana shema (sistem leč) "hitrih" in "počasnih" eksplozivov.

Telo iz žigosanih elementov iz duraluminija - dva sferična pokrova in pas, povezan z vijaki.

Slika 2 - Načelo delovanja plutonijeve bombe

Središče jedrske eksplozije je točka, kjer nastane blisk ali se nahaja središče ognjene krogle, epicenter pa je projekcija središča eksplozije na zemeljsko ali vodno površino.

Jedrsko orožje je najmočnejša in najnevarnejša vrsta orožja za množično uničevanje, ki grozi vsemu človeštvu z uničenjem brez primere in uničenjem milijonov ljudi.

Če pride do eksplozije na zemlji ali precej blizu njene površine, se del energije eksplozije prenese na Zemljino površino v obliki seizmičnih tresljajev. Pojavi se pojav, ki po svojih značilnostih spominja na potres. Kot posledica takšne eksplozije nastanejo seizmični valovi, ki se širijo skozi debelino zemlje na zelo velike razdalje. Uničujoči učinek valovanja je omejen na radij nekaj sto metrov.

Posledično izjemno visoka temperatura eksplozije, se pojavi svetel blisk svetlobe, katerega intenziteta je stokrat večja od intenzivnosti sončnih žarkov, ki padejo na Zemljo. Bliskavica sprosti ogromno toplote in svetlobe. Svetlobno sevanje povzroča samovžig vnetljivih materialov in opeče kožo ljudi v radiju več kilometrov.

Jedrska eksplozija proizvaja sevanje. Traja približno minuto in ima tako visoko prodorno moč, da so za zaščito pred njim na bližnjih razdaljah potrebna močna in zanesljiva zaklonišča.

Jedrska eksplozija lahko takoj uniči ali onesposobi nezaščitene ljudi, odkrito stoječo opremo, strukture in različne materiale. Glavni škodljivi dejavniki jedrske eksplozije (PFYAV) so:

udarni val;

svetlobno sevanje;

prodorno sevanje;

radioaktivna kontaminacija območja;

elektromagnetni impulz (EMP).

Pri jedrski eksploziji v atmosferi je porazdelitev sproščene energije med PNF približno naslednja: približno 50 % za udarni val, 35 % za delež svetlobnega sevanja, 10 % za radioaktivno onesnaženje in 5 % za prodorno. sevanja in EMP.

Radioaktivno onesnaženje ljudi, vojaške opreme, terena in različnih predmetov med jedrsko eksplozijo povzročijo cepitveni delci nabojne snovi (Pu-239, U-235) in nezreagirani del naboja, ki izpade iz eksplozijskega oblaka, ter kot radioaktivni izotopi, ki nastanejo v tleh in drugih materialih pod vplivom nevtronov - povzročene aktivnosti. Sčasoma se aktivnost fisijskih drobcev hitro zmanjša, zlasti v prvih urah po eksploziji. Tako bo na primer skupna aktivnost fisijskih drobcev pri eksploziji jedrskega orožja z močjo 20 kT v enem dnevu nekaj tisočkrat manjša kot v eni minuti po eksploziji.

Na koncu zadeva vendarle razleti, cepitev se ustavi, vendar se proces s tem ne konča: energija se prerazporedi med ionizirane drobce ločenih jeder in druge delce, ki se pri cepitvi oddajajo. Njihova energija je reda desetin in celo sto MeV, vendar imajo le električno nevtralni visokoenergijski kvanti gama in nevtroni možnost, da se izognejo interakciji s snovjo in "pobegnejo". Nabiti delci hitro izgubljajo energijo pri trkih in ionizacijah. V tem primeru se oddaja sevanje – vendar ni več trdo jedrsko, temveč mehkejše, z energijo za tri reda velikosti nižjo, a še vedno več kot zadostno, da izbije elektrone iz atomov – ne samo iz zunanjih lupin, ampak nasploh. vse. Mešanica golih jeder, iz njih odvzetih elektronov in sevanja z gostoto gramov na kubični centimeter (poskusite si predstavljati, kako dobro lahko porjavite pod svetlobo, ki je pridobila gostoto aluminija!) – vse to je bil še pred trenutkom naboj. - pride v nekakšno ravnovesje. V zelo mladi ognjeni krogli se vzpostavi temperatura reda velikosti več deset milijonov stopinj.

Ognjena krogla

Zdi se, da bi moralo sevanje, čeprav mehko, vendar se giblje s svetlobno hitrostjo, pustiti daleč za sabo snov, ki ga je povzročila, vendar ni tako: v hladnem zraku je obseg kvantov energije keV centimetrov in ne premikajo se v ravni črti, ampak spreminjajo smer gibanja, ki se ponovno oddaja z vsako interakcijo. Kvanti ionizirajo zrak, se širijo v njem, kot češnjev sok, vlit v kozarec vode. Ta pojav imenujemo radiacijska difuzija.

Mlada ognjena krogla eksplozije z močjo 100 kt, nekaj deset nanosekund po zaključku izbruha cepitve, ima polmer 3 m in temperaturo skoraj 8 milijonov kelvinov. Toda po 30 mikrosekundah je njegov polmer 18 m, vendar temperatura pade pod milijon stopinj. Žogica požira prostor, ionizirani zrak za njenim sprednjim delom pa se skoraj ne premika: sevanje mu med difuzijo ne more prenesti pomembnega zagona. Toda v ta zrak črpa ogromno energije, ga segreva, in ko energija sevanja usahne, začne krogla rasti zaradi širjenja vroče plazme, ki iz notranjosti poči z nekdaj nabojem. Ko se plazemska lupina razširi, kot napihnjen mehurček, postane tanjša. Drugače kot mehurček ga seveda nič ne napihne: z znotraj materije skoraj ni več, vse leti iz središča po vztrajnosti, toda 30 mikrosekund po eksploziji je hitrost tega leta več kot 100 km / s, hidrodinamični tlak v snovi pa več kot 150.000 atm! Lupina ni usojena, da postane preveč tanka, poči in tvori "mehurje".

V vakuumski nevtronski cevi se med s tritijem nasičeno tarčo (katodo) 1 in anodnim sklopom 2 dovaja impulzna napetost sto kilovoltov. Ko je napetost največja, je nujno, da se med anodo in katodo pojavijo ioni devterija, ki jih je treba pospešiti. Za to se uporablja vir ionov. Vžigalni impulz se uporabi za njegovo anodo 3 in razelektritev, ki prehaja čez površino keramike 4, nasičene z devterijem, tvori ione devterija. S pospeševanjem bombardirajo tarčo, nasičeno s tritijem, zaradi česar se sprosti energija 17,6 MeV in nastanejo nevtroni in jedra helija-4. Po sestavi delcev in celo po energijskem izkoristku je ta reakcija enaka fuziji, procesu zlitja lahkih jeder. V 50. letih prejšnjega stoletja so mnogi tako mislili, kasneje pa se je izkazalo, da v cevi pride do »zloma«: bodisi proton bodisi nevtron (katerega ion devterija pospeši električno polje) se »zatakne« v tarčnem jedru. (tritij). Če proton zabrede, se nevtron odlomi in postane prost.

Kateri od mehanizmov prenosa energije ognjene krogle v okolico prevlada, je odvisno od moči eksplozije: če je velika, ima glavno vlogo difuzija sevanja, če je majhna, širjenje plazemskega mehurčka. Jasno je, da je možen tudi vmesni primer, ko sta oba mehanizma učinkovita.

Proces zajame nove plasti zraka, ni več dovolj energije, da bi atomom odvzela vse elektrone. Energija ionizirane plasti in drobcev plazemskega mehurčka se posuši, ne morejo več premakniti ogromne mase pred seboj in se opazno upočasnijo. Toda tisto, kar je bil zrak pred eksplozijo, se premika, odcepi se od žoge, absorbira vedno več plasti hladnega zraka ... Začne se nastanek udarnega vala.

Udarni val in atomska goba

Ko se udarni val loči od ognjene krogle, se spremenijo lastnosti oddajne plasti in moč sevanja v optičnem delu spektra močno naraste (ti prvi maksimum). Nadalje tekmujejo procesi luminiscence in spremembe v prosojnosti okoliškega zraka, kar vodi do realizacije drugega maksimuma, ki je manj močan, vendar veliko daljši - toliko, da je izhod svetlobne energije večji kot v prvi maksimum.

Blizu eksplozije vse naokoli izhlapi, dlje se stopi, a še dlje, kjer toplotni tok ne zadošča več za taljenje trdnih snovi, zemlje, kamenja, hiše tečejo kot tekočina pod pošastnim pritiskom plina, ki uniči vse trdne vezi, vroče do te mere, da je za oči neznosno.

Končno udarni val potuje daleč od točke eksplozije, kjer ostane ohlapen in oslabljen, vendar večkrat razširjen oblak kondenziranih hlapov, ki so se spremenili v najmanjši in zelo radioaktiven prah tistega, kar je bila plazma naboja, in kaj po svoje strašna ura je bil blizu kraja, od katerega se je bilo treba držati čim dlje. Oblak se začne dvigovati. Ohladi se, spremeni svojo barvo, "nadene" belo kapo kondenzirane vlage, ki ji sledi prah s površine zemlje, ki tvori "nogo" tistega, kar običajno imenujemo "atomska goba".

nevtronska iniciacija

Pozorni bralci lahko s svinčnikom v roki ocenijo sproščanje energije ob eksploziji. V času, ko je sklop v superkritičnem stanju reda mikrosekund, je starost nevtronov reda pikosekund in je množilni faktor manjši od 2, se sprosti približno gigadžul energije, kar je enako .. 250 kg TNT. In kje so kilo- in megatone?

Nevtroni - počasni in hitri

V necepljivi snovi, ki se "odbija" od jeder, nevtroni nanje prenesejo del svoje energije, tem večji, čim lažja (bližje po masi) so jedra. V več trkih ko sodelujejo nevtroni, bolj se upočasnjujejo in nazadnje pridejo v toplotno ravnovesje z okoliško snovjo – se termalizirajo (to traja nekaj milisekund). Hitrost toplotnih nevtronov je 2200 m/s (energija 0,025 eV). Nevtroni lahko pobegnejo iz moderatorja, ujamejo jih njegova jedra, vendar se z upočasnitvijo znatno poveča njihova sposobnost vstopa v jedrske reakcije, tako da nevtroni, ki niso "izgubljeni", več kot nadomestijo zmanjšanje števila.
Torej, če je krogla cepljive snovi obdana z moderatorjem, bo veliko nevtronov zapustilo moderator ali se absorbiralo v njem, vendar bodo tudi takšni, ki se bodo vrnili v kroglo ("odbili") in, ko bodo izgubili svojo energijo, je veliko bolj verjetno, da povzročijo cepitvena dejanja. Če je krogla obdana s plastjo berilija debeline 25 mm, se lahko prihrani 20 kg U235 in še vedno doseže kritično stanje sklopa. Toda taki prihranki se poplačajo s časom: vsaka naslednja generacija nevtronov, preden povzroči cepitev, se mora najprej upočasniti. Ta zakasnitev zmanjša število generacij proizvedenih nevtronov na enoto časa, kar pomeni, da je sproščanje energije zakasnjeno. Manj kot je cepljivega materiala v sestavu, več moderatorja je potrebno za razvoj verižne reakcije, cepitev pa poteka na nevtronih z vse nižjo energijo. V mejnem primeru, ko je kritičnost dosežena samo na toplotnih nevtronih, na primer v raztopini uranovih soli v dobrem moderatorju - vodi, je masa sklopov na stotine gramov, vendar raztopina preprosto občasno vre. Sprosteni parni mehurčki zmanjšajo povprečno gostoto cepljive snovi, verižna reakcija se ustavi in ​​ko mehurčki zapustijo tekočino, se cepitveni blisk ponovi (če je posoda zamašena, jo bo para razbila – vendar bo to toplotna eksplozija, brez vseh značilnih "jedrskih" znakov).

Dejstvo je, da se veriga fisij v sklopu ne začne z enim samim nevtronom: v zahtevani mikrosekundi se jih v superkritični sklop vbrizga na milijone. Pri prvih jedrskih nabojih so za to uporabljali izotopske vire, ki so se nahajali v votlini znotraj plutonijevega sklopa: polonij-210 se je v trenutku stiskanja združil z berilijem in s svojimi delci alfa povzročil nevtronsko emisijo. Toda vsi izotopski viri so precej šibki (v prvem ameriškem izdelku je nastalo manj kot milijon nevtronov na mikrosekundo), polonij pa je že zelo hitro pokvarljiv - v samo 138 dneh svojo aktivnost zmanjša za polovico. Zato so izotope zamenjali z manj nevarnimi (ne sevajo, ko niso vklopljeni), predvsem pa z intenzivnejšim sevanjem nevtronskih cevi (glej stransko vrstico): na stotine milijonov nevtronov se rodi v nekaj mikrosekundah (trajanje nastalega impulza po cevki). Če pa ne deluje ali ne deluje ob pravem času, se bo pojavil tako imenovani pop ali "zilch" - toplotna eksplozija nizke moči.