À la recherche de arme parfaite, capable d'évaporer l'armée ennemie en un clic, des centaines de milliers d'armuriers célèbres et oubliés de l'Antiquité se sont battus. Périodiquement, une trace de cette recherche peut être trouvée dans les contes de fées, décrivant de manière plus ou moins plausible une épée ou un arc miracle qui frappe sans raté.
Heureusement, le progrès technologique a longtemps évolué si lentement que la véritable incarnation de l'arme écrasante est restée dans les rêves et les histoires orales, et plus tard dans les pages des livres. Le saut scientifique et technologique du XIXe siècle a fourni les conditions de la création de la principale phobie du XXe siècle. La bombe nucléaire, créée et testée dans des conditions réelles, a révolutionné à la fois les affaires militaires et la politique.
L'histoire de la création d'armes
Pendant longtemps, on a cru que l'arme la plus puissante ne pouvait être créée qu'à l'aide d'explosifs. Les découvertes de scientifiques qui ont travaillé avec les plus petites particules ont donné une justification scientifique au fait qu'avec l'aide de particules élémentaires, une énorme énergie peut être générée. Becquerel, qui a découvert la radioactivité des sels d'uranium en 1896, a été le premier dans la lignée des chercheurs.
L'uranium lui-même est connu depuis 1786, mais à cette époque personne ne soupçonnait sa radioactivité. Les travaux des scientifiques au tournant des XIXe et XXe siècles ont révélé non seulement des propriétés physiques, mais aussi la possibilité d'obtenir de l'énergie à partir de substances radioactives.
La version de fabrication d'armes à base d'uranium a d'abord été décrite en détail, publiée et brevetée par des physiciens français, les époux Joliot-Curie en 1939.
Malgré la valeur pour le commerce des armes, les scientifiques eux-mêmes étaient fermement opposés à la création d'une arme aussi dévastatrice.
Après avoir traversé la Seconde Guerre mondiale dans la Résistance, dans les années 1950, les époux (Frédéric et Irène), conscients du pouvoir destructeur de la guerre, prônent le désarmement général. Ils sont soutenus par Niels Bohr, Albert Einstein et d'autres physiciens éminents de l'époque.
Pendant ce temps, tandis que Joliot-Curie s'occupait du problème des fascistes à Paris, à l'autre bout de la planète, en Amérique, la première charge nucléaire au monde se développait. Robert Oppenheimer, qui a dirigé le travail, a reçu l'autorité la plus large et d'énormes ressources. La fin de 1941 a été marquée par le début du projet Manhattan, qui a finalement conduit à la création de la première ogive nucléaire.
La première installation de production d'uranium de qualité militaire a été érigée à Los Alamos, au Nouveau-Mexique. À l'avenir, les mêmes centres nucléaires apparaîtront dans tout le pays, par exemple à Chicago, à Oak Ridge, dans le Tennessee, et des recherches ont été menées en Californie. Des bombes ont été lancées pour créer meilleures forces des professeurs d'universités américaines, ainsi que des physiciens qui ont fui l'Allemagne.
Dans le "Troisième Reich" lui-même, les travaux sur la création d'un nouveau type d'arme ont été déployés d'une manière caractéristique du Führer.
Comme les « Possédés » s'intéressaient davantage aux chars et aux avions, et plus c'était mieux, il ne voyait pas de besoin particulier pour une nouvelle bombe miracle.
En conséquence, les projets non soutenus par Hitler en meilleur cas se déplaçant à la vitesse d'un escargot.
Quand ça a commencé à cuire, et il s'est avéré que les chars et les avions ont été avalés Front de l'Est, la nouvelle arme miracle a reçu du soutien. Mais il était trop tard, dans les conditions des bombardements et de la peur constante des cales des chars soviétiques, il n'était pas possible de créer un dispositif avec un composant nucléaire.
Union soviétique plus attentif à la possibilité de créer un nouveau type d'arme destructrice. Dans la période d'avant-guerre, les physiciens ont rassemblé et rassemblé des connaissances générales sur Pouvoir nucléaire et la possibilité de créer des armes nucléaires. Les services de renseignement ont travaillé intensément pendant toute la période de création d'une bombe nucléaire à la fois en URSS et aux États-Unis. La guerre a joué un rôle important dans la limitation du rythme de développement, car d'énormes ressources sont allées au front.
Certes, l'académicien Kurchatov Igor Vasilyevich, avec une persistance caractéristique, a promu le travail de toutes les divisions subordonnées dans cette direction. Courant un peu en avant, ce sera lui qui sera chargé d'accélérer le développement des armes face à la menace d'une frappe américaine sur les villes d'URSS. C'est lui qui se tenait dans les graviers d'une énorme machine de centaines et de milliers de scientifiques et d'ouvriers qui se verront décerner le titre honorifique de père de la bombe nucléaire soviétique.
Premiers tests au monde
Mais revenons au programme nucléaire américain. À l'été 1945, des scientifiques américains avaient réussi à créer la première bombe nucléaire au monde. Tout garçon qui s'est fabriqué ou a acheté un puissant pétard dans un magasin éprouve des tourments extraordinaires, voulant le faire exploser le plus tôt possible. En 1945, des centaines de militaires et de scientifiques américains ont vécu la même chose.
Le 16 juin 1945, dans le désert d'Alamogordo, au Nouveau-Mexique, les premiers essais d'armes nucléaires et l'une des explosions les plus puissantes de l'époque ont été effectués.
Des témoins oculaires observant la détonation depuis le bunker ont été frappés par la force avec laquelle la charge a explosé au sommet de la tour en acier de 30 mètres. Au début, tout était inondé de lumière, plusieurs fois plus forte que le soleil. Puis une boule de feu s'éleva dans le ciel, se transformant en une colonne de fumée, qui prit forme dans le célèbre champignon.
Dès que la poussière est retombée, les chercheurs et les créateurs de bombes se sont précipités sur le site de l'explosion. Ils ont regardé les conséquences des chars Sherman suspendus au plomb. Ce qu'ils ont vu les a étonnés, aucune arme n'aurait fait de tels dégâts. Le sable fondait en verre par endroits.
De minuscules vestiges de la tour ont également été trouvés ; dans un entonnoir de grand diamètre, des structures défigurées et fragmentées illustraient clairement le pouvoir destructeur.
Facteurs marquants
Cette détonation a donné les premières informations sur la puissance de la nouvelle arme, sur la façon dont elle peut détruire l'ennemi. Il s'agit de plusieurs facteurs :
- le rayonnement lumineux, un éclair qui peut aveugler même les organes de vision protégés ;
- onde de choc, un flux d'air dense partant du centre, détruisant la plupart des bâtiments ;
- une impulsion électromagnétique qui assomme la plupart des équipements et ne permet pas l'utilisation des moyens de communication pour la première fois après l'explosion ;
- le rayonnement pénétrant, le facteur le plus dangereux pour ceux qui se sont abrités d'autres facteurs dommageables, est divisé en irradiation alpha-bêta-gamma;
- contamination radioactive qui peut nuire à la santé et à la vie pendant des dizaines, voire des centaines d'années.
La poursuite de l'utilisation des armes nucléaires, y compris dans les hostilités, a montré toutes les caractéristiques de l'impact sur les organismes vivants et la nature. Le 6 août 1945 était le dernier jour pour des dizaines de milliers d'habitants de la petite ville d'Hiroshima, alors célèbre pour plusieurs sites militaires importants.
L'issue de la guerre contre Pacifiqueétait une fatalité, mais le Pentagone croyait que l'opération dans l'archipel japonais coûterait plus d'un million de vies aux marines américains. Il fut décidé de faire d'une pierre plusieurs coups, de retirer le Japon de la guerre, en économisant sur l'opération de débarquement, de tester en pratique une nouvelle arme et de la déclarer au monde entier, et surtout à l'URSS.
A une heure du matin, l'avion, à bord duquel se trouvait la bombe nucléaire "Kid", a décollé en mission.
La bombe larguée sur la ville a explosé à une altitude d'environ 600 mètres à 8h15. Tous les bâtiments situés à une distance de 800 mètres de l'épicentre ont été détruits. Les murs de quelques bâtiments seulement, conçus pour un séisme en 9 points, ont survécu.
Sur dix personnes qui se trouvaient au moment de l'explosion de la bombe dans un rayon de 600 mètres, une seule a pu survivre. Le rayonnement lumineux transformait les gens en charbon, laissant des traces d'ombre sur la pierre, une empreinte sombre de l'endroit où se trouvait la personne. L'onde de choc qui a suivi était si forte qu'elle a réussi à faire tomber du verre à une distance de 19 kilomètres du site de l'explosion.
Un adolescent a été projeté hors de la maison par un flux d'air dense à travers la fenêtre, atterrissant, le gars a vu comment les murs de la maison étaient pliés comme des cartes. L'onde de choc a été suivie d'une tornade ardente qui a détruit les quelques résidents qui ont survécu à l'explosion et n'ont pas réussi à quitter la zone d'incendie. Ceux qui se trouvaient à distance de l'explosion ont commencé à ressentir un inconfort sévère, dont la cause n'était initialement pas claire pour les médecins.
Beaucoup plus tard, quelques semaines plus tard, le terme « empoisonnement aux radiations » a été annoncé, maintenant connu sous le nom de maladie des radiations.
Plus de 280 000 personnes ont été victimes d'une seule bombe, à la fois directement de l'explosion et des maladies qui en ont résulté.
Le bombardement du Japon avec des armes nucléaires ne s'est pas arrêté là. Selon le plan, seules quatre à six villes devaient être attaquées, mais la météo seulement autorisé à frapper à Nagasaki. Dans cette ville, plus de 150 000 personnes ont été victimes de la bombe "Fat Man".
Les promesses du gouvernement américain de livrer de telles frappes avant la capitulation du Japon ont conduit à un armistice, puis à la signature d'un accord qui a mis fin à la guerre mondiale. Mais pour les armes nucléaires, ce n'était que le début.
La bombe la plus puissante du monde
L'après-guerre est marqué par la confrontation entre le bloc URSS et les alliés avec les USA et l'OTAN. Dans les années 40, les Américains ont sérieusement envisagé la possibilité d'attaquer l'Union soviétique. Pour contenir l'ancien allié, les travaux sur la création de la bombe ont dû être accélérés, et déjà en 1949, le 29 août, le monopole américain sur les armes nucléaires a pris fin. Pendant la course aux armements, deux essais nucléaires méritent le plus d'attention.
Bikini Atoll, surtout connu pour ses maillots de bain frivoles, en 1954 à au sens propre a tonné dans le monde entier à l'occasion des essais d'une charge nucléaire de puissance spéciale.
Les Américains, ayant décidé de tester une nouvelle conception d'armes atomiques, n'ont pas calculé la charge. En conséquence, l'explosion s'est avérée 2,5 fois plus puissante que prévu. Les habitants des îlots voisins, ainsi que les pêcheurs japonais omniprésents, étaient attaqués.
Mais ce n'était pas la bombe américaine la plus puissante. En 1960, la bombe nucléaire B41 a été adoptée, qui n'a pas réussi les tests à part entière en raison de sa puissance. La force de la charge a été calculée théoriquement, de peur de faire exploser un tel arme dangereuse.
L'Union soviétique, qui aimait être la première en tout, l'a testée en 1961, surnommée « la mère de Kuzkina ».
En réponse au chantage nucléaire américain, les scientifiques soviétiques ont créé le plus bombe puissante dans le monde. Testé sur Novaya Zemlya, il a laissé sa marque dans presque tous les coins du globe. Selon les souvenirs, dans les coins les plus reculés au moment de l'explosion, un léger tremblement de terre a été ressenti.
L'onde de choc, bien sûr, ayant perdu tout pouvoir destructeur, a pu faire le tour de la Terre. Aujourd'hui, c'est la bombe nucléaire la plus puissante au monde, créée et testée par l'humanité. Bien sûr, si ses mains étaient déliées, la bombe nucléaire de Kim Jong-un serait plus puissante, mais il n'a pas de Nouvelle Terre pour la tester.
Dispositif de bombe atomique
Considérez un dispositif de bombe atomique très primitif, purement pour la compréhension. Il existe de nombreuses classes de bombes atomiques, mais nous en considérerons trois principales :
- l'uranium, à base d'uranium 235, a d'abord explosé au-dessus d'Hiroshima ;
- le plutonium, basé sur le plutonium 239, a d'abord explosé au-dessus de Nagasaki ;
- thermonucléaire, parfois appelé hydrogène, à base d'eau lourde avec du deutérium et du tritium, heureusement, il n'a pas été utilisé contre la population.
Les deux premières bombes sont basées sur l'effet de la fission de noyaux lourds en plus petits par une action incontrôlée réaction nucléaire avec la libération d'une énorme quantité d'énergie. Le troisième repose sur la fusion des noyaux d'hydrogène (ou plutôt de ses isotopes deutérium et tritium) avec la formation d'hélium, plus lourd que l'hydrogène. Avec le même poids d'une bombe, le potentiel destructeur d'une bombe à hydrogène est 20 fois plus grand.
Si pour l'uranium et le plutonium il suffit de réunir une masse supérieure à la masse critique (à laquelle commence une réaction en chaîne), alors pour l'hydrogène ce n'est pas suffisant.
Pour combiner de manière fiable plusieurs morceaux d'uranium en un seul, un effet de canon est utilisé dans lequel de plus petits morceaux d'uranium sont injectés dans des plus gros. La poudre à canon peut également être utilisée, mais des explosifs de faible puissance sont utilisés pour la fiabilité.
Dans une bombe au plutonium, pour créer les conditions nécessaires à une réaction en chaîne, des explosifs sont placés autour de lingots contenant du plutonium. En raison de l'effet cumulatif, ainsi que situé au centre même de l'initiateur de neutrons (béryllium avec quelques milligrammes de polonium) les conditions nécessaires sont atteints.
Il a une charge principale, qui par elle-même ne peut en aucun cas exploser, et un fusible. Pour créer les conditions de la fusion des noyaux de deutérium et de tritium, nous avons besoin de pressions et de températures inimaginables au moins en un point. De plus, une réaction en chaîne se produira.
Pour créer de tels paramètres, la bombe comprend une charge nucléaire conventionnelle, mais de faible puissance, qui est le fusible. Le saper crée les conditions pour le démarrage d'une réaction thermonucléaire.
Pour évaluer la puissance d'une bombe atomique, ce qu'on appelle "l'équivalent TNT" est utilisé. L'explosion est la libération d'énergie, la plus connue au monde. explosif- TNT (TNT - trinitrotoluène), et tous les nouveaux types d'explosifs y sont assimilés. Bombe "Kid" - 13 kilotonnes de TNT. C'est-à-dire qu'il équivaut à 13 000.
Bombe "Fat Man" - 21 kilotonnes, "Tsar Bomba" - 58 mégatonnes de TNT. Il est effrayant de penser à 58 millions de tonnes d'explosifs concentrés dans une masse de 26,5 tonnes, c'est à quel point cette bombe est amusante.
Dangers de guerre nucléaire et catastrophes atomiques
Apparues au milieu de la pire guerre du 20e siècle, les armes nucléaires sont devenues la plus grande menace pour l'humanité. Immédiatement après la Seconde Guerre mondiale, la guerre froide a commencé, se transformant à plusieurs reprises en un conflit nucléaire à part entière. La menace de l'utilisation d'au moins un côté des bombes nucléaires et des missiles a commencé à être discutée dans les années 1950.
Tout le monde a compris et comprend qu'il ne peut y avoir de gagnants dans cette guerre.
De nombreux scientifiques et politiciens ont fait et font des efforts pour le contenir. L'Université de Chicago, utilisant l'opinion des scientifiques nucléaires invités, y compris des lauréats du prix Nobel, règle l'horloge de la fin du monde quelques minutes avant minuit. Minuit marque un cataclysme nucléaire, le début d'une nouvelle guerre mondiale et la destruction de l'ancien monde. Au fil des ans, les aiguilles de l'horloge allaient de 17 à 2 minutes jusqu'à minuit.
Plusieurs accidents majeurs dans des centrales nucléaires sont également connus. Ces catastrophes sont indirectement liées aux armes, les centrales nucléaires sont toujours différentes des bombes nucléaires, mais elles montrent les meilleurs résultats de l'utilisation de l'atome à des fins militaires. Les plus grands d'entre eux sont :
- 1957, accident de Kyshtym, dû à une défaillance du système de stockage, une explosion s'est produite près de Kyshtym ;
- 1957, la Grande-Bretagne et le nord-ouest de l'Angleterre ne sont pas surveillés pour des raisons de sécurité ;
- 1979, États-Unis, une explosion et un rejet d'une centrale nucléaire se sont produits en raison d'une fuite détectée intempestivement ;
- 1986, tragédie de Tchernobyl, explosion de la 4e centrale électrique ;
- 2011, accident à la gare de Fukushima, Japon.
Chacune de ces tragédies a laissé une lourde empreinte sur le sort de centaines de milliers de personnes et a transformé des zones entières en zones non résidentielles avec un contrôle spécial.
Il y a eu des incidents qui ont presque coûté le début d'une catastrophe atomique. Les sous-marins nucléaires soviétiques ont eu à plusieurs reprises des accidents liés à des réacteurs à bord. Les Américains ont largué le bombardier Superfortress avec à son bord deux bombes nucléaires Mark 39, d'une puissance de 3,8 mégatonnes. Mais le "système de sécurité" déclenché n'a pas permis aux charges d'exploser et la catastrophe a été évitée.
Les armes nucléaires passées et présentes
Aujourd'hui, il est clair pour quiconque que guerre nucléaire détruira l'humanité moderne. Pendant ce temps, le désir de posséder des armes nucléaires et d'entrer dans le club nucléaire, ou plutôt d'y faire irruption, en défonçant la porte, excite encore l'esprit de certains dirigeants d'États.
L'Inde et le Pakistan ont créé arbitrairement des armes nucléaires, les Israéliens cachent la présence d'une bombe.
Pour certains, la possession d'une bombe nucléaire est un moyen de prouver son importance sur la scène internationale. Pour d'autres, c'est une garantie de non-ingérence de la démocratie ailée ou d'autres facteurs extérieurs. Mais l'essentiel est que ces réserves ne soient pas exploitées, pour lesquelles elles ont été réellement créées.
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Facteurs de frappe des armes nucléaires. - 20 minutes.
Arme destruction massive est appelée une arme capable de provoquer une destruction massive de la population (pour former des foyers de destruction massive - des foyers de pertes sanitaires massives) en peu de temps ou en une fois. Les armes de destruction massive comprennent : armes nucléaires, chimiques et bactériologiques (biologiques). Depuis 1998, dans la Fédération de Russie, un type indépendant d'arme de destruction massive a été attribué arme à toxines.
Arme nucléaire – munitions dont l'effet dommageable repose sur l'utilisation de l'énergie intranucléaire libérée lors de réactions nucléaires explosives (fission, fusion, fission et fusion à la fois).
Les armes nucléaires ont été créées à la suite des avancées de la physique nucléaire, qui ont permis, à la fin des années 30 du siècle dernier, de tirer une conclusion sur la possibilité d'une réaction en chaîne de la fission de l'uranium, accompagnée de la libération de une énorme quantité d'énergie.
En URSS, le calcul de la réaction en chaîne a été effectué par Ya.B. Zel'dovich et Yu.B. Kharitonov en 1939-40. La mise au point d'armes nucléaires a été menée simultanément dans plusieurs pays. En décembre 1942. Sous la houlette du physicien italien E. Fermi, une réaction en chaîne contrôlée de fission de l'uranium a d'abord été réalisée (le premier réacteur a été mis en service).
Le problème des armes nucléaires a également été étudié dans l'Allemagne nazie, mais jusqu'à la fin de la guerre, elle a été incapable d'en créer un.
Aux États-Unis, un groupe de scientifiques dirigé par R. Oppenheimer a développé la conception de la bombe atomique et à la mi-1945. les 3 premiers échantillons ont été réalisés. 16 juin 1945 dans l'état du Nouveau-Mexique, près d'Alamogord, un essai d'explosion de la première bombe atomique est réalisé, puis des armes nucléaires sont utilisées par les Etats-Unis au Japon : 6 août 1945. une bombe a été larguée sur Hirashima, et après 3 jours - sur Nagasaki, à la suite de quoi ces villes ont été presque complètement détruites. 215 000 personnes ont été touchées (environ 43 % de la population), dont 110 000 personnes sont décédées (22 % de la population).
En URSS, les travaux scientifiques liés au problème atomique, incl. et la création de la bombe atomique, à partir de 1943 dirigée par I.V. Kurchatov. Les premiers essais de la bombe atomique ont été effectués en août 1949.
Distinguer munitions atomiques, thermonucléaires et neutroniques. Selon la puissance de la munition(énergie explosion nucléaire en équivalent TNT (kilotons, mégatonnes)), distinguer : ultra-petit (jusqu'à 1 kt), petit (1-10 kt), moyen (10-100 kt), grand (100 kt-1 mt) et super-grand (plus de 1 tm) de munitions nucléaires.
Par la nature de l'utilisation des armes nucléaires allouer (Diapositive №2 / 1 ORP) :explosions au sol, souterraines, sous-marines, de surface, aériennes et à haute altitude.
Les facteurs dommageables de l'explosion au sol de référence comprennent ( Glisser N° 2/2 Redox) : émission lumineuse(30-35% de l'énergie d'une explosion nucléaire est dépensée pour la formation), onde de choc (50%), rayonnement pénétrant (5%:), contamination radioactive du terrain et de l'air,pulsation éléctromagnétique, ainsi que le facteur psychologique, c'est-à-dire l'impact moral d'une explosion nucléaire sur le personnel.
Onde de choc - le facteur dommageable le plus puissant d'une explosion nucléaire. Environ 50% de l'énergie totale de l'explosion est dépensée pour sa formation lors des explosions de munitions de moyen et gros calibre. Dans une explosion nucléaire au sol (en surface), il s'agit d'une zone de forte compression de l'air se propageant dans toutes les directions à partir du centre de l'explosion à une vitesse supersonique. Avec l'augmentation de la distance, la vitesse diminue rapidement et la vague s'affaiblit. La source de l'onde de choc est haute pression au centre de l'explosion, atteignant des milliards d'atmosphères. La plus grande pression se produit à la limite avant de la zone de compression, qui est communément appelée le front de choc. L'effet dommageable de l'onde de choc est déterminé par la surpression, c'est-à-dire la différence entre la normale pression atmosphérique et la pression maximale dans le front d'amortisseur. Une onde de choc est une énergie mécanique transformée qui peut infliger des blessures traumatiques, des commotions cérébrales ou la mort à des personnes non protégées. Les défaites peuvent être directes ou indirectes.
Concept arme nucléaire combine des dispositifs explosifs dans lesquels l'énergie de l'explosion est générée par fission ou fusion de noyaux. Au sens étroit, sous armes nucléaires comprendre les engins explosifs qui utilisent l'énergie libérée par la fission des noyaux lourds. Les appareils qui utilisent l'énergie libérée lors de la synthèse des noyaux légers sont appelés thermonucléaire.
Arme nucléaire
Une réaction nucléaire, dont l'énergie est utilisée dans les engins explosifs nucléaires, consiste en la fission d'un noyau résultant de la capture d'un neutron par ce noyau. L'absorption d'un neutron peut conduire à la fission de presque n'importe quel noyau, cependant, pour l'écrasante majorité des éléments, la réaction de fission n'est possible que si le neutron, avant d'être absorbé par son noyau, avait une énergie dépassant une certaine valeur seuil. La possibilité d'une utilisation pratique de l'énergie nucléaire dans des dispositifs explosifs nucléaires ou dans des réacteurs nucléaires est due à l'existence d'éléments dont les noyaux se fissionnent sous l'influence de neutrons de toute énergie, y compris arbitrairement petite. Les substances ayant une propriété similaire sont appelées matières fissiles.
La seule matière fissile trouvée dans la nature en quantité notable est l'isotope de l'uranium avec une masse de noyau de 235 unités de masse atomique (uranium-235). La teneur de cet isotope dans l'uranium naturel n'est que de 0,7 %. Le reste est de l'uranium-238. Dans la mesure où Propriétés chimiques les isotopes sont absolument les mêmes, pour la séparation de l'uranium-235 de l'uranium naturel, il est nécessaire d'effectuer un processus assez complexe de séparation isotopique. Le résultat peut être obtenu uranium hautement enrichi contenant environ 94% d'uranium-235, qui convient à une utilisation dans les armes nucléaires.
Les matières fissiles peuvent être obtenues artificiellement, et le moins difficile d'un point de vue pratique est d'obtenir plutonium-239 formé à la suite de la capture d'un neutron par le noyau d'uranium-238 (et la chaîne subséquente de désintégrations radioactives des noyaux intermédiaires). Un procédé similaire peut être réalisé en utilisant de l'uranium naturel ou faiblement enrichi. À l'avenir, le plutonium pourra être séparé du combustible usé du réacteur au cours du processus traitement chimique combustible, qui est beaucoup plus simple que le processus de séparation isotopique utilisé dans la production d'uranium de qualité militaire.
Pour créer des engins explosifs nucléaires, d'autres substances fissiles peuvent également être utilisées, par exemple uranium-233 obtenu lorsqu'il est irradié dans réacteur nucléaire thorium-232. Mais, utilisation pratique n'ont trouvé que de l'uranium-235 et du plutonium-239, principalement en raison de la relative facilité d'obtention de ces matériaux.
La possibilité d'une utilisation pratique de l'énergie libérée lors de la fission nucléaire est due au fait que la réaction de fission peut avoir un caractère auto-entretenu en chaîne. Dans chaque événement de fission, environ deux neutrons secondaires sont formés, qui, étant capturés par les noyaux de matière fissile, peuvent provoquer leur fission, qui à son tour conduit à la formation d'encore plus de neutrons. Lors de la création conditions spéciales, le nombre de neutrons, et donc le nombre d'événements de fission, augmente de génération en génération.
La dépendance temporelle du nombre d'événements de fission peut être décrite en utilisant ce que l'on appelle le facteur de multiplication des neutrons k, qui est égal à la différence entre le nombre de neutrons produits lors d'un événement de fission et le nombre de neutrons perdus en raison d'une absorption qui ne conduire à la fission, ou due à l'échappement de la masse de matière fissile... Le paramètre k correspond donc au nombre d'événements de fission qui provoquent la désintégration d'un noyau. Si le paramètre k est inférieur à un, alors la réaction de fission n'a pas de caractère en chaîne, puisque le nombre de neutrons capables de provoquer la fission s'avère inférieur à leur nombre initial. Lorsque la valeur k = 1 est atteinte, le nombre de neutrons provoquant la fission, et donc les événements de désintégration, ne change pas d'une génération à l'autre. La réaction de fission prend un caractère en chaîne auto-entretenu. L'état de la matière dans lequel il est réalisé réaction en chaîne la division avec k = 1 est appelée critique... Pour k > 1, on parle d'état supercritique.
La dépendance temporelle du nombre de divisions peut être représentée comme suit :
N = N o * exp ((k-1) * t / T)
- N Le nombre total d'événements de fission qui se sont produits au cours t dès le début de la réaction,
- N 0 est le nombre de noyaux qui ont subi une fission dans la première génération, k est le facteur de multiplication des neutrons,
- T est le temps du "changement générationnel", c'est-à-dire le temps moyen entre les actes successifs de division, signification caractéristique qui est de 10 -8 sec.
Si l'on suppose que la réaction en chaîne commence par un acte de fission et que la valeur du facteur de multiplication est 2, alors il est facile d'estimer le nombre de générations nécessaires pour libérer une énergie équivalente à une explosion de 1 kilotonne de TNT (10 12 calories ou 4.1910 12 J). Étant donné que chaque événement de fission libère une énergie d'environ 180 MeV (2.910 -11 J), 1.4510 23 événements de désintégration devraient se produire (ce qui correspond à la fission d'environ 57 g de matière fissile). Un nombre similaire de désintégrations se produira sur environ 53 générations de noyaux fissiles. L'ensemble du processus prendra environ 0,5 microseconde, la majeure partie de l'énergie étant libérée au cours des dernières générations. Prolonger le processus de quelques générations seulement conduira à une augmentation significative de l'énergie libérée. Ainsi, pour multiplier par 10 l'énergie d'explosion (jusqu'à 100 kt), seules cinq générations supplémentaires sont nécessaires.
Le principal paramètre qui détermine la possibilité d'une réaction de fission en chaîne et le taux de libération d'énergie au cours de cette réaction est le facteur de multiplication des neutrons. Ce coefficient dépend à la fois des propriétés des noyaux fissiles, comme le nombre de neutrons secondaires, les sections efficaces pour les réactions de fission et de capture, et de facteurs externes déterminer la perte de neutrons causée par leur échappement de la masse de la matière fissile. La probabilité de fuite des neutrons dépend de la forme géométrique de l'échantillon et augmente avec l'augmentation de sa surface. La probabilité de capture d'un neutron est proportionnelle à la concentration des noyaux de la matière fissile et à la longueur du trajet que parcourt le neutron dans l'échantillon. Si nous prélevons un échantillon en forme de sphère, alors avec une augmentation de la masse de l'échantillon, la probabilité de capture de neutrons conduisant à la fission croît plus rapidement que la probabilité de sa fuite, ce qui entraîne une augmentation du facteur de multiplication. La masse à laquelle un tel échantillon atteint l'état critique (k = 1) est appelée masse critique matière fissile. Pour l'uranium hautement enrichi, la masse critique est d'environ 52 kg, pour le plutonium de qualité militaire - 11 kg. La masse critique peut être approximativement réduite de moitié en entourant l'échantillon fissile d'une couche de matériau réfléchissant les neutrons, tel que le béryllium ou l'uranium naturel.
Une réaction en chaîne est possible même en présence d'une plus petite quantité de matière fissile. La probabilité de capture étant proportionnelle à la concentration de noyaux, une augmentation de la densité de l'échantillon, par exemple, du fait de sa compression, peut conduire à l'apparition d'un état critique dans l'échantillon. C'est cette méthode qui est utilisée dans les dispositifs explosifs nucléaires, dans laquelle la masse de matière fissile, qui est dans un état sous-critique, est convertie en une masse supercritique à l'aide d'une explosion dirigée, soumettant la charge à un fort degré de compression . La quantité minimale de matière fissile requise pour une réaction en chaîne dépend principalement du taux de compression réalisable en pratique.
Le degré et la vitesse de compression de la masse de matière fissile déterminent non seulement la quantité de matière fissile nécessaire pour créer un engin explosif, mais aussi puissance d'explosion... La raison en est que l'énergie libérée lors de la réaction en chaîne conduit à un échauffement rapide de la masse de matière fissile et, par conséquent, à l'expansion de cette masse. Au bout d'un moment, la charge perd sa criticité et la réaction en chaîne s'arrête. Puisque l'énergie totale de l'explosion dépend du nombre de noyaux qui ont eu le temps de subir une fission pendant le temps pendant lequel la charge était dans un état critique, afin d'obtenir une puissance d'explosion suffisamment élevée, il est nécessaire de conserver la masse de matière fissile dans un état critique le plus longtemps possible. En pratique, cela est réalisé en comprimant rapidement la charge à l'aide d'une explosion dirigée, de sorte qu'au début de la réaction en chaîne, la masse de la matière fissile a une très grande marge de criticité.
Étant donné que la charge est dans un état critique pendant le processus de compression, il est nécessaire d'éliminer les sources étrangères de neutrons, qui peuvent donner lieu à une réaction en chaîne avant même que la charge n'atteigne le degré de criticité requis. Un démarrage prématuré d'une réaction en chaîne conduira, d'une part, à une diminution du taux de libération d'énergie, et, d'autre part, à une expansion plus précoce de la charge et à une perte de criticité. Une fois la masse de la substance fissile dans un état critique, le déclenchement d'une réaction en chaîne peut être déclenché par des actes de fission spontanée de noyaux d'uranium ou de plutonium. Cependant, l'intensité de la fission spontanée s'avère insuffisante pour assurer le degré de synchronisation nécessaire du moment du début de la réaction en chaîne avec le processus de compression de la substance et pour assurer une un grand nombre les neutrons de la première génération. Pour résoudre ce problème, les engins explosifs nucléaires utilisent source spéciale neutrons, qui assure l'« injection » de neutrons dans la masse de matière fissile. Le moment "d'injection" de neutrons doit être soigneusement synchronisé avec le processus de compression, car trop tôt le début d'une réaction en chaîne conduira à un début rapide de la diffusion de la matière fissile et, par conséquent, à une diminution significative de l'énergie de l'explosion.
Le premier engin explosif nucléaire a explosé par les États-Unis le 16 juillet 1945 à Alamogordo, au Nouveau-Mexique. L'appareil était une bombe au plutonium qui utilisait une explosion directionnelle pour créer la criticité. La puissance d'explosion était d'environ 20 kt. En URSS, l'explosion du premier engin explosif nucléaire, similaire à celui américain, a eu lieu le 29 août 1949.
Arme thermonucléaire
V armes thermonucléaires l'énergie de l'explosion se forme lors des réactions de fusion de noyaux légers, tels que le deutérium, le tritium, qui sont des isotopes de l'hydrogène ou du lithium. De telles réactions ne peuvent se produire qu'à des températures très élevées, auxquelles l'énergie cinétique des noyaux est suffisante pour rapprocher les noyaux d'une distance suffisamment petite. Les températures en question sont d'environ 10 7 -10 8 K.
L'utilisation de réactions de fusion pour augmenter la puissance de l'explosion peut se faire de différentes manières. La première consiste à placer un conteneur contenant du deutérium ou du tritium (ou du deutérure de lithium) à l'intérieur d'un dispositif nucléaire conventionnel. Les températures élevées qui se produisent au moment de l'explosion conduisent au fait que les noyaux d'éléments légers entrent dans une réaction, en raison de laquelle de l'énergie supplémentaire est libérée. En utilisant cette méthode, vous pouvez augmenter considérablement la puissance de l'explosion. Dans le même temps, la puissance d'un tel engin explosif est toujours limitée par le temps fini d'expansion de la matière fissile.
Une autre méthode est la création d'engins explosifs à plusieurs étages, dans lesquels, en raison de la configuration spéciale de l'engin explosif, l'énergie d'une charge nucléaire conventionnelle (dite charge primaire) est utilisée pour créer les températures requises dans un " charge thermonucléaire secondaire, dont l'énergie, à son tour, peut être utilisée pour faire exploser une troisième charge, etc. Le premier test d'un tel engin, l'explosion Mike, a été effectué aux États-Unis le 1er novembre 1952. En URSS, un engin similaire a été testé pour la première fois le 22 novembre 1955. La puissance d'un engin explosif construit de cette manière peut être arbitrairement grand. L'explosion nucléaire la plus puissante a été produite précisément à l'aide d'un engin explosif à plusieurs étages. La puissance d'explosion était de 60 Mt et la puissance de l'appareil n'était utilisée que par un tiers.
La séquence des événements dans une explosion nucléaire
La libération d'une énorme quantité d'énergie qui se produit au cours de la réaction de fission en chaîne conduit à un chauffage rapide de la substance explosive à des températures de l'ordre de 10 7 K. À de telles températures, la substance est un plasma ionisé à émission intense. A ce stade, environ 80% de l'énergie d'explosion est libérée sous forme d'énergie de rayonnement électromagnétique. L'énergie maximale de ce rayonnement, appelé primaire, tombe sur la gamme des rayons X du spectre. La suite des événements dans une explosion nucléaire est principalement déterminée par la nature de l'interaction du rayonnement thermique primaire avec l'environnement entourant l'épicentre de l'explosion, ainsi que par les propriétés de cet environnement.
Si l'explosion est faite à basse altitude dans l'atmosphère, le rayonnement primaire de l'explosion est absorbé par l'air à des distances de l'ordre de plusieurs mètres. L'absorption du rayonnement X conduit à la formation d'un nuage d'explosion, caractérisé par une température très élevée. Au premier stade, ce nuage grossit en raison du transfert radiatif d'énergie de la partie intérieure chaude du nuage vers son environnement froid. La température du gaz dans le nuage est approximativement constante dans tout son volume et diminue à mesure qu'il augmente. Au moment où la température du nuage chute à environ 300 000 degrés, la vitesse du front du nuage diminue jusqu'à des valeurs comparables à la vitesse du son. En ce moment, le onde de choc, dont le front "se détache" de la limite du nuage d'explosion. Pour une explosion d'une puissance de 20 kt, cet événement se produit environ 0,1 ms après l'explosion. Le rayon du nuage d'explosion à ce moment est d'environ 12 mètres.
L'intensité du rayonnement thermique du nuage d'explosion est entièrement déterminée par la température apparente de sa surface. Pendant un certain temps, l'air chauffé à la suite du passage de l'onde de choc masque le nuage d'explosion, absorbant le rayonnement émis par celui-ci, de sorte que la température de la surface visible du nuage d'explosion correspond à la température de l'air derrière le front de choc, qui diminue à mesure que le front augmente en taille. Environ 10 millisecondes après le début de l'explosion, la température à l'avant chute à 3000 ° C et redevient transparente pour le rayonnement du nuage d'explosion. La température de la surface visible du nuage d'explosion recommence à monter et environ 0,1 s après le début de l'explosion atteint environ 8000°C (pour une explosion d'une puissance de 20 kt). A ce moment, la puissance de rayonnement du nuage d'explosion est maximale. Après cela, la température de la surface visible du nuage et, par conséquent, l'énergie émise par celui-ci diminuent rapidement. En conséquence, la majeure partie de l'énergie de rayonnement est émise en moins d'une seconde.
La formation d'une impulsion de rayonnement thermique et la formation d'une onde de choc se produisent aux premiers stades de l'existence du nuage d'explosion. Étant donné que l'intérieur du nuage contient la majeure partie des substances radioactives formées lors de l'explosion, son évolution ultérieure détermine la formation de la trace de retombées radioactives. Une fois que le nuage d'explosion s'est tellement refroidi qu'il ne rayonne plus dans la région visible du spectre, le processus d'augmentation de sa taille se poursuit en raison de la dilatation thermique et il commence à s'élever vers le haut. En cours d'ascension, le nuage emporte avec lui une masse importante d'air et de sol. En quelques minutes, le nuage atteint une hauteur de plusieurs kilomètres et peut atteindre la stratosphère. Le taux de retombées radioactives dépend de la taille des particules solides sur lesquelles elles se condensent. Si, au cours de sa formation, le nuage d'explosion atteint la surface, la quantité de sol entraînée lors de la montée du nuage sera suffisamment importante et les substances radioactives se déposent principalement à la surface des particules de sol dont la taille peut atteindre plusieurs millimètres. De telles particules tombent à la surface à proximité relative de l'épicentre de l'explosion et, pendant les retombées, leur radioactivité ne diminue pratiquement pas.
Si le nuage d'explosion ne touche pas la surface, les substances radioactives qu'il contient se condensent en particules beaucoup plus petites d'une taille caractéristique de 0,01 à 20 microns. Étant donné que de telles particules peuvent exister longtemps dans couches supérieures l'atmosphère, ils se dispersent sur une très grande surface et, dans le temps qui s'écoule avant qu'ils ne tombent à la surface, ils parviennent à perdre une fraction importante de leur radioactivité. Dans ce cas empreinte radioactive pratiquement pas observé. L'altitude minimale, à laquelle une explosion ne conduit pas à la formation de trace radioactive, dépend de la puissance de l'explosion et est d'environ 200 mètres pour une explosion d'une puissance de 20 kt et d'environ 1 km pour une explosion d'une puissance de 1 Mt.
L'onde de choc qui se forme dans les premiers stades du nuage d'explosion est l'un des principaux facteurs dommageables d'une explosion nucléaire atmosphérique. Les principales caractéristiques d'une onde de choc sont la surpression maximale et la pression dynamique à l'avant de l'onde. La capacité des objets à résister à l'impact d'une onde de choc dépend de nombreux facteurs, tels que la présence d'éléments porteurs, le matériau de construction, l'orientation par rapport à l'avant. Une surpression de 1 atm (15 psi), générée à 2,5 km à partir d'une explosion au sol de 1 Mt, peut détruire un bâtiment en béton armé à plusieurs étages. Pour résister à l'impact d'une onde de choc, les installations militaires, en particulier les silos de missiles balistiques, sont conçues de manière à pouvoir résister à des pressions excessives de centaines d'atmosphères. Le rayon de la zone dans laquelle une explosion de 1 Mt crée une telle pression est d'environ 200 mètres. En conséquence, pour frapper des cibles durcies, la précision d'attaque des missiles balistiques joue un rôle particulier.
Aux premiers stades de l'existence d'une onde de choc, son front est une sphère centrée au point d'explosion. Une fois que le front atteint la surface, une onde réfléchie se forme. L'onde réfléchie se propageant dans le milieu traversé par l'onde directe, la vitesse de sa propagation s'avère un peu plus élevée. En conséquence, à une certaine distance de l'épicentre, deux vagues fusionnent près de la surface, formant un front caractérisé par environ deux fois la surpression. Puisque pour une explosion d'une puissance donnée, la distance à laquelle un tel front se forme dépend de la hauteur de l'explosion, la hauteur de l'explosion peut être choisie pour obtenir les valeurs maximales de la surpression sur une certaine zone. Si le but de l'explosion est de détruire des installations militaires fortifiées, la hauteur d'explosion optimale est très faible, ce qui conduit inévitablement à la formation d'une quantité importante de retombées radioactives.
Un autre facteur dommageable des armes nucléaires est pénétrant, qui est un flux de neutrons de haute énergie et de quanta gamma générés à la fois directement pendant l'explosion et à la suite de la désintégration des produits de fission. Parallèlement aux neutrons et aux quanta gamma, au cours des réactions nucléaires se forment également des particules alpha et bêta, dont l'influence peut être ignorée du fait qu'elles sont très efficacement retenues à des distances de l'ordre de plusieurs mètres. Des neutrons et des quanta gamma continuent d'être libérés assez longtemps après l'explosion, affectant l'environnement radiatif. Le rayonnement réellement pénétrant comprend généralement des neutrons et des quanta gamma qui apparaissent dans la première minute après l'explosion. Cette définition est due au fait qu'en un temps d'environ une minute, le nuage d'explosion parvient à s'élever à une hauteur suffisante pour que le flux de rayonnement à la surface devienne pratiquement invisible.
L'intensité du jet pénétrant et la distance à laquelle son action peut causer des dommages importants dépendent de la puissance de l'engin explosif et de sa conception. obtenu à une distance d'environ 3 km de l'épicentre explosion thermonucléaire d'une capacité de 1 Mt est suffisante pour provoquer de graves changements biologiques dans le corps humain. Un dispositif explosif nucléaire peut être spécialement conçu de manière à augmenter les dommages causés par les rayonnements pénétrants par rapport aux dommages causés par d'autres facteurs dommageables (les arme à neutrons).
Les processus se produisant lors d'une explosion à une altitude significative, où la densité de l'air est faible, sont quelque peu différents de ceux se produisant lors d'une explosion à basse altitude. Tout d'abord, en raison de la faible densité de l'air, l'absorption du rayonnement thermique primaire se produit à des distances beaucoup plus grandes et la taille du nuage d'explosion peut atteindre des dizaines de kilomètres. Les processus d'interaction des particules ionisées du nuage avec champ magnétique Terre. Les particules ionisées formées lors de l'explosion ont également un effet notable sur l'état de l'ionosphère, rendant difficile et parfois impossible la propagation des ondes radio (cet effet peut être utilisé pour aveugler les stations radar).
L'un des résultats d'une explosion à haute altitude est l'émergence d'un puissant pulsation éléctromagnétique s'étendant sur une très grande superficie. Pulsation éléctromagnétique survient à la suite d'une explosion à basse altitude, cependant, la tension Champ électromagnétique dans ce cas, elle décroît rapidement avec l'éloignement de l'épicentre. Dans le cas d'une explosion à haute altitude, la zone d'action de l'impulsion électromagnétique couvre la quasi-totalité de la surface de la Terre visible depuis le point de l'explosion.
Si l'explosion est réalisée sous terre, au stade initial de l'explosion, l'absorption du rayonnement thermique primaire par l'environnement conduit à la formation d'une cavité dont la pression s'élève à plusieurs millions d'atmosphères en moins d'une microseconde. De plus, en une fraction de seconde, une onde de choc se forme dans la roche environnante, dont le front dépasse la propagation de la cavité d'explosion. L'onde de choc provoque la destruction de la roche à proximité immédiate de l'épicentre et, s'affaiblissant en se déplaçant, donne lieu à une série d'impulsions sismiques accompagnant l'explosion souterraine. La cavité d'explosion continue de s'étendre à un rythme légèrement inférieur à celui du début, atteignant finalement des dimensions importantes. Ainsi, le rayon de la cavité formée par une explosion d'une puissance de 150 kt peut atteindre 50 mètres. A ce stade, les parois de la cavité sont de la roche en fusion. Au troisième stade, le gaz à l'intérieur de la cavité se refroidit et la roche en fusion se solidifie au fond.
Lors de l'étape suivante, qui peut durer de quelques secondes à plusieurs heures, la pression des gaz dans la cavité chute de sorte qu'ils ne peuvent plus supporter la charge des couches supérieures de la roche, qui s'effondrent vers le bas. Le résultat est une structure verticale en forme de cigare remplie de débris de roche. La taille de cette structure dépend de la nature de la roche dans laquelle l'explosion a eu lieu. A l'extrémité supérieure de cette structure, il subsiste une cavité remplie de gaz radioactifs. Si l'explosion s'est produite à une profondeur insuffisamment profonde, une partie des gaz peut s'échapper à la surface.
Est le plus destructeur de tous espèces existantes armes. Le nombre de stocks d'armes nucléaires sur Terre atteint des proportions telles qu'il suffira de détruire plusieurs fois notre planète.
Agence fédérale pour l'éducation
UNIVERSITÉ D'ÉTAT DE TOMSK DES SYSTÈMES DE CONTRLE ET DE LA RADIO ÉLECTRONIQUE (TUSUR)
Département des technologies radioélectroniques et surveillance de l'environnement(RETEM)
Travail de cours
Dans la discipline "TG et B"
Arme nucléaire: histoire de la création, appareil et facteurs dommageables
Groupe d'étudiants 227
Tolmachev M.I.
Superviseur
Maître de conférences au Département RETEM,
I.E. Khorev
Tomsk 2010
Cours ___ pages, 11 figures, 6 sources.
Ce projet de cours couvre points clés dans l'histoire de la création des armes nucléaires. Les principaux types et caractéristiques des coquilles atomiques sont indiqués.
La classification des explosions nucléaires est présentée. Différentes formes de libération d'énergie lors d'une explosion sont envisagées ; types de sa distribution et ses effets sur les humains.
Les réactions qui se produisent dans les coques internes des projectiles nucléaires ont été étudiées. Les facteurs dommageables des explosions nucléaires sont décrits en détail.
Le travail de cours a été effectué dans un éditeur de texte Microsoft Word 2003
2.4 Facteurs dommageables d'une explosion nucléaire
2.4.4 Contamination radioactive
3.1 Éléments de base des armes nucléaires
3.3 Dispositif de bombe thermonucléaire
introduction
La structure de la couche électronique était suffisamment étudiée à la fin du XIXe siècle, mais les connaissances sur la structure du noyau atomique étaient très limitées et, de plus, elles étaient contradictoires.
En 1896, un phénomène a été découvert qui a reçu le nom de radioactivité (du mot latin "radius" - rayon). Cette découverte a joué un rôle important dans le rayonnement ultérieur de la structure des noyaux atomiques. Maria Sklodowska-Curie et Pierre
Curie a découvert qu'en plus de l'uranium, le thorium, le polonium et les composés chimiques de l'uranium avec le thorium ont le même rayonnement que l'uranium.
Poursuivant leurs recherches, ils isolèrent en 1898 une substance du minerai d'uranium plusieurs millions de fois plus active que l'uranium, et la nommèrent radium, ce qui signifie radiant. Les substances radioactives comme l'uranium ou le radium étaient appelées radioactives, et le phénomène lui-même a commencé à être appelé radioactivité.
Au 20e siècle, la science a franchi une étape radicale dans l'étude de la radioactivité et l'utilisation des propriétés radioactives des matériaux.
Actuellement, 5 pays ont des armes nucléaires dans leur armement : les USA, la Russie, la Grande-Bretagne, la France, la Chine, et cette liste sera reconstituée dans les années à venir.
Il est difficile d'évaluer aujourd'hui le rôle des armes nucléaires. D'une part, c'est un puissant moyen de dissuasion ; d'autre part, c'est le plus outil efficace renforcer la paix et prévenir les conflits militaires entre puissances.
Le défi auquel l'humanité moderne est confrontée est d'empêcher une course aux armements nucléaires parce que la connaissance scientifique peut servir des objectifs nobles et humains.
1. L'histoire de la création et du développement des armes nucléaires
En 1905, Albert Einstein publie sa théorie de la relativité restreinte. Selon cette théorie, la relation entre la masse et l'énergie est exprimée par l'équation E = mc 2, ce qui signifie qu'une masse donnée (m) est liée à la quantité d'énergie (E) égale à cette masse multipliée par le carré de la vitesse de lumière (c). Une très petite quantité de matière équivaut à une grande quantité d'énergie. Par exemple, 1 kg de matière convertie en énergie équivaudrait à l'énergie libérée par une explosion de 22 mégatonnes de TNT.
En 1938, à la suite d'expériences, les chimistes allemands Otto Hahn et Fritz Strassmann parviennent à briser un atome d'uranium en deux parties à peu près égales en bombardant l'uranium de neutrons. Le physicien britannique Robert Frisch a expliqué comment l'énergie est libérée lorsque le noyau d'un atome se fissonne.
Début 1939, le physicien français Joliot-Curie a conclu qu'une réaction en chaîne est possible qui conduira à une explosion de force destructrice monstrueuse et que l'uranium peut devenir une source d'énergie, comme une substance explosive ordinaire.
Cette conclusion a donné l'impulsion au développement des armes nucléaires. L'Europe était à la veille de la Seconde Guerre mondiale, et la possession potentielle de telles arme puissante poussé à sa création la plus rapide, mais le problème de la disponibilité d'une grande quantité de minerai d'uranium pour la recherche à grande échelle est devenu un frein.
Des physiciens d'Allemagne, d'Angleterre, des États-Unis et du Japon ont travaillé à la création d'armes atomiques, se rendant compte qu'il est impossible d'effectuer des travaux sans une quantité suffisante de minerai d'uranium. En septembre 1940, les États-Unis achètent à la Belgique une grande quantité du minerai requis sous de faux documents, ce qui leur permet de travailler à plein régime à la création d'armes nucléaires.
projectile d'explosion d'arme nucléaire
Avant le déclenchement de la Seconde Guerre mondiale, Albert Einstein a écrit une lettre au président américain Franklin Roosevelt. Il aurait parlé des tentatives de l'Allemagne nazie de nettoyer l'uranium-235, ce qui pourrait les conduire à créer une bombe atomique. Maintenant, il est devenu connu que les scientifiques allemands étaient très loin d'effectuer une réaction en chaîne. Leurs plans comprenaient la fabrication d'une bombe "sale", hautement radioactive.
Quoi qu'il en soit, le gouvernement des États-Unis a décidé de créer une bombe atomique dès que possible. Ce projet est entré dans l'histoire sous le nom de « Projet Manhattan ». Au cours des six années suivantes, de 1939 à 1945, plus de deux milliards de dollars ont été dépensés pour le projet Manhattan. Une énorme usine de purification d'uranium a été construite à Oak Ridge, Tennessee. Une méthode de purification a été proposée dans laquelle une centrifugeuse à gaz sépare l'uranium-235 léger de l'uranium-238 plus lourd.
Sur le territoire des États-Unis, dans les étendues désertiques de l'État du Nouveau-Mexique, un centre nucléaire américain a été créé en 1942. De nombreux scientifiques ont travaillé sur le projet, le principal était Robert Oppenheimer. Sous sa direction, les meilleurs esprits de l'époque ont été rassemblés non seulement aux États-Unis et en Angleterre, mais pratiquement dans toute l'Europe occidentale. Une énorme équipe a travaillé sur la création d'armes nucléaires, dont 12 lauréats prix Nobel... Le travail au laboratoire ne s'est pas arrêté une minute.
En Europe, pendant ce temps, la Seconde Guerre mondiale se déroulait et l'Allemagne effectuait des bombardements massifs des villes d'Angleterre, mettant en danger les Anglais. projet atomique Tub Alloys et l'Angleterre ont volontairement fait don de leurs développements et de leurs principaux scientifiques au projet, ce qui a permis aux États-Unis de prendre une position de leader dans le développement de la physique nucléaire (la création d'armes nucléaires).
Le 16 juillet 1945, un éclair lumineux a illuminé le ciel au-dessus d'un plateau des montagnes Jemez au nord du Nouveau-Mexique. Un nuage de poussière radioactive ressemblant à un champignon s'est élevé à 30 000 pieds. Il ne restait sur le site de l'explosion que des fragments de verre radioactif vert, qui se sont transformés en sable. C'était le début de l'ère atomique.
À l'été 1945, les Américains avaient réussi à assembler deux bombes atomiques, nommées « Kid » et « Fat Man ». La première bombe pesait 2 722 kg et était chargée d'uranium 235 enrichi. "Fat Man" avec une charge de Plutonium-239 d'une capacité de plus de 20 kt avait une masse de 3175 kg.
Le matin du 6 août 1945, la bombe Malysh est larguée sur Hiroshima. Le 9 août, une autre bombe est larguée sur la ville de Nagasaki. Les pertes humaines totales et l'ampleur des destructions causées par ces bombardements sont caractérisées par les chiffres suivants: sont morts instantanément du rayonnement thermique (température d'environ 5 000 degrés C) et d'une onde de choc - 300 000 personnes, 200 000 autres ont été blessées, brûlées, irradiées. Tous les bâtiments ont été complètement détruits sur une superficie de 12 km². Ces bombardements ont choqué le monde entier.
On pense que ces 2 événements ont marqué le début de la course aux armements nucléaires.
Mais déjà en 1946 en URSS, ils ont été découverts et ont immédiatement commencé à être développés gros dépôts uranium de meilleure qualité. Un site d'essai a été construit près de la ville de Semipalatinsk. Et le 29 août 1949, le premier soviétique dispositif nucléaire sous le nom de code "RDS-1". L'événement qui a eu lieu sur le site d'essai de Semipalatinsk a informé le monde de la création d'armes nucléaires en URSS, qui a mis fin au monopole américain sur la possession d'armes nouvelles pour l'humanité.
2. Armes nucléaires - armes de destruction massive
2.1 Armes nucléaires
Nucléaire ou arme atomique- une arme explosive basée sur l'utilisation de l'énergie nucléaire libérée par une réaction de fission nucléaire en chaîne de noyaux lourds ou une réaction de fusion thermonucléaire de noyaux légers. Fait référence aux armes de destruction massive (ADM) ainsi qu'aux armes biologiques et chimiques.
Une explosion nucléaire est un processus de libération instantanée d'une grande quantité d'énergie intranucléaire dans un volume limité.
Le centre d'une explosion nucléaire est le point où se produit le déclenchement ou le centre de la boule de feu est situé, et l'épicentre est la projection du centre de l'explosion sur la terre ou la surface de l'eau.
Les armes nucléaires sont les plus puissantes et espèces dangereuses armes de destruction massive, menaçant toute l'humanité d'une destruction sans précédent et de la destruction de millions de personnes.
Si une explosion se produit au sol ou plutôt près de sa surface, alors une partie de l'énergie de l'explosion est transférée à la surface de la Terre sous forme de vibrations sismiques. Un phénomène se produit qui ressemble à un tremblement de terre dans ses caractéristiques. À la suite d'une telle explosion, des ondes sismiques se forment, qui se propagent à travers la terre sur de très grandes distances. L'effet destructeur de la vague est limité à un rayon de plusieurs centaines de mètres.
La température extrêmement élevée de l'explosion produit un éclair lumineux dont l'intensité est des centaines de fois supérieure à l'intensité rayons de soleil tombant sur Terre. Un flash génère une énorme quantité de chaleur et de lumière. Le rayonnement lumineux provoque la combustion spontanée de matériaux inflammables et des brûlures cutanées chez les personnes dans un rayon de plusieurs kilomètres.
Moyens de guerre modernes et leurs facteurs dommageables, mesures de protection de la population
Les armes sont apparues dans l'histoire de l'humanité dans la société primitive. Les guerriers préhistoriques étaient armés de gourdins, de lances en bois à pointe d'os ou de pierre, d'arcs, haches de pierre... Ensuite, il y avait des épées de bronze et de fer, des lances à pointes de métal. Avec la découverte de la poudre à canon, les armes à feu ont été inventées. L'un des premiers exemples de telles armes est considéré comme un modf (tube métallique) attaché à l'arbre. Elle a tiré des boulets de canon en métal rond et a été utilisée par les Arabes aux XII-XIII siècles. Au XIVe siècle. des armes à feu sont apparues dans Europe de l'Ouest et en Russie. Depuis sa création, il y a eu une amélioration constante. armes à feu comme le plus recours efficace défaite de l'ennemi. Au XVIe siècle. les premiers échantillons ont été créés arme rayée(pishchal, montage). Dans la seconde moitié du XIXème siècle. tir rapide, puis des armes automatiques et des mortiers sont apparus. Pendant la Première Guerre mondiale, l'aviation et les grenades sous-marines ont commencé à être utilisées. Pendant la Seconde Guerre mondiale, des lance-roquettes, des avions lance-missiles (V-1) et des missiles balistiques (V-2) ont été utilisés pour la première fois.
L'ère des grandes découvertes en physique nucléaire (fin XIXe - début XXe siècles) a donné naissance à une nouvelle arme d'une énorme puissance destructrice basée sur l'utilisation de l'énergie intranucléaire libérée lors des réactions de fission en chaîne des noyaux lourds de certains isotopes de l'uranium et du plutonium. Le premier test de la nouvelle arme a été effectué par les États-Unis d'Amérique le 16 juillet 1945 dans l'État du Nouveau-Mexique sur un terrain d'entraînement spécial. Ces armes ont été utilisées par les États-Unis à la fin de la Seconde Guerre mondiale contre les villes japonaises d'Hiroshima et de Nagasaki. Hiroshima a subi bombardement atomique 6 août 1945 et Nagasaki - 9 août 1945. À la suite de ces bombardements, une partie importante d'Hiroshima a été détruite, plus de 140 000 personnes ont été tuées et blessées, à Nagasaki près d'un tiers des bâtiments et des structures ont été détruits, environ 75 ont été tués et blessés. mille habitants.
À l'heure actuelle, parmi toutes les armes existantes, les armes de destruction massive (nucléaires, chimiques et bactériologiques) et les armes conventionnelles sont distinguées selon le degré de leur impact sur les effectifs, les équipements et les armes de l'ennemi.
Une arme nucléaire est une arme dont l'effet destructeur repose sur l'utilisation de l'énergie intranucléaire libérée lors d'une réaction en chaîne de fission de noyaux lourds de certains isotopes d'uranium et de plutonium ou lors de réactions thermonucléaires de fusion de noyaux d'isotopes légers d'hydrogène.
Il comprend diverses armes nucléaires, leurs véhicules de livraison à la cible (porteurs) et des installations de contrôle. Les armes nucléaires comprennent les ogives de missiles et de torpilles, les bombes, les obus d'artillerie, les grenades sous-marines, les mines (mines terrestres). Les porteurs d'armes nucléaires sont des aéronefs, des navires de surface et des sous-marins équipés d'armes nucléaires et les livrant au lieu de lancement (tir). Il existe également des porteurs de charges nucléaires (missiles, torpilles, obus, avions et grenades sous-marines), les livrant directement aux cibles. La puissance d'une arme nucléaire se caractérise par équivalent TNT, qui est égale à la masse de TNT, dont l'énergie d'explosion est égale à l'énergie d'explosion d'une arme nucléaire donnée. En termes d'équivalent TNT, les munitions nucléaires sont subdivisées en 5 groupes : ultra-petites (jusqu'à 1 kt), petites (1-10 kt), moyennes (10-100 kt), grandes (100 kt - 1 Mt), super -grand (plus de 1 Mt).
Par les facteurs dommageables du nucléaireexplosion sont les ondes de choc, les rayonnements lumineux, les rayonnements pénétrants, la contamination radioactive et une impulsion électromagnétique.
Onde de choc- le principal facteur dommageable d'une explosion nucléaire, puisque la plupart des destructions et des dommages aux structures et aux bâtiments, ainsi que les dommages aux personnes sont causés, en règle générale, par son impact. C'est une région de forte compression du milieu, se propageant dans toutes les directions depuis le site de l'explosion à une vitesse supersonique. La limite avant de la couche d'air comprimé est appelée de face onde de choc. L'effet dommageable de l'onde de choc est caractérisé par l'amplitude de la surpression - la différence entre la pression maximale à l'avant de l'onde de choc et la pression atmosphérique normale devant elle. Avec une surpression de 20 à 40 kPa, les personnes non protégées peuvent subir des blessures légères (ecchymoses et contusions). L'exposition à une onde de choc avec une surpression de 40 à 60 kPa entraîne des blessures modérées (perte de conscience, lésions des organes auditifs, luxation sévère des membres, saignement du nez et des oreilles). Des blessures graves surviennent lorsque la surpression est supérieure à 60 kPa. Des lésions extrêmement sévères sont observées à une surpression supérieure à 100 kPa.
Émission lumineuse- un flux d'énergie rayonnante, y compris les rayons ultraviolets et infrarouges. Sa source est une zone lumineuse formée par des produits d'explosion chauds et de l'air. Ce rayonnement se propage presque instantanément et dure, selon la puissance d'une explosion nucléaire, jusqu'à 20 s. Sa résistance est telle qu'il peut provoquer des brûlures. la peau et les dommages (permanents ou temporaires) aux organes de vision des personnes, ainsi que l'inflammation de matériaux et d'objets combustibles. Le rayonnement lumineux ne pénètre pas les matériaux opaques, donc tout obstacle pouvant créer une ombre protège de l'action directe du rayonnement lumineux et exclut les blessures. L'air poussiéreux (enfumé), le brouillard, la pluie, les chutes de neige affaiblissent considérablement le rayonnement lumineux.
Rayonnement pénétrant est un flux de rayons gamma et de neutrons. Il dure 10-15 s. En traversant les tissus vivants, ce rayonnement ionise les molécules qui composent les cellules. Sous l'influence de l'ionisation, des processus biologiques surviennent dans le corps, entraînant une perturbation des fonctions vitales des organes individuels et le développement du mal des rayons. En raison du passage des rayonnements ionisants à travers les matériaux environnement leur intensité diminue. L'effet d'affaiblissement des matériaux est généralement caractérisé par une couche de demi-atténuation, c'est-à-dire leur épaisseur, traversée par laquelle l'intensité du rayonnement diminue de 2 fois. Par exemple, l'intensité des rayons gamma est divisée par deux par une couche d'acier de 2,8 cm d'épaisseur, de béton - 10 cm, de sol - 14 cm, de bois - 30 cm. Les interstices ouverts et surtout bouchés réduisent considérablement l'effet du rayonnement pénétrant et protègent complètement à partir de cela.
Contamination radioactive terrain, la couche superficielle de l'atmosphère, de l'espace aérien, de l'eau et d'autres objets se produit à la suite des retombées de substances radioactives du nuage d'une explosion nucléaire. Dans le même temps, un niveau élevé de rayonnement peut être observé non seulement dans la zone adjacente au site de l'explosion, mais également à une distance de dizaines voire de centaines de kilomètres de celui-ci. La contamination radioactive de la zone peut être dangereuse pendant plusieurs semaines après une explosion.
Pulsation éléctromagnétique- Il s'agit d'un champ électromagnétique à court terme qui se produit lors de l'explosion d'une arme nucléaire à la suite de l'interaction des rayons gamma et des neutrons émis avec les atomes de l'environnement. La conséquence de son impact peut être un épuisement et des pannes d'éléments individuels d'équipements électroniques et électriques.
Les moyens de protection les plus fiables contre tous les facteurs dommageables d'une explosion nucléaire sont ouvrages de protection. En terrain ouvert et sur le terrain, des éléments locaux solides, des pentes inversées et des plis de terrain peuvent être utilisés pour la couverture.
Lors d'opérations dans des zones contaminées, un équipement de protection spécial doit être utilisé pour protéger le système respiratoire, les yeux et les zones ouvertes du corps contre les substances radioactives.