Ieškoti tobulas ginklas, galintis vienu paspaudimu išgarinti priešo kariuomenę, kovojo šimtai tūkstančių žinomų ir pamirštų senovės ginklanešių. Periodiškai šio ieškojimo pėdsaką galima aptikti pasakose, daugiau ar mažiau patikimai apibūdinančiose stebuklingą kardą ar lanką, kuris smogia be pralaimėjimo.

Laimei, technologinė pažanga ilgą laiką judėjo taip lėtai, kad tikrasis gniuždomojo ginklo įsikūnijimas išliko svajonėse ir žodiniuose pasakojimuose, o vėliau ir knygų puslapiuose. XIX amžiaus mokslinis ir technologinis šuolis sudarė sąlygas atsirasti pagrindinei XX amžiaus fobijai. Realiomis sąlygomis sukurta ir išbandyta branduolinė bomba padarė perversmą ir kariniuose reikaluose, ir politikoje.

Ginklų kūrimo istorija

Ilgą laiką buvo manoma, kad galingiausias ginklas gali būti sukurtas tik naudojant sprogmenis. Su smulkiausiomis dalelėmis dirbusių mokslininkų atradimai moksliškai pagrindė, kad elementariųjų dalelių pagalba galima sukurti milžinišką energiją. Bekerelis, 1896 m. atradęs urano druskų radioaktyvumą, buvo pirmasis tyrinėtojų eilėje.

Pats uranas žinomas nuo 1786 m., tačiau tuomet niekas neįtarė jo radioaktyvumo. XIX–XX amžių sandūros mokslininkų darbai atskleidė ne tik ypatingus fizines savybes, bet ir galimybę gauti energijos iš radioaktyviųjų medžiagų.

Ginklų gamybos urano pagrindu versija pirmą kartą buvo išsamiai aprašyta, paskelbta ir patentuota prancūzų fizikų, sutuoktinių Joliot-Curie 1939 m.

Nepaisant vertės ginklų verslui, patys mokslininkai griežtai priešinosi tokio niokojančio ginklo sukūrimui.

Išgyvenę Antrąjį pasaulinį karą rezistencijoje, šeštajame dešimtmetyje, sutuoktiniai (Fredericas ir Irene), suvokdami naikinančią karo galią, pasisako už visuotinį nusiginklavimą. Jiems pritaria Nielsas Bohras, Albertas Einšteinas ir kiti žymūs to meto fizikai.

Tuo tarpu, kol Joliot-Curie buvo užsiėmęs fašistų problema Paryžiuje, kitoje planetos pusėje, Amerikoje, buvo kuriamas pirmasis pasaulyje branduolinis užtaisas. Darbui vadovavusiam Robertui Oppenheimeriui buvo suteiktas didžiausias autoritetas ir didžiuliai ištekliai. 1941 m. pabaiga buvo pažymėta Manheteno projekto pradžia, dėl kurios galiausiai buvo sukurta pirmoji branduolinė galvutė.

Los Alamose, Naujojoje Meksikoje, buvo pastatyta pirmoji ginklų klasės urano gamybos įmonė. Ateityje tie patys branduoliniai centrai atsiras visoje šalyje, pavyzdžiui, Čikagoje, Oak Ridge, Tenesio valstijoje, o tyrimai buvo atlikti Kalifornijoje. Kurti buvo metamos bombos geriausios jėgos Amerikos universitetų profesoriai, taip pat iš Vokietijos pabėgę fizikai.

Pačiame „Trečiame Reiche“ fiureriui būdingu būdu buvo dislokuotas darbas kuriant naujo tipo ginklus.

Kadangi „Apsėstasis“ labiau domėjosi tankais ir lėktuvais, o kuo daugiau, tuo geriau, ypatingo poreikio naujai stebuklingai bombai jis nematė.

Atitinkamai Hitlerio neparemti projektai geriausiu atveju juda sraigės žingsniu.

Kai pradėjo kepti, ir paaiškėjo, kad tankai ir lėktuvai buvo prariję Rytų frontas, naujasis stebuklingas ginklas sulaukė paramos. Tačiau buvo per vėlu, bombardavimo sąlygomis ir nuolatine sovietų tankų pleištų baime nebuvo įmanoma sukurti įrenginio su branduoliniu komponentu.

Sovietų Sąjunga atidesni galimybei sukurti naujo tipo naikinamuosius ginklus. Prieškariu fizikai rinko ir sujungė bendras žinias apie atominė energija ir galimybė sukurti branduolinį ginklą. Žvalgyba intensyviai dirbo per visą branduolinės bombos kūrimo laikotarpį tiek SSRS, tiek JAV. Karas suvaidino reikšmingą vaidmenį stabdant plėtros tempą, nes didžiuliai ištekliai atiteko frontui.

Tiesa, akademikas Kurchatovas Igoris Vasiljevičius su būdingu atkaklumu skatino visų pavaldžių padalinių darbą šia kryptimi. Bėgdamas šiek tiek į priekį, jam bus nurodyta paspartinti ginklų kūrimą, kylant Amerikos smūgio SSRS miestams grėsmei. Būtent jis stovėjo didžiulės šimtų ir tūkstančių mokslininkų ir darbininkų mašinos žvyre, kuriam bus suteiktas sovietinės atominės bombos tėvo garbės vardas.

Pirmieji pasaulyje bandymai

Bet grįžkime prie Amerikos branduolinės programos. Iki 1945 metų vasaros amerikiečių mokslininkams pavyko sukurti pirmąją pasaulyje branduolinę bombą. Bet kuris berniukas, pasidaręs pats arba parduotuvėje nusipirkęs galingą petardą, patiria nepaprastų kančių, nori kuo greičiau ją susprogdinti. 1945 m. šimtai Amerikos kariškių ir mokslininkų patyrė tą patį.

1945 m. birželio 16 d. Alamogordo dykumoje, Naujojoje Meksikoje, buvo atlikti pirmieji branduolinio ginklo bandymai ir vienas galingiausių tuo metu sprogimų.

Detonaciją iš bunkerio stebėjusius liudininkus sukrėtė jėga, kuria užtaisas sprogo 30 metrų plieninio bokšto viršuje. Iš pradžių viską užliejo šviesa, kelis kartus stipresnė už saulę. Tada į dangų pakilo ugnies kamuolys, virtęs dūmų stulpeliu, kuris įgavo formą garsiajame grybe.

Kai tik dulkės nusėdo, tyrėjai ir bombų kūrėjai nuskubėjo į sprogimo vietą. Jie stebėjo „Sherman“ tankų, pakabintų švinu, padarinius. Tai, ką jie pamatė, juos nustebino, joks ginklas nebūtų padaręs tokios žalos. Smėlis vietomis ištirpo iki stiklo.

Taip pat buvo aptiktos mažytės bokšto liekanos, didžiulio skersmens piltuvėlyje subjaurotos ir suskaidytos konstrukcijos aiškiai iliustruoja griaunančią galią.

Stulbinantys veiksniai

Šis detonavimas suteikė pirmąją informaciją apie naujojo ginklo galią, apie tai, kaip jis gali sunaikinti priešą. Tai yra keli veiksniai:

• šviesos spinduliuotė, blykstė, galinti apakinti net saugomus regėjimo organus;
• smūginė banga, tanki oro srovė, judanti iš centro, sunaikinanti daugumą pastatų;
• elektromagnetinis impulsas, kuris išmuša didžiąją dalį įrangos ir neleidžia pirmą kartą po sprogimo naudotis ryšio priemonėmis;
• prasiskverbioji spinduliuotė, pavojingiausias veiksnys tiems, kurie prisiglaudė nuo kitų žalingų veiksnių, skirstoma į alfa-beta-gama spinduliuotę;
• radioaktyvioji tarša, galinti neigiamai paveikti sveikatą ir gyvenimą dešimtis ar net šimtus metų.

Tolesnis branduolinių ginklų naudojimas, įskaitant karo veiksmus, parodė visas poveikio gyviems organizmams ir gamtai ypatybes. 1945 m. rugpjūčio 6 d. buvo paskutinė diena dešimtims tūkstančių nedidelio Hirosimos miesto, tuo metu garsėjusio keletu svarbių karinių objektų, gyventojų.

Karo baigtis Ramusis vandenynas buvo iš anksto nuspręsta, tačiau Pentagonas tikėjo, kad operacija Japonijos salyne kainuos daugiau nei milijoną JAV jūrų pėstininkų gyvybių. Buvo nuspręsta vienu akmeniu nužudyti kelis paukščius, ištraukti Japoniją iš karo, taupant desantavimo operaciją, išbandyti naują ginklą praktiškai ir paskelbti jį visam pasauliui, o svarbiausia – SSRS.

Vieną valandą nakties lėktuvas, kuriame buvo branduolinė bomba „Kid“, pakilo į misiją.

Virš miesto numesta bomba sprogo maždaug 600 metrų aukštyje 8.15 val. Visi pastatai, esantys 800 metrų atstumu nuo epicentro, buvo sunaikinti. Išliko vos kelių pastatų, skirtų 9 balų žemės drebėjimui, sienos.

Iš dešimties žmonių, kurie bombos sprogimo metu buvo 600 metrų spinduliu, tik vienas galėjo išgyventi. Šviesos spinduliuotė pavertė žmones anglimi, palikdama ant akmens šešėlių pėdsakus – tamsų vietos, kurioje buvo žmogus, įspaudą. Po to kilusi sprogimo banga buvo tokia stipri, kad galėjo išmušti stiklą 19 kilometrų atstumu nuo sprogimo vietos.

Vieną paauglį pro langą išmušė tankus oro srautas, nusileidęs, vaikinas pamatė, kaip namo sienos buvo sulankstytos tarsi kortos. Po sprogimo bangos kilo ugninis viesulas, kuris sunaikino kelis gyventojus, kurie išgyveno po sprogimo ir nespėjo palikti gaisro zonos. Asmenys, buvę toliau nuo sprogimo, pradėjo jausti didelį diskomfortą, kurio priežastis gydytojams iš pradžių buvo neaiški.

Daug vėliau, po kelių savaičių, buvo paskelbtas terminas „apsinuodijimas radiacija“, dabar žinomas kaip spindulinė liga.

Daugiau nei 280 tūkst. žmonių tapo vos vienos bombos aukomis tiek tiesiogiai nuo sprogimo, tiek nuo po to kilusių ligų.

Japonijos bombardavimas branduoliniais ginklais tuo nesibaigė. Pagal planą turėjo būti užpulti tik nuo keturių iki šešių miestų, bet oras leista smogti tik Nagasakiui. Šiame mieste bombos „Fat Man“ aukomis tapo daugiau nei 150 tūkst.

Amerikos vyriausybės pažadai surengti tokius smūgius prieš Japonijos pasidavimą lėmė paliaubas, o vėliau – susitarimo, užbaigusio pasaulinį karą, pasirašymą. Tačiau branduoliniams ginklams tai buvo tik pradžia.

Galingiausia bomba pasaulyje

Pokaris pasižymėjo SSRS bloko ir sąjungininkų su JAV ir NATO konfrontacija. 1940-aisiais amerikiečiai rimtai svarstė galimybę pulti Sovietų Sąjungą. Norint sulaikyti buvusį sąjungininką, reikėjo paspartinti bombos kūrimo darbus, o jau 1949 m., rugpjūčio 29 d., JAV monopolija branduolinių ginklų srityje buvo nutraukta. Ginklavimosi varžybų metu daugiausia dėmesio nusipelno du branduoliniai bandymai.

Bikinio atolas, geriausiai žinomas dėl savo nerimtų maudymosi kostiumėlių, 1954 m. tiesiogine prasme griaudėjo visame pasaulyje dėl ypatingos galios branduolinio užtaiso bandymų.

Amerikiečiai, nusprendę išbandyti naujos konstrukcijos atominį ginklą, užtaiso neapskaičiavo. Dėl to sprogimas pasirodė 2,5 karto galingesnis nei planuota. Buvo užpulti netoliese esančių salelių gyventojai, taip pat visur esantys japonų žvejai.

Tačiau tai nebuvo pati galingiausia amerikiečių bomba. 1960 metais buvo priimta branduolinė bomba B41, kuri dėl savo galios neišlaikė visaverčių bandymų. Užtaiso jėga buvo apskaičiuota teoriškai, baiminantis, kad toks a pavojingas ginklas.

Sovietų Sąjunga, mėgusi būti pirma visame kame, ją išbandė 1961 m., praminta „Kuzkinos motina“.

Reaguodami į Amerikos branduolinį šantažą sovietų mokslininkai sukūrė daugiausiai galinga bomba pasaulyje. Išbandytas Novaja Zemlijoje, jis paliko savo pėdsaką beveik visuose pasaulio kampeliuose. Remiantis prisiminimais, atokiausiuose kampeliuose sprogimo metu buvo juntamas nedidelis žemės drebėjimas.

Žinoma, sprogimo banga, praradusi visą griaunančią galią, galėjo apeiti Žemę. Šiandien tai yra galingiausia branduolinė bomba pasaulyje, sukurta ir išbandyta žmonijos. Žinoma, jei jo rankos būtų atrištos, Kim Jong-uno branduolinė bomba būtų galingesnė, tačiau jis neturi Naujosios Žemės, kuri galėtų tai išbandyti.

Atominės bombos įtaisas

Apsvarstykite labai primityvų, tik supratimui skirtą atominės bombos įrenginį. Yra daug atominių bombų klasių, tačiau mes apsvarstysime tris pagrindines:

• uranas, pagamintas urano 235 pagrindu, pirmą kartą susprogdintas virš Hirosimos;
• plutonis, pagrįstas plutoniu 239, pirmą kartą susprogdintas virš Nagasakio;
• termobranduolinis, kartais vadinamas vandeniliu, paremtas sunkiuoju vandeniu su deuteriu ir tričiu, laimei, jis nebuvo naudojamas prieš gyventojus.

Pirmosios dvi bombos yra pagrįstos sunkiųjų branduolių skilimo į mažesnius nekontroliuojamu būdu poveikiu. branduolinė reakcija išleidžiant didžiulį energijos kiekį. Trečiasis pagrįstas vandenilio branduolių (tiksliau, jo izotopų deuterio ir tričio) susiliejimu susidarant heliui, kuris yra sunkesnis už vandenilį. Esant tokiam pačiam bombos svoriui, vandenilinės bombos destruktyvus potencialas yra 20 kartų didesnis.

Jei uranui ir plutoniui užtenka suvesti masę, didesnę už kritinę masę (prie kurios prasideda grandininė reakcija), tai vandeniliui to nepakanka.

Norint patikimai sujungti kelis urano gabalus į vieną, naudojamas patrankos efektas, kai mažesni urano gabalai šaudomi į didesnius. Galima naudoti ir paraką, tačiau dėl patikimumo naudojami mažos galios sprogmenys.

Plutonio bomboje, kad būtų sudarytos būtinos sąlygos grandininei reakcijai, sprogmenys dedami aplink luitus su plutoniu. Dėl kumuliacinio poveikio, taip pat esančio pačiame neutronų iniciatoriaus centre (berilis su keliais miligramais polonio) būtinas sąlygas yra pasiekti.

Turi pagrindinį užtaisą, kuris pats niekaip negali sprogti, ir saugiklį. Norint sudaryti sąlygas deuterio ir tričio branduoliams susilieti, bent viename taške mums reikia neįsivaizduojamo slėgio ir temperatūros. Be to, įvyks grandininė reakcija.

Norint sukurti tokius parametrus, bomba turi įprastą, bet mažos galios branduolinį užtaisą, kuris yra saugiklis. Ją pažeidžiant susidaro sąlygos termobranduolinės reakcijos pradžiai.

Atominės bombos galiai įvertinti naudojamas vadinamasis „TNT ekvivalentas“. Sprogimas yra energijos išleidimas, garsiausias pasaulyje. sprogstamasis– TNT (TNT – trinitrotoluenas), o jam prilyginami visi nauji sprogmenų tipai. Bomba "Kid" - 13 kilotonų trotilo. Tai reiškia, kad tai atitinka 13 tūkst.

Bomba "Fat Man" - 21 kilotonas, "Cara Bomba" - 58 megatonos trotilo. Baisu pagalvoti apie 58 milijonus tonų sprogmenų, sutelktų 26,5 tonos masėje, štai kokia smagi ši bomba.

Branduolinio karo pavojai ir atominės nelaimės

Įpusėjus baisiausiam XX amžiaus karui, branduoliniai ginklai tapo didžiausia grėsme žmonijai. Iškart po Antrojo pasaulinio karo prasidėjo Šaltasis karas, kelis kartus kone peraugęs į visavertį branduolinį konfliktą. Apie grėsmę panaudoti bent vieną branduolinių bombų ir raketų pusę imta kalbėti dar šeštajame dešimtmetyje.

Visi suprato ir supranta, kad šiame kare negali būti nugalėtojų.

Daugelis mokslininkų ir politikų stengėsi tai suvaldyti. Čikagos universitetas, remdamasis atvykusių branduolinės energetikos mokslininkų, įskaitant Nobelio premijos laureatus, nuomone, paskutinio pasaulio pabaigos laikrodį nustato likus kelioms minutėms iki vidurnakčio. Vidurnaktis žymi branduolinį kataklizmą, naujo pasaulinio karo pradžią ir senojo pasaulio sunaikinimą. Bėgant metams laikrodžio rodyklės svyravo nuo 17 iki 2 minučių iki vidurnakčio.

Taip pat žinomos kelios didelės avarijos atominėse elektrinėse. Šios nelaimės netiesiogiai susijusios su ginkluote, atominės elektrinės vis dar skiriasi nuo atominių bombų, tačiau jos rodo geriausius atomo panaudojimo kariniams tikslams rezultatus. Didžiausi iš jų yra:

• 1957 m., Kyštyme avarija, dėl sandėliavimo sistemos gedimo netoli Kyštimo įvyko sprogimas;
• 1957 m. Didžioji Britanija, Šiaurės Vakarų Anglija nėra stebima dėl saugumo;
• 1979 m., JAV, įvyko sprogimas ir išmetimas iš atominės elektrinės dėl ne laiku aptikto nuotėkio;
• 1986 m., tragedija Černobylyje, 4-ojo energetinio bloko sprogimas;
• 2011 m., avarija Fukušimos stotyje, Japonijoje.

Kiekviena iš šių tragedijų paliko sunkų antspaudą šimtų tūkstančių žmonių likimams ir ištisas teritorijas pavertė negyvenamomis vietovėmis su ypatinga kontrole.

Buvo incidentų, kurie vos nekainavo atominės katastrofos pradžios. Sovietų branduoliniai povandeniniai laivai ne kartą patyrė su reaktoriumi susijusių avarijų. Amerikiečiai numetė bombonešį „Superfortress“ su dviem „Mark 39“ branduolinėmis bombomis, kurios išeiga buvo 3,8 megatonos. Tačiau suveikusi „saugos sistema“ neleido užtaisams sprogti ir katastrofos pavyko išvengti.

Branduoliniai ginklai praeityje ir dabar

Šiandien tai visiems aišku branduolinis karas sunaikins šiuolaikinę žmoniją. Tuo tarpu noras turėti branduolinį ginklą ir patekti į branduolinį klubą, o tiksliau – įsiveržti į jį, beldžiantis duris, kai kurių valstybių vadovų mintis vis dar jaudina.

Indija ir Pakistanas savavališkai sukūrė branduolinius ginklus, izraeliečiai slepia bombos buvimą.

Kai kuriems, branduolinės bombos turėjimas yra būdas įrodyti svarbą tarptautinėje arenoje. Kitiems tai yra sparnuotos demokratijos ar kitų išorinių veiksnių nesikišimo garantija. Tačiau svarbiausia, kad šie rezervai nepatektų į verslą, kuriam jie iš tikrųjų buvo sukurti.

Vaizdo įrašas

Branduolinio ginklo stulbinantys veiksniai. - 20 minučių.

Ginklas Masinis naikinimas vadinamas ginklu, galinčiu per trumpą laiką arba iš karto sukelti masinį gyventojų naikinimą (susiformuoti masinio naikinimo židinius – masinių sanitarinių nuostolių židinius). Masinio naikinimo ginklai apima: branduoliniai, cheminiai ir bakteriologiniai (biologiniai) ginklai. Nuo 1998 m. Rusijos Federacijoje buvo skiriamas nepriklausomas masinio naikinimo ginklo tipas toksinų ginklas.

Atominis ginklas – amunicija, kurios žalingas poveikis grindžiamas sprogstamųjų branduolinių reakcijų (skilimo, sintezės, dalijimosi ir sintezės vienu metu) metu išsiskiriančios intrabranduolinės energijos panaudojimu.

Branduoliniai ginklai buvo sukurti dėl branduolinės fizikos laimėjimų, dėl kurių praėjusio amžiaus 30-ųjų pabaigoje buvo galima padaryti išvadą apie grandininės urano dalijimosi reakcijos galimybę, kurią lydėjo urano išsiskyrimas. didžiulis energijos kiekis.

SSRS grandininės reakcijos skaičiavimą atliko Ya.B. Zel'dovičius ir Yu.B. Kharitonovas 1939–1940 m. Branduolinių ginklų kūrimas vienu metu buvo vykdomas keliose šalyse. 1942 m. gruodžio mėn. Vadovaujant italų fizikui E. Fermi, pirmiausia buvo atlikta valdoma grandininė urano dalijimosi reakcija (paleistas pirmasis reaktorius).

Branduolinio ginklo problema buvo tyrinėjama ir nacistinėje Vokietijoje, tačiau iki karo pabaigos ji nesugebėjo jo sukurti.

Jungtinėse Amerikos Valstijose R. Oppenheimerio vadovaujama mokslininkų grupė sukūrė atominės bombos dizainą ir iki 1945 m. buvo pagaminti pirmieji 3 pavyzdžiai. 1945 metų birželio 16 d Naujosios Meksikos valstijoje, netoli Alamogordo, buvo atliktas bandomasis pirmosios atominės bombos sprogimas, tada branduolinius ginklus panaudojo JAV Japonijoje: 1945 m. rugpjūčio 6 d. bomba buvo numesta ant Hirašimos, o po 3 dienų - ant Nagasakio, dėl ko šie miestai buvo beveik visiškai sunaikinti. Nukentėjo 215 000 žmonių (apie 43 % gyventojų), iš kurių 110 000 žmonių mirė (22 % gyventojų).

SSRS mokslinis darbas, susijęs su atomine problema, įsk. ir atominės bombos sukūrimas, nuo 1943 m., vadovaujamas I. V. Kurchatovo. Pirmieji atominės bombos bandymai buvo atlikti 1949 m. rugpjūčio mėn.

Išskirti atominė, termobranduolinė ir neutroninė amunicija. Priklausomai nuo šaudmenų galios(energija branduolinis sprogimas TNT ekvivalentu (kilotonais, megatonais)), išskirkite: itin mažus (iki 1 kt), mažus (1-10 kt), vidutinius (10-100 kt), didelius (100 kt-1 mt) ir ypač didelius. (daugiau kaip 1 mt) branduolinės amunicijos.

Pagal branduolinio ginklo naudojimo pobūdį paskirstyti (Skairė Nr. 2 / 1 ORP):antžeminiai, požeminiai, povandeniniai, paviršiniai, oro ir didelio aukščio sprogimai.

Žalingi etaloninio antžeminio sprogimo veiksniai yra: Skaidrė Nr. 2/2 ORP): šviesos emisija(30-35% branduolinio sprogimo energijos sunaudojama formavimuisi), šoko banga (50%), prasiskverbianti spinduliuotė (5%:), reljefo ir oro radioaktyvioji tarša,elektromagnetinis impulsas, taip pat psichologinis veiksnys, t.y. moralinis branduolinio sprogimo poveikis personalui.

Šoko banga - galingiausias žalingas branduolinio sprogimo veiksnys. Apie 50% visos sprogimo energijos sunaudojama jo formavimui sprogstant vidutinio ir didelio kalibro amunicijai. Antžeminiame (paviršiniame) branduoliniame sprogime tai staigios oro suspaudimo zona, sklindanti visomis kryptimis nuo sprogimo centro viršgarsiniu greičiu. Didėjant atstumui, greitis greitai mažėja, o banga silpnėja. Smūgio bangos šaltinis yra aukštas spaudimas sprogimo centre, pasiekiančio milijardus atmosferų. Didžiausias slėgis atsiranda priekinėje suspaudimo zonos riboje, kuri paprastai vadinama smūgio priekiu. Žalingą smūgio bangos poveikį lemia perteklinis slėgis, tai yra skirtumas tarp normalaus Atmosferos slėgis ir maksimalus slėgis amortizatoriaus priekyje. Smūgio banga – tai transformuota mechaninė energija, kuri neapsaugotiems žmonėms gali sukelti trauminius sužalojimus, smegenų sukrėtimus ar mirtį. Pralaimėjimai gali būti tiesioginiai arba netiesioginiai.

Koncepcija atominis ginklas jungia sprogstamuosius įtaisus, kuriuose sprogimo energija sukuriama dalijantis arba susiliejus branduoliams. Siaurąja prasme, pagal atominiai ginklai suprasti sprogstamuosius įtaisus, naudojančius sunkiųjų branduolių dalijimosi energiją. Prietaisai, kurie naudoja šviesos branduolių sintezės metu išsiskiriančią energiją, vadinami termobranduolinės.

Atominis ginklas

Branduolinė reakcija, kurios energija naudojama branduoliniuose sprogstamuosiuose įtaisuose, susideda iš branduolio dalijimosi, kai šis branduolys užfiksuoja neutroną. Neutrono sugertis gali sukelti beveik bet kurio branduolio skilimą, tačiau daugumai elementų dalijimosi reakcija įmanoma tik tuo atveju, jei neutronas, prieš jį sugerdamas savo branduolyje, turėjo energiją, viršijančią tam tikrą ribinę vertę. Galimybė praktiškai panaudoti branduolinę energiją branduoliniuose sprogstamuosiuose įtaisuose ar branduoliniuose reaktoriuose atsiranda dėl elementų, kurių branduoliai dalijasi veikiant bet kokios energijos neutronams, įskaitant savavališkai mažus. Panašią savybę turinčios medžiagos vadinamos skiliųjų medžiagų.

Vienintelė gamtoje pastebimais kiekiais randama skilioji medžiaga yra urano izotopas, kurio branduolio masė yra 235 atominės masės vienetai (uranas-235). Šio izotopo kiekis gamtiniame urane yra tik 0,7%. Likusi dalis yra uranas-238. Tiek, kiek Cheminės savybės izotopai yra visiškai vienodi, norint atskirti uraną-235 nuo natūralaus urano, būtina atlikti gana sudėtingą izotopų atskyrimo procesą. Rezultatą galima gauti labai prisodrintas uranas kuriame yra apie 94% urano-235, kuris tinkamas naudoti branduoliniuose ginkluose.

Skiliąsias medžiagas galima gauti dirbtinai, o praktiniu požiūriu mažiausiai sunku gauti plutonis-239 susidarė urano-238 branduoliui užfiksavus neutroną (ir vėlesnę tarpinių branduolių radioaktyvaus skilimo grandinę). Panašus procesas gali būti atliktas naudojant natūralų arba mažai prisodrintą uraną. Ateityje plutonis gali būti atskirtas nuo panaudoto reaktoriaus kuro cheminis apdorojimas kuro, kuris yra daug paprastesnis nei izotopų atskyrimo procesas, atliekamas gaminant ginklams skirtą uraną.

Branduoliniams sprogstamiesiems įtaisams sukurti taip pat gali būti naudojamos, pavyzdžiui, kitos skiliosios medžiagos uranas-233 gaunamas švitinant branduolinis reaktorius toris-232. bet, praktinis naudojimas rasta tik urano-235 ir plutonio-239, visų pirma dėl santykinai lengvo šių medžiagų gavimo.

Galimybę praktiškai panaudoti branduolio dalijimosi metu išsiskiriančią energiją lemia tai, kad dalijimosi reakcija gali turėti grandininį, savaime išsilaikantį pobūdį. Kiekviename dalijimosi įvykyje susidaro maždaug du antriniai neutronai, kurie, užfiksuoti skiliosios medžiagos branduolių, gali sukelti jų dalijimąsi, o tai savo ruožtu veda prie dar daugiau neutronų susidarymo. Kuriant specialios sąlygos, neutronų skaičius, taigi ir dalijimosi įvykių skaičius, auga iš kartos į kartą.

Skilimo įvykių skaičiaus priklausomybę nuo laiko galima apibūdinti naudojant vadinamąjį neutronų dauginimo koeficientą k, kuris yra lygus skirtumui tarp neutronų, pagamintų per vieną dalijimosi įvykį, ir neutronų, prarastų dėl absorbcijos, kuri nėra sukelti dalijimąsi arba ištrūkti iš skiliųjų medžiagų masės ... Taigi parametras k atitinka dalijimosi įvykių, sukeliančių vieno branduolio skilimą, skaičių. Jei parametras k yra mažesnis už vieną, tada dalijimosi reakcija neturi grandininio pobūdžio, nes neutronų, galinčių sukelti dalijimąsi, skaičius yra mažesnis už pradinį jų skaičių. Kai pasiekiama reikšmė k = 1, neutronų, sukeliančių dalijimąsi, taigi ir skilimo įvykius, skaičius iš kartos į kartą nesikeičia. Skilimo reakcija įgauna savaime išsilaikantį grandininį pobūdį. Medžiagos būsena, kurioje ji realizuojama grandininė reakcija vadinamas padalijimu su k = 1 kritiškas... Kai k> 1, kalbama apie superkritinę būseną.

Padalinių skaičiaus priklausomybė nuo laiko gali būti pavaizduota taip:

N = N o * exp ((k-1) * t / T)

• N Ar bendras dalijimosi įvykių, įvykusių per t nuo reakcijos pradžios,
• N 0 Ar pirmosios kartos branduolių skaičius, k yra neutronų dauginimo koeficientas,
• T – „kartų kaitos“ metas, t.y. vidutinis laikas tarp nuoseklių padalijimo veiksmų, būdinga prasmė kuri yra 10 -8 sek.

Jei darysime prielaidą, kad grandininė reakcija prasideda nuo vieno dalijimosi veiksmo, o dauginimo koeficiento reikšmė yra 2, tada nesunku įvertinti kartų skaičių, kurio reikia norint išleisti energiją, lygiavertę 1 kilotonos TNT sprogimui (10 12 kalorijų arba 4.1910 12 J). Kadangi kiekvienas dalijimosi įvykis išskiria maždaug 180 MeV (2,910–11 J) energiją, turėtų įvykti 1,4510 23 skilimo įvykiai (tai atitinka maždaug 57 g skiliosios medžiagos dalijimąsi). Panašus skilimų skaičius įvyks per maždaug 53 skiliųjų branduolių kartas. Visas procesas užtruks apie 0,5 mikrosekundės, o didžioji energijos dalis buvo išleista per pastarąsias kelias kartas. Procesą pratęsus vos keliomis kartomis, žymiai padidės išsiskiriančios energijos kiekis. Taigi, norint padidinti sprogimo energiją 10 kartų (iki 100 kt), reikia tik penkių papildomų kartų.

Pagrindinis parametras, lemiantis grandininės dalijimosi reakcijos galimybę ir energijos išsiskyrimo greitį šios reakcijos metu, yra neutronų dauginimo koeficientas. Šis koeficientas priklauso ir nuo skiliųjų branduolių savybių, tokių kaip antrinių neutronų skaičius, skerspjūviai dalijimosi ir gaudymo reakcijoms, ir nuo išoriniai veiksniai nustatantis neutronų praradimą, atsirandantį dėl jų ištrūkimo iš skiliosios medžiagos masės. Neutronų pabėgimo tikimybė priklauso nuo geometrinės bandinio formos ir didėja didėjant jo paviršiaus plotui. Neutrono pagavimo tikimybė yra proporcinga daliosios medžiagos branduolių koncentracijai ir kelio, kurį neutronas eina mėginyje, ilgiui. Jei imsime sferos formos pavyzdį, tada, padidėjus mėginio masei, neutronų gaudymo, dėl kurio vyksta dalijimasis, tikimybė auga greičiau nei jo pabėgimo tikimybė, o tai padidina dauginimo koeficientą. Vadinama masė, kuriai esant toks mėginys pasiekia kritinę būseną (k = 1). kritinė masė skiliosios medžiagos. Labai prisodrintam uranui kritinė masė yra apie 52 kg, ginklų klasės plutoniui – 11 kg. Kritinę masę galima sumažinti apytiksliai perpus, apjuosiant skiliųjų mėginį neutronus atspindinčios medžiagos sluoksniu, pavyzdžiui, beriliu arba gamtiniu uranu.

Grandininė reakcija galima net esant mažesniam daliosios medžiagos kiekiui. Kadangi surinkimo tikimybė yra proporcinga branduolių koncentracijai, mėginio tankio padidėjimas, pavyzdžiui, dėl jo suspaudimo, gali sukelti kritinės būsenos atsiradimą mėginyje. Būtent šis metodas naudojamas branduoliniuose sprogstamuosiuose įtaisuose, kurių metu subkritinėje būsenoje esanti skiliosios medžiagos masė nukreipto sprogimo pagalba paverčiama superkritine, užtaisą veikiant stipriu suspaudimo laipsniu. . Mažiausias skiliosios medžiagos kiekis, reikalingas grandininei reakcijai, daugiausia priklauso nuo praktiškai pasiekiamo suspaudimo laipsnio.

Skiliosios medžiagos masės suspaudimo laipsnis ir greitis lemia ne tik skiliosios medžiagos kiekį, reikalingą sprogstamajam įtaisui sukurti, bet ir sprogimo galia... Taip yra dėl to, kad grandininės reakcijos metu išsiskirianti energija lemia greitą skiliųjų medžiagų masės kaitinimą ir dėl to šios masės išsiplėtimą. Po kurio laiko įkrova praranda kritiškumą ir grandininė reakcija nutrūksta. Kadangi bendra sprogimo energija priklauso nuo branduolių, kurie turėjo laiko dalytis per tą laiką, kai krūvis buvo kritinėje būsenoje, skaičiaus, norint gauti pakankamai didelę sprogimo galią, būtina išlaikyti sprogimo masę. skiliosios medžiagos kritinės būklės kuo ilgiau. Praktiškai tai pasiekiama greitai suspaudžiant užtaisą naudojant nukreiptą sprogimą, todėl grandininės reakcijos pradžioje skiliosios medžiagos masė turi labai didelę kritiškumo ribą.

Kadangi suspaudimo proceso metu krūvis yra kritinės būsenos, būtina pašalinti pašalinius neutronų šaltinius, kurie gali sukelti grandininę reakciją dar prieš krūviui pasiekus reikiamą kritiškumo laipsnį. Anksti prasidėjus grandininei reakcijai, pirma, sumažės energijos išsiskyrimo greitis ir, antra, anksčiau padidės krūvis ir praras kritiškumą. Kai skiliosios medžiagos masė yra kritinės būklės, grandininę reakciją gali sukelti savaiminis urano arba plutonio branduolių dalijimasis. Tačiau savaiminio dalijimosi intensyvumas yra nepakankamas, kad būtų užtikrintas reikiamas grandininės reakcijos pradžios momento sinchronizavimas su medžiagos suspaudimo procesu ir pakankamas didelis skaičius Pirmosios kartos neutronai. Norėdami išspręsti šią problemą, naudojami branduoliniai sprogstamieji įtaisai specialus šaltinis neutronai, kurie suteikia neutronų „įpurškimą“ į skiliosios medžiagos masę. Neutronų „įpurškimo“ momentas turi būti kruopščiai sinchronizuotas su suspaudimo procesu, nes per anksti prasidėjus grandininei reakcijai greitai prasidės skiliųjų medžiagų sklaida ir dėl to smarkiai sumažės energija. nuo sprogimo.

Pirmąjį branduolinį sprogstamąjį įtaisą JAV susprogdino 1945 metų liepos 16 dieną Alamogordo mieste, Naujojoje Meksikoje. Prietaisas buvo plutonio bomba, kuri panaudojo kryptinį sprogimą, kad sukurtų kritiškumą. Sprogimo galia buvo apie 20 kt. SSRS pirmasis branduolinis sprogstamasis įtaisas, panašus į amerikietišką, buvo susprogdintas 1949 metų rugpjūčio 29 dieną.

Termobranduolinis ginklas

V termobranduoliniai ginklai sprogimo energija susidaro vykstant lengvųjų branduolių, tokių kaip deuterio, tričio, kurie yra vandenilio ar ličio izotopai, sintezės reakcijos. Tokios reakcijos gali vykti tik esant labai aukštai temperatūrai, kuriai esant pakanka branduolių kinetinės energijos priartinti branduolius iki pakankamai mažo atstumo. Aptariama temperatūra yra apie 10 7–10 8 K.

Sintezės reakcijas, siekiant padidinti sprogimo galią, galima panaudoti įvairiais būdais. Pirmasis – talpyklos su deuteriu arba tričiu (arba ličio deuteridu) įdėjimas į įprastą branduolinį įrenginį. Aukšta temperatūra, kylanti sprogimo metu, lemia tai, kad lengvųjų elementų branduoliai pradeda reakciją, dėl kurios išsiskiria papildoma energija. Naudodami šį metodą galite žymiai padidinti sprogimo galią. Tuo pačiu metu tokio sprogstamojo įtaiso galią vis dar riboja ribotas skiliosios medžiagos plėtimosi laikas.

Kitas būdas yra daugiapakopių sprogstamųjų įtaisų kūrimas, kai dėl ypatingos sprogstamojo įtaiso konfigūracijos įprasto branduolinio užtaiso (vadinamojo pirminio užtaiso) energija naudojama norint sukurti reikiamą temperatūrą atskirai esančioje vietoje. antrinis" termobranduolinis krūvis, kurio energija savo ruožtu gali būti panaudota trečiajam krūviui susprogdinti ir kt. Pirmasis tokio įtaiso – Mike'o sprogimo – bandymas buvo atliktas JAV 1952 m. lapkričio 1 d., SSRS pirmą kartą panašus įtaisas buvo išbandytas 1955 m. lapkričio 22 d. Taip sukonstruoto sprogstamojo užtaiso galia gali būti savavališkai didelis. Galingiausias branduolinis sprogimas buvo pagamintas būtent daugiapakopio sprogstamojo įtaiso pagalba. Sprogimo galia siekė 60 Mt, o įrenginio galią panaudojo tik trečdalis.

Branduolinio sprogimo įvykių seka

Didžiulis energijos kiekis, atsirandantis vykstant dalijimosi grandininei reakcijai, sukelia greitą sprogstamosios medžiagos įkaitinimą iki maždaug 10 7 K temperatūros. Tokioje temperatūroje medžiaga yra intensyviai skleidžianti jonizuota plazma. Šiame etape apie 80% sprogimo energijos išsiskiria elektromagnetinės spinduliuotės energijos pavidalu. Didžiausia šios spinduliuotės energija, vadinama pirmine, patenka į spektro rentgeno diapazoną. Tolesnę branduolinio sprogimo įvykių eigą daugiausia lemia pirminės šiluminės spinduliuotės sąveikos su aplinka, supančia sprogimo epicentrą, pobūdis, taip pat šios aplinkos savybės.

Jei sprogimas vyksta mažame atmosferos aukštyje, pirminė sprogimo spinduliuotė sugeriama ore kelių metrų atstumu. Rentgeno spinduliuotės sugertis sukelia sprogimo debesį, kuriam būdinga labai aukšta temperatūra. Pirmajame etape šis debesis išauga dėl spinduliuotės energijos perdavimo iš karštos vidinės debesies dalies į šaltą aplinką. Dujų temperatūra debesyje yra maždaug pastovi visame tūryje ir mažėja, kai ji didėja. Tuo metu, kai debesies temperatūra nukrenta iki maždaug 300 tūkstančių laipsnių, debesies priekio greitis sumažėja iki verčių, panašių į garso greitį. Šiuo metu, šoko banga, kurio priekis „atsiskiria“ nuo sprogimo debesies ribos. 20 kt galios sprogimo atveju šis įvykis įvyksta maždaug po 0,1 ms po sprogimo. Sprogimo debesies spindulys šiuo metu yra apie 12 metrų.

Sprogimo debesies šiluminės spinduliuotės intensyvumą visiškai lemia tariamoji jo paviršiaus temperatūra. Kurį laiką dėl sprogimo bangos pratekėjimo įkaitęs oras užmaskuoja sprogimo debesį, sugerdamas jo skleidžiamą spinduliuotę, todėl matomo sprogimo debesies paviršiaus temperatūra atitinka oro temperatūrą už debesies. šoko priekis, kuris mažėja, kai priekis didėja. Praėjus maždaug 10 milisekundžių nuo sprogimo pradžios, temperatūra priekyje nukrenta iki 3000 ° С ir vėl tampa skaidrus spinduliuotei iš sprogimo debesies. Sprogimo debesies matomo paviršiaus temperatūra vėl pradeda kilti ir maždaug per 0,1 s nuo sprogimo pradžios pasiekia apie 8000 ° C (20 kt galios sprogimui). Šiuo metu sprogimo debesies spinduliuotės galia yra maksimali. Po to debesies matomo paviršiaus temperatūra ir atitinkamai jo skleidžiama energija sparčiai mažėja. Dėl to didžioji spinduliuotės energijos dalis išspinduliuojama greičiau nei per vieną sekundę.

Šiluminės spinduliuotės impulso susidarymas ir smūginės bangos susidarymas įvyksta ankstyviausiuose sprogimo debesies egzistavimo etapuose. Kadangi debesies viduje yra didžioji dalis per sprogimą susidariusių radioaktyviųjų medžiagų, tolimesnė jo raida lemia radioaktyviųjų kritulių pėdsakų susidarymą. Sprogimo debesiui atvėsus tiek, kad jis nebespinduliuoja matomoje spektro srityje, jo dydžio didėjimo procesas dėl šiluminio plėtimosi tęsiasi ir jis pradeda kilti aukštyn. Kylant, debesis su savimi neša didelę oro ir dirvožemio masę. Per kelias minutes debesis pasiekia kelių kilometrų aukštį ir gali pasiekti stratosferą. Radioaktyviųjų nuosėdų greitis priklauso nuo kietųjų dalelių, ant kurių jos kondensuojasi, dydžio. Jeigu besiformuojantis sprogimo debesis pasieks paviršių, debesiui kylant susinešiamo grunto kiekis bus pakankamai didelis ir radioaktyviosios medžiagos nusės daugiausia ant dirvožemio dalelių, kurių dydis gali siekti keletą milimetrų. Tokios dalelės iškrenta ant paviršiaus santykinai arti sprogimo epicentro, o iškritimo metu jų radioaktyvumas praktiškai nesumažėja.

Jei sprogimo debesis neliečia paviršiaus, jame esančios radioaktyviosios medžiagos kondensuojasi į daug mažesnes daleles, kurių būdingas dydis yra 0,01-20 mikronų. Kadangi tokios dalelės gali egzistuoti ilgą laiką viršutiniai sluoksniai atmosferoje, jie išsisklaido labai dideliame plote ir per laiką, praėjusį iki iškritimo į paviršių, sugeba prarasti didelę savo radioaktyvumo dalį. Tokiu atveju radioaktyvus pėdsakas praktiškai nepastebėta. Minimalus aukštis virš jūros lygio, kuriame sprogimas nesukelia radioaktyvaus pėdsako, priklauso nuo sprogimo galios ir yra apie 200 metrų, jei sprogimas yra 20 kt galios, ir apie 1 km, kai sprogimas su galia iš 1 Mt.

Smūgio banga, susiformuojanti ankstyvose sprogimo debesies stadijose, yra vienas iš pagrindinių žalingų atmosferinio branduolinio sprogimo veiksnių. Pagrindinės smūginės bangos charakteristikos yra didžiausias viršslėgis ir dinaminis slėgis bangos priekyje. Objektų gebėjimas atlaikyti smūginės bangos poveikį priklauso nuo daugelio veiksnių, tokių kaip laikančiųjų elementų, statybinės medžiagos, orientacijos priekio atžvilgiu. 1 atm (15 psi) viršslėgis, susidaręs 2,5 km atstumu nuo 1 Mt žemės sprogimo, gali sunaikinti kelių aukštų gelžbetoninį pastatą. Kad atlaikytų smūginės bangos poveikį, kariniai objektai, ypač balistinių raketų silosai, suprojektuoti taip, kad galėtų atlaikyti per didelį šimtų atmosferų slėgį. Teritorijos, kurioje 1 Mt sprogimas sukuria tokį slėgį, spindulys yra apie 200 metrų. Atitinkamai, pataikant į užkietėjusius taikinius, atakuojančių balistinių raketų tikslumas vaidina ypatingą vaidmenį.

Pradinėse smūginės bangos egzistavimo stadijose jos priekis yra sfera, kurios centras yra sprogimo taške. Frontui pasiekus paviršių, susidaro atspindėta banga. Kadangi atsispindėjusi banga sklinda terpėje, per kurią praėjo tiesioginė banga, jos sklidimo greitis pasirodo kiek didesnis. Dėl to tam tikru atstumu nuo epicentro šalia paviršiaus susilieja dvi bangos, sudarydamos frontą, kuriam būdingas maždaug dvigubai didesnis slėgis. Kadangi tam tikros galios sprogimo atveju atstumas, kuriuo susidaro toks frontas, priklauso nuo sprogimo aukščio, sprogimo aukštis gali būti pasirinktas taip, kad būtų gautos didžiausios perteklinio slėgio vertės tam tikrame plote. Jei sprogimo tikslas yra sunaikinti sustiprintus karinius objektus, optimalus sprogimo aukštis yra labai mažas, todėl neišvengiamai susidaro nemažas radioaktyviųjų nuosėdų kiekis.

Kitas žalingas branduolinių ginklų veiksnys yra skvarbus, kuris yra didelės energijos neutronų ir gama kvantų srautas, susidarantis tiek tiesiogiai sprogimo metu, tiek dėl skilimo produktų skilimo. Kartu su neutronais ir gama kvantais, vykstant branduolinėms reakcijoms, susidaro ir alfa bei beta dalelės, kurių įtakos galima nepaisyti dėl to, kad jos labai efektyviai sulaikomos kelių metrų atstumu. Neutronai ir gama kvantai ir toliau išsiskiria gana ilgą laiką po sprogimo, paveikdami radiacinę aplinką. Iš tikrųjų prasiskverbią spinduliuotę paprastai sudaro neutronai ir gama kvantai, atsirandantys per pirmąją minutę po sprogimo. Toks apibrėžimas atsirado dėl to, kad per maždaug minutę sprogimo debesis sugeba pakilti iki tokio aukščio, kad spinduliuotės srautas paviršiuje taptų praktiškai nematomas.

Prasiskverbiančios srovės intensyvumas ir atstumas, kuriuo jo veikimas gali sukelti didelę žalą, priklauso nuo sprogstamojo įtaiso galios ir jo konstrukcijos. gautas maždaug 3 km atstumu nuo epicentro termobranduolinis sprogimas 1 Mt talpos pakanka sukelti rimtų biologinius pokyčiusžmogaus organizme. Branduolinis sprogstamasis įtaisas gali būti specialiai suprojektuotas taip, kad padidintų prasiskverbiančios spinduliuotės žalą, lyginant su kitų žalingų veiksnių (vadinamoji. neutroninis ginklas).

Procesai, vykstantys per sprogimą dideliame aukštyje, kur oro tankis yra mažas, šiek tiek skiriasi nuo tų, kurie vyksta sprogimo metu mažame aukštyje. Visų pirma, dėl mažo oro tankio pirminės šiluminės spinduliuotės sugertis vyksta daug didesniais atstumais, o sprogimo debesies dydis gali siekti dešimtis kilometrų. Jonizuotų debesies dalelių sąveikos procesai su magnetinis laukasŽemė. Sprogimo metu susidariusios jonizuotos dalelės taip pat daro pastebimą įtaką jonosferos būklei, apsunkindamos, o kartais ir neįmanodamos radijo bangų sklidimo (šiuo efektu galima apakinti radarų stotis).

Vienas iš didelio aukščio sprogimo rezultatų yra galingo sprogimo atsiradimas elektromagnetinis impulsas plinta labai dideliame plote. Elektromagnetinis impulsas kyla dėl sprogimo mažame aukštyje, tačiau įtampa elektromagnetinis laukasšiuo atveju jis greitai mažėja didėjant atstumui nuo epicentro. Sprogimo dideliame aukštyje atveju elektromagnetinio impulso veikimo sritis apima beveik visą Žemės paviršių, matomą iš sprogimo taško.

Jei sprogimas vykdomas po žeme, pradinėje sprogimo stadijoje pirminės šiluminės spinduliuotės sugėrimas į aplinką sukelia ertmės susidarymą, kurio slėgis greičiau nei per mikrosekundę pakyla iki kelių milijonų atmosferų. Be to, per sekundės dalį aplinkinėje uolienoje susidaro smūginė banga, kurios priekis aplenkia sprogimo ertmės sklidimą. Smūgio banga sukelia arti epicentro esančios uolos sunaikinimą ir, jai judant, susilpnėja, sukelia eilę seisminių impulsų, lydinčių požeminį sprogimą. Sprogimo ertmė ir toliau plečiasi šiek tiek lėčiau nei pradžioje, galiausiai pasiekdama reikšmingus matmenis. Taigi, 150 kt galios sprogimo suformuotos ertmės spindulys gali siekti 50 metrų. Šiame etape ertmės sienos yra išlydyta uoliena. Trečiajame etape dujos ertmės viduje atvėsta, o išlydyta uoliena sukietėja apačioje.

Per kitą etapą, kuris gali trukti nuo kelių sekundžių iki kelių valandų, dujų slėgis ertmėje nukrenta taip, kad jos nebeatlaiko viršutinių uolienų sluoksnių, kurie griūva žemyn, apkrovos. Rezultatas yra vertikali cigaro formos konstrukcija, užpildyta uolienų nuolaužomis. Šios konstrukcijos dydis priklauso nuo uolos, kurioje įvyko sprogimas, pobūdžio. Viršutiniame šios konstrukcijos gale lieka ertmė, užpildyta radioaktyviomis dujomis. Jei sprogimas įvyko nepakankamai giliame gylyje, dalis dujų gali išeiti į paviršių.

Yra labiausiai destruktyvus iš visų esamų rūšių ginklai. Branduolinio ginklo atsargų skaičius Žemėje pasiekia tokias proporcijas, kad mūsų planetai pakaks kelis kartus sunaikinti.

Federalinė švietimo agentūra

TOMSK VALSTYBINIO VALDYMO SISTEMŲ IR RADIJOELEKTRONIKOS UNIVERSITETAS (TUSUR)

Radioelektroninių technologijų katedra ir aplinkos monitoringas(RETEM)

Kursinis darbas

„TG ir B“ disciplinoje

Atominis ginklas: kūrimo istorija, įrenginys ir žalingi veiksniai

227 studentų grupė

Tolmačiovas M.I.

Prižiūrėtojas

RETEM katedros lektorius,

I. E. Chorevas

Tomskas 2010 m

Kursinio darbo ___ puslapių, 11 paveikslų, 6 šaltiniai.

Šis kurso projektas apima Pagrindiniai klausimai branduolinių ginklų kūrimo istorijoje. Pateikiami pagrindiniai atominių apvalkalų tipai ir charakteristikos.

Pateikiama branduolinių sprogimų klasifikacija. Svarstomos įvairios energijos išsiskyrimo sprogimo metu formos; jo paplitimo tipai ir poveikis žmogui.

Ištirtos reakcijos, vykstančios branduolinių sviedinių vidiniuose apvalkaluose. Detaliai aprašomi žalingi branduolinių sprogimų veiksniai.

Kursinis darbas atliktas teksto redaktoriumi Microsoft Word 2003

2.4 Branduolinio sprogimo žalingi veiksniai

2.4.4 Radioaktyvioji tarša

3.1 Pagrindiniai branduolinių ginklų elementai

3.3 Termobranduolinės bombos įtaisas

Įvadas

Iki XIX amžiaus pabaigos elektronų apvalkalo struktūra buvo pakankamai ištirta, tačiau žinių apie atomo branduolio sandarą buvo labai mažai, be to, jos buvo prieštaringos.

1896 metais buvo aptiktas reiškinys, gavęs radioaktyvumo pavadinimą (iš lotyniško žodžio „radius“ – spindulys). Šis atradimas suvaidino svarbų vaidmenį tolesnėje atominių branduolių struktūros spinduliuotėje. Maria Sklodowska-Curie ir Pierre

Curie nustatė, kad, be urano, toris, polonis ir cheminiai urano junginiai su toriu turi tokią pat spinduliuotę kaip uranas.

Tęsdami tyrimus, 1898 metais jie iš urano rūdos išskyrė medžiagą, kuri yra kelis milijonus kartų aktyvesnė už uraną, ir pavadino ją radžiu, o tai reiškia spinduliuojantį. Medžiagos, turinčios spinduliuotę, kaip uranas ar radis, buvo vadinamos radioaktyviosiomis, o pats reiškinys pradėtas vadinti radioaktyvumu.

XX amžiuje mokslas žengė radikalų žingsnį tirdamas radioaktyvumą ir panaudodamas medžiagų radioaktyviąsias savybes.

Šiuo metu branduolinį ginklą savo ginkluote turi 5 šalys: JAV, Rusija, Didžioji Britanija, Prancūzija, Kinija, o šis sąrašas artimiausiais metais bus pildomas.

Dabar sunku įvertinti branduolinio ginklo vaidmenį. Viena vertus, tai yra galinga atgrasymo priemonė, kita vertus, ji yra pati didžiausia veiksminga priemonė stiprinti taiką ir užkirsti kelią kariniams konfliktams tarp jėgų.

Iššūkis, su kuriuo susiduria šiuolaikinė žmonija, yra užkirsti kelią branduolinio ginklavimosi varžyboms, nes mokslinės žinios gali pasitarnauti humaniškiems, kilniems tikslams.

1. Branduolinio ginklo kūrimo ir plėtros istorija

1905 metais Albertas Einšteinas paskelbė savo specialiąją reliatyvumo teoriją. Pagal šią teoriją masės ir energijos santykis išreiškiamas lygtimi E = mc 2, o tai reiškia, kad tam tikra masė (m) yra susijusi su energijos kiekiu (E), lygiu šiai masei padauginus iš greičio kvadrato. šviesos (c). Labai mažas medžiagos kiekis prilygsta dideliam energijos kiekiui. Pavyzdžiui, 1 kg medžiagos, paverstos energija, prilygtų energijai, išsiskiriančiai sprogus 22 megatonams TNT.

1938 metais vokiečių chemikams Otto Hahnui ir Fritzui Strassmannui eksperimentų dėka pavyko suskaidyti urano atomą į dvi maždaug lygias dalis, bombarduodami uraną neutronais. Britų fizikas Robertas Frischas paaiškino, kaip energija išsiskiria, kai atomo branduolys dalijasi.

1939 metų pradžioje prancūzų fizikas Joliot-Curie padarė išvadą, kad galima grandininė reakcija, kuri sukels siaubingos griaunamosios jėgos sprogimą ir kad uranas gali tapti energijos šaltiniu, kaip ir įprasta sprogstamoji medžiaga.

Ši išvada buvo postūmis kurti branduolinius ginklus. Europa buvo Antrojo pasaulinio karo išvakarėse ir galimas jo turėjimas galingas ginklas pastūmėjo jį greičiau sukurti, tačiau didelio kiekio urano rūdos prieinamumo didelio masto tyrimams problema tapo stabdžiu.

Fizikai iš Vokietijos, Anglijos, JAV, Japonijos dirbo kurdami atominius ginklus, suprasdami, kad neįmanoma atlikti darbų be pakankamo urano rūdos kiekio. 1940 m. rugsėjį JAV pagal suklastotus dokumentus iš Belgijos įsigijo didelį kiekį reikalingos rūdos, o tai leido joms įsibėgėti kurti branduolinius ginklus.

branduolinio ginklo sprogdinimo sviedinys

Prieš prasidedant Antrajam pasauliniam karui Albertas Einšteinas parašė laišką JAV prezidentui Franklinui Rooseveltui. Jame tariamai buvo kalbama apie nacistinės Vokietijos bandymus išvalyti uraną-235, o tai gali paskatinti juos sukurti atominę bombą. Dabar tapo žinoma, kad vokiečių mokslininkai buvo labai toli nuo grandininės reakcijos. Jų planuose buvo sukurti „nešvarią“, labai radioaktyvią bombą.

Kad ir kaip būtų, JAV vyriausybė nusprendė kuo greičiau sukurti atominę bombą. Šis projektas įėjo į istoriją kaip „Manheteno projektas“. Per ateinančius šešerius metus, nuo 1939 iki 1945 m., Manheteno projektui buvo išleista daugiau nei du milijardai dolerių. Tenesio valstijoje, Oak Ridge mieste buvo pastatyta didžiulė urano valymo gamykla. Buvo pasiūlytas gryninimo būdas, kai dujų centrifuga atskiria lengvąjį uraną-235 nuo sunkesnio urano-238.

JAV teritorijoje, Naujosios Meksikos valstijos dykumose, 1942 m. buvo įkurtas Amerikos branduolinis centras. Prie projekto dirbo daug mokslininkų, pagrindinis buvo Robertas Oppenheimeris. Jam vadovaujant buvo surinkti geriausi to meto protai ne tik iš JAV ir Anglijos, bet praktiškai iš visos Vakarų Europos. Kuriant branduolinius ginklus dirbo didžiulė komanda, įskaitant 12 laureatų Nobelio premija... Darbas laboratorijoje nenutrūko nė minutei.

Tuo tarpu Europoje vyko Antrasis pasaulinis karas, o Vokietija masiškai bombardavo Anglijos miestus, dėl kurių kilo pavojus anglams. atominis projektas„Tub Alloys“, o Anglija savanoriškai paaukojo savo kūrybą ir pirmaujančius mokslininkus projektui, o tai leido JAV užimti lyderio poziciją plėtojant branduolinę fiziką (branduolinių ginklų kūrimą).

1945 m. liepos 16 d. ryški blykstė apšvietė dangų virš plokščiakalnio Jemezo kalnuose į šiaurę nuo Naujosios Meksikos. Į grybus panašus radioaktyvių dulkių debesis pakilo 30 000 pėdų. Sprogimo vietoje liko tik žalio radioaktyvaus stiklo šukės, kurios virto smėliu. Tai buvo atominės eros pradžia.

Iki 1945 m. vasaros amerikiečiai sugebėjo surinkti dvi atomines bombas, pavadintas „Kid“ ir „Fat Man“. Pirmoji bomba svėrė 2722 kg ir buvo pakrauta prisodrintu uranu-235. „Fat Man“ su plutonio-239 užtaisu, kurio talpa didesnė nei 20 kt, svėrė 3175 kg.

1945 metų rugpjūčio 6 dienos rytą Malysh bomba buvo numesta virš Hirosimos, o rugpjūčio 9 dieną – virš Nagasakio miesto. Bendrus žmonių nuostolius ir šių sprogdinimų sunaikinimo mastą apibūdina šie skaičiai: akimirksniu mirė nuo šiluminės spinduliuotės (temperatūra apie 5000 laipsnių C) ir smūginės bangos – 300 tūkstančių žmonių, dar 200 tūkstančių buvo sužeisti, apdeginti, apšvitinti. Visi pastatai buvo visiškai sunaikinti 12 kv.km plote. Šie sprogdinimai sukrėtė visą pasaulį.

Manoma, kad šie 2 įvykiai pažymėjo branduolinio ginklavimosi lenktynių pradžią.

Tačiau jau 1946 m. ​​SSRS jie buvo atrasti ir nedelsiant pradėti kurti dideli indėliai aukštesnės kokybės uranas. Netoli Semipalatinsko miesto buvo pastatyta bandymų aikštelė. O 1949 metų rugpjūčio 29 dieną pirmasis sovietinis branduolinis prietaisas kodiniu pavadinimu „RDS-1“. Semipalatinsko poligone įvykęs įvykis informavo pasaulį apie branduolinių ginklų sukūrimą SSRS, o tai nutraukė Amerikos monopolį dėl žmonijai naujų ginklų laikymo.

2. Branduoliniai ginklai – masinio naikinimo ginklai

2.1 Branduoliniai ginklai

Branduolinės ar atominis ginklas- sprogstamasis ginklas, pagrįstas branduolinės energijos, išsiskiriančios sunkiųjų branduolių dalijimosi grandininės reakcijos arba lengvųjų branduolių termobranduolinės sintezės reakcijos metu, panaudojimu. Nurodo masinio naikinimo ginklus (MNG) kartu su biologiniais ir cheminiais ginklais.

Branduolinis sprogimas yra momentinis didelio kiekio intrabranduolinės energijos išlaisvinimas ribotame tūryje.

Branduolinio sprogimo centras yra taškas, kuriame įvyksta protrūkis arba yra ugnies kamuolio centras, o epicentras yra sprogimo centro projekcija į žemės ar vandens paviršių.

Branduoliniai ginklai yra galingiausi ir pavojingų rūšių masinio naikinimo ginklų, grasinančių visai žmonijai precedento neturinčiu sunaikinimu ir milijonų žmonių sunaikinimu.

Jei sprogimas įvyksta ant žemės ar veikiau arti jos paviršiaus, tai dalis sprogimo energijos seisminių virpesių pavidalu perduodama į Žemės paviršių. Atsiranda reiškinys, kuris savo savybėmis primena žemės drebėjimą. Dėl tokio sprogimo susidaro seisminės bangos, kurios žeme sklinda labai dideliais atstumais. Pražūtingas bangos poveikis apsiriboja kelių šimtų metrų spinduliu.

Dėl itin aukštos sprogimo temperatūros atsiranda ryškus šviesos blyksnis, kurio intensyvumas šimtus kartų didesnis už intensyvumą saulės spinduliai krentant į Žemę. Blykstė sukuria didžiulį šilumos ir šviesos kiekį. Šviesos spinduliuotė sukelia savaiminį degių medžiagų užsidegimą ir žmonių odos nudegimus daugelio kilometrų spinduliu.

Šiuolaikinės karybos priemonės ir jas žalojantys veiksniai, gyventojų apsaugos priemonės

Ginklai žmonijos istorijoje atsirado primityvioje visuomenėje. Priešistoriniai kariai buvo ginkluoti pagaliais, medinėmis ietimis su kaulais ar akmenimis, lankais, akmeniniai kirviai... Tada buvo bronziniai ir geležiniai kardai, ietis su metaliniais antgaliais. Atradus paraką, buvo išrasti šaunamieji ginklai. Vienu pirmųjų tokių ginklų pavyzdžių laikomas modf (metalinis vamzdis), pritvirtintas prie koto. Ji šaudė apvaliais metaliniais patrankų sviediniais ir buvo naudojama arabų XII-XIII a. XIV amžiuje. pasirodė šaunamieji ginklai Vakarų Europa ir Rusijoje. Nuo pat įkūrimo buvo nuolat tobulinamas. šaunamieji ginklai kaip labiausiai veiksminga priemonė priešo pralaimėjimas. XVI amžiuje. buvo sukurti pirmieji pavyzdžiai šautuvas ginklas(pishchal, tinkantis). XIX amžiaus antroje pusėje. greitašaudžiai, o paskui atsirado automatiniai ginklai ir minosvaidžiai. Pirmojo pasaulinio karo metais pradėti naudoti aviacijos ir giluminiai užtaisai. Antrojo pasaulinio karo metu pirmą kartą buvo panaudoti raketų paleidimo įrenginiai, valdomų raketų lėktuvai (V-1) ir balistinės raketos (V-2).

Didžiųjų branduolinės fizikos atradimų eros (XIX a. pabaiga – XX a. pradžia) atsirado naujas milžiniškos griaunamosios galios ginklas, pagrįstas intrabranduolinės energijos, išsiskiriančios kai kurių urano ir plutonio izotopų sunkiųjų branduolių dalijimosi grandininių reakcijų metu, naudojimu. Pirmąjį naujojo ginklo bandymą Jungtinės Amerikos Valstijos atliko 1945 metų liepos 16 dieną Naujosios Meksikos valstijoje specialioje poligone. Šiuos ginklus JAV panaudojo Antrojo pasaulinio karo pabaigoje prieš Japonijos miestus Hirosimą ir Nagasakį. Hirosima patyrė atominis bombardavimas 1945 m. rugpjūčio 6 d., o Nagasakis - 1945 m. rugpjūčio 9 d. Dėl šių sprogdinimų buvo sunaikinta nemaža dalis Hirosimos, žuvo ir buvo sužeista daugiau nei 140 tūkst. žmonių, Nagasakyje buvo sugriauta beveik trečdalis pastatų ir statinių, žuvo ir sužeista apie 75. tūkst. gyventojų.

Šiuo metu iš visų esamų ginklų pagal poveikio priešo darbo jėgai, įrangai ir ginkluotei laipsnį išskiriami masinio naikinimo (branduoliniai, cheminiai ir bakteriologiniai) ir įprastiniai ginklai.

Branduolinis ginklas yra ginklas, kurio destruktyvus poveikis pagrįstas intrabranduolinės energijos, išsiskiriančios kai kurių urano ir plutonio izotopų sunkiųjų branduolių dalijimosi grandininės reakcijos metu arba termobranduolinių vandenilio lengvųjų izotopų branduolių susiliejimo metu, panaudojimu.

Tai apima įvairius branduolinius ginklus, jų pristatymo į taikinį (nešėjus) ir valdymo objektus. Branduoliniams ginklams priskiriamos raketų ir torpedų galvutės, bombos, artilerijos sviediniai, giluminiai užtaisai, minos (sausumos minos). Branduolinio ginklo vežėjai yra orlaiviai, antvandeniniai laivai ir povandeniniai laivai, aprūpinti branduoliniais ginklais ir pristatomi į paleidimo (šaudymo) vietą. Taip pat yra branduolinių užtaisų (raketų, torpedų, sviedinių, orlaivių ir giluminių užtaisų) nešėjų, siunčiančių juos tiesiai į taikinius. Branduolinio ginklo galia pasižymi TNT ekvivalentas, kuri yra lygi TNT masei, kurios sprogimo energija lygi tam tikro branduolinio ginklo sprogimo energijai. Pagal TNT ekvivalentą branduolinė ginkluotė skirstoma į 5 grupes: itin mažą (iki 1 kt), mažą (1-10 kt), vidutinę (10-100 kt), didelę (100 kt - 1 Mt), super -didelis (virš 1 Mt).

Dėl žalingų branduolinių veiksniųsprogimas yra smūginė banga, šviesos spinduliuotė, prasiskverbianti spinduliuotė, radioaktyvioji tarša ir elektromagnetinis impulsas.

Šoko banga- Pagrindinis žalingas branduolinio sprogimo veiksnys, nes didžioji dalis konstrukcijų ir pastatų sunaikinimo ir žalos, taip pat žala žmonėms dažniausiai atsiranda dėl jo poveikio. Tai aštraus terpės suspaudimo sritis, sklindanti visomis kryptimis iš sprogimo vietos viršgarsiniu greičiu. Priekinė suspausto oro sluoksnio riba vadinama priekyješoko banga. Žalingam smūgio bangos poveikiui būdingas perteklinio slėgio dydis – skirtumas tarp didžiausio slėgio smūgio bangos priekyje ir normalaus atmosferos slėgio priešais ją. Esant 20–40 kPa viršslėgiui, neapsaugoti žmonės gali lengvai susižaloti (sumušimai ir sumušimai). Smūgio banga, kai slėgis viršija 40-60 kPa, sukelia vidutinio sunkumo sužalojimus (sąmonės netekimas, klausos organų pažeidimai, stiprus galūnių išnirimas, kraujavimas iš nosies ir ausų). Sunkūs sužalojimai atsiranda, kai viršslėgis viršija 60 kPa. Esant didesniam nei 100 kPa slėgiui, pastebimi itin sunkūs pažeidimai.

Šviesos emisija- spinduliavimo energijos srautas, įskaitant ultravioletinius ir infraraudonuosius spindulius. Jo šaltinis yra šviečianti zona, kurią sudaro karšti sprogimo produktai ir oras. Ši spinduliuotė pasklinda beveik akimirksniu ir trunka, priklausomai nuo branduolinio sprogimo galios, iki 20 s. Jo stiprumas toks, kad gali nudeginti. oda ir žala (nuolatinė ar laikina) žmonių regėjimo organams, taip pat degių medžiagų ir daiktų užsidegimas. Šviesos spinduliuotė neprasiskverbia į nepermatomas medžiagas, todėl bet kokia kliūtis, galinti sukurti šešėlį, apsaugo nuo tiesioginio šviesos spinduliuotės poveikio ir neleidžia susižaloti. Dulkėtas (dūminis) oras, rūkas, lietus, sninga žymiai susilpnina šviesos spinduliuotę.

Prasiskverbianti spinduliuotė yra gama spindulių ir neutronų srautas. Tai trunka 10-15 s. Ši spinduliuotė, praeinanti per gyvus audinius, jonizuoja molekules, sudarančias ląsteles. Jonizacijos įtakoje organizme vyksta biologiniai procesai, dėl kurių sutrinka atskirų organų gyvybinės funkcijos ir išsivysto spindulinė liga. Dėl jonizuojančiosios spinduliuotės prasiskverbimo per medžiagas aplinką jų intensyvumas mažėja. Medžiagų silpnamąjį poveikį įprasta apibūdinti pusiau susilpnėjusiu sluoksniu, tai yra tokiu jų storiu, per kurį spinduliavimo intensyvumas sumažėja 2 kartus. Pavyzdžiui, gama spindulių intensyvumą perpus sumažina 2,8 cm storio plieno, betono – 10 cm, grunto – 14 cm, medienos – 30 cm sluoksniu.Atviri ir ypač užkimšti tarpai žymiai sumažina prasiskverbiančios spinduliuotės poveikį ir visiškai apsaugo. iš jo.

Radioaktyvioji tarša reljefas, paviršinis atmosferos sluoksnis, oro erdvė, vanduo ir kiti objektai atsiranda dėl radioaktyviųjų medžiagų iškritimo iš branduolinio sprogimo debesies. Tuo pačiu metu aukštas radiacijos lygis gali būti stebimas ne tik šalia sprogimo vietos esančioje teritorijoje, bet ir dešimčių ar net šimtų kilometrų atstumu nuo jos. Teritorijos radioaktyvioji tarša gali būti pavojinga kelias savaites po sprogimo.

Elektromagnetinis impulsas– Tai trumpalaikis elektromagnetinis laukas, susidarantis branduolinio ginklo sprogimo metu dėl gama spindulių ir skleidžiamų neutronų sąveikos su aplinkos atomais. Jo poveikio pasekmė gali būti perdegimas ir atskirų elektroninės ir elektros įrangos elementų gedimai.

Patikimiausios apsaugos priemonės nuo visų žalingų branduolinio sprogimo veiksnių yra apsaugines konstrukcijas. Atvirame reljefe ir lauke dengimui gali būti naudojami stiprūs vietiniai daiktai, atvirkštiniai šlaitai ir reljefo klostės.

Dirbant užterštose vietose, reikia naudoti specialias apsaugos priemones, apsaugančias kvėpavimo takus, akis ir atviras kūno vietas nuo radioaktyviųjų medžiagų.