ядерное оружие, ядерное оружие россии
Я́дерное ору́жие (или а́томное ору́жие ) - совокупность ядерных боеприпасов, средств их доставки к цели и средств управления. Относится к оружию массового поражения наряду с биологическим и химическим оружием. Ядерный боеприпас - оружие взрывного действия, основанное на использовании ядерной энергии, высвобождающейся в результате лавинообразно протекающих цепной ядерной реакции деления тяжёлых ядер и/или термоядерной реакции синтеза лёгких ядер.

• 1 Принцип действия
• 2 Виды ядерных взрывов
• 3 Поражающие факторы
• 4 Классификация ядерных боеприпасов
• 5 Варианты детонации ядерных боеприпасов
  • 5.1 Пушечная схема
  • 5.2 Имплозивная схема
  • 5.3 Конструкция типа «Swan»
  • 5.4 Термоядерные боеприпасы
• 6 Средства доставки ядерных боеприпасов
• 7 История ядерного оружия
  • 7.1 Путь к созданию атомной бомбы
  • 7.2 Послевоенное совершенствование ядерного оружия
• 8 Ядерный клуб
• 9 Запасы ядерного оружия в мире
• 10 Ядерное разоружение
  • 10.1 Принцип нераспространения
  • 10.2 Договор о запрещении ядерных испытаний
  • 10.3 Российско-американские договоры
• 11 См. также
• 12 Примечания
• 13 Литература
• 14 Ссылки

Принцип действия

В основу ядерного оружия положены неуправляемая цепная реакция деления тяжёлых ядер и реакции термоядерного синтеза.

Для осуществления цепной реакции деления используются либо уран-235, либо плутоний-239, либо, в отдельных случаях, уран-233. Уран в природе встречается в виде двух основных изотопов - уран-235 (0,72 % природного урана) и уран-238 - всё остальное (99,2745 %). Обычно встречается также примесь из урана-234 (0,0055 %), образованная распадом урана-238. Однако, в качестве делящегося вещества можно использовать только уран-235. уране-238 самостоятельное развитие цепной ядерной реакции невозможно (поэтому он и распространен в природе). Для обеспечения «работоспособности» ядерной бомбы содержание урана-235 должно быть не ниже 80 %. Поэтому при производстве ядерного топлива для повышения доли урана-235 и применяют сложный и крайне затратный процесс обогащения урана. США степень обогащенности оружейного урана (доля изотопа 235) превышает 93 % и иногда доводится до 97,5 %.

Альтернативой процессу обогащения урана служит создание «плутониевой бомбы» на основе изотопа плутоний-239, который для увеличения стабильности физических свойств и улучшения сжимаемости заряда обычно легируется небольшим количеством галлия. Плутоний вырабатывается в ядерных реакторах в процессе длительного облучения урана-238 нейтронами. Аналогично уран-233 получается при облучении нейтронами тория. США ядерные боеприпасы снаряжаются сплавом 25 или Oraloy, название которого происходит от Oak Ridge (завод по обогащению урана) и alloy (сплав). состав этого сплава входит 25 % урана-235 и 75 % плутония-239.

Виды ядерных взрывов

Ядерные взрывы могут быть следующих видов:

• высотный и воздушный взрывы (в воздухе и в космосе)
• наземный взрыв (у самой земли)
• подземный взрыв (под поверхностью земли)
• надводный (у поверхности воды)
• подводный (под водой)

Поражающие факторы

Оружие массового поражения
По типу
Ядерное Биологическое Химическое
Гипотетические Радиологическое Климатическое Геофизическое
По странам
Австралия Албания Алжир Аргентина Болгария Бразилия Великобритания Германия Египет Израиль Индия Ирак Иран Канада Казахстан Китай КНДР Мексика Мьянма Нидерланды Норвегия Пакистан Россия Румыния Саудовская Аравия Сирия СССР США Тайвань Франция Швеция ЮАР Япония
Шаблон: Просмотр Обсуждение Править

Основная статья: Поражающие факторы ядерного взрыва

При подрыве ядерного боеприпаса происходит ядерный взрыв, поражающими факторами которого являются:

• ударная волна
• световое излучение
• проникающая радиация
• радиоактивное заражение
• электромагнитный импульс (ЭМИ)

Люди, непосредственно подвергшиеся воздействию поражающих факторов ядерного взрыва, кроме физических повреждений, испытывают мощное психологическое воздействие от ужасающего вида картины взрыва и разрушений. Электромагнитный импульс непосредственного влияния на живые организмы не оказывает, но может нарушить работу электронной аппаратуры.

Классификация ядерных боеприпасов

Все ядерные боеприпасы могут быть разделены на две основные категории:

• «Атомные» - однофазные или одноступенчатые взрывные устройства, в которых основной выход энергии происходит от ядерной реакции деления тяжёлых ядер (урана-235 или плутония) с образованием более лёгких элементов.

• Термоядерное оружие (также «водородные») - двухфазные или двухступенчатые взрывные устройства, в которых последовательно развиваются два физических процесса, локализованных в различных областях пространства: на первой стадии основным источником энергии является реакция деления тяжёлых ядер, а на второй реакции деления и термоядерного синтеза используются в различных пропорциях, в зависимости от типа и настройки боеприпаса.

Реакция термоядерного синтеза, как правило, развивается внутри делящейся сборки и служит мощным источником дополнительных нейтронов. Только ранние ядерные устройства в 40-х годах XX в., немногочисленные бомбы пушечной сборки в 1950-х, некоторые ядерные артиллерийские снаряды, а также изделия ядерно-технологически слаборазвитых государств (ЮАР, Пакистан, КНДР) не используют термоядерный синтез в качестве усилителя мощности ядерного взрыва. Вопреки устойчивому стереотипу, в термоядерных (то есть двухфазных) боеприпасах бо́льшая часть энергии (до 85 %) выделяется за счёт деления ядер урана-235/плутония-239 и/или урана-238. Вторая ступень любого такого устройства может быть оснащена тампером из урана-238, который эффективно делится от быстрых нейтронов реакции синтеза. Так достигается многократное увеличение мощности взрыва и чудовищный рост количества радиоактивных осадков. С лёгкой руки Р. Юнга, автора знаменитой книги «Ярче тысячи солнц», написанной в 1958 году по «горячим следам» Манхэттенского проекта, такого рода «грязные» боеприпасы принято называть FFF (fusion-fission-fusion) или трёхфазными. Однако этот термин не является вполне корректным. Почти все «FFF» относится к двухфазным и отличаются только материалом тампера, который в «чистом» боеприпасе может быть выполнен из свинца, вольфрама и т. д. Исключением являются устройства типа «Слойки» Сахарова, которые следует отнести к однофазным, хотя они имеют слоистую структуру взрывчатого вещества (ядро из плутония - слой дейтерида лития-6 - слой урана 238). США такое устройство получило название Alarm Clock (Часы с будильником). Схема последовательного чередования реакций деления и синтеза реализована в двухфазных боеприпасах, в которых можно насчитать до 6 слоев при весьма «умеренной» мощности. Примером служит относительно современная боеголовка W88, в которой первая секция (primary) содержит два слоя, вторая секция (secondary) имеет три слоя, и ещё одним слоем является общая для двух секций оболочка из урана-238 (см. рисунок).

• Иногда в отдельную категорию выделяется нейтронное оружие - двухфазный боеприпас малой мощности (от 1 кт до 25 кт), в котором 50-75 % энергии получается за счёт термоядерного синтеза. Поскольку основным переносчиком энергии при синтезе являются быстрые нейтроны, то при взрыве такого боеприпаса выход нейтронов может в несколько раз превышать выход нейтронов при взрывах однофазных ядерных взрывных устройств сравнимой мощности. За счёт этого достигается существенно больший вес поражающих факторов нейтронное излучение и наведённая радиоактивность (до 30 % от общего энерговыхода), что может быть важным с точки зрения задачи уменьшения радиоактивных осадков и снижения разрушений на местности при высокой эффективности применения против танков и живой силы. Следует отметить мифический характер представлений о том, что нейтронное оружие поражает исключительно людей и оставляет в сохранности строения. По разрушительному воздействию взрыв нейтронного боеприпаса в сотни раз превосходит любой неядерный боеприпас.

Мощность ядерного заряда измеряется в тротиловом эквиваленте - количестве тринитротолуола, которое нужно взорвать для получения той же энергии. Обычно его выражают в килотоннах (кт) и мегатоннах (Мт). Тротиловый эквивалент условен: во-первых, распределение энергии ядерного взрыва по различным поражающим факторам существенно зависит от типа боеприпаса и, в любом случае, сильно отличается от химического взрыва. Во-вторых, просто невозможно добиться полного сгорания соответствующего количества химического взрывчатого вещества.

Принято делить ядерные боеприпасы по мощности на пять групп:

• сверхмалые (менее 1 кт);
• малые (1 - 10 кт);
• средние (10 - 100 кт);
• крупные (большой мощности) (100 кт - 1 Мт);
• сверхкрупные (сверхбольшой мощности) (свыше 1 Мт).

Варианты детонации ядерных боеприпасов

Существуют две основные схемы подрыва делящегося заряда: пушечная, иначе называемая баллистической, и имплозивная.

Пушечная схема

Верхний блок показывает принцип работы пушечной схемы . Второй и третий показывают возможность преждевременного развития цепной реакции до полного соединения блоков.

«Пушечная схема» использовалась в некоторых моделях ядерного оружия первого поколения. Суть пушечной схемы заключается в выстреливании зарядом пороха одного блока делящегося материала докритической массы («пуля») в другой - неподвижный («мишень»). Блоки рассчитаны так, что при соединении их общая масса становится надкритической.

Данный способ детонации возможен только в урановых боеприпасах, так как плутоний имеет на два порядка более высокий нейтронный фон, что резко повышает вероятность преждевременного развития цепной реакции до соединения блоков. Это приводит к неполному выходу энергии (т. н. «шипучка», англ. fizzle). Для реализации пушечной схемы в плутониевых боеприпасах требуется увеличение скорости соединения частей заряда до технически недостижимого уровня. Кроме того, уран лучше, чем плутоний, выдерживает механические перегрузки.

Схема внутреннего устройства боеприпаса L-11 «Little Boy»

Классическим примером такой схемы является бомба «Малыш» («Little Boy»), сброшенная на Хиросиму 6 августа 1945 г. Уран для её производства был добыт в Бельгийском Конго (ныне Демократическая Республика Конго), в Канаде (Большое Медвежье озеро) и в США (штат Колорадо). бомбе «Little Boy» для этой цели использовался укороченный до 1,8 м ствол морского орудия калибра 16,4 см, при этом урановая «мишень» представляла собой цилиндр диаметром 100 мм и массой 25,6 кг, на который при «выстреле» надвигалась цилиндрическая «пуля» массой 38,5 кг с соответствующим внутренним каналом. Такая «интуитивно непонятная» конструкция была выбрана для снижения нейтронного фона мишени: в нём она находилась не вплотную, а на расстоянии 59 мм от нейтронного отражателя («тампера»). результате риск преждевременного начала цепной реакции деления с неполным энерговыделением снижался до нескольких процентов.

Позднее на базе этой схемы американцы изготовили 240 артиллерийских снарядов в трёх производственных сериях. Снаряды эти выстреливались из обычной пушки. К концу 60-х все эти заряды были уничтожены, из-за большой вероятности ядерного самоподрыва.

Имплозивная схема

Эта схема детонации подразумевает получение сверхкритического состояния путём обжатия делящегося материала сфокусированной ударной волной, создаваемой взрывом химической взрывчатки. Для фокусировки ударной волны используются так называемые взрывные линзы, и подрыв производится одновременно во многих точках с прецизионной точностью. Создание подобной системы расположения взрывчатки и подрыва являлось в своё время одной из наиболее трудных задач. Формирование сходящейся ударной волны обеспечивалось использованием взрывных линз из «быстрой» и «медленной» взрывчаток - ТАТВ (Триаминотринитробензол) и баратола (смесь тринитротолуола с нитратом бария), и некоторыми добавками) (см. анимацию).

Принцип действия имплозивной схемы подрыва - по периметру делящегося вещества взрываются заряды конвенционального ВВ, которые создают взрывную волну, «сжимающую» вещество в центре и инициирующую цепную реакцию.

По такой схеме был исполнен и первый ядерный заряд (ядерное устройство «Gadget» (англ. gadget - приспособление), взорванный на башне в испытательных целях в ходе испытаний с выразительным названием «Trinity» («Троица») 16 июля 1945 года на полигоне неподалеку от местечка Аламогордо в штате Нью-Мексико), и вторая из примененных в военных целях атомных бомб - «Толстяк» («Fat Man»), сброшенная на Нагасаки 9 августа 1945 года. Фактически, «Gadget» был лишенным внешней оболочки прототипом бомбы «Толстяк». этой первой атомной бомбе в качестве нейтронного инициатора был использован так называемый «ёжик» (англ. urchin). (Технические подробности см. в статье «Толстяк».) Впоследствии эта схема была признана малоэффективной, и неуправляемый тип нейтронного инициирования почти не применялся в дальнейшем.

В ядерных зарядах на основе реакции деления в центре полой сборки обычно размещается небольшое количество термоядерного топлива (дейтерий и тритий), которое нагревается и сжимается в процессе деления сборки до такого состояния, что в нём начинается термоядерная реакция синтеза. Эту газовую смесь необходимо непрерывно обновлять, чтобы скомпенсировать непрерывно идущий самопроизвольный распад ядер трития. Выделяющиеся при этом дополнительные нейтроны инициируют новые цепные реакции в сборке и возмещают убыль нейтронов, покидающих активную зону, что приводит к многократному росту энергетического выхода от взрыва и более эффективному использованию делящегося вещества. Варьируя содержание газовой смеси в заряде получают боеприпасы с регулируемой в широких пределах мощностью взрыва.

Конструкция типа «Swan»

Воспроизвести медиафайл Форма сборки ЯО

Следует отметить, что описанная схема сферической имплозии является архаичной и с середины 1950-х годов почти не применяется. Принцип действия конструкции типа «Swan» (англ. swan - лебедь), основан на использовании делящейся сборки особой формы, которая в процессе инициированной в одной точке одним взрывателем имплозии, сжимается в продольном направлении и превращается в надкритическую сферу. Сама оболочка состоит из нескольких слоёв взрывчатого вещества с разной скоростью детонации, которую изготавливают на основе сплава гексогена и пластика в нужной пропорции и наполнителя - пенополистирола, так что между ним и находящейся внутри ядерной сборкой остается заполненное пенополистиролом пространство. Это пространство вносит нужную задержку за счёт того, что скорость детонации взрывчатки превышает скорость движения ударной волны в пенополистироле. Форма заряда сильно зависит от скоростей детонации слоёв оболочки и скоростью распространения взрывной волны в полистироле, которая в данных условиях гиперзвуковая. Ударная волна от внешнего слоя взрывчатки достигает внутреннего сферического слоя единовременно по всей поверхности. Существенно более лёгкий тампер выполняется не из урана-238, а из хорошо отражающего нейтроны бериллия. Можно предположить, что необычное название данной конструкции - «Лебедь» (первое испытание - Inca в 1956 г.) было подсказано формой шеи лебедя. Таким образом оказалось возможным отказаться от сферической имплозии и, тем самым, решить крайне сложную проблему субмикросекундной синхронизации взрывателей на сферической сборке и таким образом упростить и уменьшить диаметр имплозивного ядерного боеприпаса с 2 м у бомбы «Толстяк» до 30 см и менее. На случай случайного срабатывания детонатора существует несколько превентивных мер предотвращающих равномерное обжатие сборки и её разрушение без ядерного взрыва.

Термоядерные боеприпасы

Основная статья: Термоядерное оружие

Мощность ядерного заряда, работающего исключительно на принципе деления тяжёлых элементов, ограничивается десятками килотонн. Энерговыход (англ. yield) однофазного боеприпаса, усиленного термоядерным топливом внутри делящейся сборки (Boosted fission weapon (англ.)русск.), может достигать сотен килотонн. Создать однофазное устройство мегатонного класса практически невозможно, увеличение массы делящегося вещества не решает проблему. Дело в том, что энергия, выделяющаяся в результате цепной реакции, раздувает сборку со скоростью порядка 1000 км/с, поэтому она быстро становится докритической и бо́льшая часть делящегося вещества не успевает прореагировать. Например, в сброшенной на город Нагасаки бомбе «Толстяк» успело прореагировать не более 20 % из 6,2 кг заряда плутония, а в уничтожившей Хиросиму бомбе «Малыш» с пушечной сборкой распалось только 1,4 % из 64 кг обогащенного примерно до 80 % урана. Самый мощный в истории однофазный (британский) боеприпас, взорванный в ходе испытаний Orange Herald в 1957 г., достиг мощности 720 кт.

Двухфазные боеприпасы позволяют повысить мощность ядерных взрывов до десятков мегатонн. Однако ракеты с разделяющимися боеголовками, высокая точность современных средств доставки и спутниковая разведка сделали устройства мегатонного класса практически ненужными. Тем более, что носители сверхмощных боеприпасов более уязвимы для систем ПРО и ПВО.

В двухфазном устройстве первая стадия физического процесса (primary ) используется для запуска второй стадии (secondary ), в ходе которой выделяется наибольшая часть энергии. Такую схему принято называть конструкцией Теллера-Улама.

Энергия от детонации первичного заряда передаётся через специальный канал («interstage») в процессе радиационной диффузии квантов рентгеновского излучения и обеспечивает детонацию вторичного заряда посредством радиационной имплозии запального плутониевого или уранового элемента. Последний также служит дополнительным источником энергии вместе с нейтронным отражателем из урана-235 или урана-238, причём совместно они могут давать до 85 % от общего энерговыхода ядерного взрыва. При этом термоядерный синтез служит в большей мере источником нейтронов для деления тяжёлых ядер, а под воздействием нейтронов деления на ядра Li в составе дейтерида лития образуется тритий, который сразу вступает в реакцию термоядерного синтеза с дейтерием.

В первом двухфазном экспериментальном устройстве Иви Майк (Ivy Mike) (10,5 Мт в испытании 1952 г.) вместо дейтерида лития использовались сжиженный дейтерий и тритий, но в последующем крайне дорогой чистый тритий непосредственно в термоядерной реакции второй стадии не применялся. Интересно отметить, что только термоядерный синтез обеспечил 97 % основного энерговыхода экспериментальной советской «Царь-бомбе» (она же «Кузькина мать»), взорванной в 1961 г. с абсолютно рекордным выходом энергии около 58 Мт. Наиболее эффективным по отношению мощность/вес двухфазным боеприпасом стал американский «монстр» Mark 41 с мощностью 25 Мт, который выпускался серийно для развёртывания на бомбардировщиках B-47, B-52 и в варианте моноблока для МБР Титан-2. Нейтронный отражатель этой бомбы был сделан из урана-238, поэтому она никогда не испытывалась в полном масштабе, во избежание масштабного радиационного загрязнения. При его замене на свинцовый мощность данного устройства понижалась до 3 Мт.

Конструкция Теллера-Улама для двухфазного боеприпаса («термоядерная бомба»).

Предполагаемая схема двухфазной боеголовки W88, развёрнутой на БРПЛ Трайдент в 90-х. Конструкция Теллера-Улама. Мощность взрыва 475 Кт.

Средства доставки ядерных боеприпасов

Средством доставки ядерного боеприпаса к цели может быть практически любое тяжелое вооружение. частности, тактическое ядерное оружие с 1950-х существует в форме артиллерийских снарядов и мин - боеприпасов для ядерной артиллерии. Носителями ядерного оружия могут быть реактивные снаряды РСЗО, но пока ядерных снарядов для РСЗО не существует. Однако, габариты многих современных ракет РСЗО позволяют разместить в них ядерный заряд, аналогичный применяемому ствольной артиллерией, в то время как некоторые РСЗО, например российский «Смерч», по дальности практически сравнялись с тактическими ракетами, другие же (например, американская система MLRS) способны запускать со своих установок тактические ракеты. Тактические ракеты и ракеты большей дальности являются носителями ядерного оружия. Договорах по ограничению вооружений в качестве средств доставки ядерного оружия рассматриваются баллистические ракеты, крылатые ракеты и самолёты. Исторически самолёты были первыми средствами доставки ядерного оружия, и именно с помощью самолётов было выполнено единственное в истории боевое ядерное бомбометание :

1. На японский город Хиросима 6 августа 1945 года. 08:15 местного времени самолёт B-29 «Enola Gay» под командованием полковника Пола Тиббетса, находясь на высоте свыше 9 км, произвёл сброс атомной бомбы «Малыш» («Little Boy») на центр Хиросимы. Взрыватель был установлен на высоту 600 метров над поверхностью; взрыв, эквивалентом от 13 до 18 килотонн тротила, произошёл через 45 секунд после сброса.
2. На японский город Нагасаки 9 августа 1945 года. 10:56 самолёт В-29 «Bockscar» под командованием пилота Чарльза сбросил на Нагасаки бомбу «Толстяк» («Fat man»). Взрыв произошёл в 11:02 местного времени на высоте около 500 метров. Мощность взрыва составила 21 килотонну.

Развитие систем ПВО и ракетного оружия выдвинуло на первый план именно ракеты.

Договор СНВ-1 делил все баллистические ракеты по дальности на:

• Межконтинентальные (МБР) с дальностью более 5500 км;
• Ракеты средней дальности (от 1000 до 5500 км);
• Ракеты меньшей дальности (менее 1000 км).

Договор РСМД, ликвидируя ракеты средней и меньшей (от 500 до 1000 км) дальности, вообще исключил из регулирования ракеты с дальностью до 500 км. этот класс попали все тактические ракеты, и в настоящий момент такие средства доставки активно развиваются.

И баллистические, и крылатые ракеты могут быть размещены на подводных лодках, обычно атомных. этом случае подлодка называется, соответственно ПЛАРБ и ПЛАРК. Кроме того, на многоцелевых подводных лодках могут размещаться ядерные торпеды. Ядерные торпеды могут использоваться как для атаки морских целей, так и побережья противника. Так, академиком Сахаровым был предложен проект торпеды Т-15 с зарядом ~100 мегатонн.

Кроме ядерных зарядов, доставляемых техническими носителями, существуют ранцевые боеприпасы небольшой мощности, переносимые человеком, и предназначенные для использования диверсионными группами.

По назначению средства доставки ядерного оружия делятся на:

• тактическое, предназначенное для поражения живой силы и боевой техники противника на фронте и в ближайших тылах. К тактическому ядерному оружию обычно относят и средства поражения морских, воздушных, и космических целей;
• оперативно-тактическое - для уничтожения объектов противника в пределах оперативной глубины;
• стратегическое - для уничтожения административных, промышленных центров и иных стратегических целей в глубоком тылу противника.

Запуск БРПЛ «Трайдент II» из подводного положения. Ракета может быть оснащена 8 боеголовками W88

Боевой железнодорожный ракетный комплекс БЖРК 15П961 «Молодец» c межконтинентальной ракетой с ядерной боеголовкой. Снят с вооружения в 90-х годах.

История ядерного оружия

Основная статья: История ядерного оружия

Путь к созданию атомной бомбы

• В 1896 году французский химик Антуан Анри Беккерель открывает радиоактивность урана.
• В 1899 году Эрнест Резерфорд обнаруживает альфа- и бета-лучи. 1900 г. открыто гамма-излучение.
• В эти годы открыты многие радиоактивные изотопы химических элементов: в 1898 г. Пьером Кюри и Марией Кюри открыты полоний и радий, в 1899 Резерфордом открыт радон, а Дебьерном - актиний.
• В 1903 году Резерфорд и Фредерик Содди опубликовали закон радиоактивного распада.
• В 1921 г. Отто Ган фактически открывает ядерную изомерию.
• В 1932 г. Джеймс Чедвик открыл нейтрон, а Карл Д. Андерсон - позитрон.
• В том же 1932 году в США Эрнест Лоуренс запустил первый циклотрон, а в Англии Эрнест Уолтон и Джон Кокрофт впервые расщепили ядро атома: они разрушили ядро лития, обстреливая его на ускорителе протонами. Одновременно такой эксперимент был проведен в СССР.
• В 1934 г. Фредерик Жолио-Кюри открыл искусственную радиоактивность, а Энрико Ферми разработал методику замедления нейтронов. 1936 г. им было открыто селективное поглощение нейтронов.
• В 1934 г. физик из Венгрии Лео Силард запатентовал в Англии атомную бериллиевую бомбу.
• В 1938 г. Отто Ган, Фриц Штрассман и Лиза Мейтнер открывают расщепление ядра урана при поглощении им нейтронов. С этого и начинается разработка ядерного оружия.
• В 1939 г. Фредерик Жолио-Кюри запатентовал конструкцию урановой бомбы.
• В 1940 г. Г. Н. Флёров и К. А. Петржак, работая в ЛФТИ, открыли спонтанное деление ядра урана.
• В июне 1940 г. в США был образован Национальный комитет по оборонным исследованиям, Комитет по урану вошёл в его состав в качестве подкомитета.
• Весной 1941 г. Ферми завершил разработку теории цепной ядерной реакции.
• 20 сентября 1941 г. в Англии на совещании Комитетом начальников штабов вынесено решение о немедленном начале строительства завода по изготовлению атомных бомб.
• 6 декабря 1941 г. в США принято решение о выделении средств и ресурсов на создание ядерного оружия.
• Первый квартал 1942 г. - английский военный кабинет занимается вопросами организации производства урановых бомб.
• В июне 1942 г. Ферми и Г. Андерсоном в ходе опытов был получен коэффициент размножения нейтронов больше единицы, что открыло путь к созданию ядерного реактора.
• 2 декабря 1942 г. в США заработал первый в мире ядерный реактор, осуществлена первая самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция.
• 17 сентября 1943 г. стартовал «Манхэттенский проект».
• 16 июля 1945 г. в США в пустыне под Аламогордо (штат Нью-Мексико) испытано первое ядерное взрывное устройство «Gadget» (одноступенчатое, на основе плутония).
• В августе 1945 г. на японские города американцами были сброшены первые атомные бомбы «Малыш» (6 августа, Хиросима) и «Толстяк» (9 августа, Нагасаки). См. Атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки.

Послевоенное совершенствование ядерного оружия

• Июль 1946 г. США проводят операцию «Перекрёстки» на атолле Бикини: 4-й и 5-й атомные взрывы в истории человечества.
• Весной 1948 г. американцы провели операцию «Песчаник». Подготовка к ней шла с лета 1947 г. ходе операции были испытаны 3 усовершенствованные атомные бомбы.
• 29 августа 1949 г. СССР провел испытания своей атомной бомбы РДС-1, разрушив ядерную монополию США.
• В конце января - начале февраля 1951 г. США открыли Ядерный полигон в Неваде и провели там операцию «Рейнджер» из 5 ядерных взрывов.
• В апреле - мае 1951 г. США провели операцию «Парник»).
• В октябре - ноябре 1951 г. на полигоне в Неваде США провели операцию «Бастер-Джангл».
• 1 ноября 1952 г. США провели на атолле Эниветок первое испытание термоядерного устройства мегатонного класса - Ivy Mike.
• В 1953 году СССР провёл испытания первого транспортабельного термоядерного устройства.
• 1 марта 1954 г. на атолле Бикини проведено испытаний Castle Bravo - самого мощного из взорванных США зарядов. Мощность взрыва достигла 15 мегатонн, в 2,5 раза превысив расчётную. Последствием взрыва стал инцидент с японским рыболовецким судном «Фукурю-Мару», вызвавший перелом в общественном восприятии ядерного оружия.
• В октябре 1961 г. СССР провёл испытания Царь-бомбы, самого мощного термоядерного заряда в истории.

Ядерный клуб

Основная статья: Ядерный клуб

«Ядерный клуб » - неофициальное название группы стран, обладающих ядерным оружием. неё входят США (c 1945), Россия (изначально Советский Союз: с 1949), Великобритания (1952), Франция (1960), КНР (1964), Индия (1974), Пакистан (1998) и КНДР (2006). Также имеющим ядерное оружие считается Израиль.

«Старые» ядерные державы США, Россия, Великобритания, Франция и Китай являются т. н. ядерной пятёркой - то есть государствами, которые считаются «легитимными» ядерными державами согласно Договору о нераспространении ядерного оружия. Остальные страны, обладающие ядерным оружием, называются «молодыми» ядерными державами.

Кроме того, на территории нескольких государств, которые являются членами НАТО и другими союзниками, находится или может находиться ядерное оружие США. Некоторые эксперты считают, что в определенных обстоятельствах эти страны могут им воспользоваться.

Испытание термоядерной бомбы на атолле Бикини, 1954 г. Мощность взрыва 11 Мт, из которых 7 Мт выделилось от деления тампера из урана-238

США осуществили первый в истории ядерный взрыв мощностью 20 килотонн 16 июля 1945 года. 6 и 9 августа 1945 ядерные бомбы были сброшены, соответственно, на японские города Хиросима и Нагасаки. Первое в истории испытание термоядерного устройства было проведено 1 ноября 1952 года на атолле Эниветок.

Взрыв первого советского ядерного устройства на Семипалатинском полигоне 29 августа 1949 года, 10:05.

СССР испытал своё первое ядерное устройство мощностью 22 килотонны 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне. Испытание первой в мире термоядерной бомбы - там же 12 августа 1953 года. Россия стала единственным международно-признанным наследником ядерного арсенала Советского Союза.

Великобритания произвела первый надводный ядерный взрыв мощностью около 25 килотонн 3 октября 1952 года в районе островов Монте-Белло (северо-западнее Австралии). Термоядерное испытание - 15 мая 1957 года на острове Рождества в Полинезии.

Франция провела наземные испытания ядерного заряда мощностью 20 килотонн 13 февраля 1960 года в оазисе Регган в Алжире. Термоядерное испытание - 24 августа 1968 года на атолле Муруроа.

Китай взорвал ядерную бомбу мощностью 20 килотонн 16 октября 1964 года в районе озера Лобнор. Там же была испытана термоядерная бомба 17 июня 1967 года.

Индия произвела первое испытание ядерного заряда мощностью 20 килотонн 18 мая 1974 года на полигоне Покхаран в штате Раджастхан, но официально не признала себя обладателем ядерного оружия. Это было сделано лишь после подземных испытаний пяти ядерных взрывных устройств, включая 32-килотонную термоядерную бомбу, которые прошли на полигоне Покхаран 11-13 мая 1998 года.

Пакистан провёл подземные испытания шести ядерных зарядов 28 и 30 мая 1998 года на полигоне Чагай-Хиллз в провинции Белуджистан в качестве симметричного ответа на индийские ядерные испытания 1974 и 1998 годов.

КНДР заявила о создании ядерного оружия в середине 2005 года и провела первое подземное испытание ядерной бомбы предположительной мощностью около 1 килотонны 9 октября 2006 года (по-видимому, взрыв с неполным энерговыделением) и второе мощностью примерно 12 килотонн 25 мая 2009 года. 12.02.2013 была испытана бомба мощностью 6-7 килотонн.

Израиль не комментирует информацию о наличии у него ядерного оружия, однако, по единодушному мнению всех экспертов, владеет ядерными боезарядами собственной разработки с конца 1960-х - начала 1970-х гг.

Небольшой ядерный арсенал был у ЮАР, но все шесть собранных ядерных зарядов были добровольно уничтожены при демонтаже режима апартеида в начале 1990-х годов. Полагают, что ЮАР проводила собственные или совместно с Израилем ядерные испытания в районе острова Буве в 1979 году. ЮАР - единственная страна, которая самостоятельно разработала ядерное оружие и при этом добровольно от него отказалась.

Украина, Белоруссия и Казахстан, на территории которых находилась часть ядерного вооружения СССР, после подписания в 1992 году Лиссабонского протокола были объявлены странами, не имеющими ядерного оружия, и в 1994-1996 годах передали все ядерные боеприпасы Российской Федерации.

По различным причинам добровольно отказались от своих ядерных программ Бразилия, Аргентина, Ливия (на разных стадиях; ни одна из этих программ не была доведена до конца). Недобровольно (военной силой со стороны Израиля) была прекращена ядерная программа Ирака. разные годы подозревалось, что ядерное оружие могут разрабатывать ещё несколько стран. настоящее время предполагается, что наиболее близок к созданию собственного ядерного оружия Иран. Также по мнению многих специалистов, некоторые страны (например, Япония и Германия), не обладающие ядерным оружием, по своим научно-производственным возможностям способны создать его в течение короткого времени после принятия политического решения и финансирования.

Исторически потенциальную возможность создать ядерное оружие второй или даже первой имела нацистская Германия. Однако Урановый проект до разгрома Третьего Рейха завершён не был по ряду причин.

Запасы ядерного оружия в мире

Количество боеголовок (активных и в резерве)

	1947	1952	1957	1962	1967	1972	1977	1982	1987	1989	1992	2002	2010	2015
США	32	1005	6444	≈26000	>31255	≈27000	≈25000	≈23000	≈23500	22217	≈12000	≈10600	≈8500	≈7200
СССР/Россия	-	50	660	≈4000	8339	≈15000	≈25000	≈34000	≈38000		≈25000	≈16000	≈11000	≈7500
Великобритания	-	-	20		270							512	≈225	215
Франция	-	-	-		36							384	≈350	300
Китай	-	-	-	-	25							≈400	≈400	250
Израиль	-	-	-	-	-							≈200	≈150	80
Индия	-	-	-	-	-	-						≈100	≈100	≈100
Пакистан	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	≈100	≈110	≈110
КНДР	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	≈5-10	<10
ЮАР	-	-	-	-	-	-	-	-	-	6	-	-	-	-
Итого	32	1055	7124	≈30000	>39925	≈42000	≈50000	≈57000	63484		<40000	<28300	<20850	≈15700

Примечание: Данные по России c 1991 г. и США c 2002 г. включают только боезаряды стратегических носителей; оба государства располагают также значительным количеством тактического ядерного оружия, которое трудно поддаётся оценке.

Ядерное разоружение

Осознание значительности угрозы ядерного оружия для человечества и цивилизации привели к выработке ряда мер международного характера с целью минимизации риска его распространения и применения.

Принцип нераспространения

Основная статья: Договор о нераспространении ядерного оружия

Физические принципы построения ядерного оружия общедоступны. Также не являются секретом общие принципы конструирования различных типов зарядов. Однако конкретные технологические решения повышения эффективности зарядов, конструкция боеприпасов, методы получения материалов с требуемыми свойствами чаще всего публично недоступны.

Основой принципа нераспространения ядерного оружия является трудоёмкость и затратность разработки, проистекающая из масштабности научных и промышленных задач: приобретение делящихся материалов; разработка, постройка и эксплуатация заводов по обогащению урана и реакторов для наработки оружейного плутония; испытания зарядов; масштабная подготовка учёных и специалистов; разработка и постройка средств доставки боеприпасов и т. п. Скрыть такие работы, ведущиеся на протяжении значительного времени, практически невозможно. Поэтому страны, обладающие ядерными технологиями, договорились о запрете бесконтрольного распространения материалов и оборудования для создания оружия, компонентов оружия и самого оружия.

Договор о запрещении ядерных испытаний

В рамках принципа нераспространения был принят договор о запрещении испытаний ядерного оружия.

Российско-американские договоры

С целью ограничения наращивания вооружений, уменьшения угрозы случайного их применения и поддержания ядерного паритета СССР и США выработали ряд соглашений, оформленных в виде договоров:

• Договоры об ограничении стратегических вооружений в 1972 и 1979 годах (ОСВ-I и ОСВ-II).
• Ряд договоров об ограничении стратегических наступательных вооружений (СНВ-I (1991), СНВ-II (1993), СНП (2002) и СНВ-III (2010)).
• Договор о ликвидации ракет средней и меньшей дальности (1987).
• Договор об ограничении систем противоракетной обороны (1972).

См. также

• Ядерная стратегия
• Стратегические ядерные силы Российской Федерации
• Ядерный арсенал США
• Ядерная зима
• Ядерная мина
• Ядерный чемоданчик
• Царь-бомба
• Граунд Зеро
• Договор о нераспространении ядерного оружия
• Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний
• МАГАТЭ
• Радиологическое оружие
• Термоядерное оружие
• Нейтронное оружие
• Группа ядерных поставщиков
• Атмосферные ядерные испытания США
• Белый поезд
• Ядерное оружие направленного действия
• Изомерия атомных ядер, Гафниевая бомба

Примечания

1. Виды ядерных взрывов // Оружие массового поражения - Nano-Planet.org, 12.05.2014.
2. Средства доставки ядерного оружия. Основные характеристики. Факторы, влияющие на их эффективность
3. Документы, касающиеся договора СНВ-2
4. Договор между Союзом Советских Социалистических Республик и Соединенными Штатами Америки о ликвидации их ракет средней дальности и меньшей дальности
5. Неофициальные ядерные державы Европы
6. Стратегические ядерные силы СССР и России
7. Страны, имевшие или имеющие программы создания ядерного оружия
8. «Бюллетень ядерных испытаний» и Federation of American Scientists: Status of World Nuclear Forces. Fas.org. Проверено 4 мая 2010. Архивировано из первоисточника 28 мая 2012. , если не указано иное
9. 1 2 Пентагон обнародовал данные о величине ядерного арсенала США
10. Великобритания раскрыла данные о своем ядерном арсенале, Lenta.Ru (26.05.2010). Проверено 26 мая 2010.
11. UK to be "more open" about nuclear warhead levels, BBC News (26.05.2010).
12. Договор о нераспространении ядерного оружия
13. ПРАВОВЫЕ ВОПРОСЫ ЯДЕРНОГО НЕРАСПРОСТРАНЕНИЯ

Литература

• Атомное пламя // Ардашев А. Н. Огнемётно-зажигательное оружие: иллюстрированный справочник. - Агинское, Балашиха: АСТ: Астрель, 2001. - Гл. 5. - 288 с. - (Военная техника). - 10 100 экз. - ISBN 5-17-008790-X.
• Атомная бомба // Пономарёв Л. И. Под знаком кванта / Леонид Иванович Пономарёв. - 1984, 1989, 2007.
• Памятка населению по защите от атомного оружия. - 2-е изд. - Москва, 1954.
• Юнг Р. Ярче тысячи солнц / Роберт Юнг. - М., 1960.
• Мания Х. История атомной бомбы / Хуберт Мания. - Москва: Текст, 2012. - 352 с. - (Краткий курс). - 3 000 экз. - ISBN 978-5-7516-1005-0.
• Яблоков А. В. Неизбежная связь ядерной энергетики с атомным оружием: доклад. - Беллона, 2005.

Как масштабами, так и характером поражения. На расстоянии около километра от центра взрыва происходят сплошные разрушения и уничтожается все живое за укрытиями. Прежде всего такое действие обусловлено тем, что мощность ядерного взрыва намного больше, чем любого боеприпаса, созданного на основе химической взрывчатки.

Мощность ядерных взрывов измеряют в т.н. тротиловом эквиваленте - вес тринитротолуола (ТНТ), взрыв которого приводит к высвобождению эквивалентной энергии. Даже маленькие ядерные заряды имеют мощность взрыва около 1 килотонны (то есть тысячу тонн тротила). Создание такого заряда из обычной взрывчатки практически невозможно.

1. Классификация

По мощности ядерных устройств их делят на 5 групп:

• сверхмалые (до 1 кт)
• малые (1-10 кт)
• средние (10-100 кт)
• крупные (большой мощности) (100кТ-1Мт)
• сверхбольшие (сверхбольшой мощности) (более 1 Мт)

Мощность атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму, составляла около 15 кт. Мощным ядерным взрывом, который осуществлялся в истории, считают испытания советской водородной бомбы 30 октября 1961 на Новой земли . Его мощность составила около 50 Мт.

По типу заряда ядерное оружие подразделяется на:

В зависимости от ядерного материала, который применяется, атомные бомбы разделяют на:

Плутониевые заряды имеют преимущество в первую очередь благодаря меньшей критической массе - она ​​составляет 10-13 кг против 40 кг для урана 235. То есть вместо одного уранового заряда из плутония той же массы их можно изготовить три или четыре.

Термоядерное оружие в свою очередь делится на:

Разделение термоядерного оружия на "чистую" и "грязную" достаточно условно, поскольку даже сравнительно "чистые" заряды являются источником сильного загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами. Но в "грязных" бомбах радиоактивных продуктов гораздо больше .

По способу применения на поле боя делится на:

• тактическое - предназначена для поражения войск противника на фронте и ближайшем тылу
• оперативно-тактическое - для поражения объектов противника в пределах оперативной глубины
• стратегическое - для уничтожения промышленных центров, штабов и других объектов. С помощью современных носителей ядерного оружия (стратегические бомбардировщики, баллистические и крылатые ракеты, подводные лодки и т.п.) можно поражать цели, находящиеся в любой части Земли.

2. Факторы поражения

Ядерное оружие имеет такие факторы поражения:

3. Принцип действия

Основу любого ядерного боеприпаса составляет вещество, способное к расщепления ядра . Самыми известными среди таких веществ является изотопы урана (235 U и 233 U) и плутония (239 Pu).

Ни один из этих изотопов не встречается в природе в чистом виде. Природный уран содержит небольшое количество изотопа 235 U (менее одного процента), и его выделяют с помощью довольно сложной процедуры разделения изотопов (обогащение урана). Для ядерного оружия нужен уран с содержанием изотопа 235 U не менее 90%. Другие виды ядерного топлива утворються искусственно в ядерных реакторах .

Масса ядерного топлива должна быть достаточной, чтобы происходила самоподдерживающаяся цепная реакция , то есть превышать критическую массу . В простейших ядерных зарядах ядерное вещество укладывалась в корпус отдельными частями врозь. Каждая из частей по массе обязательно меньше критической. Эти части в нужный момент с помощью обычной химической взрывчатки сочетаются, и происходит ядерный взрыв .

Более распространенной является схема взрывной имплозии, что переводит ядерное вещество в сверхкритическое путем ее уплотнения с помощью сферического взрыва.

4. Ядерные державы

Стран, имеющих ядерное оружие, официально восемь: США , Россия , Англия , Франция , Китай , Индия , Пакистан и КНДР . 1991 году после распада Советского Союза Украина была третьей страной в мире по ядерным арсеналом. Украина отказалась от своего арсенала, который располагался на ее территории со времен Советского Союза, при условии предоставления ему соответствующих гарантий ведущими ядерными державами мира. С сентября 1993 г. во время переговоров двух президентов Украины и России была достигнута договоренность о ликвидации всего ядерного оружия, которая располагалась в Украине. Соглашение между Правительством РФ и Правительством Украины об утилизации ядерных боезарядов, а также документы об основных принципах утилизации ядерных боезарядов стратегических ядерных сил, дислоцированных в Украине, были подписаны руководителями правительств двух стран. Верховная Рада Украины приняла Постановление о ратификации Договора между СССР и США о сокращении и ограничении стратегических наступательных вооружений, подписанного в Москве 31 июля 1991 p., И протокола к нему, подписанного в Лиссабоне от имени Украины 23 мая 1992 г. с определенными оговорками, без учет которых ратификации не произойдет. Среди оговорок привлекают внимание следующие:

• недвижимость, стратегические и тактические ядерные силы, в том числе ядерные боезаряды, находящиеся на территории Украины, объявлены собственностью Украины (пункт 1);
• Украина, которая стала обладателем ядерного оружия, наследуемой от бывшего СССР, осуществляет административное управление стратегическими ядерными силами (пункт 3);
• Украина как государство-владелец ядерного оружия продвигаться к безъядерному статусу и поэтапно высвобождаться от размещенного на ее территории ядерного оружия при условии получения ею надежных гарантий ее национальной безопасности, в которых ядерные государства возьмут на себя обязательство никогда не использовать ядерное оружие против Украины, не использовать против нее обычные вооруженные силы и не применять угрозы силой, уважать территориальную целостность и неприкосновенность границ Украины, воздерживаться от экономического давления с целью решения любых спорных вопросов (пункт 5);

Украина выполнит свои обязательства по Договору в предусмотренные им сроки...

5. Общемировая оценка количества ядерных вооружений

По данным Стокгольмского международного института исследования проблем мира (SIPRI) в начале 2011 года в мире насчитывалось около 20530 единиц ядерного оружия.

Приблизительная оценка мировых ядерных сил, январь 2011г .

6. Испытания

Подводное испытание ядерного оружия.

Первое испытание ядерного оружия произошло в США 16 июля 1945. Мощность атомной бомбы составляла 20 килотонн. Крупнейшая испытана бомба, "Царь-бомба мощностью 50 мегатонн, взорвалась 30 октября 1961 на Новой Земле . 1963 все ядерные державы подписали договор об ограничении испытаний ядерного оружия, по которому запрещались взрывы в атмосфере, под водой и в космосе, но разрешались подземные взрывы. Франция продолжала испытания в атмосфере до 1974 года, Китай - до 1980.

Последнее подземные испытания ядерного оружия осуществлялись: Советским Союзом - в 1990 году, Соединенным Королевством - в 1991 году, США - 1992 года, Китаем и Францией - в 1996 году. 1996 года был подписан договор о полном запрещении испытаний ядерного оружия. Индия и Пакистан не подписали этот договор и осуществили испытание 1998 года. Последнее испытание состоянию на сентябрь 2010 осуществила Северная Корея - 25 мая 2009 .

Уже более 50 лет человечество использует энергию мирного атома. Но проникновение в тайны атомных ядер привело и к созданию невиданного по своей мощности и последствиям оружию массового уничтожения. Речь идет о ядерном оружии. Сегодняшняя наша встреча посвящена видам, устройству и принципу его действия. Вы узнаете, чем грозит миру применение ядерных боеприпасов и как человечество борется против ядерной угрозы.

Как все начиналось

Рождение атомной эры в истории человеческой цивилизации связано с началом второй мировой войны. За год до её начала была открыта возможность реакции деления ядер тяжелых элементов, сопровождаемая выделением колоссальной энергии. Это дало возможность создания совершенно нового вида оружия, обладающего невиданной доселе разрушительной силой.

Правительства ряда стран, включая США и Германию, привлекали к реализации этих планов лучшие научные умы и не жалели средств, для того, чтобы добиться приоритета в этой сфере. Успехи нацистов в расщеплении урана побудили Альберта Эйнштейна перед началом войны обратиться с письмом к президенту США. В этом послании он предупреждал об опасности, которая грозит человечеству, если в военном арсенале нацистов появится атомная бомба.

Фашистские войска одну за другой оккупировали европейские страны. Началась вынужденная эмиграция учёных-атомщиков в США из этих стран. И в 1942 году в пустынных районах штата Нью-Мексико начал свою работу ядерный центр. Здесь собрались лучшие физики почти со всей западной Европы. Руководство этим коллективом осуществлял талантливый американский ученый Роберт Оппенгеймер.

Мощные бомбардировки Англии немецкой авиацией вынудили английское правительство добровольно передать все разработки и ведущих специалистов в этой области США. Стечение всех этих обстоятельств позволило американской стороне занять ведущее положение в создании ядерного оружия. К весне 1944 года работы были завершены. После полигонных испытаний было решено нанести ядерные удары по японским городам.

Первыми 6 августа 1945 года познали весь ужас ядерного удара жители Хиросимы. Живые существа за одно мгновение превратились в пар. А через 3 дня на головы ничего не подозревающих жителей города Нагасаки была сброшена вторая бомба под кодовым названием «Толстяк». Только тени на асфальте остались от 70 тысяч человек, бывших в это время на улице. Всего погибли более 300 000 человек, и 200 000 получили страшные ожоги, ранения и громадные дозы облучения.

Результаты этой бомбардировки потрясли мир.

Понимая всю опасность, возникшую для послевоенного мира, Советский Союз начал активнейшую деятельность по созданию эквивалентного оружия. Это были вынужденные меры, для противостояния возникшей угрозе. Курировал эту работу сам глава НКВД Лаврентий Берия. За 3,5 года он сумел в разрушенной войной стране создать совершенно новую отрасль - атомную промышленность. Научная часть была возложена на молодого советского физика-ядерщика И. В. Курчатова. В результате титанических усилий многих коллективов ученых, инженеров и других работников за четыре послевоенных года была создана первая советская атомная бомба. Она прошла успешные испытания на полигоне Семипалатинска. Упования Пентагона на монопольное владение атомным оружием не оправдались.

Виды и доставка ядерных боеприпасов

К ядерному оружию относятся боеприпасы, принцип действия которых основан на использовании ядерной энергии. Физические принципы её получения изложены в .

К таким боеприпасам относятся атомные и водородные бомбы, а также нейтронное оружие. Все перечисленные виды вооружения являются оружием массового уничтожения.

Ядерные боеприпасы устанавливаются на баллистических ракетах, авиабомбах, фугасах, торпедах и артиллерийских снарядах. К предполагаемой цели они могут доставляться крылатыми, зенитными и баллистическими ракетами, а также авиацией.

Сейчас таким оружием обладают 9 государств, в общей сложности это более 16 тысяч единиц разных видов ядерного оружия. Использование даже 0,5% этого запаса способно погубить все человечество.

Атомные бомбы

Главное различие атомного реактора и атомной бомбы состоит в том, что в реакторе течение ядерной реакции контролируется и регулируется, а при ядерном взрыве её выделение происходит практически мгновенно.

Внутри корпуса бомбы находится расщепляемый материал U-235 или Pu-239. Его масса должна превышать некое критическое значение, но до осуществления ядерного взрыва делящееся вещество разделено на две или более частей. Для начала ядерной реакции необходимо привести эти части в соприкосновение. Это осуществляется химическим взрывом тротилового заряда. Образовавшаяся при этом взрывная волна сближает все части расщепляемого материала, доводя его массу до сверхкритического значения. Для U-235 критическая масса составляет 50 кг, а для Pu–239 она равна 11 кг.

Чтобы представить всю разрушительную мощь этого оружия, достаточно представить себе, что взрыв лишь 1 кг урана, эквивалентен взрыву 20 килотонн тротилового заряда.

Для начала деления ядер необходимо воздействие нейтронов и в атомных бомбах предусмотрен их искусственный источник. Для уменьшения массы и размера расщепляемого материала, используют внутреннюю оболочку из бериллия или графита, отражающую нейтроны.

Время взрыва длиться лишь миллионные доли секунды. Однако в его эпицентре развивается температура в 10 8 К, а давление достигает фантастического значения в 10 12 атм.

Устройство и механизм действия термоядерного оружия

Противостояние США и СССР в создании сверхоружия, происходило с переменным успехом.

Особенное значение придавалось использованию энергии термоядерного синтеза, подобное тому, которое происходят на Солнце и других звездах. В их недрах происходит слияние ядер изотопов водорода, сопровождающееся образованием новых более тяжелых ядер (например, гелия) и выделением колоссальной энергии. Необходимым условием для запуска процесса термоядерного синтеза является температура в миллионы градусов и высокое давление.

Разработчики водородных бомб остановились на следующей конструкции: в корпусе располагается плутониевый запал (атомная бомба малой мощности) и ядерное горючее - соединение изотопа лития-6 с дейтерием.

Взрыв маломощного плутониевого заряда создает необходимое давление и температуру, а испускаемые при этом нейтроны, взаимодействуя с литием, образуют тритий. Синтез дейтерия и трития приводит к термоядерному взрыву со всеми вытекающими последствиями.

На этом этапе победу одержали советские ученые. «Отцом» теории водородной бомбы в Советском Союзе явился .

После ядерного взрыва

После ослепительно яркой вспышки атомного наземного взрыва образуется огромное грибовидное облако. Исходящее от него световое излучение вызывает возгорание построек, техники и растительности. Люди и животные получают ожоги разной степени, а также необратимые поражения органов зрения.

Тело ядерного гриба образуется благодаря нагретому взрывом воздуху. Воздушные массы, стремительно закручиваясь, взмывает до высоты 15-20 км, увлекая за собой частички пыли и дыма. Почти мгновенно образуется ударная волна - область огромного давления и температуры в десятки тысяч градусов. Она перемещается со скоростью в несколько раз превышающей скорость звука, сметая все на своем пути.

Следующий поражающий фактор - это проникающая радиация, состоящая из потоков гамма излучения и нейтронов. Радиация ионизирует клетки живых существ, поражая нервную систему и мозг. Время ее воздействия 10-15 секунд, а дальность 2-3 км от эпицентра взрыва.

На расстояние в сотни километров наблюдается радиоактивное загрязнение местности. Оно состоит из осколков деления ядерного горючего и усугубляется выпадением радиоактивных осадков. Интенсивность радиоактивного заражения максимальна после взрыва, но по истечению вторых суток ослабевает почти в 100 раз.

Вездесущие нейтроны, ионизируя воздух, порождают кратковременный электромагнитный импульс, который способен вывести из строя электронную аппаратуру, нарушить проводную и беспроводную системы связи.

Ядерное оружие называют оружием массового поражения, поскольку оно несет огромнейшие человеческие жертвы и разрушения непосредственно во время и сразу после взрыва. Радиация, полученная людьми и животными, оказавшимися в зоне поражения, становится причиной лучевой болезни, часто завершающейся гибелью всех облученных существ.

Нейтронное оружие

Разновидностью термоядерного оружия являются нейтронные боеприпасы. В них отсутствует оболочка, поглощающая нейтроны и помещен дополнительный источник этих частиц. Поэтому их главным поражающим фактором является проникающая радиация. Её воздействие приводит к гибели людей, оставляя почти нетронутыми постройки и технику противника.

Борьба мирового сообщества против ядерной угрозы

Совокупный запас ядерного оружия в мире сейчас эквивалентен 1 млн бомб сброшенных на Хиросиму. И тот факт, что пока удаётся жить без ядерной войны во многом заслуга ООН и всего мирового сообщества.

Страны владеющие ядерным оружием, входят в так называемый «Ядерный клуб». Сейчас он насчитывает 9 участников. Этот список расширяется.

СССР занял в ядерной политике очень чёткую позицию. В 1963 году именно в Москве был подписан договор, запрещающий испытания ядерного оружия в 3-х средах: в атмосфере, космосе и под водой.

Более всеобъемлющий договор был принят на ассамблее ООН в 1996 году. Свои подписи по ним поставили уже 131 государство.

Создана специальная комиссия, осуществляющая контроль над событиями, связанными с ядерными испытаниями. Несмотря на предпринимаемые усилия, ряд государств продолжают проводить ядерные испытания. Мы с вами стали свидетелями того, как Северная Корея провела шесть испытаний ядерного оружия. Она использует свой ядерный потенциал как акт устрашения и попытку занять господствующее положение в мире.

Российская федерация сейчас занимает второе место в мире по ядерному потенциалу. Ядерные силы России состоят из наземного, авиационного и морского компонента. Но в отличие от КНДР военная мощь нашей страны служит фактором сдерживания, обеспечивающим мирное развитие государства.

Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя

Федеральное агентство по образованию

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга (РЭТЭМ)

Курсовая работа

По дисциплине "ТГ и В"

Ядерное оружие: история создания, устройство и поражающие факторы

Студент гр.227

Толмачёв М.И.

Руководитель

Преподаватель кафедры РЭТЭМ,

Хорев И.Е.

Томск 2010 г.

Курсовая работа ___ стр., 11 рисунков, 6 источников.

В данном курсовом проекте рассмотрены ключевые моменты в истории создания ядерного оружия. Показаны основные виды и характеристики атомных снарядов.

Приведена классификация ядерных взрывов. Рассмотрены различные формы выделения энергии при взрыве; виды её распространения и действия на человека.

Изучены реакции, протекающие во внутренних оболочках ядерных снарядов. Подробно описаны поражающие факторы ядерных взрывов.

Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2003

2.4.4 Радиоактивное заражение

Введение

Строение электронной оболочки было достаточно изучено к концу XIX века, но знаний о строении атомного ядра было очень мало, и к тому же, они были противоречивы.

В 1896 году было открыто явление, получившее название радиоактивности (от латинского слова "радиус" - луч). Это открытие сыграло важную роль в дальнейшем излучении строения атомных ядер. Мария Склодовская-Кюри и Пьер

Кюри установили, что, кроме урана, еще торий, полоний и химические соединения урана с торием обладает таким же излучением, что и уран.

Продолжая исследования, они выделили в 1898 году из урановой руды вещество в несколько миллионов раз более активное, чем уран, и назвали его радием, что значит лучистый. Вещества, обладающие излучением подобно урану или радию, получили название радиоактивных, а само явление стали называть радиоактивностью.

В XX веке наука сделала радикальный шаг в изучении радиоактивности и применении радиоактивных свойств материалов.

В настоящее время 5 стран имеют в своём вооружение ядерное оружие: США, Россия, Великобритания, Франция, Китай и в ближайшие годы этот список пополниться.

Сейчас трудно оценить роль ядерного оружия. С одной стороны, это мощное средство устрашения, с другой - самый эффективный инструмент укрепления мира и предотвращения военного конфликтами между державами.

Задачи, стоящие перед современным человечеством - не допустить гонку ядерного вооружения ведь научные знания могут служить и гуманным, благородным целям.

1. История создания и развития ядерного оружия

В 1905 Альберт Эйнштейн издал свою специальную теорию относительности. Согласно этой теории, соотношение между массой и энергией выражено уравнением E = mc 2 , которое значит, что данная масса (m) связана с количеством энергии (E) равной этой массе, умноженной на квадрат скорости света (c). Очень малое количество вещества эквивалентно к большому количеству энергии. Например, 1 кг вещества, преобразованного в энергию был бы эквивалентен энергии, выпущенной, при взрыве 22 мегатонн тротила.

В 1938 г, в результате экспериментов немецким химикам Отто Хана и Фритца Страссманна, удается разбить атом урана на две приблизительно равных части при помощи бомбардировки урана нейтронами. Британский физик Роберт Фриш, объяснил как при делении ядра атома выделяется энергия.

В начале 1939 года французский физик Жолио-Кюри сделал вывод, что возможна цепная реакция, которая приведет к взрыву чудовищной разрушительной силы и что уран может стать источником энергии, как обычное взрывное вещество.

Это заключение стало толчком для разработок по созданию ядерного оружия. Европа была накануне Второй мировой войны, и потенциальное обладание таким мощным оружием подталкивало на быстрейшее его создание, но тормозом стала проблема наличия большого количества урановой руды для широкомасштабных исследований.

Над созданием атомного оружия трудились физики Германии, Англии, США, Японии, понимая, что без достаточного количества урановой руды невозможно вести работы. США в сентябре 1940 года закупили большое количество требуемой руды по подставным документам у Бельгии, что и позволило им вести работы над созданием ядерного оружия полным ходом.

ядерное оружие взрыв снаряд

Перед началом Второй мировой войны Альберт Эйнштейн написал письмо президенту США Франклину Рузвельту. В нем якобы говорилось о попытках нацистской Германии очистить Уран-235, что может привести их к созданию атомной бомбы. Сейчас стало известно, что германские учёные были очень далеки от проведения цепной реакции. В их планы входило изготовление "грязной", сильно радиоактивной бомбы.

Как бы то ни было, правительством Соединённых Штатов было принято решение - в кратчайшие сроки создать атомную бомбу. Этот проект вошел историю как "Manhattan Project". Следующие шесть лет, с 1939 по 1945, на проект Манхэттен было потрачено более двух биллионов долларов. В Oak Ridge, штат Теннеси, был построен огромный завод по очистке урана. Был предложен способ очистки в котором газовая центрифуга отделяла легкий Уран-235 от более тяжелого Урана-238.

На территории Соединенных Штатов, в пустынных просторах штата Нью-Мексико, в 1942 году был создан американский ядерный центр. Над проектом работало множество учёных, главным же был Роберт Оппенгеймер. Под его началом были собраны лучшие умы того времени не только США и Англии, но практически всей Западной Европы. Над созданием ядерного оружия трудился огромный коллектив, включая 12 лауреатов Нобелевской премии. Работа в лаборатория, не прекращалась ни на минуту.

В Европе тем временем шла Вторая мировая война, и Германия проводила массовые бомбардировки городов Англии, что подвергало опасности английский атомный проект “Tub Alloys”, и Англия добровольно передала США свои разработки и ведущих ученых проекта, что позволило США занять ведущее положение в развитии ядерной физики (создания ядерного оружия).

16 июля 1945 года, яркая вспышка озарила небо над плато в горах Джемеза на севере от Нью-Мехико. Характерное облако радиоактивной пыли, напоминающее гриб, поднялось на 30 тысяч футов. Все что осталось на месте взрыва - фрагменты зеленого радиоактивного стекла, в которое превратился песок. Так было положено начало атомной эре.

К лету 1945 года американцам удалось собрать две атомные бомбы, получившие названия "Малыш" и "Толстяк". Первая бомба весила 2722 кг и была снаряжена обогащенным Ураном-235. "Толстяк" с зарядом из Плутония-239 мощностью более 20 кт имела массу 3175 кг.

Утром 6 августа 1945 г. над Хиросимой была сброшена бомба "Малыш".9 августа еще одна бомба была сброшена над городом Нагасаки. Общие людские потери и масштабы разрушений от этих бомбардировок характеризуются следующими цифрами: мгновенно погибло от теплового излучения (температура около 5000 градусов С) и ударной волны - 300 тысяч человек, еще 200 тысяч получили ранение, ожоги, облучились. На площади 12 кв.км были полностью разрушены все строения. Эти бомбардировки потрясли весь мир.

Считается, что эти 2 события положили начало гонке ядерных вооружений.

Но уже 1946 году в СССР были открыты и сразу же стали разрабатываться крупные месторождения урана более высокого качества. В районе г. Семипалатинска был построен испытательный полигон. А 29 августа 1949 года на этом полигоне было подорвано первое советское ядерное устройство под кодовым названием "РДС-1". Событие, происшедшее на Семипалатинском полигоне, известило мир о создании в СССР ядерного оружия, что положило конец американскому монополизму на владение новым для человечества оружием.

2. Атомное оружие - оружие массового поражения

2.1 Ядерное оружие

Ядерное или атомное оружие - оружие взрывного действия, основанного на использовании ядерной энергии, освобождающейся при цепной ядерной реакции деления тяжёлых ядер или термоядерной реакции синтеза лёгких ядер. Относится к оружию массового поражения (ОМП) наряду с биологическим и химическим.

Ядерный взрыв - это процесс мгновенного выделения большого количества внутриядерной энергии в ограниченном объеме.

Центр ядерного взрыва - точка, в которой происходит вспышка или находится центр огненного шара, а эпицентром - проекцию центра взрыва на земную или водную поверхность.

Ядерное оружие является самым мощным и опасным видом оружия массового поражения, угрожающим всему человечеству невиданными разрушениями и уничтожением миллионов людей.

Если взрыв происходит на земле или довольно близко от ее поверхности, то часть энергии взрыва передается поверхности Земли в виде сейсмических колебаний. Возникает явление, которое по своим особенностям напоминает землетрясение. В результате такого взрыва образуются сейсмические волны, которые через толщу земли распространяется на весьма большие расстояния. Разрушительное действие волны ограничивается радиусом в несколько сот метров.

В результате чрезвычайно высокой температуры взрыва возникает яркая вспышка света, интенсивность которой в сотни раз превосходит интенсивность солнечных лучей, падающих на Землю. При вспышке выделяется огромное количество тепла и света. Световое излучение вызывает самовозгорание воспламеняющихся материалов и ожоги кожи у людей в радиусе многих километров.

При ядерном взрыве возникает радиация. Она продолжается около минуты и обладает настолько высокой проникающей способностью, что для защиты от нее на близких расстояниях требуются мощные и надежные укрытия

По данным дважды лауреата Нобелевской премии Лайнуса Полинга, еще в 1964 г. общие запасы ядерных боеприпасов составляли 320 миллионов тонн тротилового эквивалента, то есть около 100 тонн тротила на каждого человека земного шара. С тех пор эти запасы, вероятно, еще более возросли.

Сейчас же количество боеголовок по данным "Бюллетеня ядерных испытаний":

Причём данные по США и России на 2002-2009 г. г. включают только боеприпасы на развёрнутых стратегических носителях; оба государства располагают также значительным количеством тактического ядерного оружия, которое трудно поддаётся оценке.

2.2 Виды ядерных зарядов

Все ядерные боеприпасы могут быть разделены на категории:

1. Атомные заряды

Действие атомного оружия основывается на реакции деления тяжелых ядер (уран-235, плутоний-239 и, в отдельных случаях, уран-233).

Уран - очень тяжёлый, серебристо-белый глянцеватый металл. В чистом виде он немного мягче стали, ковкий, гибкий, обладает небольшими парамагнитными свойствами.

Уран-235 используют в ядерном оружии потому, что в отличие от наиболее распространённого изотопа урана-238, в нём возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция.

Плутоний - очень тяжелый серебристый металл, блестящий подобно никелю, когда только что очищен.

Это крайне электроотрицательный, химически активный элемент. Вследствие своей радиоактивности, плутоний теплый на ощупь. Чистый изотоп плутония-239 гораздо горячее тела человека.

Плутоний-239 также называют "оружейным плутонием", т.к. он предназначен для создания ядерного оружия и содержание изотопа 239 Pu должно быть не менее 93,5 %.

Атомы плутония образуются в результате цепи атомных реакций, начинающихся с захвата нейтрона атомом урана-238. Чтобы получать плутоний в достаточном количестве, нужны сильнейшие нейтронные потоки. Такие как раз создаются в атомных реакторах. В принципе, любой реактор является источником нейтронов, но для промышленного производства плутония естественно использовать специально разработанных для этого.

Цепная реакция деления развивается не в любом количестве делящегося вещества, а лишь только в определенной для каждого вещества массе. Наименьшее количество делящегося вещества, в котором возможна саморазвивающаяся цепная ядерная реакция, называют критической массой. Уменьшение критической массы будет наблюдаться при увеличении плотности вещества.

Делящееся вещество в атомном заряде находится в подкритическом состоянии. По принципу его перевода в надкритическое состояние атомные заряды делятся на пушечные и имплозивного типа.

В зарядах пушечного типа две и более частей делящегося вещества, масса каждой из которых меньше критической, быстро соединяются друг с другом в надкритическую массу в результате взрыва обычного взрывчатого вещества (выстреливания одной части в другую). При создании зарядов по такой схеме трудно обеспечить высокую надкритичность, вследствие чего его коэффициент полезного действия невелик. Достоинством схемы пушечного типа является возможность создания зарядов малого диаметра и высокой стойкости к действию механических нагрузок, что позволяет использовать их в артиллерийских снарядах и минах.

В зарядах имплозивного типа делящееся вещество, имеющее при нормальной плотности массу меньше критической, переводится в надкритическое состояние повышением его плотности в результате обжатия с помощью взрыва обычного взрывчатого вещества. В таких зарядах предоставляется возможность получить высокую надкритичность и, следовательно, высокий коэффициент полезного использования делящегося вещества.

Нередко боеприпасы этого типа называются однофазными или одноступенчатыми, т.к. при взрыве происходит только один вид ядерной реакции.

2. Термоядерные заряды

В просторечии часто называют водородным оружием. Основное энерговыделение которого происходит при термоядерной реакции - синтезе тяжёлых элементов из более лёгких. В качестве запала для термоядерной реакции используется обычный ядерный заряд. Его взрыв создаёт температуру в несколько миллионов градусов, при которой начинается реакция синтеза. В качестве термоядерного горючего используется обычно дейтрид лития-6 (твердое вещество, представляющее собой соединение лития-6 и дейтерия). Реакция синтеза отличается колоссальным энерговыделением, поэтому водородное оружие превосходит атомное по мощности примерно на порядок.

3. Нейтронные заряды

Нейтронный заряд представляет собой особый вид термоядерного заряда малой мощности с повышенным нейтронным излучением. Как известно, при взрыве ядерного боеприпаса ударная волна несет около 50% энергии, а проникающая радиация не более 5%. Предназначение ядерного заряда нейтронного типа заключается в том, чтобы перераспределить соотношение поражающих факторов в пользу проникающей радиации, а точнее, потока нейтронов. Большая часть энергии взрыва при применении нейтронного оружия образуется в результате ядерного синтеза тяжелых изотопов водорода (дейтерия и трития) с выделением в окружающее пространство потока быстрых нейтронов.

Обладая большой проникающей способностью, нейтронное оружие способно поражать живую силу противника на значительном расстоянии от эпицентра ядерного взрыва и в укрытиях. При этом в биологических объектах происходит ионизация живой ткани, приводящая к нарушению жизнедеятельности отдельных систем и организма в целом, развитию лучевой болезни.

Поражающее действие нейтронного оружия на военную технику происходит за счет взаимодействия нейтронов и гамма-излучения с конструкционными материалами и радиоэлектронной аппаратурой, что приводит к появлению "наведенной" радиоактивности и, как следствие, нарушению функционирования вооружения и военной техники. Кроме того, при взрыве нейтронного снаряда ударная волна и световое излучение вызывают сплошные разрушения в радиусе 200-300 м.

Технология создания нейтронного оружия разработана в США, в 1981 г. Возможностью создания такого рода оружия обладают также Россия и Франция.

2.3 Мощность ядерных боеприпасов

Ядерное оружие обладает колоссальной мощностью. При делении урана

массой порядка килограмма освобождается такое же количество энергии, как

при взрыве тротила массой около 20 тысяч тонн. Термоядерные реакции синтеза являются еще более энергоемкими.

Ядерные боеприпасы - боеприпасы, содержащие ядерный заряд.

Ядерными боеприпасами являются:

ядерные боевые части баллистических, зенитных, крылатых ракет и торпед;

ядерные бомбы;

артиллерийские снаряды, мины и фугасы.

Мощность взрыва ядерных боеприпасов принято измерять в единицах тротилового эквивалента. Тротиловый эквивалент-это масса тринитротолуола, которая обеспечила бы взрыв, по мощности эквивалентный взрыву данного ядерного боеприпаса. Обычно он измеряется в килотоннах (кТ) или в мегатоннах (МгТ). Тротиловый эквивалент условен, поскольку распределение энергии ядерного взрыва по различным поражающим факторам существенно зависит от типа боеприпаса и, в любом случае, сильно отличается от химического взрыва. Современные ядерные боеприпасы имеют тротиловый эквивалент от нескольких десятков тонн до нескольких десятков млн. тонн тротила.

В зависимости от мощности ядерные боеприпасы принято делить на 5 калибров: сверхмалый (менее 1кТ), малый (от 1 до 10 кТ), средний (от 10 до 100 кТ), крупный (от 100 кТ до 1 МгТ), сверхкрупный (свыше 1 МгТ)

Термоядерными зарядами комплектуются боеприпасы сверхкрупного, крупного и среднего калибров; ядерными зарядами - сверхмалого, малого и среднего калибров, нейтронными зарядами комплектуются боеприпасы - сверхмалого и малого калибров.

2.4 Поражающие факторы ядерного взрыва

Ядерный взрыв способен мгновенно уничтожить или вывести из строя незащищенных людей, открыто стоящую технику, сооружения и различные материальные средства. Основными поражающими факторами ядерного взрыва (ПФЯВ) являются:

ударная волна;

световое излучение;

проникающая радиация;

радиоактивное заражение местности;

электромагнитный импульс (ЭМИ).

При ядерном взрыве в атмосфере распределение выделяющейся энергии между ПФЯВ примерно следующее: около 50% на ударную волну, на долю светового излучения 35%, на радиоактивное заражение 10% и 5% на проникающую радиацию и ЭМИ.

2.4.1 Ударная волна

Ударная волна в большинстве случаев является основным поражающим фактором ядерного взрыва. По своей природе она подобна ударной волне вполне обычного взрыва, но действует более продолжительное время и обладает гораздо большей разрушительной силой. Ударная волна ядерного взрыва может на значительном расстоянии от центра взрыва наносить поражения людям, разрушать сооружения и повреждать боевую технику.

Ударная волна представляет собой область сильного сжатия воздуха, распространяющуюся с большой скоростью во все стороны от центра взрыва. Скорость распространения ее зависит от давления воздуха во фронте ударной волны; вблизи центра взрыва она в несколько раз превышает скорость звука, но с увеличением расстояния от места взрыва резко падает. За первые 2 сек. ударная волна проходит около 1000 м, за 5 сек - 2000 м, за 8 сек. - около 3000 м.

Поражающее действия ударной волны на людей и разрушающее действие на боевую технику, инженерные сооружения и материальные средства прежде всего определяются избыточным давлением и скоростью движения воздуха в ее фронте. Незащищенные люди могут, кроме того, поражаться летящими с огромной скоростью осколками стекла и обломками разрушаемых зданий, падающими деревьями, а также разбрасываемыми частями боевой техники, комьями земли, камнями и другими предметами, приводимыми в движение скоростным напором ударной волны. Наибольшие косвенные поражения будут наблюдаться в населенных пунктах и в лесу; в этих случаях потери населения могут оказаться большими, чем от непосредственного действия ударной волны. Поражения, наносимые ударной волной, подразделяются на

1) легкие,

2) средние,

3) тяжелые и

4) крайне тяжелые.

Избыточное давление DР Ф, кПа	Виды травм	Последствия
	Лёгкие	Скоропроходящие нарушения функций организма (звон в ушах, головокружение, общая лёгкая контузия, возможны ушибы).
	Средние	Вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей.
	Тяжёлые	Сильные контузии всего организма, повреждения головного мозга, сильные кровотечения, переломы конечностей, возможны повреждения внутренних органов.
	Крайне тяжёлые	Переломы конечностей, внутренние кровотечения, сотрясение мозга, обычно со смертельным исходом

Степень поражения ударной волной зависит прежде всего от мощности и вида ядерного взрыва. При воздушном взрыве мощностью 20 кТ легкие травмы у людей возможны на расстояниях до 2,5 км, средние - до 2 км, тяжелые - до 1,5 км, крайне тяжелые - до 1,0 км от эпицентра взрыва. С ростом калибра ядерного боеприпаса радиусы поражения ударной волной растут пропорционально корню кубическому из мощности взрыва.

Гарантированная защита людей от ударной волны обеспечивается при укрытии их в убежищах. В случае отсутствия убежищ используются естественные укрытия и рельеф местности.

При подземном взрыве возникает ударная волна в грунте, а при подводном - в воде. Ударная волна, распространяясь в грунте, вызывает повреждения подземных сооружений, канализации, водопровода; при распространении ее в воде наблюдается повреждение подводной части кораблей, находящихся даже на значительном расстоянии от места взрыва.

Применительно к гражданским и промышленным зданиям степени разрушения характеризуются 1) слабым,

2) средним,

3) сильным и 4) полным разрушениями.

Слабое разрушение сопровождается разрушением оконных и дверных заполнений и легких перегородок, частично разрушается кровля, возможны трещины в стенах верхних этажей. Подвалы и нижние этажи сохраняются полностью.

Среднее разрушение проявляется в разрушении крыш, внутренних перегородок, окон, обрушением чердачных перекрытий, трещинами в стенах. Восстановление зданий возможно при проведении капитальных ремонтных работ.

Сильное разрушение характеризуется разрушением несущих конструкций и перекрытий верхних этажей, появлением трещин в стенах. Использование зданий становится невозможным. Ремонт и восстановление зданий становится нецелесообразным.

При полном разрушении обрушаются все основные элементы здания, включая и несущие конструкции. Использовать такие здания невозможно, и, чтобы они не представляли опасность, их полностью обрушают.

Необходимо отметить способность ударной волны. Она может, как вода, "затекать" в закрытые помещения не только через окна и двери, но также через небольшие отверстия и даже щели. Это приводит к разрушению перегородок и оборудования внутри здания и поражению находящихся в нем людей.

2.4.2 Световое излучение

Световое излучение ядерного взрыва представляет собой поток лучистой энергии, включающей ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение. Источником светового излучения является светящаяся область, состоящая из раскаленных продуктов взрыва и раскаленного воздуха. Яркость светового излучения в первую секунду в несколько раз превосходит яркость Солнца. Максимальная температура светящейся области находится в пределах 8-10 тыс. о С.

Продолжительность светового излучения зависит от мощности и вида взрыва и может продолжаться до десятков секунд:

Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом. Световым импульсом называется отношение количества световой энергии к площади освещенной поверхности, расположенной перпендикулярно распространению световых лучей. Единицей светового импульса является [Дж/м 2 ] или [кал/см 2 ].

Поглощенная энергия светового излучения переходит в тепловую, что приводит к разогреву поверхностного слоя материала. Нагрев может быть настолько сильным, что возможно обугливание или воспламенение горючего материала и растрескивание или оплавление негорючего, что может привести к огромным пожарам. При этом действие светового излучения ядерного взрыва эквивалентно массированному применению зажигательного оружия.

Кожный покров человека также поглощает энергию светового излучения, за счет чего может нагреваться до высокой температуры и получать ожоги.

В первую очередь ожоги возникают на открытых участках тела, обращенных в сторону взрыва. Если смотреть в сторону взрыва незащищенными глазами, то возможно поражение глаз, приводящее к полной потере зрения.

Ожоги, вызываемые световым излучением, не отличаются от ожогов, вызываемых огнем или кипятком. Они тем сильнее, чем меньше расстояние до взрыва и чем больше мощность боеприпаса. При воздушном взрыве поражающее действие светового излучения больше, чем при наземном той же мощности. В зависимости от воспринятой величины светового импульса ожоги делятся на четыре степени:

Световой импульс,	Степень ожога	Характеристика проявлений
80-160 ()	1	Болезненность, покраснение и припухлость кожи.
160-400 ()	2	Образование пузырей.
400-600 ()	3	Омертвление кожи с частичным поражением росткового слоя.
Более 600 ()	4	Обугливание кожи и подкожной клетчатки.

В туман, дождь или снегопад поражающее действие светового излучения незначительно.

Защитой от светового излучения могут служить различные предметы, создающие тень, но лучшие результаты достигаются при использовании убежищ и укрытий.

2.4.3 Проникающая радиация

Проникающая радиация представляет собой поток g квантов и нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва. g кванты и нейтроны распространяются во все стороны от центра взрыва. С увеличением расстояния от взрыва количество гамма квантов и нейтронов, проходящее через единицу поверхности, уменьшается. При подземном и подводном ядерных взрывов действие проникающей радиации распространяется на расстояния, значительно меньшие, чем при наземных и воздушных взрывах, что объясняется поглощением потока нейтронов и гамма квантов землей и водой.

Зоны поражения проникающей радиацией при взрывах ядерных боеприпасов средней и большой мощности несколько меньше зон поражения ударной волной и световым излучением, но для боеприпасов с небольшим тротиловым эквивалентом (1000 тонн и менее), наоборот, зоны поражающего действия проникающей радиацией превосходят зоны поражения ударной волной и световым излучением.

Поражающее действие проникающей радиации определяется способностью гамма квантов и нейтронов ионизировать атомы среды, в которой они распространяются. Из-за очень сильного поглощения в атмосфере, проникающая радиация поражает людей только на расстоянии 2-3 км от места взрыва, даже для больших по мощности зарядов.

Проходя через живую ткань, гамма кванты и нейтроны ионизируют атомы и молекулы, входящие в состав клеток, которые приводят к нарушению жизненных функций отдельных органов и систем. Под влиянием ионизации в организме возникают биологические процессы отмирания и разложения клеток. В результате этого у пораженных людей развивается специфическое заболевание, называемое лучевой болезнью. Продолжительность действия проникающей радиации не превышает нескольких секунд (»10-15с).

Для оценки ионизации атомов среды, а следовательно, и поражающего действия проникающей радиации на живой организм введено понятие дозы облучения (или дозы радиации), единицей измерения которой является рентген (Р). Дозе радиации 1 рентген соответствует образование в одном кубическом сантиметре воздуха приблизительно 2 миллиардов пар ионов.

В зависимости от дозы излучения различают четыре степени лучевой болезни:

Защитой от проникающей радиации служат различные материалы, ослабляющие поток гамма - и нейтронного излучений. Защита основана на физической способности различных материалов ослаблять интенсивность радиоактивных излучений. Чем тяжелее материал и толще его слой, тем надежнее защита. Так проникающую радиацию в момент ядерного взрыва способны ослаблять в 2 раза слой стали толщиной 3,8 см, бетона - 15, грунта - 19, воды - 38, снега - 50 см, дерева - 58.

2.4.4 Радиоактивное заражение

Радиоактивное заражение людей, боевой техники, местности и различных объектов при ядерном взрыве обусловливается осколками деления вещества заряда (Pu-239, U-235) и не прореагировавшей частью заряда, выпадающими из облака взрыва, а также радиоактивные изотопы, образующиеся в грунте и других материалах под воздействием нейтронов - наведённая активность. С течением времени активность осколков деления быстро уменьшается, особенно в первые часы после взрыва. Так, например, общая активность осколков деления при взрыве ядерного боеприпаса мощностью 20 кТ через один день будет в несколько тысяч раз меньше, чем через одну минуту после взрыва.

При взрыве ядерного боеприпаса часть вещества заряда не подвергается делению, а выпадает в обычном своем виде; распад ее сопровождается образованием альфа-частиц. Наведенная радиоактивность обусловлена радиоактивными изотопами (радионуклидами), образующимися в грунте в результате облучения его нейтронами, испускаемыми в момент взрыва ядрами атомов химических элементов, входящих в состав грунта. Периоды полураспада большинства из образующихся радиоактивных изотопов, сравнительно невелики - от одной минуты до часа. В связи с этим наведенная активность может представлять опасность лишь в первые часы после взрыва и только в районе, близком к эпицентру.

Основная часть долгоживущих изотопов сосредоточена в радиоактивном облаке, которое образуется после взрыва. Высота поднятия облака для боеприпаса мощностью 10 кТ равна 6 км, для боеприпаса мощностью 10 МгТ она составляет 25 км. По мере продвижения облака из него выпадают сначала наиболее крупные частицы, а затем все более и более мелкие, образуя по пути движения зону радиоактивного заражения, так называемый след облака. Размеры следа зависят главным образом от мощности ядерного боеприпаса, а также от скорости ветра и могут достигать в длину несколько сотен и в ширину несколько десятков километров.

Возникающие зоны радиоактивного заражения по степени опасности принято делить на следующие четыре зоны (рис.1):

Рисунок 1 - След радиоактивного облака

Поражения в результате внутреннего облучения появляются вследствие попадания радиоактивных веществ внутрь организма через органы дыхания и желудочно-кишечный тракт. В этом случае радиоактивные излучения вступают в непосредственный контакт с внутренними органами и могут вызвать сильную лучевую болезнь; характер заболевания будет зависеть от количества радиоактивных веществ, попавших в организм.

На вооружение, боевую технику и инженерные сооружения радиоактивные вещества не оказывают вредного воздействия.

2.4.5 Электромагнитный импульс

Ядерные взрывы в атмосфере и в более высоких слоях приводят к возникновению мощных электромагнитных полей. Длина волн электромагнитных полей может быть от 1 до 1000 м. Эти поля ввиду их кратковременного существования принято называть электромагнитным импульсом (ЭМИ). Диапазон частот ЭМИ до 100Мгц, но в основном его энергия распределена около средней частоты (10-15 КГц).

Поскольку амплитуда ЭМИ быстро уменьшается с увеличением расстояния, его поражающее действие - несколько километров от эпицентра взрыва крупного калибра.

ЭМИ непосредственного действия на человека не оказывает. Поражающее действие обусловлено возникновением напряжений и токов в проводниках различной протяженности, расположенных в воздухе, технике, на земле или на других объектах. Действие ЭМИ проявляется, прежде всего, по отношению к радиоэлектронной аппаратуре, где под действием ЭМИ наводятся электрические токи и напряжения, которые могут вызвать пробой электроизоляции, повреждение трансформаторов, сгорание разрядников, порчу полупроводниковых приборов и других элементов радиотехнических устройств. Наиболее подвержены воздействию ЭМИ линии связи, сигнализации и управления. Сильные электромагнитные поля могут повредить электрические цепи и нарушить работу неэкранированного электротехнического оборудования.

Высотный взрыв способен создать помехи в работе средств связи на очень больших площадях. Защита от ЭМИ достигается экранированием линий энергоснабжения и аппаратуры.

2.5 Виды ядерных взрывов

В зависимости от задач, решаемых ядерным оружием, от вида и расположения объектов, по которым планируются ядерные удары, а также от характера предстоящих боевых действий ядерные взрывы могут быть осуществлены в воздухе, у поверхности земли (воды) и под землей (водой). В соответствии с этим различают следующие виды ядерных взрывов:

Воздушный (высокий и низкий);

Высотный (в разряженных слоях атмосферы);

Наземный (надводный)

Подземный (подводный)

Воздушный ядерный взрыв - это взрыв, произведенный на высоте до 10 км, когда светящаяся область не касается земли (воды). Воздушные взрывы подразделяются на низкие и высокие.

Сильное радиоактивное заражение местности образуется только вблизи эпицентров низких воздушных взрывов. Заражение местности по следу облака происходит незначительно и на живые организмы существенного влияния не оказывает. Наиболее полно при воздушном ядерном взрыве проявляются ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и ЭМИ.

Высотный ядерный взрыв - это взрыв, произведенный с целью уничтожения в полете ракет и самолетов на безопасной для наземных объектов высоте (свыше 10 км). Поражающими факторами высотного взрыва являются: ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и электромагнитный импульс (ЭМИ).

Наземный (надводный) ядерный взрыв - это взрыв, произведенный на поверхности земли (воды),либо на незначительной высоте над этой поверхностью, при котором светящаяся область касается поверхности земли (воды), а пылевой (водяной) столб с момента образования соединен с облаком взрыва (рис.2.5.2).

Характерной особенностью наземного (надводного) ядерного взрыва является сильное радиоактивное заражение местности (воды) как в районе взрыва, так и по направлению движения облака взрыва.

Поражающими факторами этого взрыва являются ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение местности и ЭМИ.

Подземный (подводный) ядерный взрыв - это взрыв, произведенный под землей (под водой) и характеризующийся выбросом большого количества грунта (воды), перемешанного с продуктами ядерного взрывчатого вещества (осколками деления урана-235 или плутония-239).

Эта смесь становится радиоактивной и, следовательно, будет представлять опасность для живых организмов.

Поражающее и разрушающее действие подземного ядерного взрыва определяется в основном сейсмовзрывными волнами (основной поражающий фактор), образованием воронки в грунте и сильным радиоактивным заражением местности. Световое излучение и проникающая радиация отсутствуют. Характерным для подводного взрыва является образование базисной волны, образующейся при обрушении столба воды.

3 Устройство и принцип действия ядерного оружия

3.1 Основные элементы ядерных боеприпасов

Основными элементами ядерных боеприпасов являются:

Ядерный заряд,

Система автоматики.

Корпус предназначен для размещения ядерного заряда и системы автоматики, придания боеприпасу необходимой баллистической формы, предохраняет их от механического, а в некоторых случаях и от теплового воздействия, а также служит для повышения коэффициента использования ядерного горючего.

Система автоматики обеспечивает взрыв ядерного заряда в заданный момент времени и исключает его случайное или преждевременное срабатывание. Она включает:

Блок автоматики,

Систему датчиков подрыва,

Систему предохранения,

Систему аварийного подрыва,

Источник питания.

Блок автоматики срабатывает по сигналам, поступающим от датчиков подрыва, и предназначен для формирования высоковольтного электрического импульса на приведение в действие ядерного заряда.

Датчики подрыва (взрывательные устройства) предназначены для подачи сигнала на приведение в действие ядерного заряда. Они могут быть контактного и дистанционного типов. Контактные датчики срабатывают в момент встречи боеприпаса с преградой, а дистанционные - на заданной высоте (глубине) от поверхности земли (воды).

Система предохранения исключает возможность случайного взрыва ядерного заряда при проведении регламентных работ, хранении боеприпаса и при полете его на траектории.

Система аварийного подрыва служит для самоуничтожения боеприпаса без ядерного взрыва в случае его отклонения от заданной траектории.

Источниками питания всей электрической системы боеприпаса являются аккумуляторные батареи различных типов, которые обладают одноразовым действием и приводятся в рабочее состояние непосредственно перед его боевым применением.

3.2 Строение ядерной бомбы

В качестве прототипа мной была взята плутониевая бомба "Толстяк" (рис.2.) сброшенная 9 августа 1945 года на японский город Нагасаки.

Рисунок 2 - Атомная бомба "Толстяк"

Схема этой бомбы (типичная для плутониевых однофазных боеприпасов) примерно следующая:

1. Нейтронный инициатор - шар диаметром порядка 2 см из бериллия, покрытый тонким слоем сплава иттрий-полоний или металлического полония-210 - первичный источник нейтронов для резкого снижения критической массы и ускорения начала реакции. Срабатывает в момент перевода боевого ядра в закритическое состояние (при сжатии происходит смешение полония и бериллия с выбросом большого количества нейтронов). В настоящее время помимо данного типа инициирования, больше распространено термоядерное инициирование (ТИ). Термоядерный инициатор (ТИ). Находится в центре заряда (подобно НИ) где размещается небольшое количество термоядерного материала, центр которого нагревается сходящейся ударной волной и в процессе термоядерной реакции на фоне возникших температур нарабатывается значимое количество нейтронов, достаточное для нейтронного инициирования цепной реакции (рис.3.).

2. Плутоний. Используют максимально чистый изотоп плутоний-239, хотя для увеличения стабильности физических свойств (плотности) и улучшения сжимаемости заряда плутоний легируется небольшим количеством галлия.

3. Оболочка (обычно из урана), служащая отражателем нейтронов.

4. Обжимающая оболочка из алюминия. Обеспечивает бо́льшую равномерность обжима ударной волной, в то же время предохраняя внутренние части заряда от непосредственного контакта со взрывчаткой и раскалёнными продуктами её разложения.

5. Взрывчатое вещество со сложной системой подрыва, обеспечивающей синхронность подрыва всего взрывчатого вещества. Синхронность необходима для создания строго сферической сжимающей (направленной внутрь шара) ударной волны. Несферическая волна приводит к выбросу материала шара через неоднородность и невозможность создания критической массы. Создание подобной системы расположения взрывчатки и подрыва являлось в своё время одной из наиболее трудных задач. Используется комбинированная схема (система линз) из "быстрой" и "медленной" взрывчаток.

6. Корпус, изготовленный из дюралевых штампованных элементов - две сферических крышки и пояс, соединяемые болтами.

Рисунок 3. - Принцип действия плутониевой бомбы

3.3 Устройство термоядерной бомбы

Строение термоядерной бомбы лучше рассмотреть на схеме Теллера-Улама:

Сама идея водородной бомбы чрезвычайно проста. Последовательность процессов, происходящих при взрыве водородной бомбы, можно представить следующим образом:

Сначала взрывается находящийся внутри оболочки заряд-инициатор термоядерной реакции - небольшая атомная бомба, в результате чего возникает нейтронная вспышка и создается высокая температура, необходимая для инициации термоядерного синтеза. Нейтроны бомбардируют вкладыш из дейтерия лития, который представляет собой контейнер с жидким дейтерием. Литий под действием нейтронов расщепляется на гелий и тритий. Плотности материала капсулы возрастают в десятки тысяч раз. Находящийся в центре урановый (плутониевый) стержень в результате сильной ударной волны также сжимается в несколько раз и переходит в надкритическое состояние. Быстрые нейтроны, образовавшиеся при взрыве ядерного заряда, замедлившись в дейтерии лития до тепловых скоростей, приводят к цепным реакциям деления урана (плутония), что действует наподобие дополнительного запала, вызывает дополнительные увеличения давления и температуры. Температура, возникающая в результате термоядерной реакции повышается до 300 млн. К, вовлекая в синтез все большее и большее количество водорода.

Таким образом, атомный запал создает необходимые для синтеза материалы непосредственно в самой приведенной в действие бомбе.

Все реакции, конечно, протекают настолько быстро, что воспринимаются как мгновенные.

3.4 Нейтронная бомба

Целью создания нейтронного оружия в 60-х-70-х годах являлось получение тактической боеголовки, главным поражающим фактором в котором являлся бы поток быстрых нейтронов, излучаемых из области взрыва.

Создание такого оружия обусловила низкая эффективность обычных тактических ядерных зарядов против бронированных целей, таких как танки, бронемашины и т.п. Благодаря наличию бронированного корпуса и системы фильтрации воздуха бронетехника способна противостоять всем поражающим факторам ядерного взрыва. Поток нейтронов же с легкостью проходит даже через толстую стальную броню. При мощности в 1 кт смертельная доза облучения в 8000 рад, которая ведет к немедленной и быстрой смерти (минуты), будет получена экипажем танка на расстоянии в 700 м. Опасный для жизни уровень достигается на дистанции 1100. также дополнительно, нейтроны создают в конструкционных материалах (например, броне танка) наведенную радиоактивность.

Из-за очень сильного поглощения и рассеивания нейтронного излучения в атмосфере делать мощные заряды с увеличенным выходом излучения нецелесообразно. Максимальная мощность боеголовок составляет ~1 Кт. Хотя о нейтронных бомбах и говорят, что они оставляют материальные ценности неразрушенными, это не совсем так. В пределах радиуса нейтронного поражения (около 1 километра) ударная волна может уничтожить или сильно повредить большинство зданий.

Из особенностей конструкции стоит отметить отсутствие плутониевого запального стержня. Из-за малого количества термоядерного топлива и низкой температуры начала реакции необходимость в нем отсутствует. Весьма вероятно, что зажигание реакции происходит в центре капсулы, где в результате схождения ударной волны развивается высокое давление и температура.

Нейтронный заряд конструктивно представляет собой обычный ядерный заряд малой мощности, к которому добавлен блок, содержащий небольшое количество термоядерного топлива (смесь дейтерия и трития с большим содержанием последнего, как источника быстрых нейтронов). При подрыве взрывается основной ядерный заряд, энергия которого используется для запуска термоядерной реакции. При этом нейтроны не должны поглощаться материалами бомбы и, что особо важно, необходимо предотвратить их захват атомами делящегося материала.

Большая часть энергии взрыва при применении нейтронного оружия выделяется в результате запущенной реакции синтеза. Конструкция заряда такова, что до 80 % энергии взрыва составляет энергия потока быстрых нейтронов, и только 20 % приходится на остальные поражающие факторы (ударную волну, электромагнитный импульс, световое излучение).

Общее количество делящихся материалов для 1-кт нейтронной бомбы где-то 10 кг.750-тонный энергетический выход синтеза означает наличие 10 граммов дейтерий-тритиевой смеси.

Заключение

Хиросима и Нагасаки - это предостережение на будущее. В современную эпоху в решении вопросов войны и мира не должно быть места случайностям. Преступная по отношению ко всему человечеству, бессмысленная для решения спорных международных проблем и политических конфликтов термоядерная война была лишь политикой национального самоубийства для тех, кто осмелился бы ее развязать. При любом ее исходе мир оказался бы в неизмеримо худшем положении, чем до нее, так что участи погибших могли бы, пожалуй, позавидовать оставшиеся в живых.

По мнению специалистов, наша планета опасно перенасыщена ядерным оружием. Уже в начале XXI века в мире накоплены огромные такие запасы ядерного оружия. Такие арсеналы таят в себе огромную опасность для всей планеты, именно планеты, а не отдельных стран. Их создание поглощает огромные материальные средства, которые можно было бы использовать для борьбы с болезнями, неграмотностью, нищетой.

Ученые считают, что при нескольких крупномасштабных ядерных взрывах, повлекших за собой сгорание лесных массивов, городов, огромные слоя дыма, гари поднялись бы к стратосфере, блокируя тем самым путь солнечной радиации. Это явление носит название “ядерная зима”. Зима продлится несколько лет, может даже всего пару месяцев, но за это время будет почти полностью уничтожен озоновый слой Земли. На Землю хлынут потоки ультрафиолетовых лучей. Моделирование данной ситуации показывает, что в результате взрыва мощностью в 100 Кт температура понизится в среднем у поверхности Земли на 10-20 градусов. После ядерной зимы дальнейшее естественное продолжение жизни на Земле будет довольно проблематичным:

Окончание холодной войны немного разрядило международную политическую обстановку. Подписаны ряд договоров о прекращении ядерных испытаний и ядерном разоружении.

К сожалению, сейчас, в мире обстановка обострилась в связи с войной в Ираке, но пока существуют организации Объединенных Наций (ООН) и Защиты прав человека, у нас есть надежда на благоразумие и соблюдение США всех правовых резолюций.

Сегодня люди должны подумать о своем будущем, о том в каком мире они будут жить уже в ближайшие десятилетия.

Литература

1. Ю.Г. Афанасьев, А.Г. Овчаренко и др. Безопасность жизнедеятельности. - Бийск: Изд-во АГТУ, 2003. - 169 с.

2. Internet: http://rhbz.ru/nuclear-weapon.html - сайт, ознакомляющий с оружием массового поражения

3. Кукин П.П., Лапин В.Л. и др. Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 2002. - 319 с.

4. Гусев Н.Г., Беляев В.А. Радиоактивные выбросы в биосферу. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 256 с.

5. Internet: http://www.nuclear-attack.com - наглядные материалы с испытательных полигонов

6. Ю.В. Боровской, Е.П. Шубина и др. Гражданская оборона. - М.: Просвещение. 1991. 223 с.

Ядерное оружие

Ю.Г.Афанасьев, А.Г.Овчаренко, С.Л.Раско, Л.И.Трутнева

Ядерным оружием называют боеприпасы, действие которых основано на использовании внутриядерной энергии, выделяющейся при ядерных реакциях деления или синтеза. Центром ядерного взрыва называют точку, в которой происходит вспышка или находится центр огненного шара, а эпицентром - проекцию центра взрыва на земную или водную поверхность.

1. Виды ядерных зарядов

Атомные заряды

Действие атомного оружия основывается на реакции деления тяжелых ядер (уран-235, плутоний-239 и т.д.). Цепная реакция деления развивается не в любом количестве делящегося вещества, а лишь только в определенной для каждого вещества массе. Наименьшее количество делящегося вещества, в котором возможна саморазвивающаяся цепная ядерная реакция, называют критической массой. Уменьшение критической массы будет наблюдаться при увеличении плотности вещества.

Делящееся вещество в атомном заряде находится в подкритическом состоянии. По принципу его перевода в надкритическое состояние атомные заряды делятся на пушечные и имплозивного типа.

В зарядах пушечного типа две и более частей делящегося вещества, масса каждой из которых меньше критической, быстро соединяются друг с другом в надкритическую массу в результате взрыва обычного взрывчатого вещества (выстреливания одной части в другую).

При создании зарядов по такой схеме трудно обеспечить высокую надкритичность, вследствие чего его коэффициент полезного действия невелик. Достоинством схемы пушечного типа является возможность создания зарядов малого диаметра и высокой стойкости к действию механических нагрузок, что позволяет использовать их в артиллерийских снарядах и минах.

В зарядах имплозивного типа делящееся вещество, имеющее при нормальной плотности массу меньше критической, переводится в надкритическое состояние повышением его плотности в результате обжатия с помощью взрыва обычного взрывчатого вещества. В таких зарядах представляется возможность получить высокую надкритичность и, следовательно, высокий коэффициент полезного использования делящегося вещества.

Термоядерные заряды

Действие термоядерного оружия основывается на реакции синтеза ядер легких элементов. Для возникновения цепной термоядерной реакции необходима очень высокая (порядка нескольких миллионов градусов) температура, которая достигается взрывом обычного атомного заряда. В качестве термоядерного горючего используется обычно дейтрид лития-6 (твердое веще-ство, представляющее собой соединение лития-6 и дейтерия).

Нейтронные заряды

Нейтронный заряд представляет собой особый вид термоядерного заряда малой мощности с повышенным нейтронным излучением. Как известно, при взрыве ядерного боеприпаса ударная волна несет около 50% энергии, а проникающая радиация не более 5%. Предназначение ядерного заряда нейтронного типа заключается в том, чтобы перераспределить соотношение поражающих факторов в пользу проникающей радиации, а точнее, потока нейтронов.

По данным иностранной печати, американским специалистам удалось создать подобные снаряды для боеголовок тактических ракет "Лэнс" и 155-миллиметровых артиллерийских систем. При взрыве нейтронного снаряда ударная волна и световое излучение вызывают сплошные разрушения в радиусе 200-300 м. А доза нейтронного излучения, которая возникает на расстоянии 800 м от точки взрыва нейтронной боеголовки ракеты "Лэес", почти сразу лишает человеческий организм жизнеспособности.

"Чистый" заряд.

Чистый заряд - это ядерный заряд, при взрыве которого выход долгоживущих радиоактивных изотопов существенно снижен.

Ядерные боеприпасы применяются для снаряжения авиабомб, фугасов, торпед, артиллерийских снарядов.

Средствами доставки ядерных боеприпасов могут являться баллистические ракеты, крылатые и зенитные ракеты, авиация.

Мощность ядерных боеприпасов

Ядерное оружие обладает колоссальной мощностью. При делении урана массой порядка килограмма освобождается такое же количество энергии, как при взрыве тротила массой около 20 тысяч тонн. Термоядерные реакции синтеза являются еще более энергоемкими. Мощность взрыва ядерных боеприпасов принято измерять в единицах тротилового эквивалента. Под тротиловым эквивалентом понимается энергетическая характеристика взры-ва ядерного или термоядерного заряда. Иными словами, тротиловый эквивалент - это масса тринитротолуола, которая обеспечила бы взрыв, по мощности эквивалентный взрыву данного ядерного боеприпаса. Обычно он измеряется в килотоннах (кТ) или в мегатоннах (МгТ).

В зависимости от мощности ядерные боеприпасы делят на калибры:

сверхмалый (менее 1 кТ);

малый (от 1 до 10 кТ);

средний (от 10 до 100 кТ);

крупный (от 100 кТ до 1 МгТ);

сверхкрупный (свыше 1 МгТ).

Термоядерными зарядами комплектуются боеприпасы сверхкрупного, крупного и среднего калибров; ядерными - сверхмалого, малого и среднего калибров, нейтронными - сверхмалого и малого калибров.

Виды ядерных взрывов

В зависимости от задач, решаемых ядерным оружием, от вида и расположения объектов, по которым планируются ядерные взрывы, а также от характера предстоящих боевых действий ядерные взрывы могут быть осуществлены в воздухе, у поверхности земли (воды) и под землей (водой). В соответствии с этим различают следующие виды ядерных взрывов: воздушный, высотный (в разряженных слоях атмосферы), наземный (надводный), подземный (подводный).

2. Поражающие факторы ядерного взрыва

Ядерный взрыв способен мгновенно уничтожить или вывести из строя незащищенных людей, открыто стоящую технику, сооружения и различные материальные средства. Основными поражающими факторами ядерного взрыва (ПФЯВ) являются:

ударная волна;

световое излучение;

проникающая радиация;

радиоактивное заражение местности;

электромагнитный импульс (ЭМИ).

При ядерном взрыве в атмосфере распределение выделяющейся энергии между ПФЯВ примерно следующее: около 50% на ударную волну, на долю светового излучения 35%, на радиоактивное заражение 10% и 5% на проникающую радиацию и ЭМИ.

Ударная волна

Ударная волна в большинстве случаев является основным поражающим фактором ядерного взрыва. По своей природе она подобна ударной волне вполне обычного взрыва, но действует более продолжительное время и обладает гораздо большей разрушительной силой. Ударная волна ядерного взрыва может на значительном расстоянии от центра взрыва наносить поражения людям, разрушать сооружения и повреждать боевую технику.

Ударная волна представляет собой область сильного сжатия воздуха, распространяющуюся с большой скоростью во все стороны от центра взрыва. Скорость распространения ее зависит от давления воздуха во фронте ударной волны; вблизи центра взрыва она в несколько раз превышает скорость звука, но с увеличением расстояния от места взрыва резко падает. За первые 2 с ударная волна проходит около 1000 м, за 5 с - 2000 м, за 8 с - около 3000 м.

Поражающее действия ударной волны на людей и разрушающее действие на боевую технику, инженерные сооружения и материальные средства прежде всего определяются избыточным давлением и скоростью движения воздуха в ее фронте. Незащищенные люди могут, кроме того, поражаться летящими с огромной скоростью осколками стекла и обломками разрушаемых зданий, падающими деревьями, а также разбрасываемыми частями боевой техники, комьями земли, камнями и другими предметами, приводимыми в движение скоростным напором ударной волны. Наибольшие косвенные поражения будут наблюдаться в населенных пунктах и в лесу; в этих случаях потери населения могут оказаться большими, чем от непосредственного действия ударной волны. Поражения, наносимые ударной волной, подразделяются на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые.

Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20-40 кПа (0,2-0,4 кгс/см2) и характеризуются временным повреждением органов слуха, общей легкой контузией, ушибами и вывихами конечностей. Средние поражения возникают при избыточном давлении 40-60 кПа (0,4-0,6 кгс/см2). При этом могут возникнуть вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей. Тяжелые поражения возможны при избыточном давлении ударной волны 60-100 кПа (0,6-1,0 кгс/см2) и характеризуются сильной контузией всего организма; при этом могут наблюдаться повреждения головного мозга и органов брюшной полости, сильное кровотечение из носа и ушей, тяжелые переломы и вывихи конечностей. Крайне тяжелые травмы могут привести к смертельному исходу при избыточном давлении более 100 кПа (1,0 кгс/см2).

Степень поражения ударной волной зависит прежде всего от мощности и вида ядерного взрыва. При воздушном взрыве мощностью 20 кТ легкие травмы у людей возможны на расстояниях до 2,5 км, средние - до 2 км, тяжелые - до 1,5 км, крайне тяжелые - до 1,0 км от эпицентра взрыва. С ростом калибра ядерного боеприпаса радиусы поражения ударной волной растут пропорционально корню кубическому из мощности взрыва.

Гарантированная защита людей от ударной волны обеспечивается при укрытии их в убежищах. В случае отсутствия убежищ используются естественные укрытия и рельеф местности.

При подземном взрыве возникает ударная волна в грунте, а при подводном - в воде. Ударная волна, распространяясь в грунте, вызывает повреждения подземных сооружений, канализации, водопровода; при распространении ее в воде наблюдается повреждение подводной части кораблей, находящихся даже на значительном расстоянии от места взрыва.

Применительно к гражданским и промышленным зданиям степени разрушения характеризуются слабым, средним, сильным и полным разрушениями.

Слабое разрушение сопровождается разрушением оконных и дверных заполнений и легких перегородок, частично разрушается кровля, возможны трещины в стенах верхних этажей. Подвалы и нижние этажи сохраняются полностью.

Среднее разрушение проявляется в разрушении крыш, внутренних перегородок, окон, обрушением чердачных перекрытий, трещинами в стенах. Восстановление зданий возможно при проведении капитальных ремонтных работ.

Сильное разрушение характеризуется разрушением несущих конструкций и перекрытий верхних этажей, появлением трещин в стенах. Использование зданий становится невозможным. Ремонт и восстановление зданий становится нецелесообразным.

При полном разрушении обрушаются все основные элементы здания, включая и несущие конструкции. Использовать такие здания невозможно, и, чтобы они не представляли опасность, их полностью обрушают.

Световое излучение

Световое излучение ядерного взрыва представляет собой поток лучистой энергии, включающей ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение. Источником светового излучения является светящаяся область, состоящая из раскаленных продуктов взрыва и раскаленного воздуха. Яркость светового излучения в первую секунду в несколько раз превосходит яркость Солнца. Максимальная температура светящейся области находится в пределах 8000-10000 оС.

Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом. Световым импульсом называется отношение количества световой энергии к площади освещенной поверхности, расположенной перпендикулярно распространению световых лучей. Единицей светового импульса является джоуль на квадратный метр (Дж/м2) или калория на квадратный сантиметр (кал/см2).

Поглощенная энергия светового излучения переходит в тепловую, что приводит к разогреву поверхностного слоя материала. Нагрев может быть настолько сильным, что возможно обугливание или воспламенение горючего материала и растрескивание или оплавление негорючего, что может привести к огромным пожарам. При этом действие светового излучения ядерного взрыва эквивалентно массированному применению зажигательного оружия.

Кожный покров человека также поглощает энергию светового излучения, за счет чего может нагреваться до высокой температуры и получать ожоги. В первую очередь ожоги возникают на открытых участках тела, обращенных в сторону взрыва. Если смотреть в сторону взрыва незащищенными глазами, то возможно поражение глаз, приводящее к полной потере зрения.

Ожоги, вызываемые световым излучением, не отличаются от ожогов, вызываемых огнем или кипятком. Они тем сильнее, чем меньше расстояние до взрыва и чем больше мощность боеприпаса. При воздушном взрыве поражающее действие светового излучения больше, чем при наземном той же мощности. В зависимости от воспринятой величины светового импульса ожоги делятся на три степени.

Ожоги первой степени возникают при световом импульсе 2-4 кал/см2 и проявляются в поверхностном поражении кожи: покраснении, припухлости, болезненности. При ожогах второй степени при световом импульсе 4-10 кал/см2 на коже появляются пузыри. При ожогах третьей степени при световом импульсе 10-15 кал/см2 наблюдается омертвление кожи и образование язв.

При воздушном взрыве боеприпаса мощностью 20 кТ и прозрачности атмосферы порядка 25 км ожоги первой степени будут наблюдаться в радиусе 4,2 км от центра взрыва; при взрыве заряда мощностью 1 МгТ это расстояние увеличится до 22,4 км. Ожоги второй степени проявляются на расстояниях 2,9 и 14,4 км и ожоги третьей степени - на расстояниях 2,4 и 12,8 км соответственно для боеприпасов мощностью 20 кТ и 1 МгТ.

Защитой от светового излучения могут служить различные предметы, создающие тень, но лучшие результаты достигаются при использовании убежищ и укрытий.

Проникающая радиация

Проникающая радиация представляет собой поток гамма квантов и нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва. Гамма кванты и нейтроны распространяются во все стороны от центра взрыва.

С увеличением расстояния от взрыва количество гамма квантов и нейтронов, проходящее через единицу поверхности, уменьшается. При подземном и подводном ядерных взрывов действие проникающей радиации распространяется на расстояния, значительно меньшие, чем при наземных и воздушных взрывах, что объясняется поглощением потока нейтронов и гамма квантов землей и водой.

Зоны поражения проникающей радиацией при взрывах ядерных боеприпасов средней и большой мощности несколько меньше зон поражения ударной волной и световым излучением.

Для боеприпасов с небольшим тротиловым эквивалентом (1000 тонн и менее), наоборот, зоны поражающего действия проникающей радиацией превосходят зоны поражения ударной волной и световым излучением.

Поражающее действие проникающей радиации определяется способностью гамма квантов и нейтронов ионизировать атомы среды, в которой они распространяются. Проходя через живую ткань, гамма кванты и нейтроны ионизируют атомы и молекулы, входящие в состав клеток, которые приводят к нарушению жизненных функций отдельных органов и систем. Под влиянием ионизации в организме возникают биологические процессы отмирания и разложения клеток. В результате этого у пораженных людей развивается специфическое заболевание, называемое лучевой болезнью.

Для оценки ионизации атомов среды, а следовательно, и поражающего действия проникающей радиации на живой организм введено понятие дозы облучения (или дозы радиации), единицей измерения которой является рентген (Р). Дозе радиации 1Р соответствует образование в одном кубическом сантиметре воздуха приблизительно 2 миллиардов пар ионов.

В зависимости от дозы излучения различают четыре степени лучевой болезни. Первая (легкая) возникает при получении человеком дозы от 100 до 200 Р. Она характеризуется общей слабостью, легкой тошнотой, кратковременным головокружением, повышением потливости; личный состав, получивший такую дозу, обычно не выходит из строя. Вторая (средняя) степень лучевой болезни развивается при получении дозы 200-300 Р; в этом случае признаки поражения - головная боль, повышение температуры, желудочно-кишечное расстройство - проявляются более резко и быстро, личный состав в большинстве случаев выходит из строя. Третья (тяжелая) степень лучевой болезни возникает при дозе свыше 300-500 Р; она характеризуется тяжелыми головными болями, тошнотой, сильной общей слабостью, головокружением и другими недомоганиями; тяжелая форма нередко приводит к смертельному исходу. Доза облучения свыше 500 Р вызывает лучевую болезнь четвертой степени и для человека обычно считается летальной.

Защитой от проникающей радиации служат различные материалы, ослабляющие поток гамма- и нейтронного излучений. Степень ослабления проникающей радиации зависит от свойств материалов и толщины защитного слоя. Ослабление интенсивности гамма- и нейтронного излучений характеризуется слоем половинного ослабления, который зависит от плотности материалов.

Слой половинного ослабления - это слой вещества, при прохождении которого интенсивность гамма-лучей или нейтронов уменьшается в два раза.

Радиоактивное заражение

Радиоактивное заражение людей, боевой техники, местности и различных объектов при ядерном взрыве обусловливается осколками деления вещества заряда (Pu-239, U-235, U-238) и не прореагировавшей частью заряда, выпадающими из облака взрыва, а также наведенной радиоактивностью. С течением времени активность осколков деления быстро уменьшается, особенно в первые часы после взрыва. Так, например, общая активность осколков деления при взрыве ядерного боеприпаса мощностью 20 кТ через один день будет в несколько тысяч раз меньше, чем через одну минуту после взрыва.

При взрыве ядерного боеприпаса часть вещества заряда не подвергается делению, а выпадает в обычном своем виде; распад ее сопровождается образованием альфа-частиц. Наведенная радиоактивность обусловлена радиоактивными изотопами (радионуклидами), образующимися в грунте в результате облучения его нейтронами, испускаемыми в момент взрыва ядрами атомов химических элементов, входящих в состав грунта. Образовавшиеся изотопы, как правило, бета-активны, распад многих из них сопровождается гамма-излучением. Периоды полураспада большинства из образующихся радиоактивных изотопов, сравнительно невелики - от одной минуты до часа. В связи с этим наведенная активность может представлять опасность лишь в первые часы после взрыва и только в районе, близком к эпицентру.

Основная часть долгоживущих изотопов сосредоточена в радиоактивном облаке, которое образуется после взрыва. Высота поднятия облака для боеприпаса мощностью 10 кТ равна 6 км, для боеприпаса мощностью 10 МгТ она составляет 25 км. По мере продвижения облака из него выпадают сначала наиболее крупные частицы, а затем все более и более мелкие, образуя по пути движения зону радиоактивного заражения, так называемый след облака. Размеры следа зависят главным образом от мощности ядерного боеприпаса, а также от скорости ветра и могут достигать в длину несколько сотен и в ширину несколько десятков километров.

Степень радиоактивного заражения местности характеризуется уровнем радиации на определенное время после взрыва. Уровнем радиации называют мощность экспозиционной дозы (Р/ч) на высоте 0,7-1 м над зараженной поверхностью.

Возникающие зоны радиоактивного заражения по степени опасности принято делить на следующие четыре зоны.

Зона Г - чрезвычайно опасного заражения. Ее площадь составляет 2-3% площади следа облака взрыва. Уровень радиации составляет 800 Р/ч.

Зона В - опасного заражения. Она занимает примерно 8-10% площади следа облака взрыва; уровень радиации 240 Р/ч.

Зона Б - сильного заражения, на долю которой приходится примерно 10 % площади радиоактивного следа, уровень радиации 80 Р/ч.

Зона А - умеренного заражения площадью 70-80 % от площади всего следа взрыва. Уровень радиации на внешней границе зоны через 1 час после взрыва составляет 8 Р/ч.

Поражения в результате внутреннего облучения появляются вследствие попадания радиоактивных веществ внутрь организма через органы дыхания и желудочно-кишечный тракт. В этом случае радиоактивные излучения вступают в непосредственный контакт с внутренними органами и могут вызвать сильную лучевую болезнь; характер заболевания будет зависеть от количества радиоактивных веществ, попавших в организм.

На вооружение, боевую технику и инженерные сооружения радиоактивные вещества не оказывают вредного воздействия.

Электромагнитный импульс

Ядерные взрывы в атмосфере и в более высоких слоях приводят к возникновению мощных электромагнитных полей. Эти поля ввиду их кратковременного существования принято называть электромагнитным импульсом (ЭМИ).

Поражающее действие ЭМИ обусловлено возникновением напряжений и токов в проводниках различной протяженности, расположенных в воздухе, технике, на земле или на других объектах. Действие ЭМИ проявляется, прежде всего, по отношению к радиоэлектронной аппаратуре, где под действием ЭМИ наводятся электрические токи и напряжения, которые могут вызвать пробой электроизоляции, повреждение трансформаторов, сгорание разрядников, порчу полупроводниковых приборов и других элементов радиотехнических устройств. Наиболее подвержены воздействию ЭМИ линии связи, сигнализации и управления. Сильные электромагнитные поля могут повредить электрические цепи и нарушить работу неэкранированного электротехнического оборудования.

Высотный взрыв способен создать помехи в работе средств связи на очень больших площадях. Защита от ЭМИ достигается экранированием линий энергоснабжения и аппаратуры.

3 Очаг ядерного поражения

Очагом ядерного поражения называется территория, на которой под воздействием поражающих факторов ядерного взрыва возникают разрушения зданий и сооружений, пожары, радиоактивное заражение местности и поражения населения. Одновременное воздействие ударной волны, светового излучения и проникающей радиации в значительной мере обусловливает комбинированный характер поражающего действия взрыва ядерного боеприпаса на людей, военную технику и сооружения. При комбинированном поражении людей травмы и контузии от воздействия ударной волны могут сочетаться с ожогами от светового излучения с одновременным возгоранием от светового излучения. Радиоэлектронная аппаратура и приборы, кроме того, могут потерять работоспособность в результате воздействия электромагнитного импульса (ЭМИ).

Размеры очага тем больше, чем мощнее ядерный взрыв. Характер разрушений в очаге зависит также от прочности конструкций зданий и сооружений, их этажности и плотности застройки.

За внешнюю границу очага ядерного поражения принимают условную линию на местности, проведенную на таком расстоянии от эпицентра взрыва, где величина избыточного давления ударной волны равна 10 кПа.