Cum se măsoară puterea exploziei. Factori izbitori ai unei explozii nucleare. În centrul fisiunii și fuziunii

Toți creatorii de arme nucleare au crezut sincer că fac o faptă bună, salvând lumea de „ciuma brună”, „infecția comunistă” și „expansiunea imperialistă”. Pentru țările care se străduiau să dețină energie atomică, aceasta a fost o sarcină primordială - bomba a acționat ca simbol și garant al securității lor naționale și al unui viitor pașnic. Cea mai mortală dintre toate armele crimei inventate de oameni, în ochii creatorilor, a fost și cel mai puternic garant al păcii de pe Pământ.

În centrul fisiunii și fuziunii

Deceniile care au trecut de la evenimentele triste de la începutul lui august 1945 - exploziile bombelor atomice americane peste orașele japoneze Hiroshima și Nagasaki - au confirmat corectitudinea oamenilor de știință care au oferit politicienilor o armă de atac și răzbunare fără precedent. Două aplicații militare au fost suficiente pentru ca noi să putem trăi 60 de ani fără a folosi arme nucleare în ostilități. Și vreau cu adevărat să sper că acest tip de armă va rămâne principalul factor de descurajare al unui nou război mondial și nu va fi niciodată folosit în scopuri de luptă.

Armele nucleare sunt definite ca „arme explozive de distrugere în masă bazate pe utilizarea energiei eliberate în timpul reacțiilor de fisiune sau fuziune nucleară”. În consecință, încărcăturile nucleare sunt împărțite în nucleare și termonucleare. Până la sfârșitul anilor 1930, fizicienii au înțeles modalitățile de eliberare a energiei unui nucleu atomic prin fisiune sau fuziune. Prima cale a presupus o reacție în lanț de fisiune a nucleelor ​​de elemente grele, a doua - fuziunea nucleelor ​​de elemente ușoare cu formarea unui nucleu mai greu. Puterea unei sarcini nucleare este de obicei exprimată în termeni de „echivalent TNT”, adică cantitatea de TNT exploziv convențional care trebuie detonat pentru a elibera aceeași energie. O singură bombă nucleară poate fi echivalentă la această scară cu un milion de tone de TNT, dar consecințele exploziei sale ar putea fi mult mai grave decât explozia a un miliard de tone de explozibili convenționali.

Consecințele îmbogățirii

Pentru obținerea energiei nucleare prin fisiune prezintă un interes deosebit nucleele izotopilor de uraniu cu greutăți atomice 233 și 235 (233 U și 235 U) și plutoniul - 239 (239 Pu), fisiune sub influența neutronilor. Legarea particulelor din toate nucleele se datorează interacțiunii puternice, care este eficientă în special la distanțe scurte. În nucleele mari de elemente grele, această conexiune este mai slabă, deoarece forțele de respingere electrostatică dintre protoni, parcă, „slăbesc” nucleul. Dezintegrarea nucleului unui element greu sub acțiunea unui neutron în două fragmente care zboară rapid este însoțită de eliberarea unei cantități mari de energie, emisia de cuante gamma și neutroni - în medie 2,46 neutroni per nucleu de uraniu degradat și 3,0 - pe un nucleu de plutoniu. Datorită faptului că în timpul dezintegrarii nucleelor ​​numărul de neutroni crește brusc, reacția de fisiune poate acoperi instantaneu tot combustibilul nuclear. Acest lucru se întâmplă când se atinge „masa critică”, când începe o reacție în lanț de fisiune, care duce la o explozie atomică.

1 - caz
2 - mecanism exploziv
3 - exploziv comun
4 - detonator electric
5 - reflector de neutroni
6 - combustibil nuclear (235U)
7 - sursa de neutroni
8 - procesul de comprimare a combustibilului nuclear printr-o explozie îndreptată spre interior

În funcție de metoda de obținere a masei critice, se distinge muniția atomică de tip tun și imploziv. Într-o muniție simplă de tip tun, două mase de 235 U, fiecare dintre ele mai mici decât cea critică, sunt conectate folosind o încărcătură a unui exploziv convențional (exploziv) prin tragere dintr-un fel de tun intern. Combustibilul nuclear poate fi împărțit într-un număr mai mare de părți, care vor fi conectate prin explozia explozibililor din jur. O astfel de schemă este mai complicată, dar permite obținerea unor puteri mari de încărcare.

Într-un tip de muniție implozivă, uraniul 235 U sau plutoniul 239 Pu este comprimat prin explozia unui exploziv convențional situat în jurul lor. Sub acțiunea undei de explozie, densitatea uraniului sau plutoniului crește brusc și se atinge „masa supercritică” cu o cantitate mai mică de material fisionabil. Pentru un flux mai eficient reacție în lanț combustibilul din muniția de ambele tipuri este înconjurat de un reflector de neutroni, de exemplu, pe bază de beriliu, iar o sursă de neutroni este situată în centrul încărcăturii pentru a iniția reacția.

Uraniul natural conține doar 0,7% din izotopul 235 U, care este necesar pentru a crea o sarcină nucleară, restul este izotopul stabil 238 U. creând o bombă atomică. Plutoniul este produs artificial - se acumulează în reactoarele nucleare industriale, datorită transformării a 238 U în 239 Pu sub acțiunea unui flux de neutroni.

Clubul de intimidare reciprocă
Explozia bombei nucleare sovietice din 29 august 1949 a anunțat sfârșitul monopolului nuclear american. Dar cursa nucleară tocmai se desfășura, noi participanți i s-au alăturat foarte curând.

La 3 octombrie 1952, cu o explozie a propriei încărcături, Marea Britanie și-a anunțat intrarea în „clubul nuclear”, la 13 februarie 1960 - Franța, iar la 16 octombrie 1964 - China.

Impactul politic al armelor nucleare ca mijloc de șantaj reciproc este binecunoscut. Amenințarea unei livrări rapide a unui puternic atac nuclear de răzbunare către inamic a fost și rămâne principalul factor de descurajare care l-a forțat pe agresor să caute alte modalități de a desfășura operațiuni militare. Acest lucru s-a manifestat și în caracterul specific celui de-al treilea război mondial, care a fost numit cu grijă cel „rece”.

„Strategia nucleară” oficială a reflectat bine și evaluarea puterii militare generale. Deci, dacă statul URSS, destul de încrezător în puterea sa, a anunțat în 1982 că a fost primul care a folosit arme nucleare, atunci Rusia lui Elțin a fost nevoită să declare posibilitatea de a folosi arme nucleare chiar și împotriva unui adversar „non-nuclear”. . „Scutul de rachete nucleare” rămâne astăzi principala garanție împotriva pericolului extern și unul dintre principalii piloni ai unei politici independente. În 2003, când agresiunea împotriva Irakului era deja o chestiune soluționată, Statele Unite au trecut de la discuțiile despre armele „non-letale” la amenințarea cu „posibila utilizare a armelor nucleare tactice”. Alt exemplu. În primii ani ai secolului 21, India și Pakistanul s-au alăturat clubului nuclear. Și aproape imediat urmată de o exacerbare bruscă a confruntării de la granița lor.

Experții AIEA și presa susțin de mult timp că Israelul este „capabil” să producă câteva zeci de arme nucleare. Israelienii preferă să zâmbească misterios - însăși posibilitatea de a avea arme nucleare rămâne un mijloc puternic de presiune chiar și în conflictele regionale.

Conform schemei implozive

Odată cu o apropiere suficientă a nucleelor ​​elementelor ușoare, între ele încep să acționeze forțe nucleare de atracție, ceea ce face posibilă sinteza nucleelor ​​elementelor mai grele, care, după cum se știe, este mai productivă decât degradarea. Fuziunea completă în 1 kg dintr-un amestec, care este optimă pentru o reacție termonucleară, dă o energie de 3,7-4,2 ori mai mare decât dezintegrarea completă a 1 kg de uraniu 235 U. În plus, pentru o sarcină termonucleară nu există conceptul unui masa critică, iar aceasta este ceea ce limitează posibila putere a unei sarcini nucleare este de câteva sute de kilotone. Sinteza permite atingerea unui nivel de putere în megatone echivalent TNT. Dar pentru aceasta, nucleele trebuie aduse mai aproape de o astfel de distanta la care vor aparea interactiuni puternice - 10 -15 m. Apropierea este impiedicata prin respingerea electrostatica intre nucleele incarcate pozitiv. Pentru a depăși această barieră, este necesară încălzirea substanței la o temperatură de zeci de milioane de grade (de unde și denumirea de „reacție termonucleară”). Când se atinge temperaturi ultraînalte și se atinge starea de plasmă densă ionizată, probabilitatea declanșării reacției de fuziune crește brusc. Nucleele izotopilor grei (deuteriu, D) și supragrei (tritiu, T) ai hidrogenului au cele mai mari șanse, de aceea primele sarcini termonucleare au fost numite „hidrogen”. Când sunt sintetizate, formează izotopul de heliu 4 He. Singurul lucru rămas este să se realizeze temperaturi și presiuni atât de ridicate, care sunt în interiorul stelelor. Muniția termonucleară este împărțită în două faze (fiziune-fisiune) și trifazică (fiziune-fiziune). Fisiunea monofazată este o sarcină nucleară sau „atomică”. Prima schemă de încărcare în două faze a fost găsită la începutul anilor 1950 de Ya.B. Zel'dovich, A.D. Saharov și Yu.A. Trutnev în URSS și E. Teller și S. Ulam în SUA. S-a bazat pe ideea „imploziei cu radiații” - o metodă în care încălzirea și compresia unei sarcini termonucleare are loc datorită evaporării învelișului din jur. În acest proces, a fost obținută o întreagă cascadă de explozii - un exploziv obișnuit a lansat o bombă atomică, iar o bombă atomică a incendiat una termonucleară. La acea vreme, deuterură de litiu-6 (6 LiD) era folosită ca combustibil termonuclear. Într-o explozie nucleară, izotopul 6 Li a capturat în mod activ neutronii de fisiune, descompunându-se în heliu și tritiu, formând un amestec de deuteriu și tritiu necesar reacției de fuziune.

La 22 noiembrie 1955 a fost detonată prima bombă termonucleară sovietică cu o capacitate proiectată de aproximativ 3 Mt (prin înlocuirea unei părți din 6 LiD cu un material pasiv, puterea a fost redusă la 1,6 Mt). Era o armă mai sofisticată decât dispozitivul staționar voluminos pe care americanii îl detonaseră cu trei ani mai devreme. Și pe 23 februarie 1958, deja pe Novaya Zemlya, următoarea încărcătură, mai puternică, proiectată de Yu.A. Trutnev și Yu.N. Babaev, care a devenit baza pentru dezvoltarea în continuare a încărcăturilor termonucleare interne.

În schema trifazată, încărcătura termonucleară este înconjurată și de un înveliș de 238 U. Sub influența neutronilor de înaltă energie generați într-o explozie termonucleară are loc fisiunea nucleelor ​​de 238 U, ceea ce aduce o contribuție suplimentară la energia exploziei. .

Detonarea muniției nucleare este asigurată de sisteme complexe în mai multe etape, inclusiv dispozitive de interblocare, unități executive, auxiliare și de rezervă. Ca dovadă a fiabilității lor și a durabilității carcaselor lor de muniție, niciunul dintre numeroasele accidente nucleare din 60 de ani nu a provocat o explozie sau o scurgere radioactivă. Bombele au ars, au intrat în accidente auto și feroviare, s-au desprins din avioane și au căzut la pământ și în mare, dar niciuna nu a explodat spontan.

Reacțiile termonucleare transformă doar 1-2% din masa substanței care reacţionează în energie de explozie, iar aceasta este departe de limită din punctul de vedere al fizicii moderne. Pot fi obținute puteri semnificativ mai mari folosind reacția de anihilare (distrugerea reciprocă a materiei și antimateriei). Dar până acum, implementarea unor astfel de procese la o „macro scară” este domeniul teoriei.

Efectul dăunător al unei explozii nucleare de aer de 20 kt. Pentru claritate, factorii dăunători ai unei explozii nucleare sunt „descompuse” în „linii” separate. Se obișnuiește să se facă distincția între zonele moderate (zona A, doza de radiație primită în timpul dezintegrarii complete, de la 40 la 400 r), puternice (zona B, 400-1 200 r), periculoase (zona C, 1200-4000). r), deosebit de periculoasă (zona D, urgență, 4.000-10.000 r) infecție

Deserturi moarte
Factorii izbitori ai armelor nucleare, posibilele modalități de a le întări, pe de o parte, și de a le proteja de ei, pe de altă parte, au fost testați în cadrul a numeroase teste, inclusiv cu participarea trupelor. Armata sovietică a efectuat două exerciții militare cu utilizarea reală a armelor nucleare - la 14 septembrie 1954 la locul de testare Totsk (regiunea Orenburg) și la 10 septembrie 1956 la Semipalatinsk. Despre asta în presa internă în anul trecut au existat multe publicații în care din anumite motive au ratat faptul că opt exerciții militare similare au avut loc în Statele Unite. Una dintre ele – „Desert Rock-IV” – a avut loc cam în aceeași perioadă cu Totskoye, în Yucca Flat (Nevada).

1 - inițierea încărcării nucleare (cu combustibil nuclear divizat)
2 - combustibil termonuclear (amestec de D și T)
3 - combustibil nuclear (238U)
4 - o încărcătură nucleară inițială după detonarea damelor unui exploziv convențional
5 - sursa de neutroni. Radiația cauzată de detonarea unei sarcini nucleare generează o implozie de radiație (evaporare) a carcasei de 238U, care comprimă și aprinde combustibilul termonuclear.

Catapulta cu reacție

Orice armă trebuie să conțină o metodă de livrare a muniției către țintă. Pentru încărcările nucleare și termonucleare ale unor astfel de metode, s-au inventat multe tipuri diferite forţelor armate şi arme de luptă. Se obișnuiește să se împartă armele nucleare în „strategice” și „tactice”. „Armele ofensive strategice” (START) sunt concepute în primul rând pentru a angaja ținte pe teritoriul inamic care sunt cele mai importante pentru economia și forțele armate ale acestuia. Principalele elemente ale START sunt rachetele balistice intercontinentale terestre (ICBM), rachetele balistice submarine (SLBM) și bombardierele strategice. În Statele Unite, această combinație este numită „triada nucleară”. În URSS, rolul principal a fost atribuit Forțelor de rachete strategice, a căror grupare de ICBM strategice a servit ca principal factor de descurajare pentru inamic. Crusătoarele submarine cu rachete, considerate mai puțin vulnerabile la un atac nuclear al inamicului, au fost desemnate să riposteze. Bombarderii trebuiau să continue războiul după schimb lovituri nucleare... Armele tactice sunt arme de câmp de luptă.

Gama de putere
În funcție de puterea armelor nucleare, acestea sunt împărțite în ultra-mici (până la 1 kt), mici (de la 1 la 10 kt), medii (de la 10 la 100 kt), mari (de la 100 kt la 1 Mt), super-mare (peste 1 Mt). Adică, Hiroshima și Nagasaki se află în partea de jos a scalei de muniție „medie”.

În URSS, la locul de testare Novaya Zemlya, la 30 octombrie 1961, a fost detonată cea mai puternică încărcătură termonucleară (principalii dezvoltatori sunt VB Adamsky, Yu.N. Babaev, AD Saharov, Yu.N. Smirnov și Yu.A. Trutnev). Capacitatea de proiectare a „superbombei” cu o greutate de aproximativ 26 de tone a ajuns la 100 Mt, dar pentru testare a fost „înjumătățită” la 50 Mt, iar detonarea la o altitudine de 4000 m și o serie de măsuri suplimentare au exclus contaminarea radioactivă periculoasă a zonei. . IAD. Saharov a sugerat ca marinarii să facă o torpilă gigantică cu o încărcătură de o sută de megatone pentru a lovi porturile și orașele de coastă ale inamicului. Potrivit memoriilor sale: „Contraamiralul P.F. Fokine... a fost șocat de „natura canibalistă” a proiectului și a observat într-o conversație cu mine că marinarii erau obișnuiți să lupte cu un inamic înarmat în luptă deschisă și că însuși gândul la așa ceva era dezgustător pentru el. crimă în masă„(Citat din AB Koldobsky” Flota de submarine strategice a URSS și a Rusiei, trecut, prezent, viitor”). Designer proeminent de arme nucleare L.P. Feoktistov vorbește despre această idee: „În cercurile noastre, era cunoscută pe scară largă și a provocat atât ironie prin irealizabilitatea sa, cât și respingerea completă din cauza esenței sale blasfemiante, profund inumane”.

Americanii au făcut cea mai puternică explozie de 15 Mt la 1 martie 1954, lângă atolul Bikini din Oceanul Pacific. Și din nou, nu fără consecințe pentru japonezi - precipitațiile radioactive au acoperit traulerul japonez Fukuryu-maru, situat la mai mult de 200 km de Bikini. 23 de pescari au primit doza mare radiații, unul a murit din cauza radiațiilor.

„Cea mai mică” armă nucleară tactică poate fi considerată sistemul american Davy Crockett din 1961 - tunuri fără recul de 120 și 155 mm cu un proiectil nuclear de 0,01 kt. Cu toate acestea, sistemul a fost curând abandonat. Ideea unui „glonț atomic” bazat pe californiu-254 (un element produs artificial cu o masă critică foarte mică) nici măcar nu a fost implementată.

Iarnă nucleară
Până la sfârșitul anilor 1970, paritatea nucleară a superputerilor opuse pe toate componentele și fundătura „strategiei nucleare” a devenit evidentă. Și atunci – foarte oportun – teoria „iarnii nucleare” a intrat în arena. Pe partea sovietică, academicienii N.N. Moiseeva și G.S. Golitsyn, cu americanul - astronomul K. Sagan. G.S. Golitsyn sintetizează consecințele unui război nuclear: „Incendii în masă. Cerul este negru de fum. Cenușa și fumul absorb radiația solară. Atmosfera se încălzește, iar suprafața se răcește - razele soarelui nu ajung la ea. Toate efectele asociate cu evaporarea sunt reduse. Musonii, care transportă umezeala de la oceane la continente, se încheie. Atmosfera devine uscată și rece. Toate ființele vii pierd.” Adică, indiferent de disponibilitatea adăposturilor și de nivelul de radiații, supraviețuitorii unui război nuclear sunt sortiți să moară pur și simplu de foame și frig. Teoria a primit confirmarea sa numerică „matematică” și a entuziasmat mult mințile în anii 1980, deși a fost imediat întâmpinată cu respingere în mediul academic... Mulți experți au fost de acord că, în teoria iernii nucleare, credibilitatea științifică a fost sacrificată aspirațiilor umanitare, sau mai degrabă, politice - de a accelera dezarmarea nucleară. Aceasta explică popularitatea sa.

Limitarea armelor nucleare a fost destul de logică și nu a fost un succes al diplomației și „ecologiștilor” (care devin adesea doar un instrument al politicii actuale), ci al tehnologiei militare. Arme de înaltă precizie capabile să „pună” o încărcătură convențională cu o precizie de zeci de metri la o distanță de câteva sute de kilometri, generatoare de impulsuri electromagnetice puternice care dezactivează dispozitivele radio-electronice, detonare volumetrică și muniție termobară, care creează zone extinse de distrugere , permit rezolvarea acelorași probleme, precum și a armelor nucleare tactice - fără riscul de a provoca o catastrofă nucleară generală.

Începeți variațiile

Rachetele ghidate sunt principalul purtător de arme nucleare. Rachetele cu rază intercontinentală cu focoase nucleare sunt cea mai formidabilă componentă a arsenalelor nucleare. Focosul (focoșul) este livrat țintei în cel mai scurt timp posibil, în timp ce este o țintă dificil de lovit. Odată cu creșterea preciziei lovirii, ICBM-urile au devenit un mijloc de a angaja ținte bine protejate, inclusiv ținte militare și civile vitale. Mai multe focoase au sporit semnificativ eficacitatea armelor nucleare cu rachete. Deci, 20 de muniție de 50 kt în eficiență este similară cu una din 10 Mt. Capete de țintire individuale separate trec mai ușor printr-un sistem de apărare antirachetă (ABM) decât unul monobloc. Dezvoltarea focoaselor de manevră, a căror traiectorie inamicul nu o poate calcula, a făcut munca de apărare antirachetă și mai dificilă.

ICBM-urile terestre sunt acum instalate fie în mine, fie pe instalații mobile. Uzina minieră este cea mai protejată și gata de pornire imediată. Racheta americană Minuteman-3, bazată pe mine, poate livra un focos multiplu cu trei blocuri de 200 kt fiecare la o rază de până la 13.000 km, rusul R-36M - pentru 10.000 km un focos de blocuri de 8 megatone (un singur focos). -este de asemenea posibil un focos). Lansarea „Mortar” (fără o lanternă strălucitoare a motorului), un complex puternic de mijloace de depășire a apărării antirachetă sporesc aspectul formidabil al rachetelor R-36M și N, numite în vest SS-18 „Satana”. Dar mina este staționară, indiferent cum o ascundeți, iar în timp coordonatele ei exacte vor apărea în programul de zbor al focoaselor inamicului. O altă opțiune pentru baza de rachete strategice este un complex mobil, cu care poți ține inamicul în întuneric despre locul de lansare. De exemplu, un sistem de rachete feroviare de luptă deghizat într-un tren convențional cu vagoane de pasageri și frigorifice. Lansarea rachetei (de exemplu - RT-23UTTH cu 10 focoase și o rază de tragere de până la 10.000 km) se poate face din orice parte a căii cale ferată... Șasiul greu pe roți pentru toate terenurile a făcut posibilă plasarea lansatoare de ICBM pe ele. De exemplu, racheta rusă universală Topol-M (RS-12M2 sau SS-27) cu un focos monobloc și o rază de zbor de până la 10.000 km, pusă în alertă la sfârșitul anilor 1990, este destinată pentru siloz și sol mobil. instalații, cu condiția să se bazeze și submarine. Focosul acestei rachete, cu o greutate de 1,2 tone, are o putere de 550 kt, adică fiecare kilogram de încărcătură nucleară în acest caz este echivalent cu aproape 500 de tone de explozibil.

Principala modalitate de a crește surpriza și de a lăsa inamicului mai puțin timp să reacționeze este de a scurta timpul de zbor prin plasarea lansatoarelor mai aproape de el. Părțile opuse au fost foarte active în acest sens, creând rachete operaționale-tactice. Acordul semnat de M. Gorbaciov și R. Reagan la 8 decembrie 1987 a dus la reducerea rachetelor cu rază medie (de la 1.000 la 5.500 km) și mai scurtă (de la 500 la 1.000 km). Mai mult, la insistențele americanilor, complexul Oka, cu o rază de acțiune de cel mult 400 km, a fost inclus în tratat, care nu intra sub restricții: complexul unic a intrat „sub cuțit”. Dar acum un nou complex rusesc „Iskander” a fost deja dezvoltat.

Rachetele cu rază medie de acțiune care au căzut sub reducere și-au atins ținta în doar 6-8 minute de zbor, în timp ce ICBM-urile rămase în serviciu durează de obicei 25-35 de minute pentru a călători.

Rachetele de croazieră joacă un rol important în strategia nucleară americană de treizeci de ani. Avantajele lor sunt precizia ridicată, zborul ascuns la altitudini joase cu îndoirea terenului, semnătura radar scăzută și capacitatea de a efectua o lovitură masivă din mai multe direcții. Racheta de croazieră Tomahawk, lansată de pe o navă sau submarin de suprafață, poate transporta un focos nuclear sau convențional pe o rază de până la 2.500 km, acoperind această distanță în aproximativ 2,5 ore.

Lansator de rachete sub apă

Nucleul forțelor strategice navale este alcătuit din submarine nucleare cu sisteme de lansare de rachete subacvatice. În ciuda sistemelor sofisticate de urmărire a submarinelor, „lansatoarele de rachete” mobile păstrează avantajele stării și surprizei. O rachetă balistică de lansare subacvatică este un produs unic în ceea ce privește plasarea și utilizarea. Raza lungă de tragere cu autonomie largă de navigație permite bărcilor să opereze mai aproape de țărmuri, reducând riscul ca inamicul să distrugă barca înainte de a lansa rachete.

Puteți compara două complexe de SLBM-uri. Un submarin sovietic cu propulsie nucleară din clasa Akula poartă 20 de rachete R-39, fiecare transportând 10 focoase auto-ghidate cu o capacitate de 100 kt și o rază de tragere de 10.000 km. Submarinul american din clasa Ohio poartă 24 de rachete Trident-D5, fiecare capabilă să livreze 8 focoase de 475 kt, sau 14 la 100-150 kt, pentru 11.000-12.000 km.

Bombă cu neutroni
Muniția cu neutroni, caracterizată printr-un randament crescut de radiație inițială, a devenit un tip de armă termonucleară. Cea mai mare parte a energiei de explozie „intră” în radiația penetrantă, iar principala contribuție la aceasta este adusă de neutronii rapizi. Deci, dacă presupunem că, într-o explozie de aer a unei arme nucleare convenționale, 50% din energie „se duce” într-o undă de șoc, 30-35% - în radiația luminoasă și EMP, 5-10% - în radiația penetrantă, restul - în contaminare radioactivă, apoi în neutroni (pentru cazul în care sarcinile sale inițiale și principale au o contribuție egală la producerea de energie), 40, 25, 30 și, respectiv, 5% sunt cheltuiți pentru aceiași factori. Rezultat: cu o explozie aeriană a unei muniții cu neutroni de 1 kt, distrugerea structurilor are loc pe o rază de până la 430 m, incendii de pădure - până la 340 m, dar raza în care o persoană „prinde” instantaneu 800 rad este 760 m, 100 rad (radiații) - 1.650 m. Zona de distrugere a forței de muncă este în creștere, zona de distrugere este în scădere. În Statele Unite, muniția cu neutroni a fost făcută tactică - sub formă, de exemplu, de proiectile de 203 și 155 mm cu o capacitate de la 1 la 10 kt.

Strategia bombardierelor

Bombardierele strategice - americanul B-52, sovieticul Tu-95 și M4 - au fost primele arme nucleare intercontinentale. ICBM-urile i-au împins semnificativ în acest rol. Cu armamentul bombardierelor strategice cu rachete de croazieră - cum ar fi americanul AGM-86B sau sovieticul Kh-55 (ambele poartă o încărcare de până la 200 kt la o rază de până la 2.500 km), permițându-le să lovească fără a intra în inamic zona de apărare aeriană, importanța lor a crescut.

Aviația păstrează, de asemenea, un astfel de mijloc „simplu” precum o bombă nucleară care căde liber, de exemplu, americanul B-61/83 cu o încărcare de la 0,3 la 170 kt. Au fost create focoase nucleare pentru sistemele de apărare aeriană și de apărare antirachetă, dar odată cu îmbunătățirea rachetelor și a focoaselor convenționale, astfel de încărcături au fost abandonate. Pe de altă parte, au decis să „ridică dispozitivele explozive nucleare mai sus” - până la eșalonul spațial de apărare antirachetă. Unul dintre elementele sale mult planificate sunt instalațiile laser în care o explozie nucleară servește ca o sursă puternică de energie pulsată pentru pomparea mai multor lasere cu raze X simultan.

Armele nucleare tactice sunt, de asemenea, disponibile în tipuri diferite forţelor armate şi arme de luptă. Bombele nucleare, de exemplu, pot fi transportate nu numai de bombardiere strategice, ci și de multe avioane din prima linie sau de transport.

În Marina, pentru loviturile în porturi, baze navale, nave mari, au existat torpile nucleare, cum ar fi sovieticul T-5 de 533 mm cu o încărcare de 10 kt și americanul Mk 45 ASTOR cu putere de încărcare egală. La rândul lor, aeronavele antisubmarin ar putea transporta încărcături nucleare de adâncime.

Sistemul de rachete mobil tactic rus Tochka-U (pe un șasiu plutitor) livrează o încărcare nucleară sau convențională la o rază de „doar” până la 120 km.

Primele exemple de artilerie atomică au fost tunul voluminos american de 280 mm din 1953 și tunul sovietic de 406 mm și mortarul de 420 mm care au apărut puțin mai târziu. Ulterior, au preferat să creeze „obuze speciale” pentru sistemele convenționale de artilerie terestră - pentru obuziere de 155 mm și 203 mm în Statele Unite (cu o capacitate de la 1 la 10 kt), obuziere și tunuri de 152 mm, 203 mm. tunuri și mortare de 240 mm în URSS ... Obuzele speciale nucleare au fost create și pentru artileria navală, de exemplu, un proiectil american de 406 mm cu o putere de 20 kt ("un Hiroshima" într-un obuz de artilerie grea).

Rucsac nuclear

„Rucsacii nucleari” care atrage atenția nu au fost concepute pentru a încăpea sub Casa Albă sau Kremlin. Acestea sunt mine terestre de inginerie care servesc la crearea de obstacole din cauza formării craterelor, blocajelor în lanțurile muntoase și zonele de distrugere și inundații în combinație cu precipitații radioactive (într-o explozie la sol) sau radiații reziduale în zona pâlniei (în o explozie subterană). Mai mult, un „rucsac” poate conține atât un întreg dispozitiv exploziv nuclear de calibru ultra-mic, cât și o parte dintr-un dispozitiv de putere mai mare. „Rucsacul” american Mk-54 cu o capacitate de 1 kiloton cântărește doar 68 kg.

Minele terestre au fost dezvoltate și în alte scopuri. În anii 1960, de exemplu, americanii au propus ideea creării unei așa-numite centuri de mine nucleare de-a lungul graniței Republicii Democrate Germane și Republicii Federale Germania. Și britanicii urmau, în cazul în care își părăseau bazele în RFA, să pună încărcături nucleare puternice, care urmau să fie detonate de un semnal radio aflat deja în spatele „armadei sovietice în avans”.

Pericolul războiului nuclear a apărut tari diferite programe de construcție de stat de amploare și costuri colosale - adăposturi subterane, posturi de comandă, spații de depozitare, comunicații de transport și sisteme de comunicații. Apariția și dezvoltarea armelor cu rachete nucleare se datorează în mare măsură dezvoltării spațiului apropiat de Pământ. De exemplu, celebra rachetă regală R-7, care a lansat atât primul satelit artificial, cât și nava spațială Vostok-1, pe orbită, a fost concepută pentru a „scăpa” o încărcătură termonucleară. Mult mai târziu, racheta R-36M a devenit baza pentru vehiculele de lansare Zenit-1 și Zenit-2. Dar impactul armelor nucleare a fost mult mai larg. Însăși prezența armelor de rachete nucleare cu rază intercontinentală a făcut necesară crearea unui complex de echipamente de recunoaștere și comandă și control care acoperă aproape întreaga planetă și bazat pe o constelație de sateliți în orbită. Lucrările privind armele termonucleare au contribuit la dezvoltarea fizicii presiuni mariși temperaturile, astrofizica semnificativ avansată, explicând o serie de procese care au loc în Univers.

Explozie nucleara- un proces incontrolabil de eliberare a unei cantități mari de energie termică și radiantă ca urmare a unei reacții de fisiune nucleară în lanț sau a unei reacții de fuziune termonucleară într-o perioadă foarte scurtă de timp. Prin origine, exploziile nucleare sunt fie un produs al activității umane pe Pământ și în spațiul apropiat de Pământ, fie procese naturale pe unele tipuri de stele. Exploziile nucleare artificiale sunt arme puternice concepute pentru a distruge instalațiile militare mari și subterane protejate, acumulări de trupe și echipamente inamice (în principal arme nucleare tactice), precum și suprimarea și distrugerea completă a părții adverse: distrugerea așezărilor mari și mici. cu civili și industrie strategică (Arme nucleare strategice).

Explozia nucleară poate avea utilizări pașnice:

Deplasarea unor mase mari de sol în timpul construcției;

Prăbușirea obstacolelor din munți;

Concasarea minereului;

Recuperare crescută de petrol din câmpurile petroliere;

Închiderea de urgență a puțurilor de petrol și gaze;

Căutarea mineralelor prin sondarea seismică a scoarței terestre;

Forța motrice pentru navele spațiale cu impulsuri nucleare și termonucleare,

De exemplu, proiectul nerealizat al navei spațiale Orion și proiectul interstelarului

Sondă automată „Daedalus”);

Cercetare științifică: seismologie, structura internă a Pământului, fizica plasmei și multe altele.

Recent, se ia în considerare posibilitatea distrugerii sau modificării orbitei unuia dintre asteroizii care amenință să se ciocnească cu Pământul prin intermediul unei explozii nucleare în vecinătatea acestuia.

[Fundamente fizice]

Reacție în lanț de fisiune

Nucleele atomice ale unor izotopi ai elementelor chimice cu o masă atomică mare (de exemplu, uraniu sau plutoniu), atunci când sunt iradiați cu neutroni de o anumită energie, își pierd stabilitatea și se descompun odată cu eliberarea de energie în două mai mici și aproximativ egale. în fragmente de masă – are loc reacția de fisiune a nucleului atomic. În acest caz, împreună cu fragmente cu energie cinetică mare, sunt eliberați mai mulți neutroni, care sunt capabili să provoace un proces similar în atomii vecini de același tip. La rândul lor, neutronii formați în timpul fisiunii lor pot duce la fisiunea unui număr suplimentar de atomi ai materialului de fisiune - reacția devine o reacție în lanț, capătă un caracter de cascadă. În funcție de condițiile externe, de cantitatea și puritatea materialului fisionabil, curgerea acestuia poate avea loc în moduri diferite. Dacă, din cauza emisiei de neutroni din zona de fisiune sau a absorbției acestora de către nucleele atomice fără fisiune ulterioară, numărul de nuclee scindate în etapa următoare a reacției în lanț este mai mic decât în ​​cea anterioară, atunci are loc amortizarea acestuia. Cu un număr egal de nuclee scindate în ambele etape, reacția în lanț devine auto-susținută, iar dacă numărul de nuclee scindate este depășit în fiecare etapă ulterioară, în reacție sunt implicați din ce în ce mai mulți atomi ai substanței de fisiune. Dacă un astfel de exces este multiplu, atunci într-un volum limitat într-o perioadă foarte scurtă de timp se formează un număr mare de fragmente de fisiune de nuclee atomice, electroni, neutroni și cuante de radiație electromagnetică cu energie cinetică foarte mare. Singura formă posibilă a existenței lor este starea de agregare a unei plasme la temperatură înaltă, într-un cheag din care sunt transformate toate materialele fisionabile și orice altă materie din vecinătatea ei. Acest cheag nu poate fi conținut în volumul său original și caută să treacă la o stare de echilibru prin extinderea în mediu și prin schimbul de căldură cu acesta. Întrucât viteza mișcării ordonate a particulelor care constituie mănunchiul este mult mai mare decât viteza sunetului atât în ​​acesta, cât și în mediul înconjurător (dacă nu este un vid), dilatarea nu poate avea o natură lină și este însoțită de formarea unei unde de șoc – adică are caracterul unei explozii.

Fuziunea termonucleară

Spre deosebire de reacțiile de fisiune atomică, reacțiile de fuziune termonucleară cu eliberare de energie sunt posibile numai între elementele cu o masă atomică mică, care nu depășește aproximativ masa atomică a fierului. Ele nu sunt de natură în lanț și sunt posibile doar la temperaturi ridicate, când energia cinetică a nucleelor ​​atomice care se ciocnesc este suficientă pentru a depăși bariera de repulsie coulombiană dintre ele, sau pentru o probabilitate apreciabilă de coalescență a acestora datorită acțiunii efectului de tunel. a mecanicii cuantice. Pentru a face posibil un astfel de proces, este necesar să lucrați pentru a accelera nucleele atomice inițiale la viteze mari, dar dacă se contopesc într-un nucleu nou, atunci energia eliberată în timpul acestui proces va fi mai mare decât cea consumată. Apariția unui nou nucleu ca rezultat al fuziunii termonucleare este de obicei însoțită de formarea diferitelor tipuri de particule elementare și a cuantelor de radiație electromagnetică de înaltă energie. Împreună cu nucleul nou format, toate au energie cinetică mare, adică în reacția de fuziune termonucleară, energia intranucleară a interacțiunii puternice este transformată în energie termică. Ca urmare, în final rezultatul este același ca și în cazul unei reacții de fisiune în lanț - se formează un cheag de plasmă la temperatură înaltă într-un volum limitat, a cărui expansiune în mediul dens din jur are caracterul de o explozie.

[Clasificarea exploziilor nucleare]

Exploziile nucleare artificiale sunt de obicei clasificate în funcție de două criterii: puterea încărcăturii care a inițiat explozia și locația punctului în care a fost localizată sarcina în momentul detonării (centrul unei explozii nucleare). Proiecția acestui punct pe suprafața pământului se numește epicentrul unei explozii nucleare. Puterea unei explozii nucleare este măsurată în așa-numitul echivalent TNT - masa TNT, a cărei explozie chimică eliberează aceeași cantitate de energie ca și cea nucleară estimată. Unitățile cele mai frecvent utilizate pentru măsurarea puterii unei explozii nucleare sunt 1 kilotonă (kt) sau 1 megatonă (Mt) de echivalent TNT.

Clasificarea puterii

Ultra-mic (mai puțin de 1 kt);

Mic (de la 1 la 10 kt) - pe imaginea în mișcare din dreapta (aproximativ 10 kt);

Mediu (de la 10 la 100 kt);

Mare (de la 100 kt la 1 Mt);

Extra mare (mai mult de 1 Mt);

O explozie cu o capacitate de 20 kt dă o zonă de distrugere completă cu o rază de aproximativ 1 km, 20 Mt - deja 10 km. Conform calculelor, cu o explozie cu o putere de 100 Mt, zona de distrugere completă va avea o rază de aproximativ 35 km, distrugere gravă - aproximativ 50 km, la o distanță de aproximativ 80 km, persoanele neprotejate vor primi gradul trei. arsuri. Aproape o astfel de explozie poate distruge complet oricare dintre cele mai mari orașe de pe Pământ.

Cea mai puternică explozie nucleară artificială a fost o explozie atmosferică în stratul de suprafață al bombei termonucleare sovietice de 58 de megatone AN602, supranumită Tsar Bomba, la un loc de testare de pe Novaia Zemlya. Mai mult, a fost testat la putere parțială, în așa-numita versiune clean. Capacitatea de proiectare completă cu o carcasă reflector de neutroni de uraniu ar putea fi de aproximativ 100 de megatone de echivalent TNT.

Clasificarea centrelor de explozie

Înălțimea (adâncimea) dată a încărcăturii în metri pe tonă de echivalent TNT (în paranteze este un exemplu pentru o explozie cu o capacitate de 1 megatonă) [lit 1] (pag. 146, 232, 247, 522, 751):

spațial, exoatmosferic sau magnetosferic: peste 100 km

atmosferic:

altitudine mare: mai mult de 10-15 km, dar mai des este considerat la înălțimi de 40-100 km

aer înalt: peste 15-20 m / t1 / 3, când forma blițului este aproape sferică (peste 1,5-2 km)

aer scăzut: de la 3,5 la 15-20 m / t1 / 3 - sfera de foc atinge pământul și este trunchiată de jos (350-1500 m)

sol: 0-3,5 m / t1 / 3, - blițul ia forma unei emisfere (0-350 m)

teren cu formarea unei pâlnii deprimate fără ejecție semnificativă în sol: sub 0,5 m / t1 / 3 (sub 50 m)

contact cu solul: 0-0,3 m / t1 / 3 - când solul din pâlnie este aruncat afară și intră în zona luminoasă (0-30 m)

subteran: la o adâncime mai mare de 1,5 m / t 0,3 [lit 2] (P. 276) (mai mare de 12 m) (?)

pentru ejecție (ejectarea solului și a unui crater este de multe ori mai mare decât în ​​cazul unei explozii la sol)

explozie de afânare - în adâncime se formează o cavitate sau un stâlp de colaps, iar la suprafață există o groapă de pământ în formă de inel (deal care se umflă), în centrul căreia se află o dolină

camuflaj: mai adânc de 7-10 m / t1 / 3 - o cavitate închisă (cazan) sau o coloană de colaps rămâne în adâncime; dacă coloana de colaps ajunge la suprafață, atunci se formează o dolină fără un deal bombat (mai adânc de 700-1000 m)

inundat - apa se evaporă

sub apă:

la adâncimi mici: mai puțin de 0,3 m / t1 / 3 - apa se evaporă la suprafață și nu se formează o coloană de apă (penă explozivă) (mai puțin de 30 m)

cu formarea unui sultan exploziv și a unui nor al sultanului: 0,25-2,2 m / t1 / 3 (25-220 m)

deep-water: mai adânc de 2,5 m / t1 / 3 - când bula formată iese la suprafață fără formarea unui nor sultan.

[Fenomene în timpul unei explozii nucleare]

Specific doar pentru o explozie nucleară

Fenomenele care însoțesc o explozie nucleară variază de la locația centrului acesteia. Mai jos este cazul unei explozii nucleare atmosferice în stratul de suprafață, care era cea mai frecventă înainte de interzicerea testelor nucleare pe sol, sub apă, în atmosferă și în spațiu. După inițierea unei reacții de fisiune sau fuziune, într-un timp foarte scurt de ordinul fracțiilor de microsecundă, o cantitate imensă de energie radiantă și termică este eliberată într-un volum limitat. Reacția se termină de obicei după evaporarea și extinderea structurii dispozitivului exploziv din cauza temperaturii extraordinare (până la 107 K) și presiunii (până la 109 atm.) în punctul de explozie. Vizual, de la mare distanță, această fază este percepută ca un punct luminos foarte luminos.

În timpul reacției, presiunea ușoară a radiațiilor electromagnetice începe să se încălzească și să deplaseze aerul din jur din punctul de explozie - se formează o minge de foc și începe să se formeze un salt de presiune între radiația comprimată și aerul neperturbat, deoarece viteza de mișcare a frontul de încălzire este inițial de multe ori mai mare decât viteza sunetului în mediu. După amortizarea reacției nucleare, eliberarea de energie se oprește și expansiunea ulterioară are loc nu datorită presiunii ușoare, ci datorită diferenței de temperaturi și presiuni în regiunea epicentrului și în aerul care o înconjoară. Această fază se caracterizează prin transformarea unui punct luminos într-o minge de foc care crește în dimensiune, pierzându-și treptat luminozitatea.

Reacțiile nucleare care au loc în sarcină servesc ca sursă de radiații diferite: radiații electromagnetice într-un spectru larg de la unde radio la cuante gamma de înaltă energie, electroni rapizi, neutroni și nuclee atomice. Această radiație, numită radiație penetrantă, are o serie de consecințe caracteristice doar unei explozii nucleare. Neutronii și cuantele gamma de înaltă energie, interacționând cu atomii materiei înconjurătoare, își transformă formele stabile în izotopi radioactivi instabili, cu diferite căi și semiperioade de dezintegrare - ei creează așa-numita radiație indusă. Alături de fragmentele de nuclee atomice ale unei substanțe fisionabile sau produse de fuziune termonucleară rămase dintr-un dispozitiv exploziv, noile substanțe radioactive obținute se ridică sus în atmosferă și sunt capabile să se disperseze pe o suprafață mare, formând o contaminare radioactivă a zonei după o explozie nucleară. Spectrul izotopilor instabili formați în timpul unei explozii nucleare este de așa natură încât contaminarea radioactivă a unei zone poate dura mii de ani, deși intensitatea radiației scade în timp.

Cuante gamma de înaltă energie dintr-o explozie nucleară, care trec prin mediul înconjurător, își ionizează atomii, eliminând electroni din ei și oferindu-le suficientă energie pentru ionizarea în cascadă a altor atomi, până la 30.000 de ionizări per cuantum gamma. Drept urmare, sub epicentrul unei explozii nucleare rămâne o „pătă” de ioni încărcați pozitiv, care sunt înconjurați de o cantitate gigantică de gaz de electroni; o astfel de configurație variabilă în timp a purtătorilor de sarcină electrică creează un câmp electromagnetic foarte puternic, care dispare după explozie odată cu recombinarea atomilor ionizați. În procesul de recombinare, sunt generați curenți electrici puternici, care servesc ca o sursă suplimentară de radiație electromagnetică. Tot acest complex de fenomene se numește impuls electromagnetic și, deși mai puțin de o treime din partea de zece miliarde a energiei de explozie intră în el, are loc într-un timp foarte scurt, iar puterea eliberată în acest caz poate ajunge la 100 GW.

O explozie nucleară la sol, spre deosebire de una convențională, are și ea propriile sale caracteristici. Într-o explozie chimică, temperatura solului adiacent sarcinii și implicat în mișcare este relativ scăzută. Într-o explozie nucleară, temperatura solului crește la zeci de milioane de grade și cea mai mare parte a energiei de încălzire în primele momente este emisă în aer și, în plus, intră în formarea de radiații termice și a unei undă de șoc, care nu au loc într-o explozie convențională. Prin urmare, există o diferență semnificativă în efectul asupra suprafeței și asupra masivului solului: o explozie la sol a unui exploziv chimic transferă până la jumătate din energia sa în pământ, iar una nucleară - câteva la sută. În consecință, dimensiunile pâlniei și energia vibrațiilor seismice dintr-o explozie nucleară sunt de câteva ori mai mici decât cele ale unei explozii de aceeași putere, totuși, atunci când sarcinile sunt adâncite, acest raport este netezit, deoarece energia plasma supraîncălzită este mai puțin eliberată în aer și merge să lucreze la sol.

Explozie subacvatică la o adâncime de 27 m:

Explozie subacvatică la o adâncime de 660 m:

Explozie subterană la adâncime mică:

Crater după o explozie subterană la adâncime mică:

Scăderea suprafeței după explozii subterane la adâncimi mari:

Explozie la o altitudine de 400 km:

Spre deosebire de reactoarele nucleare, în care are loc o reacție controlată de fisiune nucleară, o explozie nucleară eliberează o cantitate mare de energie nucleară rapid exponențial, continuând până când întreaga sarcină nucleară este epuizată. Energia nucleară poate fi eliberată în cantități mari în două procese - în reacția în lanț de fisiune a nucleelor ​​grele de către neutroni și în reacția de combinare (fuziune) a nucleelor ​​ușoare. De obicei, izotopii puri 235 U și 239 Pu sunt utilizați ca sarcină nucleară. Dispozitivul cu bombă atomică este prezentat schematic în Fig. unu.

Pentru ca o explozie nucleară să apară ca urmare a unei reacții de fisiune în lanț, este necesar ca masa materiei fisionabile (uraniu-235, plutoniu-239 etc.) să o depășească pe cea critică (50 kg pentru 235 U și 11 kg pentru 239 Pu). Înainte de explozie, sistemul trebuie să fie subcritic. Aceasta este de obicei o construcție cu mai multe straturi. Trecerea la starea supercritică are loc datorită substanței fisile cu ajutorul unei unde de detonare sferică convergentă. Pentru o astfel de apropiere, se folosește de obicei o explozie chimică a unei substanțe realizate dintr-un aliaj de TNT și RDX. Cu o fisiune completă de 1 kg de uraniu, se eliberează o energie egală cu eliberarea de energie în timpul unei explozii de 20 de kilotone de TNT. O explozie atomică se dezvoltă datorită numărului în creștere exponențial de nuclee separate în timp.

N (t) = N 0 exp (t / τ).

Timpul mediu dintre două acte succesive de împărțire este de 10 -8 sec. Din aceasta se poate obtine o valoare de 10 -7 - 10 -6 sec pentru timpul de fisiune completa a 1 kg de explozibil nuclear. Aceasta determină momentul exploziei atomice.
Ca urmare a eliberării mari de energie în centrul bombei atomice, temperatura crește la 10 8 K, iar presiunea crește la 10 12 atm. Substanța se transformă în plasmă de împrăștiere.

Pentru a efectua o explozie termonucleară se folosesc reacții de fuziune a nucleelor ​​ușoare.

d + t 4 He + n +17,588 MeV
d + d 3 He + n + 3,27 MeV
d + D t + p + 4,03 MeV
3 El + d 4 El + p + 18,34 MeV
6 Li + n ® t + 4 He + 4,78 MeV

Orez. 2. Schema unei bombe termonucleare

Însăși ideea unei bombe cu hidrogen este extrem de simplă. Este un recipient cilindric umplut cu deuteriu lichid. Deuteriul trebuie încălzit după explozia unei bombe atomice convenționale. Cu o încălzire suficient de puternică, o cantitate mare de energie ar trebui să fie eliberată ca urmare a unei reacții de fuziune termonucleară între nucleele de deuteriu. Temperatura necesară pentru începerea unei reacții termonucleare trebuie să fie de un milion de grade. Totuși, un studiu detaliat al valorii secțiunilor transversale pentru reacțiile de fuziune a nucleelor ​​de deuteriu, de care depinde viteza de propagare a reacției de ardere, a arătat că aceasta se desfășoară insuficient de eficient și rapid. Energia termică eliberată de reacțiile termonucleare se disipează mult mai repede decât este completată de reacțiile de fuziune ulterioare. Desigur, în acest caz, procesul exploziv nu va avea loc. Materialul inflamabil se va împrăștia. O soluție fundamental nouă a fost inițierea unei reacții termonucleare ca urmare a creării unui mediu superdens de deuteriu. A fost propusă o metodă pentru crearea unui mediu supradens de deuteriu sub acțiunea radiației cu raze X generate în timpul exploziei unei bombe atomice. Ca urmare a comprimării substanței combustibile, are loc o reacție de fuziune termonucleară auto-susținută. Implementarea acestei abordări este prezentată schematic în Fig. 2.
După explozia unei sarcini nucleare, razele X eliberate din zona încărcăturii nucleare se propagă prin umplutura de plastic, ionizant atomii de carbon și hidrogen. Un scut de uraniu situat între zona de încărcare nucleară și volumul cu deuterură de litiu previne încălzirea prematură a deuterurii de litiu. Sub influenta raze Xși temperatură ridicată ca urmare a ablației, apare o presiune uriașă, comprimând capsula cu deuterură de litiu. Densitatea materialului capsulei crește de zeci de mii de ori. Ca urmare a unei unde de șoc puternice, tija de plutoniu din centru este, de asemenea, comprimată de mai multe ori și intră într-o stare supercritică. Neutronii rapizi formați în timpul exploziei unei sarcini nucleare, încetinind în deuterură de litiu la viteze termice, duc la reacții în lanț de fisiune a plutoniului, care acționează ca o siguranță suplimentară, provocând creșteri suplimentare de presiune și temperatură. Temperatura rezultată în urma unei reacții termonucleare crește la 300 milioane K., ceea ce duce în cele din urmă la un proces exploziv. Întregul proces de explozie durează zecimi de microsecundă.
Bombele termonucleare sunt mult mai puternice decât bombele atomice. De obicei, echivalentul lor TNT este 100 - 1000 kt (pentru bombe atomice este 1 - 20 kt).
O explozie nucleară creează o undă de șoc puternică în aer. Raza daunei este invers proporțională cu rădăcina cubului energiei de explozie. Pentru o bombă nucleară de 20 kt, este de aproximativ 1 km. Energia eliberată este transmisă în câteva microsecunde mediu inconjurator... Se formează o minge de foc strălucitoare. După 10 -2 - 10 -1 secunde, atinge o rază maximă de 150 m, temperatura îi scade la 8000 K (unda de șoc merge mult înainte). În timpul de strălucire (secunde), 10 - 20% din energia de explozie trece în radiația electromagnetică. Aerul subtiat incalzit, purtand praf radioactiv ridicat de la sol, ajunge la o altitudine de 10-15 km in cateva minute. În plus, norul radioactiv se întinde pe sute de kilometri. O explozie nucleară este însoțită de un flux puternic de neutroni și radiații electromagnetice.

Armele nucleare au o putere extraordinară. Fisiunea uraniului

cu o masă de ordinul unui kilogram se eliberează aceeași cantitate de energie ca

în explozia de TNT cântărind aproximativ 20 de mii de tone. Reacțiile de fuziune consumă și mai multă energie. Puterea exploziei armelor nucleare este de obicei măsurată în unități de TNT. Echivalentul TNT este masa de TNT care ar furniza o explozie echivalentă în putere cu explozia unei anumite arme nucleare. De obicei, se măsoară în kilotone (kT) sau megatone (MgT).

În funcție de putere, muniția nucleară este împărțită în calibre:

Ultra-mic (mai puțin de 1 kT)

Mic (de la 1 la 10 kT)

Mediu (de la 10 la 100 kT)

Mare (de la 100 kT la 1 MgT)

Extra mare (peste 1 MgT)

Încărcăturile termonucleare sunt folosite pentru muniții de mari dimensiuni, foarte mari

și calibre medii; nuclear-ultra-mic, calibru mic și mediu,

neutroni-ultra mici și calibre mici.

1.5 Tipuri de explozii nucleare

În funcție de sarcinile rezolvate de arme nucleare, de tip și locație

obiectele asupra cărora sunt planificate lovituri nucleare, precum și asupra naturii

ostilitățile viitoare, exploziile nucleare pot fi efectuate în

aer, lângă suprafața pământului (apa) și subteran (apa). In conformitate

cu aceasta, se disting următoarele tipuri de explozii nucleare:

Aerisit (înalt și scăzut)

Suprafata solului)

Subteran (sub apă)

1.6 Factori izbitori ai unei explozii nucleare.

O explozie nucleară este capabilă să distrugă sau să invalideze instantaneu

oameni neprotejați, echipamente deschise în picioare, structuri și diverse

resurse materiale. Principalii factori dăunători ai unei explozii nucleare sunt:

Unda de soc

Emisia de lumina

Radiații penetrante

Contaminarea radioactivă a zonei

Impuls electromagnetic

Să le luăm în considerare:

a) Unda de șoc este, în majoritatea cazurilor, principala pagubă

factorul unei explozii nucleare. Prin natura sa, este ca o undă de șoc

explozie normală, dar durează mai mult timp și posedă

putere mult mai distructivă. Undă de șoc a exploziei nucleare

poate provoca daune la o distanță considerabilă de centrul exploziei

oameni, distruge structuri și distrug echipament militar.

Unda de șoc este o zonă de comprimare puternică a aerului,

răspândindu-se cu mare viteză în toate direcțiile din centrul exploziei.

Viteza sa de propagare depinde de presiunea aerului din față

undă de șoc; aproape de centrul exploziei, este de câteva ori mai mare decât

viteza sunetului, dar odată cu creșterea distanței de la locul exploziei, scade brusc.

În primele 2 secunde, unda de șoc parcurge aproximativ 1000 m, în 5 secunde - 2000 m,

în 8 secunde - aproximativ 3000 m. Acesta servește drept justificare pentru standardul N5 ZOMP

„Acțiuni în cazul unei explozii nucleare”: excelent - 2 sec, bun - 3 sec,

satisfăcător-4 sec.

Efectul dăunător al undei de șoc asupra oamenilor și efectul distructiv asupra

echipamente militare, structuri inginerești și materiale înainte

în total sunt determinate de excesul de presiune și viteza de mișcare a aerului în

fata ei. Suprapresiunea este diferența dintre presiunea maximă din fața undei de șoc și presiunea atmosferică normală dinaintea acesteia. Se măsoară în newtoni pe metru pătrat (N/m2). Această unitate de presiune se numește pascal (Pa). 1 N/m2 = 1 Pa (1 kPa0,01 kgf/cm2).

La o suprapresiune de 20-40 kPa, persoanele neprotejate pot suferi răni uşoare (echimoze minore şi contuzii). Expunerea la o undă de șoc cu o presiune în exces de 40-60 kPa duce la leziuni moderate: pierderea conștienței, afectarea organelor auditive, luxarea severă a membrelor, sângerare din nas și urechi. Leziunile grave apar la o suprapresiune de peste 60 kPa și se caracterizează prin contuzii severe ale întregului corp, fracturi ale extremităților și leziuni ale organelor interne. Leziuni extrem de grave, adesea fatale, sunt observate la o suprapresiune de peste 100 kPa.

În plus, persoanele neprotejate pot fi afectate de zborul din

cu mare viteză cu cioburi de sticlă și resturi de clădiri distruse,

căderea copacilor, precum și părți împrăștiate ale echipamentului militar,

bulgări de pământ, pietre și alte obiecte puse în mișcare

presiunea de mare viteză a undei de șoc. Cele mai mari leziuni indirecte vor fi observate în aşezăriși în pădure; în aceste cazuri, pierderile de trupe se pot dovedi a fi mai mari decât din acțiunea directă a undei de șoc.

Unda de șoc este capabilă să provoace daune în spații închise,

pătrunzând acolo prin crăpături și găuri.

Odată cu creșterea calibrului unei arme nucleare, raza de deteriorare a undei de șoc

cresc proporțional cu rădăcina cubică a puterii de explozie. Într-o explozie subterană, o undă de șoc are loc în pământ, iar într-o explozie subacvatică, în apă.

În plus, cu aceste tipuri de explozii, o parte din energie este cheltuită pentru a crea

undă de șoc și în aer. Unda de șoc, care se propagă în pământ,

provoacă daune structurilor subterane, canalizării, alimentării cu apă;

când se răspândește în apă, se observă deteriorarea părții subacvatice

nave chiar și la o distanță considerabilă de locul exploziei.

b) Radiația luminoasă a unei explozii nucleare este un curent

energie radiantă, inclusiv ultraviolete, vizibile și infraroșii

radiatii. Sursa de radiație luminoasă este o zonă luminoasă,

constând din produse de explozie fierbinți și aer cald. Luminozitate

emisia de lumină în prima secundă este de câteva ori mai mare decât luminozitatea

Energia absorbită a radiației luminoase se transformă în energie termică, care

conduce la încălzirea stratului superficial al materialului. Încălzirea poate fi

atât de puternic încât poate carboniza sau aprinde combustibilul

material și fisurarea sau topirea materialelor incombustibile, ceea ce poate duce la

la incendii uriaşe. În acest caz, acțiunea radiației luminoase a unei explozii nucleare

echivalează cu utilizarea masivă a armelor incendiare care

acoperite în a patra întrebare de instruire.

Pielea umană absoarbe și energia radiațiilor luminoase, pt

datorită căruia se poate încălzi până la temperaturi ridicate și poate avea arsuri. V

în primul rând, arsurile apar pe zonele deschise ale corpului îndreptate

partea exploziei. Dacă privești spre explozie cu ochi neprotejați, atunci

posibile leziuni ale ochilor, ducând la pierderea completă a vederii.

Arsurile cauzate de radiațiile luminoase nu se pot distinge de arsurile normale.

cauzate de incendiu sau apă clocotită. Ele sunt mai puternice, cu atât distanța până la

explozie și cu cât puterea muniției este mai mare. Cu o explozie de aer, efectul dăunător al radiației luminii este mai mare decât cu un sol de aceeași putere.

În funcție de pulsul de lumină perceput, arsurile sunt împărțite în trei

grad. Arsurile de gradul I se manifestă în leziuni superficiale ale pielii: roșeață, umflături, dureri. La arsurile de gradul doi apar vezicule pe piele. În cazul arsurilor de gradul trei, se observă moartea pielii și ulcerații.

La o explozie aeriană a unei muniții cu o capacitate de 20 kT și o transparență atmosferică de aproximativ 25 km, se vor observa arsuri de gradul I pe o rază de 4,2.

km de centrul exploziei; în explozia unei sarcini cu o putere de 1 MgT, această distanță

va crește la 22,4 km. Arsurile de gradul doi apar la distanțe

2,9 și 14,4 km și arsuri de gradul trei la distanțe de 2,4 și 12,8 km

respectiv pentru muniţie cu o capacitate de 20 kT şi 1MgT.

c) Radiația care pătrunde este un flux invizibil de gamma

cuante și neutroni emiși din zona unei explozii nucleare. Gamma quanta

iar neutronii se propagă în toate direcțiile din centrul exploziei timp de sute

metri. Odată cu creșterea distanței de la explozie, numărul de cuante gama și

neutronii care trec printr-o unitate de suprafață scade. La

explozii nucleare subterane și subacvatice, efectul radiațiilor penetrante

se întinde pe distanţe mult mai scurte decât cu pământul şi

explozii de aer, care se explică prin absorbția fluxului de neutroni și gamma

quanta cu apă.

Zone afectate de radiații penetrante în explozia armelor nucleare

de putere medie și mare, există puțin mai puține zone de deteriorare prin undă de șoc și radiație luminoasă. Pentru muniția cu un echivalent TNT mic (1000 de tone sau mai puțin), dimpotrivă, zonele cu efect dăunător al radiației penetrante depășesc zonele de distrugere prin undă de șoc și radiație luminoasă.

Efectul dăunător al radiației penetrante este determinat de capacitatea

cuante gamma și neutronii ionizează atomii mediului în care se propagă. Trecând prin țesutul viu, quanta gamma și neutronii ionizează atomii și moleculele care alcătuiesc celulele, ceea ce duce la

încălcarea funcțiilor vitale ale organelor și sistemelor individuale. Sub influență

ionizarea în organism, apar procese biologice de moarte și descompunere a celulelor. Drept urmare, persoanele afectate dezvoltă o afecțiune specifică numită boala de radiații.

d) Principalele surse de contaminare radioactivă sunt produsele de fisiune ai unei încărcături nucleare și izotopii radioactivi generați ca urmare a efectului neutronilor asupra materialelor din care este fabricată arma nucleară și asupra unor elemente care alcătuiesc solul din zona exploziei.

Într-o explozie nucleară la sol, zona strălucitoare atinge pământul. În interiorul lui sunt trase mase de sol care se evaporă, care se ridică. În timpul răcirii, vaporii produsului de fisiune se condensează pe particule solide. Se formează un nor radioactiv. Se ridică la o înălțime de mulți kilometri, apoi se deplasează în aval de vânt cu o viteză de 25-100 km/h. Particulele radioactive, care cad din nor pe pământ, formează o zonă de contaminare radioactivă (urma), a cărei lungime poate ajunge la câteva sute de kilometri.

Contaminarea radioactivă a oamenilor, echipamentelor militare, terenului și diverselor

obiectele dintr-o explozie nucleară este cauzată de fragmente de fisiune de materie

sarcină și partea nereacționată a încărcăturii care cade din norul de explozie,

precum si radioactivitatea indusa.

În timp, activitatea fragmentelor de fisiune scade rapid,

mai ales în primele ore după explozie. Deci, de exemplu, activitate generală

fragmente de fisiune în explozia unei arme nucleare cu o putere de 20 kT prin

o zi va fi de câteva mii de ori mai puțin de un minut după

Când o armă nucleară explodează, o parte din încărcătură nu este expusă

diviziune, dar cade în forma sa obișnuită; degradarea sa este însoțită de formarea de particule alfa. Radioactivitatea indusă este cauzată de izotopii radioactivi formați în sol ca urmare a iradierii acestuia cu neutroni emiși în momentul exploziei de către nucleele atomilor elementelor chimice care alcătuiesc solul. Izotopii rezultați, de regulă,

beta-activ, dezintegrarea multora dintre ele este însoțită de radiații gamma.

Timpurile de înjumătățire ale majorității izotopilor radioactivi care sunt produși sunt relativ scurte, de la un minut la o oră. În acest sens, activitatea indusă poate fi periculoasă doar în primele ore după explozie și doar în zona apropiată de epicentrul acesteia.

Cea mai mare parte a izotopilor cu viață lungă este concentrată în radioactiv

nor care se formează după explozie. Înălțimea ridicării norului pentru

muniția cu o capacitate de 10 kT este egală cu 6 km, pentru o muniție cu o capacitate de 10 MGT

este de 25 km. Norii cad mai întâi din el pe măsură ce avansează.

cele mai mari particule, apoi din ce în ce mai mici, formându-se

calea de mișcare este zona de contaminare radioactivă, așa-numita potecă de nor.

Dimensiunea pistei depinde în principal de puterea armei nucleare,

precum și asupra vitezei vântului și poate atinge o lungime de câteva sute și în

o lățime de câteva zeci de kilometri.

Leziunile radiatiilor interne rezulta din

pătrunderea substanţelor radioactive în organism prin sistemul respirator şi

tract gastrointestinal. În acest caz, intră radiația radioactivă

în contact direct cu organele interne şi poate provoca

boală severă de radiații; natura bolii va depinde de cantitatea de substanțe radioactive care au pătruns în organism.

Pentru armament, echipamente militare și structuri inginerești, radioactive

substanțele nu au un efect nociv.

e) Un impuls electromagnetic este un câmp electromagnetic de scurtă durată care apare în timpul exploziei unei arme nucleare ca urmare a interacțiunii razelor gamma și neutronilor emiși dintr-o explozie nucleară cu atomii din mediu. Ca urmare a impactului, arderea sau defectarea elementelor individuale ale echipamentelor electronice și electrice.

Înfrângerea oamenilor este posibilă numai în acele cazuri când intră în contact cu linii lungi de sârmă în momentul exploziei.

Cele mai fiabile mijloace de protecție împotriva tuturor factorilor dăunători ai unei explozii nucleare sunt structurile de protecție. Pe teren, ar trebui să vă adăpostiți în spatele obiectelor locale puternice, în pante inversate de înălțime, în faldurile terenului.

Atunci când se operează în zone contaminate, se folosesc echipamente de protecție respiratorie (măști de gaz, aparate respiratorii, măști din pânză antipraf și pansamente de bumbac-tifon), precum și protecția pielii pentru a proteja sistemul respirator, ochii și zonele deschise ale corpului de substanțele radioactive. .

Caracteristicile efectului dăunător al muniției cu neutroni.

Muniția cu neutroni este un tip de armă nucleară. Ele se bazează pe sarcini termonucleare, care utilizează reacții de fisiune și fuziune nucleară. Explozia unei astfel de muniții are un efect izbitor în primul rând asupra oamenilor datorită unui flux puternic de radiații penetrante, în care o parte semnificativă (până la 40%) cade pe așa-numiții neutroni rapizi.

În explozia unei muniții cu neutroni, zona zonei afectate de radiație de penetrare depășește de mai multe ori zona zonei afectate de unda de șoc. În această zonă, echipamentele și structurile pot rămâne nevătămate, iar oamenii sunt răniți mortal.

Pentru protecția împotriva munițiilor cu neutroni se folosesc aceleași mijloace și metode ca și pentru protecția împotriva munițiilor nucleare convenționale. În plus, atunci când se construiesc adăposturi și adăposturi, se recomandă compactarea și umezirea solului așezat deasupra acestora, creșterea grosimii podelelor și aranjarea unei protecții suplimentare pentru intrări și ieșiri. Proprietățile de protecție ale echipamentelor sunt sporite prin utilizarea protecției combinate, constând din substanțe care conțin hidrogen (de exemplu, polietilenă) și materiale cu o densitate mare (plumb).

Este unul dintre cele mai uimitoare, misterioase și înfricoșătoare procese. Principiul de funcționare a armelor nucleare se bazează pe o reacție în lanț. Acesta este un proces, însuși cursul căruia își inițiază continuarea. Principiul de funcționare al bombei cu hidrogen se bazează pe fuziune.

Nucleele unor izotopi ai elementelor radioactive (plutoniu, californiu, uraniu și altele) sunt capabile să se descompună, în timp ce captează un neutron. După aceea, mai sunt eliberați doi sau trei neutroni. Distrugerea nucleului unui atom în condiții ideale poate duce la dezintegrarea a doi sau trei, care, la rândul lor, pot iniția alți atomi. etc. Are loc un proces asemănător unei avalanșe de distrugere a unui număr tot mai mare de nuclee cu eliberarea unei cantități gigantice de energie de rupere a legăturilor atomice. Într-o explozie, energii uriașe sunt eliberate într-o perioadă de timp ultra-scurtă. Acest lucru se întâmplă la un moment dat. De aceea explozia unei bombe atomice este atât de puternică și distructivă.

Pentru a iniția debutul unei reacții în lanț, este necesar ca cantitatea de substanță radioactivă să depășească masa critică. Evident, trebuie să luați mai multe părți de uraniu sau plutoniu și să le combinați într-un singur întreg. Cu toate acestea, pentru a provoca explozia unei bombe atomice, acest lucru nu este suficient, deoarece reacția se va opri înainte ca suficientă energie să fie eliberată sau procesul va continua lent. Pentru a obține succesul, este necesar nu numai să depășești masa critică a unei substanțe, ci să o faci într-o perioadă extrem de scurtă de timp. Cel mai bine este să folosiți mai multe.Acest lucru se realizează prin folosirea altora.În plus, ele alternează între explozivi rapidi și lenți.

Primul test nuclear a fost efectuat în iulie 1945 în Statele Unite, lângă orașul Almogordo. În august același an, americanii au folosit aceste arme împotriva Hiroshima și Nagasaki. Explozia bombei atomice din oraș a dus la distrugeri teribile și la moartea majorității populației. În URSS, armele atomice au fost create și testate în 1949.

Bombă H

Este o armă cu putere distructivă foarte mare. Principiul acțiunii sale se bazează pe care este sinteza nucleelor ​​grele de heliu din atomi de hidrogen mai ușori. În acest caz, se eliberează o cantitate foarte mare de energie. Această reacție este similară cu procesele care au loc în Soare și alte stele. cea mai ușoară cale este utilizarea izotopilor de hidrogen (tritiu, deuteriu) și litiu.

Americanii au testat primul focos cu hidrogen în 1952. În sensul modern, acest dispozitiv cu greu poate fi numit o bombă. Era o clădire cu trei etaje plină cu deuteriu lichid. Prima explozie a unei bombe cu hidrogen în URSS a avut loc șase luni mai târziu. Muniția termonucleară sovietică RDS-6 a fost detonată în august 1953 lângă Semipalatinsk. Cea mai mare bombă cu hidrogen cu o capacitate de 50 de megatone (Tsar Bomba) a fost testată de URSS în 1961. Valul de după explozia muniției a înconjurat planeta de trei ori.