Принцип работы атомной бомбы

Устройство ядерной бомбы

Устройство ядерной бомбы - изображение 1 - изображение 1

Добавить пост

Комментарий дня

ТОП 50 Табаков напротив Смахивает на сына малахова и галкина) +1038  22 часа назад

Рекомендуемое сообщество

Первая бомба: история создания ядерного оружия – в деталях - фотография 2 - изображение 2

Подписаться

Здесь публикуются посты о проблемах граждан, требующих обращения в госорганы, а также инструкции о том, как и куда необходимо писать.

Мы стараемся писать о том, что полезно для многих. Для всего остального есть Лига юристов.

Первая бомба: история создания ядерного оружия – в деталях

Молодой, но перспективный - фото 3 - изображение 3

В день 70-летия испытаний первой советской атомной бомбы «Известия» публикуют уникальные фотографии и воспоминания очевидцев событий, которые происходили на полигоне в Семипалатинске. Новые материалы проливают свет на обстановку, в которой ученые создавали ядерное устройство — в частности, стало известно, что Игорь Курчатов имел обыкновение проводить секретные совещания на берегу реки. Также крайне интересны детали постройки первых реакторов для получения оружейного плутония. Нельзя не отметить и роль разведки в ускорении советского ядерного проекта.

Молодой, но перспективный

Необходимость скорейшего создания советского ядерного оружия стала очевидна, когда в 1942 году из донесений разведки выяснилось, что ученые в США далеко продвинулись в ядерных исследованиях. Косвенно говорило об этом и полное прекращение научных публикаций по данной тематике ещё в 1940. Все указывало на то, что работы по на созданию самой мощной в мире бомбы идут полным ходом.

28 сентября 1942 года Сталин подписал секретный документ «Об организации работ по урану».

Не существующий в природе - фото 4 - изображение 4

Фото: пресс-служба НИЦ «Курчатовский институт»

Руководство советским атомным проектом поручили молодому и энергичному физику Игорю Курчатову, который, как позже вспоминал его друг и соратник академик Анатолий Александров, «уже давно воспринимался как организатор и координатор всех работ в области ядерной физики». Однако сам масштаб тех работ, о которых упомянул ученый, был тогда еще невелик — в то время в СССР, в специально созданной в 1943 году Лаборатории № 2 (ныне Курчатовский институт) разработкой ядерного оружия занимались лишь 100 человек, тогда как в США над аналогичным проектом трудилось около 50 тыс. специалистов.

Поэтому работа в Лаборатории № 2 велась авральными темпами, которые требовали как поставок и создания новейших материалов и оборудования (и это в военное время!), так и изучения данных разведки, которой удавалось заполучить часть информации об американских исследованиях.

— Разведка помогла ускорить работу и приблизительно на год сократить наши усилия, — отметил советник директора НИЦ «Курчатовский институт» Андрей Гагаринский. — В «отзывах» Курчатова о разведматериалах Игорь Васильевич по существу давал разведчикам задания, о чем именно хотелось бы узнать ученым.

Не существующий в природе

Ученые Лаборатории № 2 перевезли из только что освобожденного Ленинграда циклотрон, который был запущен еще в 1937 году, — тогда он стал первым в Европе. Эта установка была необходима для нейтронного облучения урана. Так удалось накопить начальное количество не существующего в природе плутония, который впоследствии стал основным материалом для первой советской атомной бомбы РДС-1.

В сфере сжатия - фото 5 - изображение 5

Фото: ТАСС/Олег Кузьмин

Затем производство данного элемента удалось наладить с помощью первого в Евразии атомного реактора Ф-1 на уран-графитовых блоках, который был сооружен в Лаборатории № 2 в кратчайшие сроки (всего за 16 месяцев) и пущен 25 декабря 1946 года под руководством Игоря Курчатова.

Промышленных же объемов выпуска плутония физики добились после постройки реактора под литерой А в городе Озерске Челябинской области (также ученые называли его «Аннушка») — на проектную мощность установка вышла 22 июня 1948 года, что уже вплотную приблизило проект по созданию ядерного заряда.

В сфере сжатия

Первая советская атомная бомба имела заряд плутония мощностью в 20 килотонн, который располагался в двух отделенных друг от друга полусферах. Внутри них находился инициатор цепной реакции из бериллия и полония, при соединении которых происходит выделение нейтронов, запускающих цепную реакцию. Для мощного сжатия всех этих компонентов использовалась сферическая ударная волна, которая возникала после подрыва круглой оболочки из взрывчатки, окружавшей плутониевый заряд. Внешний корпус получившегося изделия обладал каплевидной формой, а его общая масса составляла 4,7 т.

Испытания бомбы решили провести на Семипалатинском полигоне, который специально обустроили для того, чтобы оценить воздействие взрыва на самые различные строения, технику и даже животных.

Встречи на берегу - фотография 6 - изображение 6

Фото: Музей ядерного оружия РФЯЦ-ВНИИЭФ

–– В центре полигона стояла высокая железная башня, а вокруг нее как грибы росли самые разные постройки и сооружения: кирпичные, бетонные и деревянные дома с разными типами кровли, машины, танки, орудийные башни кораблей, железнодорожный мост и даже бассейн, — отмечает в своей рукописи «Первые испытания» участник тех событий Николай Власов. — Так что по разнообразию предметов полигон напоминал ярмарку — только без людей, которых здесь почти не было видно (за исключением редких одиноких фигур, которые завершали установку аппаратуры).

Также на территории размещался биологический сектор, где находились загоны и клетки с подопытными животными.

Встречи на берегу

Остались у Власова и воспоминания об отношении коллектива к руководителю проекта в период испытаний.

–– В это время за Курчатовым уже прочно укрепилось прозвище Борода (он изменил свой облик в 1942 году), а его популярность охватила не только ученую братию всех специальностей, но и офицеров и солдат, –– пишет очевидец. –– Руководители групп гордились встречами с ним.

Некоторые особо секретные собеседования Курчатов вел в неформальной обстановке — например, на берегу реки, приглашая нужного человека на купание.

Конец монополии

Точное время проведения испытаний ученые рассчитали таким образом, чтобы ветер унес образовавшееся в результате взрыва радиоактивное облако в сторону малообитаемых территорий, и воздействие вредных осадков на людей и домашний скот оказалось минимальным. В результате таких вычислений исторический взрыв наметили на утро 29 августа 1949 года.

–– На юге вспыхнуло зарево и появился красный полукруг, похожий на взошедшее солнце, –– вспоминает Николай Власов. –– А через три минуты после того, как зарево угасло, а облако растворилось в предрассветной дымке, до нас дошел раскатистый грохот взрыва, похожий на отдаленный гром могучей грозы.

Конец монополии - фото 7 - изображение 7

Фото: Музей ядерного оружия РФЯЦ-ВННИЭФ

Приехав на место срабатывания РДС-1, (см. справку) ученые могли оценить все разрушения, которые за ним последовали. По их словам, от центральной башни не осталось никаких следов, стены ближайших домов рухнули, а вода в бассейне полностью испарилась от высокой температуры.

Но эти разрушения, как это ни парадоксально, помогли установить глобальное равновесие в мире. Создание первой советской атомной бомбы положило конец монополии США на ядерное оружие. Это позволило установить паритет стратегических вооружений, который до сих пор удерживает страны от военного применения оружия, способного уничтожить всю цивилизацию.

Взрыв атомной бомбы и механизм его действия

Взрыв атомной бомбы и механизм его действия - фото 8 - изображение 8

Взрыв атомной бомбы является одним из самых удивительных, загадочных и страшных процессов. Принцип действия ядерного оружия основан на цепной реакции. Это такой процесс, сам ход которого инициирует его продолжение. Принцип действия водородной бомбы основывается на реакции ядерного синтеза.

Кто изобрел атомную бомбу? История изобретения и создания советской атомной бомбы. Последствия взрыва атомной бомбы - фото 9 - изображение 9

Атомная бомба

Ядра некоторых изотопов радиоактивных элементов (плутоний, калифорний, уран и других) способны распадаться, при этом захватывая нейтрон. После этого выделяется ещё два или три нейтрона. Разрушение ядра одного атома при идеальных условиях может привести к распаду ещё двух или трех, которые, в свою очередь, могут инициировать другие атомы. И так далее. Происходит лавинообразный процесс разрушения все большего числа ядер с высвобождением гигантского количества энергии разрыва атомных связей. При взрыве огромные энергии высвобождаются за сверхмалый промежуток времени. Происходит это в одной точке. Поэтому взрыв атомной бомбы является настолько мощным и разрушительным.

Создание атомной бомбы - изображение 10 - изображение 10

Чтобы инициировать начало цепной реакции, необходимо, чтобы количество радиоактивного вещества превысило критическую массу. Очевидно, что нужно взять несколько частей урана или плутония и соединить в одно целое. Однако чтобы вызвать взрыв атомной бомбы, этого недостаточно, потому что реакция прекратится раньше, чем выделится достаточное количество энергии, или процесс будет протекать медленно. Для того чтобы достичь успеха, необходимо не просто превысить критическую массу вещества, а сделать это в крайне малый промежуток времени. Лучше всего использовать несколько критических масс. Этого достигают с помощью применения других взрывчатых веществ. Причем чередуют быструю и медленную взрывчатки.

Первое ядерное испытание было проведено в июле 1945 года в США недалеко от местечка Алмогордо. В августе того же года американцы применили это оружие против японских городов Хиросима и Нагасаки. Взрыв атомной бомбы в городе привел к ужасным разрушениям и гибели большей части населения. В СССР атомное оружие было создано и испытано в 1949 году.

Водородная бомба

Водородная бомба является оружием с очень большой разрушительной силой. Принцип её действия основывается на термоядерной реакции, которая представляет собой синтез из более легких атомов водорода тяжелых ядер гелия. При этом происходит высвобождение очень большого количества энергии. Эта реакция аналогична процессам, которые протекают на Солнце и других звездах. Термоядерный синтез легче всего проходит с использованием изотопов водорода (трития, дейтерия) и лития.

Как устроена ядерная бомба? - фото 11 - изображение 11

Испытание первого водородного боезаряда провели американцы в 1952 году. В современном понимании это устройство сложно назвать бомбой. Это было трехэтажное здание, заполненное жидким дейтерием. Первый взрыв водородной бомбы в СССР был произведен на полгода позже. Советский термоядерный боеприпас РДС-6 взорвали в августе 1953 года под Семипалатинском. Самую большую водородную бомбу мощностью 50 мегатонн (Царь-бомба) СССР испытал в 1961 году. Волна после взрыва боеприпаса обогнула планету три раза.

Кто изобрел атомную бомбу? История изобретения и создания советской атомной бомбы. Последствия взрыва атомной бомбы

Принцип работы - фотография 12 - изображение 12

Появление атомного (ядерного) оружия было обусловлено массой объективных и субъективных факторов. Объективно к созданию атомного оружия пришли благодаря бурному развитию науки, которое началось с фундаментальных открытий в области физики, первой половины двадцатого века. Главным субъективным фактором была военно-политическая ситуация, когда государства антигитлеровской коалиции начали негласную гонку в разработке столь сильного вооружения. Сегодня мы с вами узнаем, кто изобрел атомную бомбу, как она развивалась в мире и Советском Союзе, а также познакомимся с ее устройством и последствиями применения.

Поражающие факторы - фото 13 - изображение 13

Создание атомной бомбы

С научной точки зрения, годом создания атомной бомбы стал далекий 1896 год. Именно тогда, французский физик А. Беккерель открыл радиоактивность урана. Впоследствии цепная реакция урана стала рассматриваться как источник огромной энергии, и легка в основу разработки самого опасного оружия в мире. Тем не менее Беккереля редко вспоминают, говоря о том, кто изобрел атомную бомбу.

На протяжении нескольких последующих десятилетий, учеными с разных уголков Земли были обнаружены альфа, бета и гамма лучи. Тогда же было открыто большое количество радиоактивных изотопов, сформулировано закон радиоактивного распада и заложено начала исследования ядерной изомерии.

В 1940-х ученые обнаружили нейрон и позитрон и впервые провели расщепление ядра атома урана, сопровождающееся поглощением нейронов. Именно это открытие стало переломным моментом в истории. В 1939 году французский физик Фредерик Жолио-Кюри запатентовал первую в мире ядерную бомбу, которую он разработал вместе со своей супругой, исповедуя сугубо научный интерес. Именно Жолио-Кюри считается создателем атомной бомбы, несмотря на то, что он был убежденным защитником мира во всем мире. В 1955 году он, вместе с Эйнштейном, Борном и рядом других известных ученных, организовал Пагуошское движение, члены которого выступали за мир и разоружение.

Стремительно развиваясь, атомное оружие стало беспрецедентным военно-политическим феноменом, который позволяет обеспечить безопасность своему владельцу и снизить до минимума возможности прочих систем вооружения.

Первые испытания - фото 14 - изображение 14

Как устроена ядерная бомба?

Конструктивно атомная бомба состоит из большого количества компонентов, главными из которых являются корпус и автоматика. Корпус призван защищать автоматику и ядерный заряд от механических, тепловых, и прочих воздействий. Автоматика контролирует временные параметры взрыва.

В ее состав входят:

  1. Аварийный подрыв.
  2. Устройства взведения и предохранения.
  3. Источник питания.
  4. Различные датчики.

Транспортировка атомных бомб к месту атаки производится с помощью ракет (зенитных, баллистических или крылатых). Ядерный боеприпас может входить в состав фугаса, торпеды, авиационный бомбы и прочих элементов. Для атомных бомб используют различные системы детонирования. Наиболее простым является устройство, в котором попадание снаряда в цель, вызывающее образование сверхкритической массы, стимулирует взрыв.

Ядерное оружие может иметь большой, средний и малый калибр. Мощность взрыва обычно выражается в тротиловом эквиваленте. Малокалиберные атомные снаряды имеют мощность в несколько тысяч тонн тротила. Среднекалиберные соответвуют уже десяткам тысяч тонн, а мощность крупного калибра доходит до миллионов тонн.

Предыстория создания советской ядерной бомбы - изображение 15 - изображение 15

Принцип работы

Принцип действия ядерной бомбы основан на использовании энергии, выделяющейся при протекании цепной ядерной реакции. Во время этого процесса, тяжелые частицы делятся, а легкие – синтезируются. При взрыве атомной бомбы, за кратчайший промежуток времени, на небольшой площади, выделяется огромное количество энергии. Вот почему такие бомбы относятся к оружию массового поражения.

В области ядерного взрыва выделяют два ключевых участка: центр и эпицентр. В центре взрыва, непосредственно протекает процесс высвобождения энергии. Эпицентр является проекцией этого процесса на земную или водную поверхность. Энергия ядерного взрыва, проецируясь на землю, может привести к сейсмическим толчкам, которые распространяются на значительное расстояние. Вред окружающей среде эти толчки приносят лишь в радиусе нескольких сотен метров от точки взрыва.

Поражающие факторы

Атомное оружие имеет такие факторы поражения:

  1. Радиоактивное заражение.
  2. Световое излучение.
  3. Ударная волна.
  4. Электромагнитный импульс.
  5. Проникающая радиация.

Последствия взрыва атомной бомбы губительны для всего живого. Из-за высвобождения огромного количества световой и теплой энергии взрыв ядерного снаряда сопровождается яркой вспышкой. По мощности эта вспышка в несколько раз сильнее, чем солнечные лучи, поэтому опасность поражения световым и тепловым излучение есть в радиусе нескольких километров от точки взрыва.

Еще одним опаснейшим поражающим фактором атомного оружия является образующаяся при взрыве радиация. Она действует всего минуту после взрыва, но имеет максимальную проникающую способность.

Ударная волна обладает сильнейшим разрушающим действием. Она буквально стирает с лица земли все, что стоит у нее на пути. Проникающая радиация несет опасность для всех живых существ. У людей она вызывает развитие лучевой болезни. Ну а электромагнитный импульс наносит вред только технике. В совокупности же поражающие факторы атомного взрыва несут в себе огромную опасность.

Техническое задание - фотография 16 - изображение 16

Первые испытания

На протяжении всей истории атомной бомбы наибольшую заинтересованность в ее создании проявляла Америка. В конце 1941 года руководство страны выделило на это направление огромное количество денег и ресурсов. Руководителем проекта был назначен Роберт Оппенгеймер, которого многие считают создателем атомной бомбы. По сути, он был первым, кто смог воплотить идею ученых в жизнь. В результате 16 июля 1945 года в пустыне штата Нью-Мексико состоялось первое испытание атомной бомбы. Тогда Америка решила, что для полного окончания войны ей необходимо разгромить Японию – союзника гитлеровской Германии. Пентагон быстро выбрал цели для первых ядерных атак, которые должны были стать яркой иллюстрацией мощности американского вооружения.

6 августа 1945 год атомная бомба США, цинично названная «Малышом», была сброшена на город Хиросима. Выстрел получился просто идеальным – бомба взорвалась на высоте 200 метров от земли, благодаря чему ее взрывная волна нанесла городу ужасающий ущерб. В районах, отдаленных от центра, были опрокинуты печи с углем, что привело к сильным пожарам.

Следом за яркой вспышкой последовала тепловая волна, которая за 4 секунды действия успела расплавить черепицу на крышах домов и испепелить телеграфные столбы. За тепловой волной последовала ударная. Ветер, пронесшийся по городу со скоростью порядка 800 км/ч, сносил все на своем пути. Из 76 000 зданий, расположенных в городе до взрыва, полностью разрушено было около 70 000. Спустя несколько минут после взрыва с неба пошел дождь, крупные капли которого имели черный цвет. Дождь выпал из-за образования в холодных слоях атмосферы огромного количества конденсата, состоящего из пара и пепла.

Люди, которые попали под действие огненного шара в радиусе 800 метров от точки взрыва, превратились в пыль. У тех, кто находился немного дальше от взрыва, обгорела кожа, остатки который сорвала ударная волна. Черный радиоактивный дождь оставлял на коже уцелевших неизлечимые ожоги. У тех, кто чудом сумел спастись, вскоре стали проявляться признаки лучевой болезни: тошнота, лихорадка и приступы слабости.

Испытания - фото 17 - изображение 17

Спустя три дня после бомбардировки Хиросимы, Америка атаковала еще один японский город – Нагасаки. Второй взрыв имел такие же пагубные последствия, как и первый.

За считаные секунды, две атомные бомбы уничтожили сотни тысяч человек. Ударная волна практически стерла с лица земли Хиросиму. Более половины местных жителей (около 240 тысяч человек) погибло сразу же от полученных ранений. В городе Нагасаки, от взрыва погибло порядка 73 тысяч человек. Многие из тех, кто уцелел, подверглись сильнейшему облучению, которое вызывало бесплодие, лучевую болезнь и рак. В результате часть из уцелевших умерла в страшных муках. Использование атомной бомбы в Хиросиме и Нагасаки проиллюстрировало ужасную силу этого оружия.

Предыстория создания советской ядерной бомбы

Мы с вами уже знаем, кто изобрел атомную бомбу, как она работает и какие к каким последствия может привести. Теперь узнаем, как с ядерным оружием обстояли дела в СССР.

После бомбардировки японских городов, И. В. Сталин понял, что создание советской атомной бомбы является вопросом национальной безопасности. 20 августа 1945 года, в СССР был создан комитет по ядерной энергетике, главой которого назначили Л. Берию.

Стоит отметить, что работы в данном направлении велись в Советском Союзе еще с 1918 года, а в 1938 году, была создана специальная комиссия по атомному ядру при Академии наук. С началом Второй мировой войны, все работы в этом направлении были заморожены.

В 1943 году, разведчики СССР передали из Англии материалы закрытых научных трудов в области атомной энергетики. Эти материалы проиллюстрировали, что работа заграничных ученых над созданием атомной бомбы серьезно продвинулась вперед. В то же время американские резиденты поспособствовали внедрению надежных советских агентов в основные центры ядерных исследований США. Агенты передавали информацию о новых разработках советским ученым и инженерам.

«Ядерный клуб» мира - фотография 18 - изображение 18

Техническое задание

Когда в 1945 году вопрос о создании советской ядерной бомбы стал едва ли не приоритетным, один из руководителей проекта Ю. Харитон составил план разработки двух вариантов снаряда. 1 июня 1946 года план был подписан высшим руководством.

Согласно заданию, конструкторам необходимо было построить РДС (Реактивный двигатель специальный) двух моделей:

  1. РДС-1. Бомба с плутониевым зарядом, которая подрывается путем сферического обжатия. Устройство было позаимствовано у американцев.
  2. РДС-2. Пушечная бомба с двумя урановыми зарядами, сближающимися в стволе пушки, прежде чем создастся критическая масса.

В истории пресловутого РДС, самой распространенной, хоть и шуточной формулировкой, была фраза «Россия делает сама». Ее придумал заместитель Ю. Харитона, К. Щелкин. Данная фраза очень точно передает суть работы, по крайней мере, для РДС-2.

Когда Америка узнала о том, что Советский Союз владеет секретами создания ядерного оружия, у нее появилось стремление к скорейшей эскалации превентивной войны. Летом 1949 года появился план «Троян», по данным которого 1 января 1950 года планировалось начать боевые действия против СССР. Затем дату нападения перенесли на начало 1957 года, но с условием, что к нему присоединяться все страны НАТО.

Испытания

Когда сведения о планах Америки поступили по разведывательным каналам в СССР, работа советских ученых значительно ускорилась. Западные специалисты полагали, что в СССР атомное оружие будет создано не ранее чем в 1954-1955 году. На самом же деле испытания первой атомной бомбы в СССР состоялись уже в августе 1949 года. 29 августа на полигоне в Семипалатинске было подорвано устройство РДС-1. В его создании поучаствовал большой коллектив ученых, во главе которого стал Курчатов Игорь Васильевич. Конструкция заряда принадлежала американцам, а электронное оснащение было создано с нуля. Первая атомная бомба в СССР взорвалась с мощность 22 Кт.

Из-за вероятности ответного удара план «Троян», который предполагал ядерную атаку 70 советских городов, был сорван. Испытания на Семипалатинском стали концом американской монополии на владение атомным оружием. Изобретение Игоря Васильевича Курчатова полностью разрушило военные планы Америки и НАТО и предупредило развитие очередной мировой войны. Так началась эпоха мира на Земле, который существует под угрозой абсолютного уничтожения.

Заключение - изображение 19 - изображение 19

«Ядерный клуб» мира

На сегодняшний день атомное вооружение иметься не только у Америки и России, но и у ряда других государств. Совокупность стран, владеющих таким оружием, условно называют «ядерным клубом».

В него входят:

  1. Америка (с 1945 г.).
  2. СССР, а теперь Россия (с 1949 г.).
  3. Англия (с 1952 г.).
  4. Франция (с 1960 г.).
  5. Китай (с 1964 г.).
  6. Индия (с 1974 г.).
  7. Пакистан (с 1998 г.).
  8. Корея (с 2006 г.).

Ядерное оружие есть также у Израиля, хотя руководство страны отказывается комментировать его наличие. Кроме того, на территории стран НАТО (Италия, Германия, Турция, Бельгия, Нидерланды, Канада) и союзников (Япония, Южная Корея, невзирая на официальный отказ), находится американское ядерное оружие.

Украина, Белоруссия и Казахстан, которые владели частью ядерного оружия СССР, после распада Союза передали свои бомбы России. Она стала единственным наследником ядерного арсенала СССР.

Заключение

Сегодня мы с вами узнали, кто изобрел атомную бомбу и что она собой представляет. Резюмируя вышесказанное, можно сделать вывод, что ядерное оружие на сегодняшний день является мощнейшим инструментом глобальной политики, твердо вошедшим в отношения между странами. Оно, с одной стороны, является действенным средством устрашения, а с другой – убедительным аргументом для предотвращения военного противостояния и укрепления мирных отношений между государствами. Атомное оружие является символом целой эпохи, который требует особо бережного обращения.

Турбо-страница

Турбо-страница - фотография 20 - изображение 20

Развитие конструкций ядерных зарядов - фото 21 - изображение 21

mrpossessor

2015-06-27 13:01:00

Варианты детонации

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

Пушечная схема

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

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 (fizzle или «пшик»). 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.

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). В 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, на который при «выстреле» надвигалась цилиндрическая «пуля» сверхкритической массы (38,5 кг) с соответствующим внутренним каналом. Такой «интуитивно непонятный» дизайн был сделан для снижения нейтронного фона мишени: в нём она находилась не вплотную, а на расстоянии 59 мм от нейтронного отражателя («тампера»). В результате риск преждевременного начала цепной реакции деления с неполным энерговыделением снижался до нескольких процентов.

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).

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 по назначению атомных бомб — «Толстяк» («Fat Man»), сброшенная на Нагасаки. Фактически, «Gadget» был лишенным внешней оболочки прототипом бомбы «Толстяк». В 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.

Следует отметить, что описанная схема сферической имплозии является архаичной и с середины 1950-х годов почти не применяется. Реально применяемый дизайн Swan (англ. swan — лебедь), основан на использовании эллипсоидальной делящейся сборки, которая в процессе двухточечной, то есть инициированной в двух точках имплозии сжимается в продольном направлении и превращается в надкритическую сферу. Как таковые, взрывные линзы при этом не используются. Детали этого дизайна до сих пор засекречены, но, предположительно, формирование сходящейся ударной волны осуществляется за счет эллипсоидальной формы имплозирующего заряда, так что между ним и находящейся внутри ядерной сборкой остается заполненное воздухом пространство. Тогда равномерное обжатие сборки осуществляется за счет того, что скорость детонации взрывчатки превышает скорость движения ударной волны в воздухе. Существенно более легкий тампер выполняется не из урана-238, а из хорошо отражающего нейтроны бериллия. Можно предположить, что необычное название данного дизайна — «Лебедь» (первое испытание — Inca в 1956 г.) было подсказано образом взмахнувшего крыльями лебедя, который отчасти ассоциируется с фронтом ударной волны, плавно охватывающим с двух сторон сборку. Таким образом оказалось возможным отказаться от сферической имплозии и, тем самым, уменьшить диаметр имплозивного ядерного боеприпаса с 2 м у бомбы «Толстяк» до 30 см и менее. Для самоликвидации такого боеприпаса без ядерного взрыва инициируется только один из двух детонаторов, и плутониевый заряд разрушается несимметричным взрывом безо всякого риска его имплозии.

Мощность ядерного заряда, работающего исключительно на принципе деления тяжёлых элементов, ограничивается десятками килотонн. Энерговыход (англ. yield) однофазного боеприпаса, усиленного термоядерным зарядом внутри делящейся сборки, 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 дизайном Теллера-Улама.

Энергия от детонации primary передаётся через специальный канал (interstage) в процессе радиационной диффузии квантов рентгеновского излучения и обеспечивает детонацию secondary посредством радиационной имплозии тампера/пушера, внутри которого находится дейтерид лития-6 и запальный плутониевый стержень. Последний также служит дополнительным источником энергии вместе с пушером и/или тампером из урана-235 или урана-238, причем совместно они могут давать до 85 % от общего энерговыхода ядерного взрыва. При этом термоядерный синтез служит в большей мере источником нейтронов для деления ядер. Под действием 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 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 развертывания на бомбардировщиках B-47, B-52 и в варианте моноблока для МБР Титан-2. Тампер этой бомбы выполнен из урана-238, поэтому она никогда не испытывалась в полном масштабе. При замене тампера на свинцовый мощность данного устройства понижалась до 3 Мт.

Tags: ядерное оружие

Развитие конструкций ядерных зарядов

Нейтронная бомба – уничтожаем солдат противника оставляя в сохранности его технику - изображение 22 - изображение 22

Ядерное оружие является самым эффективным в истории человечества по критерию стоимость/эффективность: годовые затраты на разработку, испытание, изготовление и поддержание в эксплуатации этого оружия составляют от 5 до 10 процентов военного бюджета США и РФ – стран с уже сформированным ядерным производственным комплексом, развитой атомной энергетикой и наличием парка суперкомпьютеров для математического моделирования ядерных взрывов.

История создания - фото 23 - изображение 23

Использование ядерных устройств в военных целях основано на свойстве атомов тяжелых химических элементов распадаться на атомы более легких элементов с выделением энергии в виде электромагнитного излучения (гама- и рентгеновского диапазона), а также в виде кинетической энергии разлетающихся элементарных частиц (нейтронов, протонов и электронов) и ядер атомов более легких элементов (цезия, стронция, иода и других)

Нейтронная бомба - фотография 24 - изображение 24

Наиболее востребованными тяжелыми элементами являются уран и плутоний. Их изотопы при делении своего ядра выделяют от 2 до 3 нейтронов, которые в свою очередь вызывают деление ядер соседних атомов и т.д. В веществе возникает самораспространяющаяся (т.н. цепная) реакция с выделением большого количества энергии. Для запуска реакции требуется определенная критическая масса, объем которой будет достаточен для захвата нейтронов ядрами атомов без вылета нейтронов за пределы вещества. Критическая масса может быть уменьшена с помощью отражателя нейтронов и инициирующего источника нейтронов

Конструкция и принцип действия нейтронной бомбы - фотография 25 - изображение 25

Запуск реакции деления производится путем соединения двух подкритических масс в одну надкритическую или путем обжатия сферической оболочки надкритической массы в сферу, увеличивая тем самым концентрацию делящегося вещества в заданном объеме. Соединение или обжатие делящегося вещества осуществляется с помощью направленного взрыва химического взрывчатого вещества.

Кроме реакции деления тяжелых элементов, в ядерных зарядах применяется реакция синтеза легких элементов. Термоядерный синтез требует нагрева и сжатия вещества до нескольких десятков миллионов градусов и атмосфер, что можно обеспечить только за счет энергии, выделяющейся при реакции деления. Поэтому термоядерные заряды конструируются по двухступенчатой схеме. В качестве легких элементов используют изотопы водорода тритий и дейтерий (требующие минимальных значений температуры и давления для запуска реакции синтеза) или химическое соединение — дейтерид лития (последний под действием нейтронов от взрыва первой ступени делится на тритий и гелий). Энергия в реакции синтеза выделяется в виде электромагнитного излучения и кинетической энергии нейтронов, электронов и ядер атомов гелия (т.н. альфа-частиц). Энерговыделение реакции синтеза в расчете на единицу массы в четыре раза превышает подобный показатель реакции деления

Политические и исторические последствия - фотография 26 - изображение 26

Тритий и продукт его самораспада дейтерий используют также в качестве источника нейтронов для инициации реакции деления. Тритий или смесь изотопов водорода под действием сжатия плутониевой оболочки частично вступает в реакцию синтеза с выделением нейтронов, которые переводят плутоний в надкритичное состояние.

Основными компонентами современных ядерных зарядов являются следующие:

— стабильный (самопроизвольно не делящийся) изотоп урана U-238, добываемый из урановой руды или (в виде примеси) из фосфатной руды;

— радиоактивный (самопроизвольно делящийся) изотоп урана U-235, добываемый из урановой руды или нарабатываемый из U-238 в ядерных реакторах;

— радиоактивный изотоп плутония U-239, нарабатываемый из U-238 в ядерных реакторах;

— стабильный изотоп водорода дейтерий D, добываемый из природной воды или нарабатываемый из протия в ядерных реакторах;

— радиоактивный изотоп водорода тритий T, нарабатываемй из дейтерия в ядерных реакторах;

— стабильный изотоп лития Li-6, добываемый из руды;

— стабильный изотоп бериллия Be-9, добываемый из руды;

— октоген и триаминотринитробензол, химические взрывчатые вещества.

Критическая масса шара, выполненного из U-235 с диаметром 17 см, составляет 50 кг, критическая масса шара, выполненного из Pu-239 с диаметром 10 см — 11 кг. С помощью отражателя нейтронов из бериллия и источника нейтронов из трития критическую массу можно снизить соответственно до 35 и 6 кг.

Для устранения риска самопроизвольного срабатывания ядерных зарядов в них используют т.н. оружейный Pu-239, очищенный от других, менее стабильных изотопов плутония до уровня 94%. С периодичность 30 лет плутоний очищают от продуктов самопроизвольного ядерного распада его изотопов. С целью увеличения механической прочности плутоний сплавляют с 1 массовым процентом галлия и покрывают тонким слоем никеля для защиты от окисления

Видео - фото 27 - изображение 27

Температура радиационного саморазогрева плутония в процессе хранения ядерных зарядов не превышает 100 градусов Цельсия, что ниже температуры разложения химического ВВ.

По состоянию на 2000 год количество оружейного плутония в распоряжении РФ оценивается в 170 тонн, США – в 103 тонны плюс несколько десятков тонн, принятых на хранение от стран НАТО, Японии и Южной Кореи, не обладающих ядерным оружием. РФ имеет самые большие в мире мощности по производству плутония в виде оружейных и энергетических атомных реакторов на быстрых нейтронах. Вместе с плутонием себестоимостью порядка 100 долларов США за грамм (5-6 кг на один заряд) нарабатывается тритий себестоимостью порядка 20 тысяч долларов США за грамм (4-5 грамм на один заряд).

Самыми первыми конструкциями ядерных зарядов деления были «Малыш» и «Толстяк», разработанные в США в середине 1940-х годов. Последний тип заряда отличался от первого сложной аппаратурой синхронизации подрыва многочисленных электродетонаторов и большим поперечным габаритом.

«Малыш» был выполнен по пушечной схеме – вдоль продольной оси корпуса авиационной бомбы монтировался артиллерийской ствол, в заглушенном конце которого находилось одна половины делящегося вещества (уран U-235), вторая половина делящегося вещества представляла собой снаряд, разгоняемый пороховым зарядом. Коэффициент использования урана в реакции деления составлял порядка 1 процента, остальная масса U-235 выпадала в виде радиоактивных осадков с периодом полураспада 700 млн. лет

Ядерное оружие: история создания, устройство и поражающие факторы (стр. 1 из 5) - фотография 28 - изображение 28

«Толстяк» был выполнен по имплозивной схеме – полую сферу из делящегося вещества (плутоний Pu-239) окружали оболочка из урана U-238 (толкатель), оболочка из алюминия (гаситель) и оболочка (генератор имплозии), набранная из пяти- и шестигранных сегментов химического взрывчатого вещества, на внешней поверхности которых были установлены электродетонаторы. Каждый сегмент представлял собой детонационную линзу из двух видов ВВ с различной скоростью детонации, преобразовывавших расходящуюся волну давления в сферическую сходящуюся волну, равномерно сжимавшую алюминиевую оболочку, которая в свою очередь сжимала урановую оболочку, а та – плутониевую сферу до смыкания её внутренней полости. Алюминиевый гаситель был использован, чтобы воспринять отдачу волны давления при её переходе в материал с большей плотностью, урановый толкатель – для инерционного удержания плутония в ходе реакции деления. Во внутренней полости плутониевой сферы был расположен источник нейтронов, изготовленный из радиоактивного изотопа полония Po-210 и бериллия, который под действием альфа-излучения полония испускал нейтроны. Коэффициент использования делящегося вещества составлял порядка 5 процентов, период полураспада радиоактивных осадков — 24 тысячи лет

Ядерное оружие третьего поколения - изображение 29 - изображение 29

Сразу после создания «Малыша» и «Толстяка» в США начались работы по оптимизации конструкции ядерных зарядов как пушечной так и имплозивной схем, направленные на уменьшение критической массы, повышение коэффициента использования делящегося вещества, упрощение системы электродетонации и снижения габаритов. В СССР и других государствах – обладателях ядерного оружия заряды изначально создавались по имплозивной схеме. В результате оптимизации конструкции критическая масса делящегося вещества была уменьшена, а коэффициент его спользования был повышен в несколько раз за счет применения отражателя нейтронов и источника нейтронов.

Бериллиевый отражатель нейтронов представляет собой металлическую оболочку толщиной до 40 мм, источник нейтронов – газообразный тритий, заполняющий полость в плутонии, или пропитанный тритием гидрид железа с титаном, хранящийся в отдельном баллоне (бустере) и выделяющий тритий под действием нагрева электричеством непосредственно перед применением ядерного заряда, после чего тритий по газопроводу подается внутрь заряда. Последнее техническое решение позволяет кратно варьировать мощность ядерного заряда в зависимости от объема перекачиваемого трития, а также облегчает замену газовой смеси на новую каждые 4-5 лет, поскольку период полураспада трития составляет 12 лет. Избыточное количество трития в составе бустера позволяет снизить критическую массу плутония до 3 кг и существенно повысить действие такого поражающего фактора как нейтронное излучение (за счет снижения действия других поражающих факторов — ударной волны и светового излучения). В результате оптимизации конструкции коэффициент использования делящегося вещества увеличился до 20%, в случае избытка трития – до 40%.

Пушечная схема была упрощена за счет перехода к радиально-осевой имплозии посредством выполнения массива делящегося вещества в виде полого цилиндра, сминаемого взрывом двух торцевых и одного аксиального заряда ВВ

Принципы устройства и действия ядерных боеприпасов - изображение 30 - изображение 30

Имплозивная схема была оптимизирована (SWAN) за счет выполнения внешней оболочки ВВ в форме эллипсоида, позволившего уменьшить количество детонационных линз до двух единиц, разнесенных к полюсам эллипсоида — разность в скорости прохождения детонационной волны в поперечном сечении детонационной линзы обеспечивает одновременный подход ударной волны к сферической поверхности внутреннего слоя ВВ, детонация которого равномерно обжимает оболочку из бериллия (совмещающего функции отражателя нейтронов и гасителя отдачи волны давления) и сферу из плутония с внутренней полостью, заполненную тритием или его смесью с дейтерием

Как  - изображение 31

Наиболее компактной реализацией имплозивной схемы (примененной в советском 152-мм снаряде) является выполнение взрывчато-бериллиево-плутониевой сборки в виде полого эллипсоида с переменной толщиной стенки, обеспечивающей расчетную деформацию сборки под действием ударной волны от взрыва ВВ в конечную сферическую конструкцию

Как работает водородная бомба (6 фото + видео) - фотография 32 - изображение 32

Несмотря на различные технические усовершенствования мощность ядерных зарядов деления оставалась ограниченной уровнем 100 Ктн в тротиловом эквиваленте из-за неустранимого разлета внешних слоев делящегося вещества в процессе взрыва с исключением вещества из реакции деления.

Поэтому была предложена конструкция термоядерного заряда, включающего в свой состав как тяжелые элементы деления, так и легкие элементы синтеза. Первый термоядерный заряд (Ivy Mike) был выполнен в виде криогенного бака, заполненного жидкой смесью трития и дейтерия, в которой располагался имплозивный ядерный заряд плутония. В связи с крайне большими габаритами и необходимостью постоянного охлаждения криогенного бака на практике использовали другую схему – имплозивную «слойку» (РДС-6с), включающую несколько чередующихся слоев урана, плутония и дейтерида лития с внешним бериллиевым отражателем и внутренним тритиевым источником

Что это - фото 33 - изображение 33

Однако мощность «слойки» также была ограничена уровнем 1 Мтн из-за начала протекания реакции деления и синтеза во внутренних слоях и разлета непрореагировавших внешних слоев. С целью преодоления этого ограничения была разработана схема обжатия легких элементов реакции синтеза рентгеновским излучением (вторая ступень) от реакции деления тяжелых элементов (первая ступень). Огромное давление потока рентгеновских фотонов, выделяющихся в реакции деления, позволяет 10-кратно обжать дейтерид лития с увеличением плотности в 1000 раз и нагреть в процессе сжатия, после чего литий подвергается воздействию потока нейтронов от реакции деления, превращаясь в тритий, который вступает в реакции синтеза с дейтерием. Двухступенчатая схема термоядерного заряда является наиболее чистой по выходу радиоактивности, поскольку вторичные нейтроны от реакции синтеза дожигают непрореагировавший уран/плутоний до короткоживущих радиоактивных элементов, а сами нейтроны гасятся в воздухе при пробеге порядка 1,5 км.

С целью равномерного обжима второй ступени корпус термоядерного заряда выполняют в форме скорлупы арахиса, располагая сборку первой ступени в геометрическом фокусе одной части скорлупы, а сборку второй ступени – в геометрическом фокусе другой части скорлупы. Сборки подвешены в объеме корпуса с помощью наполнителя из пенопласта или аэрогеля. По правилам оптики рентгеновское излучение от взрыва первой ступени концентрируется в сужении между двумя частями скорлупы и равномерно распределяется по поверхности второй ступени. С целью увеличения отражательной способности в рентгеновском диапазоне внутренняя поверхность корпуса заряда и внешняя поверхность сборки второй ступени покрываются слоем из плотного вещества: свинца, вольфрама или урана U-238. В последнем случае термоядерный заряд становится трехступенчатым – под действием нейтронов от реакции синтеза U-238 превращается в U-235, атомы которого вступают в реакцию деления и увеличивают мощность взрыва

Чем водородная бомба отличается от атомной - изображение 34 - изображение 34

Трехступенчатая схема была заложена в конструкции советской авиабомбы АН-602, расчетная мощность которой составляла 100 Мтн. Перед проведением испытания третья ступень была исключена из её состава путем замены урана U-238 на свинец из-за риска расширения зоны радиоактивных осадков от деления U-238 за пределы испытательного полигона. Фактическая мощность двухступенчатой модификации АН-602 составила 58 Мтн. Дальнейшее наращивание мощности термоядерных зарядов можно производить путем увеличения количества термоядерных зарядов в составе объединенного взрывного устройства. Однако в этом нет необходимости по причине отсутствия адекватных им целей – современный аналог АН-602, размещенный на борту подводного аппарата «Посейдон», имеет радиус разрушений ударной волной зданий и сооружений в 72 км и радиус пожаров в 150 км, что вполне достаточно для уничтожения таких мегаполисов как Нью-Йорк или Токио

Первое испытание - фото 35 - изображение 35

С точки зрения ограничения последствий использования ядерного оружия (территориальная локализация, минимизация выхода радиоактивности, тактический уровень применения) перспективными являются т.н. прецизионные одноступенчатые заряды мощностью до 1 Ктн, которые предназначены для поражения точечных целей – ракетных шахт, штабов, узлов связи, радаров, позиций ЗРК, кораблей, подводных лодок, стратегических бомбардировщиков и т.п.

Конструкция подобного заряда может быть выполнена в виде имплозивной сборки, включающее две эллипсоидные детонационные линзы (химическое ВВ из октогена, инертный материал из полипропилена), три сферические оболочки (нейтронный отражатель из бериллия, пьезоэлектрический генератор из иодида цезия, делящееся вещество из плутония) и внутреннюю сферу (термоядерное топливо из дейтерида лития)

Ударная волна - фото 36 - изображение 36

Под действием сходящейся волны давления иодид цезия вырабатывает сверхмощный электромагнитный импульс, поток электронов генерирует в плутонии гамма-излучение, выбивающее нейтроны из ядер, инициируя тем самым самораспространяющуюся реакцию деления, рентгеновское излучение сжимает и нагревает дейтерид лития, поток нейтронов вырабатывает из лития тритий, который вступает в реакцию с дейтерием. Центростремительная направленность реакций деления и синтеза обеспечивает 100-процентное использование термоядерного топлива.

Дальнейшее развитие конструкций ядерных зарядов в направлении минимизации мощности и радиоактивности возможно за счет замены плутония на устройство лазерного сжатия капсулы со смесью трития и дейтерия.

Подпишись на Военное обозрение в Яндекс-Новостях

Нейтронная бомба – уничтожаем солдат противника оставляя в сохранности его технику

Тепловой эффект - изображение 37 - изображение 37

За 50 лет, начиная с открытия ядерного деления в начале 20 века до 1957 года прогремели десятки атомных взрывов. Благодаря им ученые получили особо ценные знания о физических принципах и модели деления атомов. Стало ясно, что наращивать бесконечно мощность атомного заряда нельзя из-за физических и гидродинамических ограничений к урановой сфере внутри боезаряда.

Поэтому был разработан другой тип ядерного оружия – нейтронная бомба. Главным поражающим фактором при ее взрыве является не взрывная волна и радиация, а нейтронное излучение, которое с легкостью поражает живую силу противника, оставляя в сохранности технику, строения и вообще всю инфраструктуру.

История создания

Впервые о создании нового оружия задумались в Германии в 1938 году, после того, как два физика Ган и Штрассман произвели расщепление атома урана искусственным путем.Годом позже началось строительство первого реактора в окрестностях Берлина, для которого было закуплено несколько тонн урановой руды.С 1939 года в связи с началом войны все работы по атомному оружию засекречиваются. Программа получает название «Урановый проект».

Огненный шар - фотография 38 - изображение 38

В 1944 году группа Гейзенберга изготовила урановые плиты для реактора. Планировалось, что эксперименты по созданию искусственной цепной реакции начнутся в начале 1945. Но из-за переноса реактора из Берлина в Хайгерлох график опытов сместился на март. Согласно проведенному эксперименту, реакция деления в установке не началась, т.к. массы урана и тяжелой воды была ниже необходимого значения (1,5т урана при потребности в 2,5т).

В апреле 1945 года Хайгерлох заняли американцы. Реактор был разобран и с оставшимся сырьем вывезен в США.В Америке атомная программа получила название «Манхэттенский проект». Его руководителем стал физик Оппенгеймер совместно с генералом Гровсом. В их группу входили также немецкие ученые Бор, Фриш, Фукс, Теллер, Блох, уехавшие или эвакуированные из Германии.

Итогом их труда стала разработка двух бомб с использованием урана и плутония.

Плутониевый боезаряд, выполненный в виде авиабомбы («Толстяк») был сброшен на Нагасаки 9 августа 1945 года. Урановая бомба пушечного типа («Малыш») испытаний на полигоне в Нью-Мехико не проходила и была сброшена на Хиросиму 6 августа 1945 года.

Радиационное заражение - фото 39 - изображение 39

Работы над созданием своего атомного оружия в СССР начали проводиться с 1943 года. Советская разведка доложила Сталину о разработках в нацисткой Германии сверхмощного оружия, способного изменить ход войны. Также в докладе содержались сведения, что кроме Германии работы над атомной бомбой проводились и в странах союзниках.

Для ускорения работ по созданию атомного оружияразведчиками был завербован физик Фукс, участвовавший в то время в «Манхэттенском проекте». Также в Союз были вывезены ведущие немецкие физики Арденне, Штейнбек,Риль связанные с «урановым проектом» в Германии. В 1949 году на полигоне в Семипалатинской области Казахстана произошло успешное испытание советской бомбы РДС-1.

Пределом мощности атомной бомбы считается 100 кт.

Наращивание количества урана в заряде приводит к его срабатыванию лишь только достигается критическая масса. Ученые пробовали решить данную проблему путем создания различных компоновок, разделяя уран на множество частей (в виде раскрытого апельсина) которые соединялись воедино при взрыве. Но это не позволило существенно увеличить мощность.В отличие от атомной бомбы топливо для термоядерного синтеза не имеет критической массы.

Первой предложенной конструкцией водородной бомбы стал «классический супер», разработанный Теллером в 1945 году. По сути это была та же атомная бомба, внутри которой поместили цилиндрический контейнер с дейтериевой смесью.

Ученым из СССР Сахаровым осенью 1948 года создана принципиально новая схема водородной бомбы – «слойка». В ней в качестве взрывателя использовался уран-238 вместо урана-235 (изотоп U-238 является отходом при производстве изотопа U-235), источником трития и дейтерия одновременно стал дейтрид лития.

Бомба состояла из множества слоев урана и дейтрида.Первую термоядерную бомбу РДС-37 мощностью 1,7 Мт взорвали на Семипалатинском полигоне в ноябре 1955 года. Впоследствии ее конструкция с небольшими изменениями стала классической.

Нейтронная бомба

В 50-х годах 20 столетия военная доктрина НАТО в ведении войны опиралась на использование тактического ядерного оружия низкой мощности для сдерживания танковых войск государств Варшавского договора. Однако в условиях высокой плотности населения в районе западной Европы применение этого типа оружия могло привести к таким людским и территориальным потерям (радиоактивное загрязнение), что преимущества, полученные от его использования, становились ничтожными.

Тогда учеными США была предложена идея о ядерной бомбе со сниженными побочными эффектами. В качестве поражающего фактора в новом поколении оружия решили использовать нейтронное излучение, проникающая способность которого превосходила гамма-излучение в несколько раз.

В 1957 году Теллер возглавил группу исследователей, выполняющих разработку нейтронной бомбы нового поколения.

Первый взрыв нейтронного оружия под индексом W-63 произошел в 1963 году в одной из шахт на полигоне в Неваде. Но мощность излучения была гораздо ниже запланированной, и проект отправили на доработку.

В 1976 году на том же самом полигоне были выполнены испытания обновленного нейтронного заряда. Результаты испытаний настолько превзошли все ожидания военных, что решение о серийном производстве данного боеприпаса приняли за пару дней на самом высоком уровне.

Царь-бомба - фото 40 - изображение 40

Начиная с середины 1981 года, в США разворачивается полномасштабный выпуск нейтронных зарядов. За короткий промежуток времени было собрано 2000 снарядов для гаубиц и более 800 ракет «Ланс».

Конструкция и принцип действия нейтронной бомбы

Нейтронная бомба – это вид тактического ядерного оружия мощностью от 1 до 10 кт, где поражающим фактором является поток нейтронного излучения. При ее взрыве 25% энергии выделяется в виде быстрых нейтронов (1-14 МэВ), остальная часть расходуется на образование ударной волны и светового излучения.

По своей конструкции нейтронную бомбу можно условно разделить на несколько типов.

К первому типу относятся маломощные (до 1 кт) заряды весом до 50 кг, которые используются в качестве боеприпасов к безоткатному или артиллерийскому орудию («Дэви Крокет»). В центральной части бомбы располагается полый шар из делящегося вещества. Внутри его полости находится «бустинг», состоящий из дейтерий-тритиевой смеси, усиливающий деление. Снаружи шар экранирован бериллиевым отражателем нейтронов.

Реакция термоядерного синтеза в таком снаряде запускается разогревом действующего вещества до миллиона градусов путем подрыва атомной взрывчатки, внутри которой помещен шар. При этом испускаются быстрые нейтроны с энергией 1-2 МэВ и гамма-кванты.

Ядерное оружие третьего поколения... (2) - фотография 41 - изображение 41

Второй тип нейтронного заряда используется в основном в крылатых ракетах или авиабомбах. По своей конструкции он не сильно отличается от «Дэви Крокета». Шар с «бустингом» вместо бериллиевого отражателя окружен небольшим слоем из дейтерий-тритиевой смеси.

Также существует и другой тип конструкции, когда дейтерий-тритиевая смесь выведена наружу атомной взрывчатки. При взрыве заряда запускается термоядерная реакция с выделением нейтронов высокой энергии 14 МэВ, проникающая способность которых выше, чем у нейтронов, образующихся при ядерном делении.

Ионизирующая способность нейтронов с энергией 14МэВ в семь раз выше, чем у гамма-излучения.

Т.е. поглощенный живыми тканями нейтронный поток в 10 рад соответствует полученной дозе гамма-излучения в 70 рад. Объяснить это можно тем, что при попадании в клетку нейтрон выбивает ядра атомов и запускает процесс разрушения молекулярных связей с образованием свободных радикалов (ионизация). Почти сразу радикалы начинают хаотично вступать в химические реакции, нарушая работу биологических систем организма.

Еще одним поражающим фактором при взрыве нейтронной бомбы является наведенная радиоактивность. Возникает при воздействии нейтронного излучения на почву, строения, военную технику, различные объекты в зоне взрыва. При захвате нейтронов веществом (особенно металлами) происходит частичное преобразование стабильных ядер в радиоактивные изотопы (активация). Они в течении некоторого времени испускают собственное ядерное излучение, которое также становится опасным для живой силы противника.

1. АТОМНАЯ БОМБА: СОСТАВ, БОЕВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ЦЕЛЬ СОЗДАНИЯ - фотография 42 - изображение 42

Из-за этого боевая техника, орудия, танки, подвергшиеся излучению, не могут быть использованы по назначению от пары дней до нескольких лет. Вот почему остро встала проблема по созданию защиты экипажа техники от нейтронного потока.

Увеличение толщины брони военной техники почти не влияет на проникающую способность нейтронов. Улучшение защиты экипажа удалось достичь путем использования в конструкции брони многослойных поглощающих покрытий на основе соединений бора, установкой алюминиевого подбоя с водородосодержащим слоем пенополиуретана, а также изготовлением брони из хорошо очищенных металлов или металлов, которые при облучении не создают наведенную радиоактивность (марганец, молибден, цирконий, свинец, обедненный уран).

Нейтронная бомба имеет один серьезный недостаток – малый радиус поражения, из-за рассеивания нейтронов атомами газов земной атмосферы.

Но нейтронные заряды полезны в ближнем космосе. В связи с отсутствием там воздуха нейтронный поток распространяется на большие расстояния. Т.е. данный тип оружия является эффективным средством ПРО.

Так, при взаимодействии нейтронов с материалом корпуса ракеты создается наведенная радиация, которая приводит к повреждению электронной начинки ракеты, а также к частичной детонации атомного запала с началом реакции деления. Выделяющееся радиоактивное излучение позволяет демаскировать боеголовку, отсеяв ложные цели.

Ядерное оружие - фотография 43 - изображение 43

Закатом нейтронного оружия стал 1992 год. В СССР, а затем и России был разработан гениальный по своей простоте и эффективности способ защиты ракет – в состав материала корпуса ввели бор и обедненный уран. Поражающий фактор нейтронного излучения оказался бесполезен для вывода из строя ракетного вооружения.

Политические и исторические последствия

Работы по созданию нейтронного оружия начались в 60-ых годах 20 века в США. Через 15 лет технологию производства доработали и создали первый в мире нейтронный заряд, что привело к своеобразной гонке вооружений. На данный момент такой технологией обладают Россия и Франция.

Главной опасностью этого типа оружия при его применении стала не возможность массового уничтожение мирного населения страны противника, а размытие грани между ядерной войной и обычным локальным конфликтом. Поэтому Генеральной Ассамблеей ООН было принято несколько резолюций с призывом к полному запрету нейтронного оружия.

СССР в 1978 году первым предложил США договориться об использовании нейтронных зарядов и разработал проект об их запрещении.

К сожалению, проект остался только на бумаге, т.к. ни одна страна запада и США не приняли его.

Позже, в 1991 году президентами России и США были подписаны обязательства, по которым тактические ракеты и артиллерийские снаряды с нейтронной боеголовкой должны быть полностью уничтожены. Что несомненно не помешает наладить их массовый выпуск за короткое время при изменении военно-политической ситуации в мире.

Видео

Ядерное оружие: история создания, устройство и поражающие факторы (стр. 1 из 5)

Ядерное оружие: характеристика поражающих факторов и защита от них - изображение 44 - изображение 44

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.

Реферат

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

Содержание

Введение

1. История создания и развития ядерного оружия

2. Атомное оружие - оружие массового поражения

2.1 Ядерное оружие

2.2 Виды ядерных зарядов

2.3 Мощность ядерных боеприпасов

2.4 Поражающие факторы ядерного взрыва

2.4.1 Ударная волна

2.4.2 Световое излучение

2.4.3 Проникающая радиация

2.4.4 Радиоактивное заражение

2.4.5 Электромагнитный импульс

2.5 Виды ядерных взрывов

3 Устройство и принцип действия ядерного оружия

3.1 Основные элементы ядерных боеприпасов

3.2 Строение ядерной бомбы

3.3 Устройство термоядерной бомбы

3.4 Нейтронная бомба

Заключение

Литература

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 = mc2 , 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.

Ядерное оружие третьего поколения

Зоны очага ядерного взрыва - фотография 45 - изображение 45

Принцип работы атомной бомбы - фотография 46 - изображение 46

Как известно, к ядерному оружию первого поколения, его нередко называют АТОМНЫМ, относят боевые заряды, основанные на использовании энергии деления ядер урана-235 или плутония-239. Первое в истории испытание такого зарядного устройства мощностью 15 кт было проведено в США 16 июля 1945 года на полигоне Аламогордо.

• Взрыв в августе 1949 года первой советской атомной бомбы придал новый импульс в развертывании работ по созданию ядерного оружия второго поколения. В его основе лежит технология использования энергии термоядерных реакций синтеза ядер тяжелых изотопов водорода — дейтерия и трития. Такое оружие называют ТЕРМОЯДЕРНЫМ или водородным. Первое испытание термоядерного устройства «Майк» было проведено Соединенными Штатами 1 ноября 1952 года на острове Элугелаб (Маршалловы острова), мощность которого составила 5-8 миллионов тонн. В следующем году термоядерный заряд был взорван в СССР.

Принцип работы атомной бомбы - фотография 47 - изображение 47

• Осуществление атомных и термоядерных реакций открыло широкие возможности для их использования при создании серии различных боеприпасов последующих поколений. К ядерному оружию третьего поколения относят специальные заряды (боеприпасы), у которых за счет особой конструкции добиваются перераспределения энергии взрыва в пользу одного из поражающих факторов. Другие варианты зарядов такого оружия обеспечивают создание фокусировки того или иного поражающего фактора в определенном направлении, что также приводит к значительному усилению его поражающего действия.

• Анализ истории создания и совершенствования ядерного оружия свидетельствует о том, что США неизменно лидировали в создании новых его образцов. Однако проходило некоторое время и СССР ликвидировал эти односторонние преимущества США. Не является исключением в этом отношении и ядерное оружие третьего поколения. Одним из наиболее известных образцов ядерного оружия третьего поколения является НЕЙТРОННОЕ оружие.

Что представляет собой нейтронное оружие?

• О нейтронном оружии широко заговорили на рубеже 60-х годов. Однако впоследствии стало известно, что возможность его создания обсуждалась еще задолго до этого. Бывший президент Всемирной федерации научных работников профессор из Великобритании Э.Буроп вспоминал, что впервые он услышал об этом еще в 1944 году, когда в составе группы английских ученых работал в США над «Манхэттенским проектом». Работа над созданием нейтронного оружия была инициирована необходимостью получения мощного боевого средства, обладающего избирательной способностью поражения, для использования непосредственно на поле боя.

Первый взрыв нейтронного зарядного устройства (кодовый номер W-63) был произведен в подземной штольне Невады в апреле 1963 года. Полученный при испытании поток нейтронов оказался значительно ниже расчетной величины, что существенно снижало боевые возможности нового оружия. Потребовалось еще почти 15 лет для того, чтобы нейтронные заряды приобрели все качества боевого оружия. По мнению профессора Э.Буропа, принципиальное отличие устройства нейтронного заряда от термоядерного заключается в различной скорости выделения энергии: «В нейтронной бомбе выделение энергии происходит гораздо медленнее. Это нечто вроде пиропатрона замедленного действия«.

• За счет этого замедления и уменьшается энергия, идущая на образование ударной волны и светового излучения и, соответственно, возрастает ее выделение в виде потока нейтронов. В ходе дальнейших работ были достигнуты определенные успехи в обеспечении фокусировки нейтронного излучения, что позволяло не только обеспечивать усиление его поражающего действия в определенном направлении, но и снизить опасность при его применении для своих войск.

В ноябре 1976 года в Неваде были проведены очередные испытания нейтронного боезаряда, в ходе которых были получены весьма впечатляющие результаты. В результате этого в конце 1976 года было принято решение о производстве компонентов нейтронных снарядов 203-мм калибра и боеголовок к ракете «Ланс». Позднее, в августе 1981 года на заседании Группы ядерного планирования Совета национальной безопасности США было принято решение о полномасштабном производстве нейтронного оружия: 2000 снарядов к 203-мм гаубице и 800 боеголовок к ракете «Ланс».

Принцип работы атомной бомбы - изображение 48 - изображение 48

При взрыве нейтронной боеголовки основное поражение живым организмам наносится потоком быстрых нейтронов. По расчетам, на каждую килотонну мощности заряда выделяется около 10 нейтронов, которые с огромной скоростью распространяются в окружающем пространстве. Эти нейтроны обладают чрезвычайно высоким поражающим действием на живые организмы, гораздо сильнее, чем даже Y-излучение и ударная волна. Для сравнения укажем, что при взрыве обычного ядерного заряда мощностью 1 килотонна открыто расположенная живая сила будет уничтожена ударной волной на расстоянии 500-600 м. При взрыве нейтронной боеголовки той же мощности уничтожение живой силы будет происходить на расстоянии примерно в три раза большем.

• Образующиеся при взрыве нейтроны движутся со скоростями несколько десятков километров в секунду. Врываясь словно снаряды в живые клетки организма, они выбивают ядра из атомов, рвут молекулярные связи, образуют свободные радикалы, обладающие высокой реакционной способностью, что приводит к нарушению основных циклов жизненных процессов.

• При движении нейтронов в воздухе в результате столкновений с ядрами атомов газов они постепенно теряют энергию. Это приводит к тому, что на расстоянии около 2 км их поражающее действие практически прекращается. Для того чтобы снизить разрушительное действие сопутствующей ударной волны мощность нейтронного заряда выбирают в пределах от 1 до 10 кт, а высоту взрыва над землей — порядка 150-200 метров.

• По свидетельству некоторых американских ученых, в Лос-Аламосской и Сандийской лабораториях США и во Всероссийском институте экспериментальной физики в Сарове (Арзамас-16) проводятся термоядерные эксперименты, в которых наряду с исследованиями по получению электрической энергии изучается возможность получения чисто термоядерной взрывчатки. Наиболее вероятным побочным результатом проводимых исследований, по их мнению, может стать улучшение энергомассовых характеристик ядерных боезарядов и создание нейтронной мини-бомбы. По оценкам экспертов, такой нейтронный боезаряд с тротиловым эквивалентом всего в одну тонну может создать смертельную дозу излучения на расстояниях 200-400 м.

• Нейтронное оружие является мощным оборонительным средством и его наиболее эффективное применение возможно при отражении агрессии, особенно в том случае, когда противник вторгся на защищаемую территорию. Нейтронные боеприпасы являются тактическим оружием и их применение наиболее вероятно в так называемых «ограниченных» войнах, в первую очередь в Европе. Это оружие может приобрести особое значение для России, поскольку в условиях ослабления ее вооруженных сил и возрастания угрозы региональных конфликтов она будет вынуждена делать больший упор в обеспечении своей безопасности на ядерное оружие.

Применение нейтронного оружия может быть особенно эффективным при отражении массированной танковой атаки. Известно, что танковая броня на определенных расстояниях от эпицентра взрыва (более 300-400 м при взрыве ядерного заряда мощностью 1 кт) обеспечивает защиту экипажей от ударной волны и Y-излучения. В то же время быстрые нейтроны проникают через стальную броню без существенного ослабления.

• Проведенные расчеты показывают, что при взрыве нейтронного заряда мощностью 1 килотонна экипажи танков будут мгновенно выведены из строя в радиусе 300 м от эпицентра и погибнут в течение двух суток. Экипажи, находящиеся на расстоянии 300-700 м, выйдут из строя через несколько минут и в течение 6-7 дней также погибнут; на расстояниях 700-1300 м они окажутся небоеспособными через несколько часов, а гибель большинства из них растянется в течение нескольких недель. На расстояниях 1300-1500 м определенная часть экипажей получит серьезные заболевания и постепенно выйдет из строя.

Нейтронные боезаряды могут быть также использованы в системах ПРО для борьбы с боеголовками атакующих ракет на траектории. По расчетам специалистов, быстрые нейтроны, обладая высокой проникающей способностью, пройдут через обшивку боеголовок противника, вызовут поражение их электронной аппаратуры. Кроме того, нейтроны, взаимодействуя с ядрами урана или плутония атомного детонатора боеголовки, вызовут их деление.

• Такая реакция будет происходить с большим выделением энергии, что, в конечном счете, может привести к нагреванию и разрушению детонатора. Это, в свою очередь, приведет к выходу из строя всего заряда боеголовки. Это свойство нейтронного оружия было использовано в системах противоракетной обороны США. Еще в середине 70-х годов нейтронные боеголовки были установлены на ракетах-перехватчиках «Спринт» системы «Сейфгард», развернутой вокруг авиабазы «Гранд Форкс» (штат Северная Дакота). Не исключено, что в будущей системе национальной ПРО США будут также использованы нейтронные боезаряды.

Читайте также  Феномен климатического оружия

• Как известно, в соответствии с обязательствами, объявленными президентами США и России в сентябре-октябре 1991 г., все ядерные артснаряды и боеголовки тактических ракет наземного базирования должны быть ликвидированы. Однако не вызывает сомнений, что в случае изменения военно-политической ситуации и принятия политического решения отработанная технология нейтронных боезарядов позволяет наладить их массовое производство в короткое время.

«Супер-ЭМИ»

• Вскоре после окончания Второй мировой войны, в условиях монополии на ядерное оружие, Соединенные Штаты возобновили испытания с целью его совершенствования и определения поражающих факторов ядерного взрыва. В конце июня 1946 года в районе атолла Бикини (Маршалловы острова) под шифром «Операция Кроссроудс» были проведены ядерные взрывы, в ходе которых исследовалось поражающее действие атомного оружия.

• В ходе этих испытательных взрывов было обнаружено новое физическое явлениеобразование мощного импульса электромагнитного излучения (ЭМИ), к которому сразу же был проявлен большой интерес. Особенно значительным оказался ЭМИ при высоких взрывах. Летом 1958 года были произведены ядерные взрывы на больших высотах. Первую серию под шифром «Хардтэк» провели над Тихим океаном вблизи острова Джонстон. В ходе испытаний были взорваны два заряда мегатонного класса: «Тэк» — на высоте 77 километров и «Ориндж» — на высоте 43 километра.

• В 1962 году были продолжены высотные взрывы: на высоте 450 км под шифром «Старфиш» был произведен взрыв боеголовки мощностью 1,4 мегатонны. Советский Союз также в течение 1961-1962 гг. провел серию испытаний, в ходе которых исследовалось воздействие высотных взрывов (180-300 км) на функционирование аппаратуры систем ПРО. При проведении этих испытаний были зафиксированы мощные электромагнитные импульсы, которые обладали большим поражающим действием на электронную аппаратуру, линии связи и электроснабжения, радио- и радиолокационные станции на больших расстояниях. С тех пор военные специалисты продолжали уделять большое внимание исследованию природы этого явления, его поражающего действия, способов защиты от него своих боевых и обеспечивающих систем.

Физическая природа ЭМИ определяется взаимодействием Y-квантов мгновенного излучения ядерного взрыва с атомами газов воздуха: Y-кванты выбивают из атомов электроны (так называемые комптоновские электроны), которые движутся с огромной скоростью в направлении от центра взрыва. Поток этих электронов, взаимодействуя с магнитным полем Земли, создает импульс электромагнитного излучения. При взрыве заряда мегатонного класса на высотах несколько десятков километров напряженность электрического поля на поверхности земли может достигать десятков киловольт на метр.

• На основе полученных в ходе испытаний результатов военные специалисты США развернули в начале 80-х годов исследования, направленные на создание еще одного вида ядерного оружия третьего поколения — Супер-ЭМИ с усиленным выходом электромагнитного излучения.

• Для увеличения выхода Y-квантов предполагалось создать вокруг заряда оболочку из вещества, ядра которого, активно взаимодействуя с нейтронами ядерного взрыва, испускают Y-излучение высоких энергий. Специалисты считают, что с помощью Супер-ЭМИ возможно создать напряженность поля у поверхности Земли порядка сотен и даже тысяч киловольт на метр.

По расчетам американских теоретиков, взрыв такого заряда мощностью 10 мегатонн на высоте 300-400 км над географическим центром США — штатом Небраска приведет к нарушению работы радиоэлектронных средств почти на всей территории страны в течение времени, достаточном для срыва ответного ракетно-ядерного удара.

• Дальнейшее направление работ по созданию Супер-ЭМИ было связано с усилением его поражающего действия за счет фокусировки Y-излучения, что должно было привести к увеличению амплитуды импульса. Эти свойства Супер-ЭМИ делают его оружием первого удара, предназначенном для выведения из строя системы государственного и военного управления, МБР, особенно мобильного базирования, ракет на траектории, радиолокационных станций, космических аппаратов, систем энергоснабжения и т.п. Таким образом, Супер-ЭМИ имеет явно наступательный характер и является дестабилизирующим оружием первого удара.

Проникающие боеголовки — пенетраторы

• Поиски надежных средств уничтожения высокозащищенных целей привели военных специалистов США к идее использования для этого энергии подземных ядерных взрывов. При заглублении ядерных зарядов в грунт значительно возрастает доля энергии, идущей на образование воронки, зоны разрушения и сейсмических ударных волн. В этом случае при существующей точности МБР и БРПЛ значительно повышается надежность уничтожения «точечных», особо прочных целей на территории противника.

• Работа над созданием пенетраторов была начата по заказу Пентагона еще в середине 70-х годов, когда концепции «контрсилового» удара придавалось приоритетное значение. Первый образец проникающей боеголовки был разработан в начале 80-х годов для ракеты средней дальности «Першинг-2». После подписания Договора по ракетам средней и меньшей дальности (РСМД) усилия специалистов США были перенацелены на создание таких боеприпасов для МБР.

Принцип работы атомной бомбы - фото 49 - изображение 49

• Разработчики новой боеголовки встретились со значительными трудностями, связанными, прежде всего, с необходимостью обеспечить ее целостность и работоспособность при движении в грунте. Огромные перегрузки, действующие на боезаряд (5000-8000 g, g-ускорение силы тяжести) предъявляют чрезвычайно жесткие требования к конструкции боеприпаса.

Поражающее действие такой боеголовки на заглубленные, особо прочные цели определяется двумя факторами — мощностью ядерного заряда и величиной его заглубления в грунт. При этом для каждого значения мощности заряда существует оптимальная величина заглубления, при которой обеспечивается наибольшая эффективность действия пенетратора.

• Так, например, разрушающее действие на особо прочные цели ядерного заряда мощностью 200 килотонн будет достаточно эффективным при его заглублении на глубину 15-20 метров и оно будет эквивалентным воздействию наземного взрыва боеголовки ракеты МХ мощностью 600 кт. Военные специалисты определили, что при точности доставки боеголовки-пенетратора, характерной для ракет МХ и «Трайдент-2», вероятность уничтожения ракетной шахты или командного пункта противника одним боезарядом, весьма высока. Это означает, что в этом случае вероятность разрушения целей будет определяться лишь технической надежностью доставки боеголовок.

• Очевидно, что проникающие боеголовки предназначены для уничтожения центров государственного и военного управления противника, МБР, находящихся в шахтах, командных пунктов и т.п. Следовательно, пенетраторы являются наступательным, «контрсиловым» оружием, предназначенным для нанесения первого удара и в силу этого имеют дестабилизирующий характер.

• Значение проникающих боеголовок, в случае принятия их на вооружение, может значительно возрасти в условиях сокращения стратегических наступательных вооружений, когда снижение боевых возможностей по нанесению первого удара (уменьшение количества носителей и боеголовок) потребует повышения вероятности поражения целей каждым боеприпасом. В то же время для таких боеголовок необходимо обеспечивать достаточно высокую точность попадания в цель. Поэтому рассматривалась возможность создания боеголовок-пенетраторов, оснащенных системой самонаведения на конечном участке траектории, подобно высокоточному оружию.

Рентгеновский лазер с ядерной накачкой

• Во второй половине 70-х годов в Ливерморской радиационной лаборатории были начаты исследования по созданию «противоракетного оружия XXI века» — рентгеновского лазера с ядерным возбуждением. Это оружие с самого начала замышлялось в качестве основного средства уничтожения советских ракет на активном участке траектории, до разделения боеголовок. Новому оружию присвоили наименование — «оружие залпового огня».

• В схематическом виде новое оружие можно представить в виде боеголовки, на поверхности которой укрепляется до 50 лазерных стержней. Каждый стержень имеет две степени свободы и подобно орудийному стволу может быть автономно направлен в любую точку пространства. Вдоль оси каждого стержня, длиной несколько метров, размещается тонкая проволока из плотного активного материала, «такого как золото». Внутри боеголовки размещается мощный ядерный заряд, взрыв которого должен выполнять роль источника энергии для накачки лазеров.

Читайте также  «Лихославль» - защитник танков

• По оценкам некоторых специалистов, для обеспечения поражения атакующих ракет на дальности более 1000 км потребуется заряд мощностью несколько сотен килотонн. Внутри боеголовки также размещается система прицеливания с быстродействующим компьютером, работающим в реальном масштабе времени.

• Для борьбы с советскими ракетами военными специалистами США была разработана особая тактика его боевого использования. С этой целью ядерно-лазерные боеголовки предлагалось разместить на баллистических ракетах подводных лодок (БРПЛ). В «кризисной ситуации» или в период подготовки к нанесению первого удара подлодки, оснащенные этими БРПЛ, должны скрытно выдвинуться в районы патрулирования и занять боевые позиции как можно ближе к позиционным районам советских МБР: в северной части Индийского океана, в Аравийском, Норвежском, Охотском морях.

• При поступлении сигнала о старте советских ракет производится пуск ракет подводных лодок. Если советские ракеты поднялись на высоту 200 км, то для того, чтобы выйти на дальность прямой видимости, ракетам с лазерными боеголовками необходимо подняться на высоту около 950 км. После этого система управления совместно с компьютером производит наведение лазерных стержней на советские ракеты. Как только каждый стержень займет положение, при котором излучение будет попадать точно в цель, компьютер подаст команду на подрыв ядерного заряда.

Огромная энергия, выделяющаяся при взрыве в виде излучений, мгновенно переведёт активное вещество стержней (проволоку) в плазменное состояние. Через мгновение эта плазма, охлаждаясь, создаст излучение в рентгеновском диапазоне, распространяющееся в безвоздушном пространстве на тысячи километров в направлении оси стержня. Сама лазерная боеголовка через несколько микросекунд будет разрушена, но до этого она успеет послать мощные импульсы излучения в сторону целей.

• Поглощаясь в тонком поверхностном слое материала ракеты, рентгеновское излучение может создать в нем чрезвычайно высокую концентрацию тепловой энергии, что вызовет его взрывообразное испарение, приводящее к образованию ударной волны и, в конечном счете, к разрушению корпуса.

Однако создание рентгеновского лазера, который считался краеугольным камнем рейгановской программы СОИ, встретилось с большими трудностями, которые пока не удалось преодолеть. Среди них на первых местах стоят сложности фокусировки лазерного излучения, а также создание эффективной системы наведения лазерных стержней.

• Первые подземные испытания рентгеновского лазера были проведены в штольнях Невады в ноябре 1980 года под кодовым названием «Дофин». Полученные результаты подтвердили теоретические выкладки ученых, однако, выход рентгеновского излучения оказался весьма слабым и явно недостаточным для уничтожения ракет. После этого последовала серия испытательных взрывов «Экскалибур», «Супер-Экскалибур», «Коттедж», «Романо», в ходе которых специалисты преследовали главную цель — повысить интенсивность рентгеновского излучения за счет фокусировки.

• В конце декабря 1985 года был произведен подземный взрыв «Голдстоун» мощностью около 150 кт, а в апреле следующего года — испытание «Майти Оук» с аналогичными целями. В условиях запрета на ядерные испытания на пути создания этого оружия возникли серьезные препятствия.

• Необходимо подчеркнуть, что рентгеновский лазер является, прежде всего, ядерным оружием и, если его взорвать вблизи поверхности Земли, то он будет обладать примерно таким же поражающим действием, что и обычный термоядерный заряд такой же мощности.

«Гиперзвуковая шрапнель»

• В ходе работ по программе СОИ, теоретические расчеты и результаты моделирования процесса перехвата боеголовок противника показали, что первый эшелон ПРО, предназначенный для уничтожения ракет на активном участке траектории, полностью решить эту задачу не сможет. Поэтому необходимо создать боевые средства, способные эффективно уничтожать боеголовки в фазе их свободного полета.

С этой целью специалисты США предложили использовать мелкие металлические частицы, разогнанные до высоких скоростей с помощью энергии ядерного взрыва. Основная идея такого оружия состоит в том, что при высоких скоростях даже маленькая плотная частица (массой не более грамма) будет обладать большой кинетической энергией. Поэтому при соударении с целью частица может повредить или даже пробить оболочку боеголовки. Даже в том случае, если оболочка будет только повреждена, то при входе в плотные слои атмосферы она будет разрушена в результате интенсивного механического воздействия и аэродинамического нагрева.

• Естественно, при попадании такой частицы в тонкостенную надувную ложную цель, ее оболочка будет пробита и она в вакууме сразу же потеряет свою форму. Уничтожение легких ложных целей значительно облегчит селекцию ядерных боеголовок и, тем самым, будет способствовать успешной борьбе с ними.

• Предполагается, что конструктивно такая боеголовка будет содержать ядерный заряд сравнительно небольшой мощности с автоматической системой подрыва, вокруг которого создается оболочка, состоящая из множества мелких металлических поражающих элементов. При массе оболочки 100 кг можно получить более 100 тысяч осколочных элементов, что позволит создать сравнительно большое и плотное поле поражения. В ходе взрыва ядерного заряда образуется раскаленный газ — плазма, который, разлетаясь с огромной скоростью, увлекает за собой и разгоняет эти плотные частицы. Сложной технической задачей при этом является сохранение достаточной массы осколков, поскольку при их обтекании высокоскоростным потоком газа будет происходить унос массы с поверхности элементов.

• В США была проведена серия испытаний по созданию «ядерной шрапнели» по программе «Прометей». Мощность ядерного заряда в ходе этих испытаний составляла всего несколько десятков тонн. Оценивая поражающие возможности этого оружия, следует иметь в виду, что в плотных слоях атмосферы частицы, движущиеся со скоростями более 4-5 километров в секунду, будут сгорать. Поэтому «ядерную шрапнель» можно применять только в космосе, на высотах более 80-100 км, в условиях безвоздушного пространства.

• Соответственно этому, шрапнельные боеголовки могут с успехом применяться, помимо борьбы с боеголовками и ложными целями, также в качестве противокосмического оружия для уничтожения спутников военного назначения, в частности, входящих в систему предупреждения о ракетном нападении (СПРН). Поэтому возможно его боевое использование в первом ударе для «ослепления» противника.

• Рассмотренные выше различные виды ядерного оружия отнюдь не исчерпывают всех возможностей в создании его модификаций. Это, в частности, касается проектов ядерного оружия с усиленным действием воздушной ядерной волны, повышенным выходом Y-излучения, усилением радиоактивного заражения местности (типа пресловутой «кобальтовой» бомбы) и др.

В последнее время в США рассматриваются проекты ядерных зарядов сверхмалой мощности: — мини-ньюкс (мощность сотни тонн), — микро-ньюкс (десятки тонн), — тайни-ньюкс (единицы тонн), которые кроме малой мощности, должны быть значительно более «чистыми», чем их предшественники.

• Процесс совершенствования ядерного оружия продолжается и нельзя исключить появления в будущем сверхминиатюрных ядерных зарядов, созданных на основе использования сверхтяжелых трансплутониевых элементов с критической массой от 25 до 500 граммов. У трансплутониевого элемента курчатовия величина критической массы составляет около 150 граммов.

• Ядерное устройство при использовании одного из изотопов калифорния будет иметь настолько малые размеры, что, обладая мощностью в несколько тонн тротила, может быть приспособлено для стрельбы из гранатометов и стрелкового оружия.

• Все вышесказанное свидетельствует о том, что использование ядерной энергии в военных целях обладает значительными потенциальными возможностями и продолжение разработок в направлении создания новых образцов оружия может привести к «технологическому прорыву», который снизит «ядерный порог», окажет отрицательное влияние на стратегическую стабильность.

• Запрещение всех ядерных испытаний если и не перекрывает полностью пути развития и совершенствования ядерного оружия, то значительно тормозит их. В этих условиях особое значение приобретает взаимная открытость, доверительность, ликвидация острых противоречий между государствами и создание, в конечном счете, эффективной международной системы коллективной безопасности.

/Владимир Белоус, генерал-майор, профессор Академии военных наук, nasledie.ru/

Принципы устройства и действия ядерных боеприпасов

Принцип работы атомной бомбы - фото 50 - изображение 50

Ядерными боеприпасами называются авиабомбы, торпеды, боевые части ракет, артиллерийские снаряды и специальные ин­женерные мины, фугасы, снаряженные ядерными зарядами. Отли­чительные особенности ядерных боеприпасов обусловлены:

— типом носителя, определяющим форму, габаритные и ве­совые характеристики боеприпаса;

— калибром боеприпаса, который характеризуется тротиловым эквивалентом;

надежностью действия и безопасностью при хранении, транспортировке и боевом применении;

— экономичностью конструкции боеприпаса. Первые три фактора определяются условиями боевого приме­нения ядерных боеприпасов.

Принцип работы атомной бомбы - изображение 51 - изображение 51

Конструктивно ядерный боеприпас, как правило, состоит (рис. 1.7) из ядерного заряда 2, датчиков подрыва /, системы автома­тики 4 и источников питания 5, размещенных в корпусе 3. Ядерный заряд является or поной ядер­ного боеприпаса и представляет собой устройство для осуществления взрывного про­цесса освобождения внутри­ядерной энергии. По характе­ру происходящих в них взрыв­ных реакций ядерные заряды подразделяются на три вида:

— ядерные заряды деле­ния (атомные заряды), энергия взрыва которых обусловлена только реакцией деления плутония-239, урана-235, урана-233;

— ядерные заряды, у ко­торых кроме реакции деления плутония или урана, происхо­дит реакция синтеза легких ядер; в качестве ядерного го­рючего для реакции синтеза используются смесь дейтерия и трития или соединение дей­терия с литием (дейтерид ли­тия); эти заряды еще называ­ются термоядерными зарядами типа „деление—синтез";

— ядерные заряды, энергия взрыва которых освобождается в результате развития трех ядерных реакций: реакции делания ядер урана или плутония в атомном заряде, реакции деления лег­ких ядер термоядерного заряда и реакции деления урана-238 ней­тронами, образующимися при реакции синтеза; такие заряды на­зываются комбинированными зарядами или термоядерными заря­дами типа «деление — синтез — деление».

Следует отметить, что во всех ядерных зарядах обязательно используется реакция деления тяжелых атомных ядер.

1.2.1. Условия, необходимые для осуществления ядерного взрыва в заряде «деления»

Во всех ядерных зарядах «деления» освобождение внутриядерной энергии осуществляется благодаря протеканию цепной ядерной реакции деления ядер тяжелых элементов (U-233, U-235, Рu-239) под действием нейтронов.

Необходимым и достаточным условием осуществления цепной ядерной реакции деления в данном количестве делящегося вещест­ва является обеспечение значения коэффициента развития реакции К³1. Это условие выполняется для зарядов, если массы их ядер­ных взрывчатых веществ (ВВ) равны или больше некоторой кри­тической массы.

Критической массой mкр заряда называется наименьшее коли­чество делящегося вещества, в котором развивается цепная реак­ция деления ядер. Величина mкр зависит от геометрической формы, вида, степени очистки и плотности делящегося вещества, а также от ряда конструктивных элементов заряда, отражателя и источни­ка нейтронов. При выборе формы заряда необходимо учитывать, что при одной и той же форме заряда и постоянной плотности де­лящегося вещества утечка вторичных нейтронов за пределы деля­щегося вещества пропорциональна площади его поверхности, а число нейтронов, участвующих ib реакции, — объему заряда. Следовательно, с уменьшением отношения площади поверхности вещества заряда к его объему число нейтронов, участвующих в реакции, возрастает, а число 'нейтронов, вылетающих за пределы заряда, убывает. С этой точки зрения наиболее выгодной формой заряда ядерного ВВ является шар. Из всех геометрических тел только у шара отношение площади поверхности S к его объему Vявляется наименьшим и равно S/V = 3/г, где r — радиус шара. Утечка нейтронов из объема заряда в виде шара уменьшается по мере увеличения размеров шара (r). При этом, значение коэффи­циента развития реакции К увеличивается и при каких-то разме­рах, соответствующих критической массе, достигает значения К=1. При К>1 масса заряда называется надкритической, а при К<1 — подкритической. Инородные примеси в делящемся вещест­ве поглощают нейтроны без последующего деления. Критическаямасса урана-233 и Плутония-239 при нормальной плотности и чис­тоте 93,5% составляет около 17кг, а урана-235 — 48 кг. При увеличении количества примесей в делящемся веществе его кри­тическая масса увеличивается. Увеличение плотности ядерного ВВ уменьшает величину критической массы. Критическая масса заря­да ядерного ВВ сферической формы обратно пропорциональна

квадрату плотности вещества (mкр~1/r2). Поэтому даже неболь­шое увеличение плотности позволяет значительно уменьшить mкр.

Так, например, если плотность урана-235 увеличить вдвое, то крити­ческая масса составит 12 кг, а при увеличении плотности втрое— 5,3 кг. Отражатель (бериллии, графит, алюминий, тяжелая вода и др.) и искусственный источник нейтронов увеличивают коли­чество нейтронов, участвующих в реакции, и тем самым умень­шают величину mкр.

Для получения устойчивой цепной реакции деления, массу ядерного ВВ необходимо перевести в надкритическое состояние (К>1). В состоянии надкритичности реакция деления про­текает в миллионные доли секунды и представляет собой ядерный взрыв.

Скорость развития цепной реакции деления удобно характери­зовать с помощью постоянной размножения нейтронов l, которая представляет собой увеличение в единицу времени числа нейтро­нов в делящемся ядерном ВВ на один поглощенный нейтрон.

Развитие цепного процесса в заряде деления происходит по экспоненциальному закону:

Принцип работы атомной бомбы - изображение 52 - изображение 52

, где N—число разделившихся ядер к моменту времени t; S0 интенсивность источника нейтронов, с помощью которого в делящейся системе инициируется цепная реакция; t=1/l»10-8-10-9 с — период развития цепной реакции деления.

В процессе цепной реакции деление основной части ядер заряда ядерного ВВ и выделение основной части энергии деления про­исходит за отрезок времени »2,3t. Чем меньше t, тем большая часть вещества успевает разделиться до его разлета и тем эффек­тивнее ядерный взрыв.

1.2.2. Принцип устройства ядерного заряда деления

Ядерный заряд деления состоит из следующих основных эле­ментов:

— заряда ядерного ВВ из обогащенного урана-233, ypана-235 или плутония-239, находящегося в подкритическом состоянии, т. с. масса его меньше критической;

— источника нейтронов, который обеспечивает надежное ини­циирование цепной реакции в строго определенный момент вре­мени и повышает коэффициент использования ядерного BB h0 за счет одновременного генерирования большого числа нейтронов. Эти нейтроны являются начальными центрами цепной ядерной реакции. Источник нейтронов включается в момент достижения зарядом ядерного ВВ максимальной степени надкритичности;

— отражателя нейтронов, обеспечивающего возвращение ней­тронов в зону реакции, т. е. уменьшающего их утечку за пределы золы реакции. При этом увеличивается коэффициент h0 и умень­шается mкр;

—заряда обычного ВВ (тротил и т. п.), предназначенного для быстрого перевода заряда ядерного ВВ в надкритическое состоя­ние. Увеличение скорости перевода ядерного ВВ в подкритическое состояние позволяет увеличить мощность ядерного взрыва;

— корпуса (оболочки) ядерного заряда, объединяющего все элементы заряда и обеспечивающего задержку разлета делящего­ся вещества и повышение мощности взрыва — взрыв тем мощнее, чем массивнее (но не прочнее) оболочка, т. е. чем больше ее инер­ционность.

Принцип работы атомной бомбы - изображение 53 - изображение 53

Ядерные заряды деления в зависимости от способа создания надкритической массы подразделяются на заряды пушечного и имплозивного типов.

В ядерном заряде пушечного типа (рис. 1.8) делящееся вещест­во 2 до момента взрыва разделено на несколько частей, масса каждой из которых .меньше критической. Перевод частей ядерного заряда в надкритическое состояние осуществляется взрывом обыч­ных взрывчатых веществ 3 (тротила, гексогена и др.). В резуль­тате этого в делящемся веществе протекает цепная ядерная реакция деления и происходит ядерный взрыв.

В ядерном заряде имплозивного типа (рис. 1.9) делящееся ве­щество 2 до момента взрыва представляет единое целое, но раз­меры и плотность его таковы, что системна находится в подкритическом состоянии. Перевод ядерного заряда в надкритическое состояние также осуществляется взрывом заряда (зарядов) обыч­ного ВВ. В результате делящееся вещество подвергается сильному обжатию, плотность его возрастает, оно переходит в надкритичес-кое состояние, в нем развивается цепная ядерная реакция деления и .происходит ядерный взрыв.

1.2.3. Принцип устройства термоядерных зарядов

Термоядерные боеприпасы могут снаряжаться термоядерными зарядами типа «деление — синтез» (рис. 1.10) или «деление — синтез—деление» (рис. 1.11). В термоядерных зарядах обоих типов вслед за взрывной реакцией деления, которая вызывает нагрев термоядерного ВВ (горючего), происходит реакция синтеза.

Принцип работы атомной бомбы - изображение 54 - изображение 54

Термоядерную реакцию синтеза оказалось проще осуще­ствить, используя в качестве термоядерного горючего дейтерид лития — твердое вещество, представляющее собой соединение литая с дейтерием. Термоядерная реакция при этом протекает следующим образом. При взаимодействии нейтронов с ядрами лития образуется тритий, который вступает в реакцию с дейте-

Принцип работы атомной бомбы - фото 55 - изображение 55

Энергия реакции деления в основном идет на создание условий для протекания реакции синтеза. Отношение количества энергии, выделяемой за счет реакции синтеза, к общему количеству энер­гии взрыва данной мощности называется коэффициентом термо-ядерности КТ. Для нейтронных боеприпасов коэффициент термо-ядерности составляет КТ == 0,9 ... 0,95. В результате протекания указанных реакций синтеза выделяющаяся энергия уносится в окружающее пространство главным образом потоком быстрых нейтронов (70—80%), а также протонами, g-излучением и a-час­тицами (см. табл. 1.1).

Таблица 1.1

Как "ржавеют" термоядерные бомбы

Принцип работы атомной бомбы - фотография 56 - изображение 56

Как "ржавеют" термоядерные бомбы

Принцип работы атомной бомбы - изображение 57 - изображение 57

masterok

August 5th, 2016

Принцип работы атомной бомбы - изображение 58 - изображение 58

Прочитав статью Александра Запольскиса я понял, что бомбы ржавеют. Даже атомные. Хотя это выражение и не стоит воспринимать буквально, общий смысл происходящего именно такой. По целому ряду естественных причин сложное оружие с течением времени утрачивает свои изначальные свойства настолько, что возникают весьма серьезные сомнения в его срабатывании, если дело до того дойдет. Наглядный тому пример – нынешняя история с американской термоядерной бомбой В61, ситуация с которой сложилась вообще запутанная и, отчасти, где-то даже комичная. Изготовители ядерных боеголовок по обе стороны океана дают одинаковый гарантийный срок на свои изделия – 30 лет.

Поскольку вряд речь идет о корпоративном сговоре монополистов, очевидно, что проблема – в законах физики. Вот как это описывает автор.

Национальное управление ядерной безопасности США (NNSA) у себя на сайте разместило сообщение о начале инженерной подготовки производства модернизированной термоядерной авиабомбы В61-12, являющейся дальнейшей модификацией “изделия” В61, поступавшего в арсенал США с 1968 по конец 1990х годов и составляющего сегодня, наравне с крылатыми ракетами “Томагавк”, основу американской тактической ядерной мощи. Как отметил глава NNSA Фрэнк Клотц, это позволит продлить сроки эксплуатации системы еще как минимум на 20 лет, т.е. примерно до 2040 – 2045 года.

Стоит ли удивляться шуму, который немедленно подняли журналисты по этому поводу? А как же недавно принятый в США билль о запрете разработки новых видов ядерного оружия? А как же условия договора об СНВ-III? Правда, нашлись и те, кто попытался увязать заявление Клотца с прозвучавшим еще в 2011 году российским заявлением о начале широкомасштабных работ по модернизации своего ядерного арсенала. Правда, там речь шла не столько о создании новых боезарядов, сколько о разработке новых носителей, например межконтинентальных баллистических ракет пятого поколения “Рубеж” и “Сармат”, железнодорожном комплексе “Баргузин”, ракете морского базирования “Булава” и строительстве восьми подводных крейсеров “Борей”. Но кого сейчас такие тонкости волнуют? Тем более, что тактическое ядерное оружие под условия СНВ-III все равно не подпадает. Да и, по большому счету, все перечисленное к первопричине истории имеет весьма опосредованное отношение. Исходный мотив заключается, как уже сказано, прежде всего, в законах физики.

История В61 началась в 1963 году с проекта ТХ-61 Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мехико. Математическое моделирование реализации господствовавшей в то время концепции применения ядерного оружия показало, что даже после массированных ядерных ударов боеголовками баллистических ракет на поле боя останется масса важных и хорошо защищенных объектов, опираясь на которые противник (мы все хорошо понимаем, кого они имели в виду) сможет продолжить ведение большой войны. ВВС США потребовался тактический инструмент для, так сказать, “точечного поражения”, например, заглубленных бункеров управления и связи, подземных топливных хранилищ или прочих объектов, вроде известной подземной базы подводных лодок в Крыму, при помощи наземных ядерных взрывов малой мощности. Ну, как малой, “от 0,3 килотонн”. И до 170 килотонн, но об этом ниже.

В серию изделие пошло в 1968 году и получило официальное наименование В61. За все время производства, во всех модификациях, этих бомб американцы наштамповали 3155 штук. И вот с этого момента начинается сама нынешняя история, так как сегодня из всего трехтысячного арсенала “в живых” осталось: 150 “стратегических” и около 400 “тактических” бомб, а также еще примерно 200 “тактических” изделий находятся на хранении в резерве. На этом – все. Куда делись остальные? Вполне уместно пошутить – полностью заржавели, – и это будет не так чтобы большая шутка.

Бомба В61 является термоядерной, или как их еще не совсем правильно, но часто называют – водородной. Ее разрушительное действие основано на использовании реакции ядерного синтеза легких элементов в более тяжелые (например, получения одного атома гелия из двух атомов дейтерия), при которой выделяется огромное количество энергии. Теоретически запустить такую реакцию можно и в среде жидкого дейтерия, но это сложно с точки зрения конструкции. Хотя первые испытательные взрывы на полигоне производились именно так. Но получить изделие, которое бы можно было доставить к цели самолетом, удалось только благодаря соединению тяжелого изотопа водорода (дейтерия) и изотопа лития с массовым числом 6 известного сегодня как дейтерид лития -6. Помимо “ядерных” свойств, его главное преимущество заключается в том, что он твердый и позволяет хранить в себе дейтерий при плюсовых температурах внешней среды. Собственно, именно с появлением доступного 6Li и появилась возможность реализовать на практике в виде оружия.

Американская термоядерная бомба основана на принципе Теллера-Улама. С известной долей условности ее можно представить в виде прочного корпуса, внутри которого находится инициирующий триггер и контейнер с термоядерным горючим. Триггером, или по-нашему детонатором, служит небольшой плутониевый заряд, задача которого сводится к созданию начальных условий для запуска термоядерной реакции – высокой температуры и давления. “Термоядерный контейнер” содержит в себе дейтерид лития -6 и расположенный строго по продольной оси плутониевый стержень, играющий роль запала термоядерной реакции. Сам контейнер (может изготавливаться как из урана-238, так и из свинца) покрыт соединениями бора для защиты содержимого от преждевременного разогрева потоком нейтронов от триггера. Точность взаимного расположения триггера и контейнера чрезвычайно важна, по этому, после сборки изделия, внутреннее пространство заливается специальным пластиком, проводящим излучение, но при этом обеспечивающим надежную фиксацию во время хранения и до этапа подрыва.

При срабатывании триггера 80% его энергии выделяется в виде импульса так называемого мягкого рентгеновского излучения, который поглощается пластиком и оболочкой “термоядерного” контейнера. По ходу процесса и то и другое превращается в высокотемпературную плазму, находящуюся под большим давлением, и обжимающую содержимое контейнера до объема, составляющего менее чем тысячную долю от исходного. Тем самым плутониевый стержень переходит в надкритическое состояние, становясь источником собственной ядерной реакции. Разрушение ядер плутония создает нейтронный поток, который, взаимодействуя с ядрами лития-6, высвобождает тритий. Он уже вступает во взаимодействие с дейтерием и начинается та самая реакция синтеза, выделяющая основную энергию взрыва.

Принцип работы атомной бомбы - фотография 59 - изображение 59

Где:

A: Боеголовка перед взрывом; первая ступень вверху, вторая ступень внизу. Оба компонента термоядерной бомбы.B: Взрывчатое вещество подрывает первую ступень, сжимая ядро плутония до сверхкритического состояния и инициируя цепную реакцию расщепления.C: В процессе расщепления в первой ступени происходит импульс рентгеновского излучения, который распространяется вдоль внутренней части оболочки, проникая через наполнитель из пенополистирола.D: Вторая ступень сжимается вследствие абляции (испарения) под воздействием рентгеновского излучения, и плутониевый стержень внутри второй ступени переходит в сверхкритическое состояние, инициируя цепную реакцию, выделяя огромное количество тепла.E: В сжатом и разогретом дейтериде лития-6 происходит реакция слияния, испускаемый нейтронный поток является инициатором реакции расщепления тампера. Огненный шар расширяется…

Ну а пока оно все не бабахнуло, термоядерная В61 представляет собой привычного вида “бомбообразную железяку” длиной 3,58 метра и диаметром 33 см, состоящую из нескольких частей. В носовом обтекателе – управляющая электроника. За ним отсек с зарядом, внешне выглядящим как совершенно неброский металлический цилиндр. Потом еще относительно небольшой отсек с электроникой и хвостовик с жестко закрепленными стабилизаторами, содержащий тормозной стабилизирующий парашют, для замедления скорости падения, чтобы сбросивший бомбу самолет получил время уйти из зоны воздействия взрыва.

Принцип работы атомной бомбы - изображение 60 - изображение 60

Бомба “B-61” в разборе.

В таком виде бомба и хранилась “там, где надо”. В том числе почти 200 штук развернуто в Европе: в Бельгии, Нидерландах, Германии, Италии и Турции. Или вы думаете почему США своих граждан сегодня из Турции отзывают, даже семьи дипломатов эвакуируют, а охрана на авиабазе НАТО Инджирлик заняла периметр “по-боевому” и готовится реально стрелять в своего партнера по военному блоку при малейшей попытке пересечь периметр “американского” сектора? Причина как раз в наличии там некоторого оперативного запаса американского тактического ядерного оружия. Именно этих вот В61. Сколько их в Турции точно – установить не удалось, а вот на авиабазе Рамштайн в Германии их лежит 12 штук.

Принцип работы атомной бомбы - изображение 61 - изображение 61

Полигонные испытания В61 первых моделей в целом дали удовлетворительный результат. С дальности в 40 – 45 километров, изделие попадало в круг радиусом около 180 метров, что при максимальной мощности взрыва в 170 килотонн гарантировало успешную компенсацию промаха по расстоянию силой самого наземного взрыва. Правда, вскоре военные обратили внимание на теоретическую возможность конструкции несколько варьировать мощность подрыва, так как максимальная требовалась далеко не всегда, а целом ряде случаев от излишнего усердия вреда оказывалось значительно больше, чем пользы. Так что “чистой” В61, как ее придумали изначально, сегодня уже не сохранилось.Весь выпущенный запас прошел целую серию последовательных модификаций, из которых сейчас самой “древней” является В61-3 и вскоре за ней последовавшая В61-4. Последняя особенно интересна тем, что одно и то же изделие, в зависимости от настроек электроники, может создать взрыв мощностью 0,3 – 1,5 – 10 – 45 килотонн. Судя по всему, 0,3 килотонны это и есть примерное значение мощности взрыва триггера, без запуска последующей термоядерной части бомбы.

В настоящее время на вооружении США находятся 3-я и 4-я модель В61, для так называемого “низкого” бомбометания, применяющегося самолетами тактической авиации: F-16, F-18, F-22, A-10, Tornado и Eurofighter. А доработанные до шага мощности 60, 80 и 170 килотонн, модификации 7 и 11 считаются “высотными” и входят в ассортимент вооружения стратегических бомбардировщиков В-2А и В-52Н.

Принцип работы атомной бомбы - изображение 62 - изображение 62

На том бы история и закончилась, если бы не физика. Казалось бы, сделали бомбу, положили в спецхранилище, поставили охрану и потекла себе служба рутинная. Ну да, в начале 70х, в результате авиационных ЧП с патрулировавшими в воздухе Б-52, случилось несколько неприятностей, когда сколько-то ядерных бомб оказались потеряны. У берегов Испании время от времени поиски вспыхивают по сей день. ВВС США так и не признались, сколько же точно “изделий” у них в тот раз “утонуло вместе с обломками самолета”. Вот только было 3155, а осталось что-то около тысячи, это ни на какие ЧП не списать. Куда делась разница?

Вот тут у нас был большой пост про ПОТЕРЯННЫЕ АТОМНЫЕ БОМБЫ

Я совсем не занудства ради выше подробно расписывал устройство американского тактического “ядренбатона”. Без него сложно было бы понять суть проблемы, с которой столкнулись США, и которую пытались скрывать на протяжении как минимум последних 15 лет. Вы помните, бомба состоит из “бака с термоядерным топливом” и плутониевого триггера – зажигалки. С тритием-то там никаких проблем. Дейтерид-лития-6 – вещество твердое и по своим характеристикам достаточно стабильное. Обычная взрывчатка, из которой состоит детонационная сфера первоначального инициатора триггера, со временем свои характеристики конечно меняет, но ее замена особой проблемы не создает. А вот к плутонию есть вопросы.

Оружейный плутоний – он распадается. Постоянно и неостановимо. Проблема боеспособности “старых” плутониевых зарядов в том, что с течением времени уменьшается концентрация Плутония 239. Из-за альфа-распада (ядра Плутония-239 «теряют» альфа-частицы, представляющие из себя ядра атома Гелия), вместо него образуется примесь Урана 235. Соответственно, растёт критическая масса. Для чистого Плутония 239 – это 11кг (10см сфера), для урана – 47 кг (17см сфера). Уран -235 также распадается (это как и в случае с Плутонием-239, тоже альфа-распад), загрязняя плутониевую сферу Торием-231 и Гелием.Примесь плутония 241 (а оно всегда есть, хоть и доли процентов) с периодом полураспада в 14 лет, также распадается(в этом случае идет уже бета-распад – Плутоний-241 «теряет» электрон и нейтрино), давая Америций 241, ещё более ухудшающий критические показатели(Америций-241 распадается по альфа-варианту до Нептуния-237 и все того же Гелия).

Когда я говорил про ржавчину, я не сильно то и шутил. Плутониевые заряды “стареют”. И их, как бы, невозможно “обновить”. Да, теоретически, можно поменять конструкцию инициатора, расплавить 3 старых шарика, сплавить из них 2 новых… Увеличив массу с учётом деградации плутония. Однако “грязный” плутоний – ненадёжен. Даже увеличенный “шарик” может не выйти на сверхкритическое состояние при обжатии во время взрыва… А если вдруг по какой-то статистической прихоти в полученном шарике образуется повышенное содержание Плутония-240 (образуется из 239 захватом нейтрона) – то наоборот, может бабахнуть прямо на заводе. Критичной величиной является 7% Плутония-240, превышение которой может привести к изящно сформулированной «проблеме» – «преждевременной детонации».Таким образом, мы приходим к выводу о том, что для обновления парка B61 Штатам нужны новые, свежие плутониевые инициаторы. Но официально – реакторы -размножители в Америке были закрыты еще в 1988 году. Существуют, конечно, еще накопленные запасы. В РФ к 2007 было накоплено 170 тонн оружейного плутония, в США – 103 тонны. Хотя эти запасы тоже “стареют”. Плюс к тому, вспоминается статья НАСА о том, что у США осталось Плутония-238 всего на пару РИТЭГов. Департамент энергетики обещает НАСА 1.5 кг Плутония-238 в год. “Новые горизонты” имеет 220Ваттный РИТЭГ, содержащий в себе 11 килограммов. “Любопытство” – несёт РИТЭГ с 4.8 кг. Причём, есть предположения, что этот плутоний уже был куплен в России…

Это и приоткрывает завесу тайны над вопросом “массового усыхания” американского тактического ядерного оружия. Подозреваю, что все В61, произведенные до начала 80х годов ХХ века они разобрали сами, так сказать, во избежание “внезапных случайностей”. А также в виду неизвестности: – а сработает ли изделие, как надо, если, не приведи Господи, дело таки дойдет до его практического применения? Но теперь начал “подходить срок” оставшейся части арсенала и судя по всему старые приемы с ним уже не проходят. Бомбы надо разбирать, но сделать новые в Америке уже не из чего. От слова – вообще. Технологии обогащения урана утрачены, наработка оружейного плутония остановлена теперь уже по обоюдной договоренности России и США, специальные реакторы остановлены. Специалистов практически не осталось. Да и денег начинать эти ядерные танцы с начала в нужном количестве, как выяснилось, у США уже тоже нет. А отказаться от тактического ядерного оружия нельзя по целому ряду политических причин. Да и вообще, в США все, от политиков до военных стратегов слишком сильно привыкли к наличию у себя тактической ядерной дубинки. Без нее им как-то неуютно, холодно, страшно и очень одиноко.

Впрочем, судя по информации открытых источников, пока ядерная начинка в В61 еще не совсем до конца «протухла». Лет 15 – 20 изделие еще срабатывать будет. Другой вопрос, что про установку на максимальную мощность можно забыть. Значит что? Значит надо придумать, как ту же бомбу можно класть точнее! Расчеты на матмоделях показали, что при сокращении радиуса круга, в который изделие будет гарантированно попадать, до 30 метров, и обеспечения не наземного, а подземного подрыва боевой части на глубине хотя бы от 3 до 12 метров, разрушительная сила удара, за счет процессов, протекающих в плотное среде грунтов, получается той же, а мощность взрыва можно уменьшить до 15 раз. Грубо говоря, тот же результат достигается 17ю килотоннами, вместо 170. Как это сделать? Да элементарно, Ватсон!ВВС уже скоро как 20 лет применяют технологию Joint Direct Attack Munition (JDAM). Берется обычная “тупая” (от английского dumb) бомба.

На нее навешивается комплект наведения, включающий использование GPS, заменяется хвостовая часть с пассивной на активно подруливающую по командам бортового компьютера, и вот вам новая, уже”умная”(smart) бомба, способная поражать цель точно. Кроме того, замена материалов некоторых элементов корпуса и головного обтекателя позволяет оптимизировать траекторию встречи изделия с преградой так, чтобы за счет собственной кинетической энергии оно могло до взрыва проникать в грунт на нужную глубину Технология была разработана корпорацией Boeing в 1997 году по объединенному заказу ВВС И ВМС США. Во время “Второй Иракской” известен случай поражения 500 килограммовой JDAM иракского бункера, находившегося на глубине 18 метров под землей. Причем подрыв боевой части самой бомбы произошел на минус третьем уровне бункера, находившемся еще 12-ю метрами ниже. Сказано – сделано! У США появилась программа модернизации всех 400 “тактических” и 200 “запасных” В61 в новейшую модернизацию В61-12. Впрочем, ходят слухи, что “высотные” варианты под эту программу попадут тоже.

Принцип работы атомной бомбы - фото 63 - изображение 63

На фото из программы испытаний хорошо видно, что инженеры пошли именно таким путем. На хвостовик, торчащий за стабилизаторами внимания обращать не стоит. Это элемент крепления к испытательному стенду в аэродинамической трубе.

Принцип работы атомной бомбы - изображение 64 - изображение 64

Важно отметить, что в центральной части изделия появилась вставка, в которой расположены маломощные ракетные двигатели, выхлоп сопел которых обеспечивает бомбе собственное вращение по продольной оси. В сочетании с головкой самонаведения и активными рулями, В61-12 теперь может планировать на дальность до 120 – 130 километров, позволяя самолету-носителю производить ее сброс без захода в зону ПВО цели.20 октября 2015 года ВВС США провели бросковые испытания образца новой тактической термоядерной бомбы на полигоне в штате Невада, использовав в качестве носителя истребитель-бомбардировщик F-15E. Боеприпас без заряда уверенно поразил круг радиусом 30 метров.

Принцип работы атомной бомбы - фотография 65 - изображение 65

Насчет точности (КВО):

Принцип работы атомной бомбы - изображение 66 - изображение 66

Это значит, что формально американцам удалось (есть такое у них выражение) схватить Бога за бороду. Под соусом “просто модернизации одного очень-очень старого изделия”, которое, к тому же, ни под один из свежезаключенных договоров не подпадает, США создали “ядерное шило” с повышенной дальностью и точностью. С учетом особенностей физики ударной волны подземного взрыва и модернизации боевой части под 0,3 – 1,5 – 10 – 35 (по другим источникам до 50) килотонн, в проникающем режиме В61-12 может обеспечить такие же разрушения, как при обычном наземном взрыве мощностью от 750 до 1250 килотонн.

Правда, оборотной стороной успеха стали… деньги и союзники. На сами поиски решения, включая бросковые испытания на полигоне, с 2010 года Пентагон потратил всего 2 млрд. долларов, что по американским меркам сущие пустяки. Правда, возникает ехидный вопрос, что они такого нового там придумывали, если учесть, что самый дорогой серийный комплект оборудования для переоснащения сопоставимой по размеру и весу обычной фугасной авиабомбы типа GBU там стоит всего 75 тыс. дол? Ну да ладно, чего в чужой карман заглядывать.Другое дело, что сами эксперты из NNSA прогнозируют размер расходов на переделку всего текущего боезапаса В61 в сумме, по меньшей мере в 8,1 млрд. долл. к 2024 году. Это если ничто никуда к тому моменту не подорожает, что для американских военных программ есть ожидание абсолютно фантастическое. Хотя… если даже этот бюджет поделить на 600 изделий, предполагающихся к модернизации, то калькулятор мне подсказывает, что денег понадобится как минимум по 13,5 млн. баксов за штуку. Куда уж тут еще дороже, учитывая розничную цену обычного комплекта “умности для бомбы”?

Впрочем, существует весьма ненулевая вероятность, что вся программа В61-12 полностью так и не будет реализована. Названная сумма уже вызвала серьезное недовольство Конгресса США, серьезно занятого поиском возможностей секвестра расходов и сокращения бюджетных программ. Включая оборонные. Пентагон, само собой, бьется на смерть. Заместитель министра обороны США по проблемам глобальной стратегии Мадлен Кридон заявила на слушаниях в Конгрессе, что “воздействие секвестра угрожает подорвать усилия [по модернизации ядерных боеприпасов] и способствовать дальнейшему росту незапланированных затрат за счет удлинения периодов разработки и производства”. По ее словам, уже в нынешнем виде сокращения бюджета к настоящему моменту привели к переносу сроков начала реализации программы модернизации В61 примерно на шесть месяцев. Т.е. начало серийного производства В61-12 сдвинулся до начала 2020 года.

С другой стороны, у заседающих в разных контрольно-наблюдательных и всяких там бюджетно-финансовых комиссиях гражданских конгрессменов для секвестра существует свой резон. Самолет F-35, рассматривающийся в качестве основного носителя новых термоядерных авиабомб, все еще толком не летает. Программа его поставок в войска уже в который раз сорвана и неизвестно, будет ли она исполнена вообще. Европейские партнеры по НАТО все больше выражают озабоченность по поводу опасности повышения “тактической заточенности” модернизированных В61 и неизбежный “какой-то ответ со стороны России”. А она уже успела за прошедшие несколько лет продемонстрировать способность парировать новые угрозы категорически ассиметричными способами. Как бы не получилось так, что в результате ответных мер Москвы, ядерная безопасность в Европе, вопреки сладким речам Вашингтона, не увеличилась, а, наоборот, как бы не уменьшилась. Они все чаще цепляются за стремление к безъядерному статусу Европы. И модернизированные термоядерные бомбы их совершенно не радуют. Разве что новый премьер-министр Великобритании в своем первом выступлении при вступлении в должность что-то там про ядерное сдерживание пообещала. Остальные же, особенно Германия, Франция и Италия, так вообще не стесняются заявлять, что против реально у них существующих проблем с мигрантами и террористических угроз тактическое ядерное оружие может помочь в наименьшей степени.

Но деваться Пентагону все равно некуда. Если не модернизировать эти бомбы в ближайшие 4 – 8 лет, то “ржа сожрет” и половину текущего боезапаса…А еще через пяток лет вопрос модернизации может сняться сам собой, так сказать, в виду пропадания предмета для модернизации.И, кстати, с начинкой боеголовок стратегического ядерного оружия у них ведь те же проблемы…

[источники]источникиhttp://geoenergetics.ru/2016/08/03/kak-rzha-sozhrala-amerikanskie-termoyadernye-aviabomby/

Вот что мы еще интересного обсуждали про ядерное оружие: давайте вспомним Как у Пакистана появилось ядерное оружие и что это за Атомное оружие нейтральной страны. Я вам могу рассказать о том, Где лежит потерянная атомная бомба, а так же о том, что существует Атомный маяк и Единственный в мире атомный лихтеровоз . Вот тут можно увидеть, Как атомную бомбу вручную запускали и пытались построить Атомный самолет

Tags: Оружие, США Subscribe to Telegram channel masterok

Как работает водородная бомба (6 фото + видео)

Принцип работы атомной бомбы - фото 67 - изображение 67

Принцип работы атомной бомбы - фотография 68 - изображение 68

Все уже успели обсудить одну из самых неприятных новостей декабря — успешные испытания Северной Кореей водородной бомбы. Ким Чен Ын не преминул намекнуть (прямо заявить) о том, что готов в любой момент превратить оружие из оборонительного в наступательное, чем вызывал небывалый ажиотаж в прессе всего мира. Впрочем, нашлись и оптимисты, заявившие о фальсификации испытаний: мол, и тень от чучхе не туда падает, и радиоактивных осадков что-то не видно. Но почему наличие у страны-агрессора водородной бомбы является столь значительным фактором для свободных стран, ведь даже ядерные боеголовки, которые у Северной Кореи имеются в достатке, еще никого так не пугали?

Содержание

  • 1 Что это
  • 2 Чем водородная бомба отличается от атомной
  • 3 Первое испытание
  • 4 Ударная волна
  • 5 Тепловой эффект
  • 6 Огненный шар
  • 7 Радиационное заражение
  • 8 Царь-бомба

Что это

Принцип работы атомной бомбы - фотография 69 - изображение 69

Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Принцип действия HB основан на энергии, которая вырабатывается при термоядерном синтезе ядер водорода — точно такой же процесс происходит на Солнце.

Чем водородная бомба отличается от атомной

Принцип работы атомной бомбы - фотография 70 - изображение 70

Термоядерный синтез — процесс, который происходит во время детонации водородной бомбы — самый мощный тип доступной человечеству энергии. В мирных целях его использовать мы еще не научились, зато приспособили к военным. Эта термоядерная реакция, подобная той, что можно наблюдать на звездах, высвобождает невероятный поток энергии. В атомной же энергия получается от деления атомного ядра, поэтому взрыв атомной бомбы намного слабее.

Первое испытание

И Советский Союз вновь опередил многих участников гонки холодной войны. Первую водородную бомбу, изготовленную под руководством гениального Сахарова, испытали на секретном полигоне Семипалатинска — и они, мягко говоря, впечатлили не только ученых, но и западных лазутчиков.

Ударная волна

Принцип работы атомной бомбы - изображение 71 - изображение 71

Прямое разрушительное воздействие водородной бомбы — сильнейшая, обладающая высокой интенсивностью ударная волна. Ее мощность зависит от размера самой бомбы и той высоты, на которой произошла детонация заряда.

Тепловой эффект

Принцип работы атомной бомбы - изображение 72 - изображение 72

Водородная бомба всего в 20 мегатонн (размеры самой большой испытанной на данный момент бомбы — 58 мегатонн) создает огромное количество тепловой энергии: бетон плавился в радиусе пяти километров от места испытания снаряда. В девятикилометровом радиусе будет уничтожено все живое, не устоят ни техника, ни постройки. Диаметр воронки, образованной взрывом, превысит два километра, а глубина ее будет колебаться около пятидесяти метров.

Огненный шар

Принцип работы атомной бомбы - фото 73 - изображение 73

Самым зрелищным после взрыва покажется наблюдателям огромный огненный шар: пылающие бури, инициированные детонацией водородной бомбы, будут поддерживать себя сами, вовлекая в воронку все больше и больше горючего материала.

Радиационное заражение

Принцип работы атомной бомбы - фото 74 - изображение 74

Но самым опасным последствием взрыва станет, конечно же, радиационное заражение. Распад тяжелых элементов в бушующем огненном вихре наполнит атмосферу мельчайшими частицами радиоактивной пыли — она настолько легка, что попадая в атмосферу, может обогнуть земной шар два-три раза и только потом выпадет в виде осадков. Таким образом, один взрыв бомбы в 100 мегатонн может иметь последствия для всей планеты.

Царь-бомба

58 мегатонн — вот, сколько весила самая крупная водородная бомба, взорванная на полигоне архипелага Новая Земля. Ударная волна три раза обогнула земной шар, заставив противников СССР лишний раз увериться в огромной разрушительной силе этого оружия. Весельчак Хрущев на пленуме шутил, что бомбу не сделали больше только из опасений разбить стекла в Кремле.

Похожие публикации: Россия примет на вооружение новые транспортные самолеты Ил-112В 10 новейших моделей самолетов (10 фото) Нет, варп-двигатель пока не был случайно изобретен (3 фото) Металлический пенопласт сделает военные корабли непотопляемыми (2 фото) Создана камера для охотников за привидениями (3 фото) Созданы носки, вырабатывающие электричество из мочи Интеллект суперкомпьютера IBM Watson будет управлять «умными» автомобилями (+видео) Восьмое чудо света: новый саркофаг над Чернобыльским реактором (5 фото) Самые опасные штурмовые винтовки мира по мнению экспертов (5 фото) «Пингвин» дошел до Полюса недоступности. Уникальный полярный вездеход, созданный на базе БТР-50П (9 фото)

Ядерное оружие третьего поколения... (2)

Принцип работы атомной бомбы - фото 75 - изображение 75

Ядерное оружие третьего поколения... (2)

Принцип работы атомной бомбы - фото 76 - изображение 76

chemicalbrosers

December 15th, 2015

Очень понравилась заметка, решили перепостить (по частям, ибо в стандартный пост не влазит). Первая часть.

«Супер-ЭМИ»

• Вскоре после окончания Второй мировой войны, в условиях монополии на ядерное оружие, Соединенные Штаты возобновили испытания с целью его совершенствования и определения поражающих факторов ядерного взрыва. В конце июня 1946 года в районе атолла Бикини (Маршалловы острова) под шифром «Операция Кроссроудс» были проведены ядерные взрывы, в ходе которых исследовалось поражающее действие атомного оружия.

• В ходе этих испытательных взрывов было обнаружено новое физическое явление — образование мощного импульса электромагнитного излучения (ЭМИ), к которому сразу же был проявлен большой интерес. Особенно значительным оказался ЭМИ при высоких взрывах. Летом 1958 года были произведены ядерные взрывы на больших высотах. Первую серию под шифром «Хардтэк» провели над Тихим океаном вблизи острова Джонстон. В ходе испытаний были взорваны два заряда мегатонного класса: «Тэк» — на высоте 77 километров и «Ориндж» — на высоте 43 километра.

Принцип работы атомной бомбы - изображение 77 - изображение 77

• В 1962 году были продолжены высотные взрывы: на высоте 450 км под шифром «Старфиш» был произведен взрыв боеголовки мощностью 1,4 мегатонны. Советский Союз также в течение 1961-1962 гг. провел серию испытаний, в ходе которых исследовалось воздействие высотных взрывов (180-300 км) на функционирование аппаратуры систем ПРО.

При проведении этих испытаний были зафиксированы мощные электромагнитные импульсы, которые обладали большим поражающим действием на электронную аппаратуру, линии связи и электроснабжения, радио- и радиолокационные станции на больших расстояниях. С тех пор военные специалисты продолжали уделять большое внимание исследованию природы этого явления, его поражающего действия, способов защиты от него своих боевых и обеспечивающих систем.

• Физическая природа ЭМИ определяется взаимодействием Y-квантов мгновенного излучения ядерного взрыва с атомами газов воздуха: Y-кванты выбивают из атомов электроны (так называемые комптоновские электроны), которые движутся с огромной скоростью в направлении от центра взрыва. Поток этих электронов, взаимодействуя с магнитным полем Земли, создает импульс электромагнитного излучения. При взрыве заряда мегатонного класса на высотах несколько десятков километров напряженность электрического поля на поверхности земли может достигать десятков киловольт на метр.

Принцип работы атомной бомбы - фотография 78 - изображение 78

• На основе полученных в ходе испытаний результатов военные специалисты США развернули в начале 80-х годов исследования, направленные на создание еще одного вида ядерного оружия третьего поколения — Супер-ЭМИ с усиленным выходом электромагнитного излучения.

Принцип работы атомной бомбы - фото 79 - изображение 79

• Для увеличения выхода Y-квантов предполагалось создать вокруг заряда оболочку из вещества, ядра которого, активно взаимодействуя с нейтронами ядерного взрыва, испускают Y-излучение высоких энергий. Специалисты считают, что с помощью Супер-ЭМИ возможно создать напряженность поля у поверхности Земли порядка сотен и даже тысяч киловольт на метр.По расчетам американских теоретиков, взрыв такого заряда мощностью 10 мегатонн на высоте 300-400 км над географическим центром США — штатом Небраска приведет к нарушению работы радиоэлектронных средств почти на всей территории страны в течение времени, достаточном для срыва ответного ракетно-ядерного удара.

• Дальнейшее направление работ по созданию Супер-ЭМИ было связано с усилением его поражающего действия за счет фокусировки Y-излучения, что должно было привести к увеличению амплитуды импульса. Эти свойства Супер-ЭМИ делают его оружием первого удара, предназначенном для выведения из строя системы государственного и военного управления, МБР, особенно мобильного базирования, ракет на траектории, радиолокационных станций, космических аппаратов, систем энергоснабжения и т.п. Таким образом, Супер-ЭМИ имеет явно наступательный характер и является дестабилизирующим оружием первого удара.

Рентгеновский лазер с ядерной накачкой

• Во второй половине 70-х годов в Ливерморской радиационной лаборатории были начаты исследования по созданию «противоракетного оружия XXI века» — рентгеновского лазера с ядерным возбуждением. Это оружие с самого начала замышлялось в качестве основного средства уничтожения советских ракет на активном участке траектории, до разделения боеголовок. Новому оружию присвоили наименование — «оружие залпового огня».

Принцип работы атомной бомбы - фото 80 - изображение 80

• В схематическом виде новое оружие можно представить в виде боеголовки, на поверхности которой укрепляется до 50 лазерных стержней. Каждый стержень имеет две степени свободы и подобно орудийному стволу может быть автономно направлен в любую точку пространства. Вдоль оси каждого стержня, длиной несколько метров, размещается тонкая проволока из плотного активного материала, «такого как золото». Внутри боеголовки размещается мощный ядерный заряд, взрыв которого должен выполнять роль источника энергии для накачки лазеров.

• По оценкам некоторых специалистов, для обеспечения поражения атакующих ракет на дальности более 1000 км потребуется заряд мощностью несколько сотен килотонн. Внутри боеголовки также размещается система прицеливания с быстродействующим компьютером, работающим в реальном масштабе времени.

• Для борьбы с советскими ракетами военными специалистами США была разработана особая тактика его боевого использования. С этой целью ядерно-лазерные боеголовки предлагалось разместить на баллистических ракетах подводных лодок (БРПЛ). В «кризисной ситуации» или в период подготовки к нанесению первого удара подлодки, оснащенные этими БРПЛ, должны скрытно выдвинуться в районы патрулирования и занять боевые позиции как можно ближе к позиционным районам советских МБР: в северной части Индийского океана, в Аравийском, Норвежском, Охотском морях.

• При поступлении сигнала о старте советских ракет производится пуск ракет подводных лодок. Если советские ракеты поднялись на высоту 200 км, то для того, чтобы выйти на дальность прямой видимости, ракетам с лазерными боеголовками необходимо подняться на высоту около 950 км. После этого система управления совместно с компьютером производит наведение лазерных стержней на советские ракеты. Как только каждый стержень займет положение, при котором излучение будет попадать точно в цель, компьютер подаст команду на подрыв ядерного заряда.

Принцип работы атомной бомбы - изображение 81 - изображение 81

• Огромная энергия, выделяющаяся при взрыве в виде излучений, мгновенно переведёт активное вещество стержней (проволоку) в плазменное состояние. Через мгновение эта плазма, охлаждаясь, создаст излучение в рентгеновском диапазоне, распространяющееся в безвоздушном пространстве на тысячи километров в направлении оси стержня. Сама лазерная боеголовка через несколько микросекунд будет разрушена, но до этого она успеет послать мощные импульсы излучения в сторону целей.

• Поглощаясь в тонком поверхностном слое материала ракеты, рентгеновское излучение может создать в нем чрезвычайно высокую концентрацию тепловой энергии, что вызовет его взрывообразное испарение, приводящее к образованию ударной волны и, в конечном счете, к разрушению корпуса.

• Однако создание рентгеновского лазера, который считался краеугольным камнем рейгановской программы СОИ, встретилось с большими трудностями, которые пока не удалось преодолеть. Среди них на первых местах стоят сложности фокусировки лазерного излучения, а также создание эффективной системы наведения лазерных стержней.

• Первые подземные испытания рентгеновского лазера были проведены в штольнях Невады в ноябре 1980 года под кодовым названием «Дофин». Полученные результаты подтвердили теоретические выкладки ученых, однако, выход рентгеновского излучения оказался весьма слабым и явно недостаточным для уничтожения ракет. После этого последовала серия испытательных взрывов «Экскалибур», «Супер-Экскалибур», «Коттедж», «Романо», в ходе которых специалисты преследовали главную цель — повысить интенсивность рентгеновского излучения за счет фокусировки.

• В конце декабря 1985 года был произведен подземный взрыв «Голдстоун» мощностью около 150 кт, а в апреле следующего года — испытание «Майти Оук» с аналогичными целями. В условиях запрета на ядерные испытания на пути создания этого оружия возникли серьезные препятствия.

• Необходимо подчеркнуть, что рентгеновский лазер является, прежде всего, ядерным оружием и, если его взорвать вблизи поверхности Земли, то он будет обладать примерно таким же поражающим действием, что и обычный термоядерный заряд такой же мощности.   http://kak.znate.ru/docs/index-63308.html

«Гиперзвуковая шрапнель»

• В ходе работ по программе СОИ, теоретические расчеты и результаты моделирования процесса перехвата боеголовок противника показали, что первый эшелон ПРО, предназначенный для уничтожения ракет на активном участке траектории, полностью решить эту задачу не сможет. Поэтому необходимо создать боевые средства, способные эффективно уничтожать боеголовки в фазе их свободного полета.

Принцип работы атомной бомбы - фотография 82 - изображение 82

• С этой целью специалисты США предложили использовать мелкие металлические частицы, разогнанные до высоких скоростей с помощью энергии ядерного взрыва. Основная идея такого оружия состоит в том, что при высоких скоростях даже маленькая плотная частица (массой не более грамма) будет обладать большой кинетической энергией. Поэтому при соударении с целью частица может повредить или даже пробить оболочку боеголовки. Даже в том случае, если оболочка будет только повреждена, то при входе в плотные слои атмосферы она будет разрушена в результате интенсивного механического воздействия и аэродинамического нагрева.

• Естественно, при попадании такой частицы в тонкостенную надувную ложную цель, ее оболочка будет пробита и она в вакууме сразу же потеряет свою форму. Уничтожение легких ложных целей значительно облегчит селекцию ядерных боеголовок и, тем самым, будет способствовать успешной борьбе с ними.

• Предполагается, что конструктивно такая боеголовка будет содержать ядерный заряд сравнительно небольшой мощности с автоматической системой подрыва, вокруг которого создается оболочка, состоящая из множества мелких металлических поражающих элементов. При массе оболочки 100 кг можно получить более 100 тысяч осколочных элементов, что позволит создать сравнительно большое и плотное поле поражения. В ходе взрыва ядерного заряда образуется раскаленный газ — плазма, который, разлетаясь с огромной скоростью, увлекает за собой и разгоняет эти плотные частицы. Сложной технической задачей при этом является сохранение достаточной массы осколков, поскольку при их обтекании высокоскоростным потоком газа будет происходить унос массы с поверхности элементов.

• В США была проведена серия испытаний по созданию «ядерной шрапнели» по программе «Прометей». Мощность ядерного заряда в ходе этих испытаний составляла всего несколько десятков тонн. Оценивая поражающие возможности этого оружия, следует иметь в виду, что в плотных слоях атмосферы частицы, движущиеся со скоростями более 4-5 километров в секунду, будут сгорать. Поэтому «ядерную шрапнель» можно применять только в космосе, на высотах более 80-100 км, в условиях безвоздушного пространства.

• Соответственно этому, шрапнельные боеголовки могут с успехом применяться, помимо борьбы с боеголовками и ложными целями, также в качестве противокосмического оружия для уничтожения спутников военного назначения, в частности, входящих в систему предупреждения о ракетном нападении (СПРН). Поэтому возможно его боевое использование в первом ударе для «ослепления» противника.

• Рассмотренные выше различные виды ядерного оружия отнюдь не исчерпывают всех возможностей в создании его модификаций. Это, в частности, касается проектов ядерного оружия с усиленным действием воздушной ядерной волны, повышенным выходом Y-излучения, усилением радиоактивного заражения местности (типа пресловутой «кобальтовой» бомбы) и др.

• В последнее время в США рассматриваются проекты ядерных зарядов сверхмалой мощности:

— мини-ньюкс (мощность сотни тонн),

— микро-ньюкс (десятки тонн),

— тайни-ньюкс (единицы тонн), которые кроме малой мощности, должны быть значительно более «чистыми», чем их предшественники.

• Процесс совершенствования ядерного оружия продолжается и нельзя исключить появления в будущем сверхминиатюрных ядерных зарядов, созданных на основе использования сверхтяжелых трансплутониевых элементов с критической массой от 25 до 500 граммов. У трансплутониевого элемента курчатовия величина критической массы составляет около 150 граммов.

• Ядерное устройство при использовании одного из изотопов калифорния будет иметь настолько малые размеры, что, обладая мощностью в несколько тонн тротила, может быть приспособлено для стрельбы из гранатометов и стрелкового оружия.

Принцип работы атомной бомбы - фото 83 - изображение 83

• Все вышесказанное свидетельствует о том, что использование ядерной энергии в военных целях обладает значительными потенциальными возможностями и продолжение разработок в направлении создания новых образцов оружия может привести к «технологическому прорыву», который снизит «ядерный порог», окажет отрицательное влияние на стратегическую стабильность.

• Запрещение всех ядерных испытаний если и не перекрывает полностью пути развития и совершенствования ядерного оружия, то значительно тормозит их. В этих условиях особое значение приобретает взаимная открытость, доверительность, ликвидация острых противоречий между государствами и создание, в конечном счете, эффективной международной системы коллективной безопасности.

Принцип работы атомной бомбы - фото 84 - изображение 84

/Владимир Белоус, генерал-майор, профессор Академии военных наук

http://army-news.ru/2011/10/yadernoe-oruzhie-tretego-pokoleniya/

ОтсюдаTags: ОМП, гражданская оборона, радиация

1. АТОМНАЯ БОМБА: СОСТАВ, БОЕВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ЦЕЛЬ СОЗДАНИЯ

Принцип работы атомной бомбы - изображение 85 - изображение 85

реферат

Прежде чем начать изучение строения атомной бомбы, необходимо разобраться в терминологии по данной проблеме. Итак, в научных кругах, существуют специальные термины, отображающие характеристики атомного оружия. Среди них, особо отметим следующие:

Атомная бомба - первоначальное название авиационной ядерной бомбы, действие которой основано на взрывной цепной ядерной реакции деления. С появлением так называемой водородной бомбы, основанной на термоядерной реакции синтеза, утвердился общий для них термин - ядерная бомба.

Ядерная бомба - авиационная бомба с ядерным зарядом, обладает большой разрушительной силой. Первые две ядерные бомбы с тротиловым эквивалентом около 20 кт каждая были сброшены американской авиацией на японские города Хиросима и Нагасаки, соответственно 6 и 9 августа 1945, и вызвали огромные жертвы и разрушения. Современные ядерные бомбы имеют тротиловый эквивалент от десятков до миллионов тонн.

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.

Ядерное оружие - совокупность ядерных боеприпасов, средств их доставки к цели и средств управления. Относится к оружию массового поражения; обладает громадной разрушительной силой. По выше указанной причине, США и СССР вкладывали огромные средства в разработку ядерного оружия. По мощности зарядов и дальности действия ядерное оружие делится на тактическое, оперативно-тактическое и стратегическое. Применение ядерного оружия в войне гибельно для всего человечества.

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

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

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

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

Для отражения строения и состава атомной бомбы, в качестве прототипа проанализируем плутониевую бомбу "Толстяк" (рис. 1) сброшенную 9 августа 1945 года на японский город Нагасаки.

атомный ядерный бомба взрыв

Рисунок 1 - Атомная бомба "Толстяк"

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

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. 2).

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

Оболочка (обычно из урана), служащая отражателем нейтронов.

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

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.

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

Рисунок 2 - Принцип действия плутониевой бомбы

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.

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.

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.

Ядерное оружие

Принцип работы атомной бомбы - фото 86 - изображение 86

www.Grandars.ru » Безопасность жизнедеятельности » Чрезвычайные ситуации

Ядерное оружие: характеристика поражающих факторов и защита от них

Ядерное оружие - оружие массового поражения взрывного действия, основанное на использовании внутриядерной энергии, выделяющейся при цепных реакциях деления тяжелых ядер некоторых изотопов урана и плутония или при термоядерных реакциях синтеза изотопов водорода (дейтерия и трития) в более тяжелые, например ядра изогона гелия. При термоядерных реакциях выделяется энергии в 5 раз больше, чем при реакциях деления (при одной и той же массе ядер).

Ядерное оружие включает различные ядерные боеприпасы, средства доставки их к цели (носители) и средства управления.

В зависимости от способа получения ядерной энергии боеприпасы подразделяют на ядерные (на реакциях деления), термоядерные (на реакциях синтеза), комбинированные (в которых энергия получается по схеме «деление - синтез - деление»). Мощность ядерных боеприпасов измеряется тротиловым эквивалентом, т. с. массой взрывчатого вещества тротила, при взрыве которою выделяется такое количество энергии, как при взрыве данного ядерного босирипаса. Тротиловый эквивалент измеряется в тоннах, килотоннах (кт), мегатоннах (Мт).

На реакциях деления конструируются боеприпасы мощностью до 100 кт, на реакциях синтеза - от 100 до 1000 кт (1 Мт). Комбинированные боеприпасы могут быть мощностью более 1 Мт. По мощности ядерные боеприпасы делят на сверхмалые (до 1 кг), малые (1 -10 кт), средние (10-100 кт) и сверхкрупные (более 1 Мт).

В зависимости от целей применения ядерного оружия ядерные взрывы могут быть высотными (выше 10 км), воздушными (не выше 10 км), наземными (надводными), подземными (подводными).

Принцип работы атомной бомбы - фото 87 - изображение 87

Оружие массового поражения и защита от него

Поражающие факторы ядерного взрыва

Основными поражающими факторами ядерного взрыва являются: ударная волна, световое излучение ядерного взрыва, проникающая радиация, радиоактивное заражение местности и электромагнитный импульс.

Ударная волна

Ударная волна (УВ) - область резко сжатого воздуха, распространяющаяся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью.

Раскаленные пары и газы, стремясь расшириться, производят резкий удар по окружающим слоям воздуха, сжимают их до больших давлений и плотности и нагревают до высокой температуры (несколько десятков тысяч градусов). Этот слой сжатого воздуха представляет ударную волну. Передняя граница сжатого слоя воздуха называется фронтом ударной волны. За фронтом УВ следует область разряжения, где давление ниже атмосферного. Вблизи центра взрыва скорость распространения УВ в несколько раз превышает скорость звука. С увеличением расстояния от места взрыва скорость распространения волны быстро падает. На больших расстояниях ее скорость приближается к скорости распространения звука в воздухе.

Ударная волна боеприпаса средней мощности проходит: первый километр за 1,4 с; второй - за 4 с; пятый - за 12 с.

Поражающее воздействие УВ на людей, технику, здания и сооружения характеризуется: скоростным напором; избыточным давлением во фронте движения УВ и временем ее воздействия на объект (фаза сжатия).

Воздействие УВ на людей может быть непосредственным и косвенным. При непосредственном воздействии причиной травм является мгновенное повышение давления воздуха, что воспринимается как резкий удар, ведущий к переломам, повреждению внутренних органов, разрыву кровеносных сосудов. При косвенном воздействии люди поражаются летящими обломками зданий и сооружений, камнями, деревьями, битым стеклом и другими предметами. Косвенное воздействие достигает 80 % от всех поражений.

При избыточном давлении 20-40 кПа (0,2-0,4 кгс/см2) незащищенные люди могут получить легкие поражения (легкие ушибы и контузии). Воздействие УВ с избыточным давлением 40-60 кПа приводит к поражениям средней тяжести: потеря сознания, повреждение органов слуха, сильные вывихи конечностей, поражения внутренних органов. Крайне тяжелые поражения, нередко со смертельным исходом, наблюдаются при избыточном давлении свыше 100 кПа.

Степень поражения ударной волной различных объектов зависит от мощности и вида взрыва, механической прочности (устойчивости объекта), а также от расстояния, на котором произошел взрыв, рельефа местности и положения объектов на местности.

Для защиты от воздействия УВ следует использовать: траншеи, щели и окопы, снижающие се действие в 1,5-2 раза; блиндажи - в 2-3 раза; убежища - в 3-5 раз; подвалы домов (зданий); рельеф местности (лес, овраги, лощины и т. д.).

Световое излучение

Световое излучение - это поток лучистой энергии, включающий ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные лучи.

Его источник - светящаяся область, образуемая раскаленными продуктами взрыва и раскаленным воздухом. Световое излучение распространяется практически мгновенно и длится, в зависимости от мощности ядерного взрыва, до 20 с. Однако сила его такова, что, несмотря на кратковременность, оно способно вызывать ожоги кожи (кожных покровов), поражение (постоянное или временное) органов зрения людей и возгорание горючих материалов объектов. В момент образования светящейся области температура на ее поверхности достигает десятков тысяч градусов. Основным поражающим фактором светового излучения является световой импульс.

Световой импульс - количество энергии в калориях, падающей на единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению излучения, за все время свечения.

Ослабление светового излучения возможно вследствие экранирования его атмосферной облачностью, неровностями местности, растительностью и местными предметами, снегопадом или дымом. Так, густой лее ослабляет световой импульс в А-9 раз, редкий - в 2-4 раза, а дымовые (аэрозольные) завесы - в 10 раз.

Для защиты населения от световою излучения необходимо использовать защитные сооружения, подвалы домов и зданий, защитные свойства местности. Любая преграда, способная создать тень, защищает от прямого действия светового излучения и исключает ожоги.

Проникающая радиация

Проникающая радиация - ноток гамма-лучей и нейтронов, излучаемых из зоны ядерного взрыва. Время ее действия составляет 10-15 с, дальность - 2-3 км от центра взрыва.

При обычных ядерных взрывах нейтроны составляют примерно 30 %, при взрыве нейтронных боеприпасов - 70-80 % от у-излучения.

Поражающее действие проникающей радиации основано на ионизации клеток (молекул) живого организма, приводящей к гибели. Нейтроны, кроме того, взаимодействуют с ядрами атомов некоторых материалов и могут вызвать в металлах и технике наведенную активность.

Основным параметром, характеризующим проникающую радиацию, является: для у-излучений - доза и мощность дозы излучения, а для нейтронов - поток и плотность потока.

Допустимые дозы облучения населения в военное время: однократная - в течение 4 суток 50 Р; многократная - в течение 10-30 суток 100 Р; в течение квартала - 200 Р; в течение года - 300 Р.

В результате прохождения излучений через материалы окружающей среды уменьшается интенсивность излучения. Ослабляющее действие принято характеризовать слоем половинного ослабления, т. с. такой толщиной материала, проходя через которую радиация уменьшается в 2 раза. Например, в 2 раза ослабляют интенсивность у-лучей: сталь толщиной 2,8 см, бетон - 10 см, грунт - 14 см, дерево - 30 см.

В качестве защиты от проникающей радиации используются защитные сооружения ГО, которые ослабляют ее воздействие от 200 до 5000 раз. Слой фунта в 1,5 м защищает от проникающей радиации практически полностью.

Радиоактивное загрязнение (заражение)

Радиоактивное загрязнение воздуха, местности, акватории и расположенных на них объектов происходит в результате выпадения радиоактивных веществ (РВ) из облака ядерного взрыва.

При температуре примерно 1700 °С свечение светящейся области ядерного взрыва прекращается и она превращается в темное облако, к которому поднимается пылевой столб (поэтому облако имеет грибовидную форму). Это облако движется по направлению ветра, и из него выпадают РВ.

Источниками РВ в облаке являются продукты деления ядерного горючего (урана, плутония), непрореагировавшая часть ядерного горючего и радиоактивные изотопы, образующиеся в результате действия нейтронов на грунт (наведенная активность). Эти РВ, находясь на загрязненных объектах, распадаются, испуская ионизирующие излучения, которые фактически и являются поражающим фактором.

Параметрами радиоактивного загрязнения являются доза облучения (по воздействию на людей) и мощность дозы излучения - уровень радиации (по степени загрязнения местности и различных объектов). Эти параметры являются количественной характеристикой поражающих факторов: радиоактивного загрязнения при аварии с выбросом РВ, а также радиоактивною загрязнения и проникающей радиации при ядерном взрыве.

На местности, подвергшейся радиоактивному заражению при ядерном взрыве, образуются два участка: район взрыва и след облака.

По степени опасности зараженную местность по следу облака взрыва принято делить на четыре зоны (рис. 1):

Зона А - зона умеренного заражения. Характеризуется дозой излучения до полного распада радиоактивных веществ на внешней границе зоны 40 рад и на внутренней - 400 рад. Площадь зоны А составляет 70-80 % площади всего следа.

Зона Б - зона сильного заражения. Дозы излучения на границах равны соответственно 400 рад и 1200 рад. Площадь зоны Б - примерно 10 % площади радиоактивною следа.

Зона В - зона опасного заражения. Характеризуется дозами излучения на границах 1200 рад и 4000 рад.

Зона Г - зона чрезвычайно опасного заражения. Дозы на границах 4000 рад и 7000 рад.

Принцип работы атомной бомбы - фотография 88 - изображение 88

Рис. 1. Схема радиоактивного загрязнения местности в районе ядерного взрыва и по следу движения облака

Уровни радиации на внешних границах этих зон через 1 час после взрыва составляет соответственно 8, 80, 240, 800 рад/ч.

Большая часть радиоактивных осадков, вызывающая радиоактивное заражение местности, выпадает из облака за 10-20 ч после ядерного взрыва.

Электромагнитный импульс

Электромагнитный импульс (ЭМИ) - это совокупность электрических и магнитных полей, возникающих в результате ионизации атомов среды под воздействием гамма-излучения. Продолжительность его действия составляет несколько миллисекунд.

Основными параметрами ЭМИ являются наводимые в проводах и кабельных линиях токи и напряжения, которые могут приводить к повреждению и выводу из строя радиоэлектронной аппаратуры, а иногда и к повреждению работающих с аппаратурой людей.

При наземном и воздушном взрывах поражающее действие электромагнитного импульса наблюдается на расстоянии нескольких километров от центра ядерного взрыва.

Наиболее эффективной защитой от электромагнитного импульса является экранирование линий энергоснабжения и управления, а также радио- и электроаппаратуры.

Обстановка, складывающаяся при применении ядерного оружия в очагах поражения.

Очаг ядерного поражения - это территория, в пределах которой в результате применения ядерного оружия произошли массовые поражения и гибель людей, сельскохозяйственных животных и растений, разрушения и повреждения зданий и сооружений, коммунально-энергетических и технологических сетей и линий, транспортных коммуникаций и других объектов.

Зоны очага ядерного взрыва

Для определения характера возможных разрушений, объема и условий проведения аварийно-спасательных и других неотложных работ очаг ядерного поражения условно делят на четыре зоны: полных, сильных, средних и слабых разрушений.

Зона полных разрушений имеет па границе избыточное давление на фронте ударной волны 50 кПа и характеризуется массовыми безвозвратными потерями среди незащищенного населения (до 100 %), полными разрушениями зданий и сооружений, разрушениями и повреждениями коммунально-энергетических и технологических сетей и линий, а также части убежищ гражданской обороны, образованием сплошных завалов в населенных пунктах. Лес полностью уничтожается.

Зона сильных разрушений с избыточным давлением на фронте ударной волны от 30 до 50 кПа характеризуется: массовыми безвозвратными потерями (до 90 %) среди незащищенного населения, полными и сильными разрушениями зданий и сооружений, повреждением коммунально- энергетических и технологических сетей и линий, образованием местных и сплошных завалов в населенных пунктах и лесах, сохранением убежищ и большинства противорадиационных укрытий подвального типа.

Зона средних разрушений с избыточным давлением от 20 до 30 кПа характеризуется безвозвратными потерями среди населения (до 20 %), средними и сильными разрушениями зданий и сооружений, образованием местных и очаговых завалов, сплошных пожаров, сохранением коммунально-энергетических сетей, убежищ и большинства противорадиационных укрытий.

Зона слабых разрушений с избыточным давлением от 10 до 20 кПа характеризуется слабыми и средними разрушениями зданий и сооружений.

Очаг поражения но количеству погибших и пораженных может быть соизмерим или превосходить очаг поражения при землетрясении. Так, при бомбежке (мощность бомбы до 20 кт) города Хиросима 6 августа 1945 г. его большая часть (60 %) была разрушена, а число погибших составило до 140 000 чел.

Персонал объектов экономики и население, попадающие в зоны радиоактивного заражения, подвергаются воздействию ионизирующих излучений, что вызывает лучевую болезнь. Тяжесть болезни зависит от полученной дозы излучения (облучения). Зависимость степени лучевой болезни от величины дозы излучения приведена в табл. 2.

Таблица 2. Зависимость степени лучевой болезни от величины дозы облучения

Степень лучевой болезни

Доза излучения, вызывающая заболевание, рад

людей

животных

Легкая (I)

100-200

150-250

Средняя (II)

200-400

250-400

Тяжелая (III)

400-600

400-750

Крайне тяжелая (IV)

Более 600

Более 750

В условиях военных действий с применением ядерного оружия в зонах радиоактивного заражения могут оказаться обширные территории, а облучение людей - принять массовый характер. Для исключения переоблучения персонала объектов и населения в таких условиях и для повышения устойчивости функционирования объектов народного хозяйства в условиях радиоактивного заражения па военное время устанавливают допустимые дозы облучения. Они составляют:

  • при однократном облучении (до 4 суток) - 50 рад;
  • многократном облучении: а) до 30 суток - 100 рад; б) 90 суток - 200 рад;
  • систематическом облучении (в течение года) 300 рад.

Чрезвычайные ситуации, вызванные применением ядерного оружия, наиболее сложные. Для их ликвидации необходимы несоизмеримо большие силы и средства, чем при ликвидации ЧС мирного времени.

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 193)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты