Wie Atomwaffen funktionieren. Wer hat die Atombombe erfunden? Die Geschichte der Erfindung und Herstellung der sowjetischen Atombombe

Hunderttausende berühmter und vergessener Büchsenmacher der Antike kämpften auf der Suche nach der idealen Waffe, mit der die feindliche Armee mit einem Klick verdampft werden kann. Von Zeit zu Zeit finden sich Spuren dieser Suche in Märchen, die mehr oder weniger plausibel ein Wunderschwert oder einen Wunderbogen beschreiben, der ohne Fehltreffer trifft.

Glücklicherweise bewegte sich der technologische Fortschritt lange Zeit so langsam, dass die wahre Verkörperung von Zerkleinerungswaffen in Träumen und mündlichen Erzählungen und später auf den Seiten von Büchern blieb. Der wissenschaftliche und technologische Sprung des 19. Jahrhunderts schuf die Voraussetzungen für die Entstehung der Hauptphobie des 20. Jahrhunderts. Die Atombombe, die unter realen Bedingungen hergestellt und getestet wurde, revolutionierte sowohl das Militär als auch die Politik.

Die Geschichte der Herstellung von Waffen

Lange Zeit glaubte man, dass die mächtigsten Waffen nur mit Sprengstoff hergestellt werden könnten. Die Entdeckungen von Wissenschaftlern, die mit kleinsten Teilchen arbeiten, gaben eine wissenschaftliche Begründung dafür, dass mit Hilfe von Elementarteilchen kann enorme Energie erzeugen. Der erste einer Reihe von Forschern kann Becquerel genannt werden, der 1896 die Radioaktivität von Uransalzen entdeckte.

Uran selbst ist seit 1786 bekannt, aber damals ahnte niemand seine Radioaktivität. Die Arbeit der Wissenschaftler an der Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert offenbarte nicht nur Besonderes physikalische Eigenschaften, sondern auch die Möglichkeit, Energie aus radioaktiven Stoffen zu gewinnen.

Die Möglichkeit, Waffen auf der Basis von Uran herzustellen, wurde erstmals im Jahr 1939 von französischen Physikern, den Eheleuten Joliot-Curie, detailliert beschrieben, veröffentlicht und patentiert.

Trotz des Wertes für Waffen waren die Wissenschaftler selbst entschieden gegen die Schaffung einer solch verheerenden Waffe.

Nachdem sie in den 1950er Jahren den Zweiten Weltkrieg in der Résistance durchgemacht haben, befürworten die Eheleute (Friedrich und Irene) in der Erkenntnis der zerstörerischen Kraft des Krieges eine allgemeine Abrüstung. Sie werden von Niels Bohr, Albert Einstein und anderen prominenten Physikern der Zeit unterstützt.

Während die Joliot-Curies in Paris mit dem Problem der Nazis beschäftigt waren, wurde auf der anderen Seite des Planeten in Amerika die erste Nuklearladung der Welt entwickelt. Robert Oppenheimer, der die Arbeit leitete, erhielt die umfassendsten Befugnisse und enorme Ressourcen. Das Ende des Jahres 1941 war durch den Beginn des Manhattan-Projekts gekennzeichnet, das schließlich zur Schaffung der ersten nuklearen Kampfladung führte.

In der Stadt Los Alamos, New Mexico, wurden die ersten Produktionsanlagen zur Herstellung von waffenfähigem Uran errichtet. In Zukunft werden im ganzen Land dieselben Atomzentren erscheinen, zum Beispiel in Chicago, in Oak Ridge, Tennessee, wurde auch in Kalifornien geforscht. Die besten Kräfte der Professoren amerikanischer Universitäten sowie aus Deutschland geflohener Physiker wurden in die Erschaffung der Bombe geworfen.

Im "Dritten Reich" selbst wurde in für den Führer charakteristischer Weise mit der Schaffung eines neuen Waffentyps begonnen.

Da sich der Besessene mehr für Panzer und Flugzeuge interessierte und je mehr desto besser, sah er keinen großen Bedarf für eine neue Wunderbombe.

Projekte, die nicht von Hitler unterstützt wurden, gingen dementsprechend bestenfalls im Schneckentempo voran.

Als es anfing zu backen und sich herausstellte, dass die Panzer und Flugzeuge von der Ostfront geschluckt wurden, erhielt die neue Wunderwaffe Unterstützung. Aber es war zu spät, unter den Bedingungen des Bombenangriffs und der ständigen Angst vor sowjetischen Panzerkeilen war es nicht möglich, ein Gerät mit einer nuklearen Komponente herzustellen.

die Sowjetunion war aufmerksamer auf die Möglichkeit, eine neue Art von Zerstörungswaffe zu entwickeln. In der Vorkriegszeit sammelten und fassten Physiker allgemeines Wissen über Kernenergie und die Möglichkeit der Herstellung von Atomwaffen zusammen. Der Geheimdienst hat während der gesamten Zeit der Schaffung der Atombombe sowohl in der UdSSR als auch in den USA hart gearbeitet. Der Krieg spielte eine bedeutende Rolle bei der Drosselung des Entwicklungstempos, da riesige Ressourcen an die Front gingen.

Allerdings förderte der Akademiker Kurchatov Igor Vasilyevich mit seiner charakteristischen Beharrlichkeit auch die Arbeit aller untergeordneten Einheiten in dieser Richtung. Ein wenig vorausschauend wird er angewiesen, die Entwicklung von Waffen angesichts der Gefahr eines amerikanischen Streiks in den Städten der UdSSR zu beschleunigen. Er war es, der im Kies einer riesigen Maschine von Hunderten und Tausenden von Wissenschaftlern und Arbeitern stand, dem der Ehrentitel des Vaters der sowjetischen Atombombe verliehen werden sollte.

Der weltweit erste Test

Aber zurück zum amerikanischen Atomprogramm. Bis zum Sommer 1945 gelang es amerikanischen Wissenschaftlern, die erste Atombombe der Welt zu bauen. Jeder Junge, der einen mächtigen Knallkörper selbst gemacht oder in einem Geschäft gekauft hat, erlebt außergewöhnliche Qualen und möchte ihn so schnell wie möglich in die Luft jagen. 1945 erlebten Hunderte von US-Militärs und Wissenschaftlern dasselbe.

Am 16. Juni 1945 wurden in der Alamogordo-Wüste, New Mexico, die ersten Atomwaffentests der Geschichte und eine der damals stärksten Explosionen durchgeführt.

Augenzeugen, die die Detonation vom Bunker aus beobachteten, waren beeindruckt von der Wucht, mit der die Ladung an der Spitze eines 30 Meter hohen Stahlturms explodierte. Zunächst war alles von Licht durchflutet, das um ein Vielfaches stärker war als die Sonne. Dann stieg ein Feuerball in den Himmel und verwandelte sich in eine Rauchsäule, die im berühmten Pilz Gestalt annahm.

Sobald sich der Staub gelegt hatte, eilten Forscher und Bombenbauer zum Ort der Explosion. Sie beobachteten die Folgen von mit Blei ausgekleideten Sherman-Panzern. Was sie sahen, erschreckte sie, keine Waffe würde solchen Schaden anrichten. Der Sand schmolz stellenweise zu Glas.

Winzige Überreste des Turms wurden auch gefunden, in einem Trichter von riesigem Durchmesser, verstümmelte und zersplitterte Strukturen verdeutlichten deutlich die zerstörerische Kraft.

Beeinflussende Faktoren

Diese Explosion gab die ersten Informationen über die Kraft der neuen Waffe, darüber, wie sie den Feind zerstören kann. Dies sind mehrere Faktoren:

• Lichtstrahlung, ein Blitz, der selbst geschützte Sehorgane blenden kann;
• Schockwelle, ein dichter Luftstrom, der sich aus dem Zentrum bewegt und die meisten Gebäude zerstört;
• ein elektromagnetischer Impuls, der die meisten Geräte deaktiviert und die Nutzung der Kommunikation zum ersten Mal nach der Explosion nicht zulässt;
• Durchdringende Strahlung, der gefährlichste Faktor für diejenigen, die vor anderen schädlichen Faktoren Zuflucht gesucht haben, wird in Alpha-Beta-Gamma-Strahlung unterteilt;
• radioaktive Kontamination, die Gesundheit und Leben über Jahrzehnte oder sogar Hunderte von Jahren beeinträchtigen kann.

Der weitere Einsatz von Atomwaffen, auch im Kampf, zeigte alle Merkmale der Auswirkungen auf lebende Organismen und auf die Natur. Der 6. August 1945 war der letzte Tag für Zehntausende von Einwohnern der kleinen Stadt Hiroshima, die damals für mehrere wichtige militärische Einrichtungen berühmt war.

Der Ausgang des Krieges im Pazifik war eine ausgemachte Sache, aber das Pentagon war der Ansicht, dass die Operation im japanischen Archipel mehr als eine Million US-Marinesoldaten das Leben kosten würde. Es wurde beschlossen, mehrere Fliegen mit einer Klappe zu schlagen, Japan aus dem Krieg zurückzuziehen, die Landungsoperation einzusparen, neue Waffen im Einsatz zu testen und sie der ganzen Welt und vor allem der UdSSR zu erklären.

Um ein Uhr morgens startete das Flugzeug, an dessen Bord sich die Atombombe "Kid" befand, zu einer Mission.

Eine über der Stadt abgeworfene Bombe explodierte um 8.15 Uhr in einer Höhe von etwa 600 Metern. Alle Gebäude in einer Entfernung von 800 Metern vom Epizentrum wurden zerstört. Die Mauern von nur wenigen Gebäuden überlebten, die für ein 9-Punkte-Erdbeben ausgelegt waren.

Von zehn Menschen, die sich zum Zeitpunkt der Explosion in einem Umkreis von 600 Metern aufhielten, konnte nur einer überleben. Lichtstrahlung verwandelte Menschen in Kohle und hinterließ Spuren eines Schattens auf dem Stein, einen dunklen Abdruck des Ortes, an dem sich die Person befand. Die darauf folgende Druckwelle war so stark, dass sie Glas in einer Entfernung von 19 Kilometern von der Explosionsstelle wegschlagen konnte.

Ein dichter Luftstrom stieß einen Teenager durch das Fenster aus dem Haus und landete, der Typ sah, wie die Wände des Hauses wie Karten gefaltet wurden. Auf die Druckwelle folgte ein feuriger Wirbelsturm, der die wenigen Bewohner zerstörte, die die Explosion überlebten und keine Zeit hatten, die Brandzone zu verlassen. Bei denjenigen, die sich in einiger Entfernung von der Explosion befanden, begannen schwere Unwohlsein zu verspüren, deren Ursache den Ärzten zunächst unklar war.

Viel später, wenige Wochen später, wurde der Begriff „Strahlenvergiftung“ geprägt, heute bekannt als Strahlenkrankheit.

Mehr als 280.000 Menschen wurden Opfer nur einer Bombe, sowohl direkt durch die Explosion als auch durch nachfolgende Krankheiten.

Die Bombardierung Japans mit Atomwaffen endete damit nicht. Laut Plan sollten nur vier bis sechs Städte getroffen werden, aber die Wetterbedingungen ermöglichten es, nur Nagasaki zu treffen. In dieser Stadt wurden mehr als 150.000 Menschen Opfer der Fat-Man-Bombe.

Versprechungen der amerikanischen Regierung, solche Schläge vor der Kapitulation Japans durchzuführen, führten zu einem Waffenstillstand und dann zur Unterzeichnung eines Abkommens, das endete Weltkrieg. Aber für Atomwaffen war dies nur der Anfang.

Die stärkste Bombe der Welt

die Nachkriegszeit war geprägt von der Konfrontation des Blocks der UdSSR und ihrer Verbündeten mit den USA und der NATO. In den 1940er Jahren erwogen die Amerikaner ernsthaft, die Sowjetunion anzugreifen. Um den ehemaligen Verbündeten einzudämmen, mussten die Arbeiten zur Herstellung einer Bombe beschleunigt werden, und bereits 1949, am 29. August, war das US-Monopol für Atomwaffen beendet. Während des Wettrüstens verdienen zwei Atomsprengkopftests die größte Aufmerksamkeit.

Das Bikini-Atoll, das vor allem für frivole Badeanzüge bekannt ist, donnerte 1954 im Zusammenhang mit Tests einer Atomladung mit besonderer Kraft buchstäblich auf der ganzen Welt.

Die Amerikaner, die beschlossen hatten, ein neues Design von Atomwaffen zu testen, berechneten die Ladung nicht. Infolgedessen erwies sich die Explosion als 2,5-mal stärker als geplant. Bewohner der nahe gelegenen Inseln sowie die allgegenwärtigen japanischen Fischer wurden angegriffen.

Aber es war nicht die stärkste amerikanische Bombe. 1960 wurde die Atombombe B41 in Dienst gestellt, die aufgrund ihrer Leistung keine vollwertigen Tests bestand. Die Stärke der Ladung wurde theoretisch berechnet, aus Angst, eine so gefährliche Waffe auf dem Übungsplatz in die Luft zu jagen.

Die Sowjetunion, die es liebte, in allem die Erste zu sein, erlebte 1961 einen anderen Spitznamen als "Kuzkins Mutter".

Als Reaktion auf Amerikas nukleare Erpressung haben sowjetische Wissenschaftler die stärkste Bombe der Welt geschaffen. Getestet auf Novaya Zemlya, hat es in fast allen Ecken der Welt seine Spuren hinterlassen. Erinnerungen zufolge war zum Zeitpunkt der Explosion in den entlegensten Winkeln ein leichtes Erdbeben zu spüren.

Die Druckwelle konnte natürlich, nachdem sie all ihre zerstörerische Kraft verloren hatte, die Erde umrunden. Bis heute ist dies die stärkste Atombombe der Welt, die von der Menschheit geschaffen und getestet wurde. Wenn seine Hände nicht gebunden wären, wäre die Atombombe von Kim Jong-un natürlich stärker, aber er hat keine Neue Erde, um sie zu testen.

Atombombengerät

Stellen Sie sich ein sehr primitives, nur zum Verständnis dienendes Gerät der Atombombe vor. Es gibt viele Klassen von Atombomben, aber betrachten Sie die drei wichtigsten:

• Uran, basierend auf Uran 235, explodierte zum ersten Mal über Hiroshima;
• Plutonium, basierend auf Plutonium 239, zuerst über Nagasaki gezündet;
• thermonuklear, manchmal auch Wasserstoff genannt, basierend auf schwerem Wasser mit Deuterium und Tritium, wurde glücklicherweise nicht gegen die Bevölkerung eingesetzt.

Die ersten beiden Bomben basieren auf dem Effekt der Spaltung schwerer Kerne in kleinere durch eine unkontrollierte Kernreaktion unter Freisetzung einer großen Energiemenge. Die dritte beruht auf der Verschmelzung von Wasserstoffkernen (bzw. seinen Isotopen Deuterium und Tritium) unter Bildung des im Verhältnis zu Wasserstoff schwereren Heliums. Bei gleichem Gewicht einer Bombe ist das Zerstörungspotential einer Wasserstoffbombe 20-mal größer.

Wenn es für Uran und Plutonium ausreicht, eine Masse zusammenzubringen, die größer als die kritische ist (bei der eine Kettenreaktion beginnt), dann reicht dies für Wasserstoff nicht aus.

Um mehrere Uranstücke zuverlässig zu einem zu verbinden, wird der Kanoneneffekt genutzt, bei dem kleinere Uranstücke auf größere geschossen werden. Schießpulver kann ebenfalls verwendet werden, aber aus Gründen der Zuverlässigkeit werden Sprengstoffe mit geringer Leistung verwendet.

Bei einer Plutoniumbombe werden Sprengstoffe um Plutoniumbarren gelegt, um die notwendigen Bedingungen für eine Kettenreaktion zu schaffen. Durch die Summenwirkung sowie den im Zentrum befindlichen Neutroneninitiator (Beryllium mit einigen Milligramm Polonium) werden die notwendigen Voraussetzungen geschaffen.

Es hat eine Hauptladung, die nicht von selbst explodieren kann, und eine Zündschnur. Um Bedingungen für die Verschmelzung von Deuterium- und Tritiumkernen zu schaffen, sind zumindest an einer Stelle für uns unvorstellbare Drücke und Temperaturen nötig. Was dann passiert, ist eine Kettenreaktion.

Um solche Parameter zu erzeugen, enthält die Bombe eine herkömmliche Nuklearladung mit geringer Leistung, die die Zündschnur darstellt. Seine Untergrabung schafft die Bedingungen für den Beginn einer thermonuklearen Reaktion.

Um die Kraft einer Atombombe zu beurteilen, wird das sogenannte „TNT-Äquivalent“ verwendet. Eine Explosion ist die Freisetzung von Energie, der berühmteste Sprengstoff der Welt ist TNT (TNT - Trinitrotoluol), und alle neuen Arten von Sprengstoffen werden damit gleichgesetzt. Bombe "Kid" - 13 Kilotonnen TNT. Das entspricht 13000 .

Bombe "Fat Man" - 21 Kilotonnen, "Tsar Bomba" - 58 Megatonnen TNT. Es ist beängstigend, an 58 Millionen Tonnen Sprengstoff zu denken, die in einer Masse von 26,5 Tonnen konzentriert sind, so viel Spaß macht diese Bombe.

Atomkriegsgefahr und Atomkatastrophen

Inmitten des schrecklichsten Krieges des 20. Jahrhunderts sind Atomwaffen zur größten Gefahr für die Menschheit geworden. Unmittelbar nach dem Zweiten Weltkrieg begann der Kalte Krieg, der mehrmals fast zu einem ausgewachsenen Nuklearkonflikt eskalierte. Bereits in den 1950er Jahren wurde die Gefahr des Einsatzes von Atombomben und Raketen von mindestens einer Seite diskutiert.

Jeder hat verstanden und versteht, dass es in diesem Krieg keine Gewinner geben kann.

Zur Eindämmung wurden und werden Anstrengungen vieler Wissenschaftler und Politiker unternommen. Die University of Chicago stellt die Weltuntergangsuhr auf der Grundlage der Meinung geladener Nuklearwissenschaftler, darunter Nobelpreisträger, einige Minuten vor Mitternacht ein. Mitternacht bezeichnet eine nukleare Katastrophe, den Beginn eines neuen Weltkriegs und die Zerstörung der alten Welt. In verschiedenen Jahren schwankten die Zeiger der Uhr von 17 bis 2 Minuten vor Mitternacht.

Auch in Kernkraftwerken haben sich mehrere schwere Unfälle ereignet. Diese Katastrophen haben einen indirekten Bezug zu Waffen, Atomkraftwerke unterscheiden sich immer noch von Atombomben, aber sie zeigen perfekt die Ergebnisse der Nutzung des Atoms für militärische Zwecke. Die größten von ihnen:

• 1957, Kyshtym-Unfall, aufgrund eines Fehlers im Speichersystem, ereignete sich eine Explosion in der Nähe von Kyshtym;
• 1957, Großbritannien, im Nordwesten Englands, Sicherheit wurde nicht überprüft;
• 1979, USA, aufgrund eines zu früh entdeckten Lecks kam es zu einer Explosion und einer Freisetzung aus einem Kernkraftwerk;
• 1986, Tragödie in Tschernobyl, Explosion des 4. Triebwerks;
• 2011, Unfall am Bahnhof Fukushima, Japan.

Jede dieser Tragödien hinterließ ein schweres Siegel auf dem Schicksal von Hunderttausenden von Menschen und verwandelte ganze Regionen in Nichtwohngebiete mit besonderer Kontrolle.

Es gab Zwischenfälle, die fast den Beginn einer nuklearen Katastrophe gekostet hätten. Sowjetische Atom-U-Boote hatten wiederholt reaktorbedingte Unfälle an Bord. Die Amerikaner warfen den Superfortress-Bomber mit zwei Atombomben vom Typ Mark 39 an Bord mit einer Kapazität von 3,8 Megatonnen ab. Aber das funktionierende „Sicherheitssystem“ ließ die Sprengladungen nicht explodieren und die Katastrophe wurde verhindert.

Atomwaffen in Vergangenheit und Gegenwart

Heute ist jedem klar, dass ein Atomkrieg die moderne Menschheit zerstören wird. Unterdessen verfolgt der Wunsch, Atomwaffen zu besitzen und in den Nuklearclub einzutreten, oder besser gesagt, hineinzustolpern, indem man die Tür eintritt, immer noch die Köpfe einiger Staatsführer.

Indien und Pakistan haben willkürlich Atomwaffen geschaffen, die Israelis verbergen die Anwesenheit der Bombe.

Für einige ist der Besitz einer Atombombe eine Möglichkeit, ihre Bedeutung in der internationalen Arena zu beweisen. Für andere ist es eine Garantie der Nichteinmischung durch geflügelte Demokratie oder andere Faktoren von außen. Aber die Hauptsache ist, dass diese Aktien nicht ins Geschäft kommen, wofür sie wirklich geschaffen wurden.

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Die Geschichte der Herstellung der Atombombe und insbesondere der Waffen beginnt 1939 mit der Entdeckung von Joliot Curie. Von diesem Moment an erkannten die Wissenschaftler, dass eine Uran-Kettenreaktion nicht nur eine Quelle enormer Energie, sondern auch eine schreckliche Waffe werden kann. Und so ist das Herzstück der Vorrichtung der Atombombe die Verwendung Kernenergie bei einer nuklearen Kettenreaktion freigesetzt.

Letzteres impliziert den Prozess der Spaltung schwerer Kerne oder die Synthese leichter Kerne. Dadurch ist die Atombombe eine Massenvernichtungswaffe, da auf kleinstem Raum in kürzester Zeit eine riesige Menge intranuklearer Energie freigesetzt wird. Mit diesem Input dieses Prozesses ist es üblich, zwei Schlüsselstellen herauszugreifen.

Erstens ist dies das Zentrum einer nuklearen Explosion, wo dieser Prozess. Und zweitens ist dies das Epizentrum, das im Wesentlichen die Projektion des Prozesses selbst auf die Oberfläche (Land oder Wasser) darstellt. Außerdem setzt eine nukleare Explosion eine solche Energiemenge frei, dass seismische Erschütterungen auftreten, wenn sie auf die Erde projiziert wird. Und die Ausbreitungsreichweite solcher Schwingungen ist unglaublich groß, obwohl sie die Umwelt erst in einer Entfernung von nur wenigen hundert Metern spürbar schädigen.

Darüber hinaus ist anzumerken, dass eine nukleare Explosion von der Freisetzung einer großen Menge an Wärme und Licht begleitet wird, die einen hellen Blitz bilden. Außerdem übertrifft es in seiner Kraft die Kraft der Sonnenstrahlen um ein Vielfaches. So können Licht- und Hitzeschäden auch auf mehrere Kilometer Entfernung erzielt werden.

Aber eine sehr gefährliche Art des Atombombeneinschlags ist die Strahlung, die bei einer Atomexplosion entsteht. Die Wirkungsdauer dieses Phänomens ist gering und beträgt durchschnittlich 60 Sekunden, aber die Durchschlagskraft dieser Welle ist erstaunlich.

In Bezug auf das Gerät der Atombombe schließt es ein ganze Linie verschiedene Komponenten. In der Regel werden zwei Hauptelemente dieses Waffentyps unterschieden: der Körper und das Automatisierungssystem.

Der Körper enthält eine nukleare Ladung und Automatisierung, und er ist es, der auftritt Schutzfunktion gegenüber verschiedene Arten Effekte (mechanisch, thermisch usw.). Und die Rolle des Automatisierungssystems besteht darin, dafür zu sorgen, dass die Explosion zu einem klar definierten Zeitpunkt erfolgt und nicht früher oder später. Das Automatisierungssystem besteht aus solchen Systemen wie: Notdetonation; Schutz und Spannen; Energiequelle; Detonation und Detonationssensoren.

Aber Atombomben werden mit ballistischen, Marsch- und Flugabwehrraketen abgeschossen. Jene. Atomwaffen können ein Element einer Luftbombe, eines Torpedos, einer Landmine usw. sein.

Und selbst die Zündsysteme für eine Atombombe können unterschiedlich sein. Einer der meisten einfache Systeme Injektion ist, wenn der Anstoß für eine nukleare Explosion ein Projektil ist, das ein Ziel trifft, gefolgt von der Bildung einer überkritischen Masse. Zu diesem Atombombentyp gehörte 1945 die erste gezündete Bombe über Hiroshima, die Uran enthielt. Im Gegensatz dazu handelte es sich bei der Bombe, die im selben Jahr auf Nagasaki abgeworfen wurde, um Plutonium.

Nach einer so anschaulichen Demonstration der Macht und Stärke von Atomwaffen fielen sie sofort in die Kategorie der gefährlichsten Massenvernichtungsmittel. In Bezug auf die Arten von Atomwaffen sollte erwähnt werden, dass sie durch die Größe des Kalibers bestimmt werden. Im Moment gibt es also drei Hauptkaliber für diese Waffe, nämlich klein, groß und mittel. Die Kraft der Explosion wird meistens durch das Äquivalent von TNT gekennzeichnet. So impliziert beispielsweise ein kleines Kaliber einer Atomwaffe eine Ladungsleistung von mehreren tausend Tonnen TNT. Und eine stärkere Atomwaffe, genauer gesagt ein mittleres Kaliber, beläuft sich bereits auf Zehntausende Tonnen TNT, und letzteres wird schließlich bereits in Millionen gemessen. Gleichzeitig sollte man das Konzept von Atom- und Wasserstoffwaffen, die im Allgemeinen als Atomwaffen bezeichnet werden, nicht verwechseln. Der Hauptunterschied zwischen Atomwaffen und Wasserstoffwaffen ist die Kernspaltungsreaktion einer Reihe schwerer Elemente wie Plutonium und Uran. Und Wasserstoffwaffen bedeuten den Prozess der Fusion der Kerne von Atomen eines Elements in ein anderes, d.h. Helium aus Wasserstoff.

Erster Atombombentest

Der erste Test einer Atomwaffe wurde am 16. Juli 1945 vom US-Militär an einem Ort namens Almogordo durchgeführt, der die volle Kraft der Atomenergie zeigte. Danach wurden die den US-Streitkräften zur Verfügung stehenden Atombomben auf ein Kriegsschiff verladen und an die Küste Japans geschickt. Die Ablehnung der japanischen Regierung von einem friedlichen Dialog ermöglichte es, die volle Kraft der Atomwaffen in Aktion zu demonstrieren, deren Opfer zuerst die Stadt Hiroshima und wenig später Nagasaki waren. So wurden am 6. August 1945 erstmals Atomwaffen gegen Zivilisten eingesetzt, wodurch die Stadt von Schockwellen praktisch dem Erdboden gleichgemacht wurde. Mehr als die Hälfte Die Einwohner der Stadt starben zum ersten Mal in den Tagen des Atomangriffs und beliefen sich auf insgesamt etwa zweihundertvierzigtausend Menschen. Und nur vier Tage später verließen gleich zwei Flugzeuge die US-Militärbasis auf einmal Gefahrgut an Bord, deren Ziele Kokura und Nagasaki waren. Und wenn Kokura, bedeckt mit undurchdringlichem Rauch, ein schwieriges Ziel war, dann wurde in Nagasaki das Ziel getroffen. Letztendlich starben durch die Atombombe in Nagasaki in den ersten Tagen 73.000 Menschen an Verletzungen und der Exposition gegenüber diesen Opfern, eine Liste mit 35.000 Menschen wurde hinzugefügt. Gleichzeitig war der Tod der letzten Opfer ziemlich schmerzhaft, da die Wirkung von Strahlung unglaublich zerstörerisch ist.

Faktoren der Zerstörung von Atomwaffen

Atomwaffen haben also mehrere Arten der Zerstörung; Licht, radioaktiv, Stoßwelle, durchdringende Strahlung und elektromagnetischer Impuls. Bei Bildung Lichtstrahlung nach der Explosion einer Atomwaffe, die sich später in zerstörerische Hitze verwandelt. Als nächstes kommt die radioaktive Kontamination an die Reihe, die erst Stunden nach der Explosion zum ersten Mal gefährlich wird. Die Schockwelle gilt als das gefährlichste Stadium einer nuklearen Explosion, da sie innerhalb von Sekunden großen Schaden an verschiedenen Gebäuden, Geräten und Menschen anrichtet. Durchdringende Strahlung ist jedoch sehr gefährlich für den menschlichen Körper und wird oft zur Ursache von Strahlenkrankheit. Der elektromagnetische Impuls trifft die Technik. Alles zusammen macht Atomwaffen sehr gefährlich.

Werfen wir einen Blick auf einen typischen Sprengkopf (in Wirklichkeit könnte es einen geben Designunterschiede). Dies ist ein Kegel aus leichten, starken Legierungen - normalerweise Titan. Im Inneren befinden sich Schotte, Spanten, Powerframes – fast wie in einem Flugzeug. Der Kraftrahmen ist mit einer starken Metallummantelung bedeckt. Auf die Haut wird eine dicke Schicht Hitzeschutzlack aufgetragen. Es sieht aus wie ein uralter neolithischer Korb, großzügig mit Ton bestrichen und in den ersten Experimenten des Menschen mit Hitze und Keramik gebrannt. Die Ähnlichkeit ist leicht zu erklären: Sowohl der Korb als auch der Gefechtskopf müssen der äußeren Hitze standhalten.

Gefechtskopf und seine Füllung

Im Inneren des Kegels, auf ihren "Sitzen" befestigt, befinden sich zwei "Hauptpassagiere", für die alles gestartet wird: eine thermonukleare Ladung und eine Ladungssteuereinheit oder eine Automatisierungseinheit. Sie sind erstaunlich kompakt. Die Automatisierungseinheit hat die Größe eines Fünf-Liter-Glases mit eingelegten Gurken, und die Ladung hat die Größe eines gewöhnlichen Garteneimers. Schwer und schwer, die Vereinigung einer Dose und eines Eimers wird bei dreihundertfünfzig bis vierhundert Kilotonnen explodieren. Zwei Passagiere sind durch ein Band miteinander verbunden, wie siamesische Zwillinge, und durch dieses Band tauschen sie ständig etwas aus. Ihr Dialog geht die ganze Zeit weiter, selbst wenn die Rakete im Kampfeinsatz ist, selbst wenn diese Zwillinge gerade aus der Produktionsstätte transportiert werden.

Es gibt auch einen dritten Passagier - einen Block zum Messen der Bewegung eines Sprengkopfs oder zum allgemeinen Steuern seines Fluges. Im letzteren Fall sind funktionierende Bedienelemente in den Gefechtskopf eingebaut, mit denen Sie die Flugbahn ändern können. Zum Beispiel ausführende pneumatische Systeme oder Pulversysteme. Und auch ein elektrisches Bordnetz mit Stromquellen, Kommunikationsleitungen mit einer Stufe in Form von geschützten Kabeln und Steckern, Schutz vor elektromagnetischen Impulsen und einem Temperaturkontrollsystem - Aufrechterhaltung der gewünschten Ladetemperatur.

Auf dem Foto - die Brutphase der MX-Rakete (Peacekeeper) und zehn Sprengköpfe. Diese Rakete wurde lange aus dem Dienst genommen, aber die Sprengköpfe werden immer noch die gleichen (und sogar ältere) verwendet. Die Amerikaner haben ballistische Raketen mit mehreren Sprengköpfen nur auf U-Booten installiert.

Nach dem Verlassen des Busses gewinnen die Sprengköpfe weiter an Höhe und rasen gleichzeitig auf die Ziele zu. Sie steigen zu den höchsten Punkten ihrer Flugbahn auf und beginnen dann, ohne ihren horizontalen Flug zu verlangsamen, immer schneller und schneller nach unten zu rutschen. Auf genau hundert Kilometern über dem Meeresspiegel überquert jeder Sprengkopf die formell festgelegte menschliche Grenze des Weltraums. Atmosphäre voraus!

elektrischer Wind

Unten, vor dem Gefechtskopf, gab es einen riesigen, kontrastreich leuchtenden aus gewaltigen Höhen, bedeckt mit einem blauen Sauerstoffdunst, bedeckt mit Aerosolsuspensionen, dem grenzenlosen und grenzenlosen fünften Ozean. Der Gefechtskopf dreht sich langsam und kaum merklich von den Resteffekten der Trennung ab und setzt seinen Abstieg entlang einer sanften Flugbahn fort. Aber dann zog eine sehr ungewöhnliche Brise sanft in ihre Richtung. Er berührte es ein wenig - und machte sich bemerkbar, bedeckte den Körper mit einer dünnen, nach hinten gerichteten Welle aus blassblauweißem Leuchten. Diese Welle hat eine atemberaubend hohe Temperatur, aber sie verbrennt den Gefechtskopf noch nicht, da sie zu körperlos ist. Der Wind, der über den Gefechtskopf weht, ist elektrisch leitfähig. Die Geschwindigkeit des Kegels ist so hoch, dass er bei seinem Aufprall Luftmoleküle buchstäblich in elektrisch geladene Bruchstücke zerkleinert und es zu einer Aufprallionisierung der Luft kommt. Diese Plasmabrise wird Hyperschall-High-Mach-Strömung genannt, und ihre Geschwindigkeit ist zwanzigmal so schnell wie die Schallgeschwindigkeit.

Durch die hohe Verdünnung ist die Brise in den ersten Sekunden kaum wahrnehmbar. Mit einer Vertiefung in die Atmosphäre wächst und verdichtet es sich zunächst mehr, als dass es Druck auf den Gefechtskopf ausübt. Aber allmählich beginnt sie, ihren Kegel mit Gewalt zu komprimieren. Die Strömung dreht die Gefechtskopfnase nach vorne. Er dreht sich nicht sofort - der Kegel schwingt leicht hin und her, verlangsamt seine Schwingungen allmählich und stabilisiert sich schließlich.

Hitze auf Hyperschall

Beim Abstieg kondensiert die Strömung, übt immer mehr Druck auf den Gefechtskopf aus und verlangsamt seinen Flug. Beim Abbremsen sinkt die Temperatur allmählich. Aus riesige Werte Anfang des Eingangs, ein weiß-blaues Leuchten von Zehntausenden von Kelvin, bis hin zu einem gelb-weißen Leuchten von fünf- bis sechstausend Grad. Dies ist die Temperatur der Oberflächenschichten der Sonne. Das Leuchten wird blendend, weil die Dichte der Luft schnell zunimmt und damit die Wärme in die Wände des Gefechtskopfs fließt. Das Hitzeschild verkohlt und beginnt zu brennen.

Es brennt überhaupt nicht durch Reibung gegen Luft, wie oft fälschlicherweise behauptet wird. Aufgrund der enormen Hyperschallgeschwindigkeit der Bewegung (jetzt fünfzehnmal schneller als der Schall) divergiert ein weiterer Kegel in der Luft von der Oberseite des Rumpfes - eine Schockwelle, als würde sie einen Sprengkopf umschließen. Die einströmende Luft, die in den Stoßwellenkegel gelangt, wird sofort um ein Vielfaches verdichtet und fest gegen die Oberfläche des Gefechtskopfs gedrückt. Durch krampfhafte, augenblickliche und wiederholte Kompression springt seine Temperatur sofort auf mehrere tausend Grad. Der Grund dafür ist die wahnsinnige Geschwindigkeit des Geschehens, die transzendente Dynamik des Prozesses. Die gasdynamische Kompression der Strömung und nicht die Reibung wärmt jetzt die Seiten des Gefechtskopfs auf.

Am schlimmsten ist der Bogen. Es entsteht die größte Verdichtung der Anströmung. Die Zone dieses Siegels bewegt sich leicht nach vorne, als würde sie sich vom Körper lösen. Und es wird nach vorne gehalten und nimmt die Form einer dicken Linse oder eines Kissens an. Diese Formation wird als "abgelöste Bugstoßwelle" bezeichnet. Sie ist um ein Vielfaches dicker als die übrige Oberfläche des Stoßwellenkegels um den Gefechtskopf. Die frontale Verdichtung der Anströmung ist hier am stärksten. Daher ist in der abgelösten Bugstoßwelle die höchste Temperatur und am meisten Hohe Dichte Wärme. Diese kleine Sonne verbrennt die Nase des Gefechtskopfes auf strahlende Weise - sie strahlt Hitze von sich selbst direkt in die Nase des Rumpfes ab und verursacht schwere Verbrennungen der Nase. Daher gibt es die dickste Wärmeschutzschicht. Es ist die Kopfstoßwelle, die in einer dunklen Nacht das Gebiet viele Kilometer um einen in der Atmosphäre fliegenden Sprengkopf erhellt.

Bokam wird ziemlich ungesüßt. Sie braten jetzt auch mit einem unerträglichen Strahlen durch die Kopfstoßwelle. Und es verbrennt heiße Druckluft, die sich durch die Zerkleinerung ihrer Moleküle in ein Plasma verwandelt hat. Bei einer so hohen Temperatur wird die Luft jedoch ionisiert und einfach durch Erhitzen - ihre Moleküle zerfallen durch die Hitze in Teile. Es stellt sich eine Mischung aus Stoßionisation und Temperaturplasma heraus. Dieses Plasma schleift durch seine Reibungswirkung die brennende Oberfläche des Hitzeschildes wie mit Sand oder Schmirgelpapier. Es kommt zu gasdynamischer Erosion, die die Hitzeschutzschicht aufzehrt.

Zu diesem Zeitpunkt passierte der Sprengkopf die obere Grenze der Stratosphäre - die Stratopause - und trat in einer Höhe von 55 km in die Stratosphäre ein. Es bewegt sich jetzt mit Hyperschallgeschwindigkeit, zehn- bis zwölfmal schneller als der Schall.

Unmenschliche Überlastung

Starkes Brennen verändert die Geometrie der Nase. Der Strahl brennt wie der Meißel eines Bildhauers einen spitzen zentralen Vorsprung in die Nasenabdeckung. Andere Merkmale der Oberfläche erscheinen aufgrund eines ungleichmäßigen Ausbrennens. Formänderungen führen zu Strömungsänderungen. Dadurch verändert sich die Druckverteilung Druckluft auf der Oberfläche des Gefechtskopfes und dem Temperaturfeld. Es gibt Schwankungen in der Kraftwirkung der Luft gegenüber der errechneten Umströmung, was zu einer Abweichung des Auftreffpunktes führt – es entsteht ein Fehlschuss. Lassen Sie es klein sein - sagen wir, zweihundert Meter, aber das Himmelsprojektil wird das Raketensilo des Feindes mit einer Abweichung treffen. Oder es trifft gar nicht.

Darüber hinaus ändert sich das Muster von Stoßwellenoberflächen, der Kopfwelle, Drücken und Temperaturen ständig. Die Geschwindigkeit nimmt allmählich ab, aber die Luftdichte wächst schnell: Der Kegel fällt immer tiefer in die Stratosphäre. Aufgrund ungleichmäßiger Drücke und Temperaturen auf der Oberfläche des Gefechtskopfs können aufgrund der Schnelligkeit ihrer Änderungen thermische Schocks auftreten. Von der Hitzeschutzbeschichtung können sie Stücke und Stücke abbrechen, was neue Änderungen in das Strömungsmuster einführt. Und erhöht die Abweichung des Auftreffpunktes.

Gleichzeitig kann der Gefechtskopf in spontane häufige Schwankungen eintreten, wobei sich die Richtung dieser Schwankungen von "oben-unten" nach "rechts-links" und umgekehrt ändert. Diese Eigenschwingungen erzeugen lokale Beschleunigungen in verschiedene Teile Sprengköpfe. Beschleunigungen variieren in Richtung und Größe, was den Aufprall des Gefechtskopfs verkompliziert. Sie erhält mehr Lasten, Asymmetrie von Stoßwellen um sich herum, ungleichmäßige Temperaturfelder und andere kleine Reize, die sich sofort zu großen Problemen entwickeln.

Aber auch damit erschöpft sich die Anströmung nicht. Aufgrund eines so starken Drucks entgegenkommender Druckluft erfährt der Gefechtskopf eine enorme Bremswirkung. Es gibt eine große negative Beschleunigung. Der Gefechtskopf mit all seinen Innereien befindet sich in einer schnell wachsenden Überlastung, und es ist unmöglich, sich vor Überlastung zu schützen.

Astronauten erfahren solche G-Kräfte während des Abstiegs nicht. Ein bemanntes Fahrzeug ist weniger stromlinienförmig und nicht so dicht gefüllt wie ein Gefechtskopf. Die Astronauten haben es nicht eilig, schnell abzusteigen. Ein Sprengkopf ist eine Waffe. Sie muss das Ziel so schnell wie möglich erreichen, bevor sie abgeschossen wird. Und je schwieriger es ist, es abzufangen, desto schneller fliegt es. Der Kegel ist die Figur der besten Überschallströmung. Nachdem der Gefechtskopf eine hohe Geschwindigkeit bis in die unteren Schichten der Atmosphäre beibehalten hat, erfährt er dort eine sehr große Verzögerung. Deshalb brauchen wir starke Schotten und einen Kraftrahmen. Und bequeme "Sitze" für zwei Fahrer - sonst werden sie durch Überlastung vom Boden gesprengt.

Dialog siamesischer Zwillinge

Übrigens, was ist mit diesen Fahrern? Es ist Zeit, sich an die Hauptpassagiere zu erinnern, denn sie sitzen jetzt nicht passiv da, sondern gehen ihren eigenen schwierigen Weg, und ihr Dialog wird in genau diesen Momenten am bedeutungsvollsten.

Die Ladung wurde während des Transports zerlegt. Wenn er in einen Gefechtskopf eingebaut wird, wird er zusammengebaut, und wenn ein Gefechtskopf in eine Rakete eingebaut wird, wird er mit einer vollständig kampfbereiten Konfiguration ausgestattet (ein gepulster Neutronenzünder wird eingesetzt, mit Zündern ausgestattet usw.). Die Ladung ist bereit, an Bord des Gefechtskopfs zum Ziel zu fliegen, ist aber noch nicht bereit, zu explodieren. Die Logik ist hier klar: Die ständige Bereitschaft der Ladung für eine Explosion ist nicht erforderlich und theoretisch gefährlich.

Es muss durch komplexe sequentielle Algorithmen, die auf zwei Prinzipien basieren, in einen Zustand der Explosionsbereitschaft (in der Nähe des Ziels) versetzt werden: die Zuverlässigkeit der Bewegung zur Explosion und die Kontrolle über den Prozess. Das Detonationssystem überführt die Ladung streng zeitgerecht in immer höhere Bereitschaftsgrade. Und wenn ein Kampfbefehl zur Detonation von der Steuereinheit zu einer vollständig bereiten Ladung kommt, erfolgt die Explosion sofort und sofort. Ein Sprengkopf, der mit der Geschwindigkeit einer Scharfschützenkugel fliegt, passiert nur ein paar Hundertstel Millimeter und hat keine Zeit, sich selbst um die Dicke eines menschlichen Haares im Raum zu verschieben, wenn eine thermonukleare Reaktion beginnt, sich entwickelt, vollständig vergeht und bereits ist abgeschlossen in seiner Ladung, Hervorhebung aller Nennleistung.

letzter Blitz

Nachdem sich der Sprengkopf sowohl außen als auch innen stark verändert hatte, gelangte er in die Troposphäre - die letzten zehn Kilometer Höhe. Sie hat stark gebremst. Hyperschallflug degenerierte zu Überschall-Mach 3-4. Der Gefechtskopf leuchtet bereits schwach, verblasst und nähert sich dem Zielpunkt.

Eine Explosion auf der Erdoberfläche ist selten geplant – nur für im Boden vergrabene Objekte wie Raketensilos. Die meisten Ziele liegen an der Oberfläche. Und für ihre größte Niederlage wird die Detonation je nach Ladungsstärke in einer bestimmten Höhe durchgeführt. Für taktische zwanzig Kilotonnen sind dies 400-600 m. Für eine strategische Megatonne optimale Höhe Explosion - 1200 m. Warum? Von der Explosion gehen zwei Wellen durch das Gebiet. Näher am Epizentrum trifft die Druckwelle früher. Es wird fallen und reflektiert werden, zu den Seiten abprallen, wo es mit einer frischen Welle verschmelzen wird, die gerade von oben gekommen ist, vom Punkt der Explosion. Zwei Wellen - vom Zentrum der Explosion einfallend und von der Oberfläche reflektiert - summieren sich und bilden die stärkste Schockwelle in der Oberflächenschicht, dem Hauptfaktor der Zerstörung.

Bei Teststarts erreicht der Gefechtskopf in der Regel ungehindert den Boden. An Bord ist ein halbes Zentner Sprengstoff, der im Herbst gezündet wurde. Wozu? Erstens ist der Gefechtskopf ein geheimes Objekt und muss nach Gebrauch sicher zerstört werden. Zweitens ist es für die Messsysteme der Deponie notwendig – für die betriebliche Erfassung der Aufprallstelle und Messung von Abweichungen.

Ein Multimeter-Räuchertrichter rundet das Bild ab. Aber vorher, ein paar Kilometer vor dem Aufprall, wird eine gepanzerte Speicherkassette mit einer Aufzeichnung von allem, was während des Fluges an Bord aufgezeichnet wurde, aus dem Testgefechtskopf geschossen. Dieses gepanzerte Flash-Laufwerk schützt vor dem Verlust von Bordinformationen. Sie wird später gefunden, wenn ein Hubschrauber mit einer speziellen Suchgruppe eintrifft. Und sie werden die Ergebnisse eines fantastischen Fluges aufzeichnen.

Die erste Interkontinentalrakete mit Atomsprengkopf

Die weltweit erste Interkontinentalrakete mit Atomsprengkopf war die sowjetische R-7. Sie trug einen Sprengkopf von drei Megatonnen und konnte Objekte in einer Entfernung von bis zu 11.000 km treffen (Modifikation 7-A). Die Idee von S.P. Obwohl die Queen in Dienst gestellt wurde, erwies sie sich aufgrund der Unfähigkeit als militärische Rakete als unwirksam lange Zeit im Kampfeinsatz ohne zusätzliches Auftanken mit einem Oxidationsmittel (flüssiger Sauerstoff). Aber die R-7 (und ihre zahlreichen Modifikationen) spielte eine herausragende Rolle in der Weltraumforschung.

Der erste Sprengkopf einer Interkontinentalrakete mit mehreren Sprengköpfen

Die weltweit erste Interkontinentalrakete mit einem mehrfachen Wiedereintrittsfahrzeug war amerikanische rakete LGM-30 Minuteman III, das 1970 in Dienst gestellt wurde. Im Vergleich zur vorherigen Modifikation wurde der W-56-Sprengkopf durch drei W-62-Leichtsprengköpfe ersetzt, die in der Zuchtphase installiert wurden. Somit könnte die Rakete drei separate Ziele treffen oder alle drei Sprengköpfe konzentrieren, um jeweils einen zu treffen. Derzeit ist im Rahmen der Abrüstungsinitiative nur noch ein Sprengkopf auf allen Minuteman-III-Raketen vorhanden.

Gefechtskopf mit variabler Ausbeute

Seit den frühen 1960er Jahren wurden Technologien entwickelt, um thermonukleare Sprengköpfe mit variabler Sprengkraft herzustellen. Dazu gehört beispielsweise der W80-Sprengkopf, der insbesondere auf der Tomahawk-Rakete installiert wurde. Diese Technologien wurden für thermonukleare Ladungen entwickelt, die nach dem Teller-Ulam-Schema gebaut wurden, bei dem die Spaltreaktion der Kerne von Uran- oder Plutoniumisotopen eine Fusionsreaktion (dh eine thermonukleare Explosion) auslöst. Die Leistungsänderung erfolgte durch Anpassungen des Zusammenspiels der beiden Stufen.

PS. Ergänzen möchte ich noch, dass dort oben auch Jamming Units ihre Aufgabe abarbeiten, Lockvögel freigesetzt werden und zusätzlich Oberstufen und/oder ein Bus nach dem Brüten gesprengt werden, um die Anzahl der Targets zu erhöhen auf Radar und Überlastung der Raketenabwehr.

Das Erscheinen einer so mächtigen Waffe wie einer Atombombe war das Ergebnis des Zusammenspiels globaler Faktoren objektiver und subjektiver Natur. Objektiv wurde seine Entstehung durch die rasante Entwicklung der Wissenschaft verursacht, die mit den grundlegenden Entdeckungen der Physik in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts begann. Der stärkste subjektive Faktor war die militärpolitische Situation der 40er Jahre, als die Länder der Anti-Hitler-Koalition - die USA, Großbritannien, die UdSSR - versuchten, sich bei der Entwicklung von Atomwaffen gegenseitig einen Schritt voraus zu sein.

Voraussetzungen für die Schaffung einer Atombombe

Anhaltspunkt wissenschaftlicher Weg 1896 begann die Herstellung von Atomwaffen, als der französische Chemiker A. Becquerel die Radioaktivität von Uran entdeckte. Es war die Kettenreaktion dieses Elements, die die Grundlage für die Entwicklung schrecklicher Waffen bildete.

Ende des 19. und in den ersten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts entdeckten Wissenschaftler Alpha-, Beta- und Gammastrahlen und entdeckten viele radioaktive Isotope chemische Elemente, das Gesetz des radioaktiven Zerfalls, und legte den Grundstein für das Studium der Kernisometrie. In den 1930er Jahren wurden Neutron und Positron bekannt, und der Kern des Uranatoms mit der Absorption von Neutronen wurde erstmals gespalten. Dies war der Anstoß für die Schaffung von Atomwaffen. Der französische Physiker Frédéric Joliot-Curie war der erste, der 1939 das Design der Atombombe erfand und patentieren ließ.

Atomwaffen sind durch Weiterentwicklung zu einem historisch beispiellosen militärpolitischen und strategischen Phänomen geworden, das in der Lage ist, die nationale Sicherheit des Besitzerstaates zu gewährleisten und die Fähigkeiten aller anderen Waffensysteme zu minimieren.

Das Design einer Atombombe besteht aus einer Reihe verschiedener Komponenten, darunter zwei Hauptkomponenten:

• rahmen,
• Automatisierungssystem.

Die Automatisierung befindet sich zusammen mit einer Kernladung in einem Gehäuse, das sie vor verschiedenen Einflüssen (mechanisch, thermisch usw.) schützt. Das Automatisierungssystem steuert, dass die Explosion zu einem genau festgelegten Zeitpunkt erfolgt. Es besteht aus folgenden Elementen:

• Notzündung;
• Sicherungs- und Spannvorrichtung;
• Energiequelle;
• Detonationssensoren laden.

Lieferung Atomladungen mit Hilfe von Luftfahrt-, ballistischen und Marschflugkörpern durchgeführt. Gleichzeitig kann Atommunition ein Element einer Landmine, eines Torpedos, einer Luftbombe usw. sein.

Atombomben-Detonationssysteme sind anders. Am einfachsten ist das Injektionsgerät, bei dem der Impuls für die Explosion das Ziel trifft und die anschließende Bildung einer überkritischen Masse erfolgt.

Ein weiteres Merkmal von Atomwaffen ist die Größe des Kalibers: klein, mittel, groß. Meistens wird die Kraft der Explosion in TNT-Äquivalent angegeben. Eine kleinkalibrige Nuklearwaffe impliziert eine Ladungskapazität von mehreren tausend Tonnen TNT. Das durchschnittliche Kaliber entspricht bereits Zehntausenden Tonnen TNT, groß - gemessen in Millionen.

Funktionsprinzip

Das Schema der Atombombe basiert auf dem Prinzip der Nutzung von Kernenergie, die während einer nuklearen Kettenreaktion freigesetzt wird. Dies ist der Prozess der Spaltung schwerer oder der Synthese leichter Kerne. Aufgrund der Freisetzung einer riesigen Menge intranuklearer Energie in kürzester Zeit wird eine Atombombe als Massenvernichtungswaffe eingestuft.

Es gibt zwei wichtige Punkte in diesem Prozess:

• das Zentrum einer nuklearen Explosion, in dem der Prozess direkt stattfindet;
• das Epizentrum, das die Projektion dieses Prozesses auf die Oberfläche (Land oder Wasser) ist.

Eine nukleare Explosion setzt eine Energiemenge frei, die, wenn sie auf den Boden projiziert wird, seismische Erschütterungen verursacht. Die Reichweite ihrer Verbreitung ist sehr groß, jedoch werden bereits in einer Entfernung von wenigen hundert Metern erhebliche Umweltschäden verursacht.

Atomwaffen haben mehrere Arten der Zerstörung:

• Lichtemission,
• radioaktive Verseuchung,
• Schockwelle,
• durchdringende Strahlung,
• elektromagnetischer Impuls.

Eine nukleare Explosion wird von einem hellen Blitz begleitet, der durch die Freisetzung einer großen Menge Licht und Wärmeenergie entsteht. Die Stärke dieses Blitzes ist um ein Vielfaches größer als die Kraft der Sonnenstrahlen, sodass sich die Gefahr von Licht- und Hitzeschäden über mehrere Kilometer erstreckt.

Ein weiterer sehr gefährlicher Faktor beim Aufprall einer Atombombe ist die während der Explosion erzeugte Strahlung. Es funktioniert nur die ersten 60 Sekunden, hat aber eine maximale Durchschlagskraft.

Die Stoßwelle hat eine hohe Kraft und eine erhebliche zerstörerische Wirkung, daher verursacht sie innerhalb von Sekunden großen Schaden an Menschen, Ausrüstung und Gebäuden.

Durchdringende Strahlung ist gefährlich für lebende Organismen und ist die Ursache der Strahlenkrankheit beim Menschen. Der elektromagnetische Impuls beeinflusst nur die Technik.

All diese Schadensarten zusammen machen die Atombombe zu einer sehr gefährlichen Waffe.

Erste Atombombentests

Die Vereinigten Staaten zeigten als erste das größte Interesse an Atomwaffen. Ende 1941 wurden im Land riesige Mittel und Ressourcen für die Schaffung von Atomwaffen bereitgestellt. Die Arbeiten führten zu den ersten Tests einer Atombombe mit einem Sprengsatz „Gadget“, die am 16. Juli 1945 im US-Bundesstaat New Mexico stattfanden.

Es ist an der Zeit, dass die USA handeln. Für das siegreiche Ende des Zweiten Weltkriegs wurde beschlossen, den Verbündeten Nazideutschlands - Japan - zu besiegen. Im Pentagon wurden Ziele für die ersten Atomschläge ausgewählt, bei denen die Vereinigten Staaten zeigen wollten, wie mächtig ihre Waffen sind.

Am 6. August desselben Jahres wurde die erste Atombombe unter dem Namen „Kid“ auf die japanische Stadt Hiroshima abgeworfen, und am 9. August fiel eine Bombe mit dem Namen „Fat Man“ auf Nagasaki.

Der Einschlag in Hiroshima galt als ideal: In 200 Metern Höhe explodierte ein Nukleargerät. Die Druckwelle kippte die mit Kohle befeuerten Öfen in den Häusern der Japaner um. Dies hat zu zahlreichen Bränden selbst in städtischen Gebieten fernab des Epizentrums geführt.

Auf den ersten Blitz folgte eine Hitzewelle, die Sekunden dauerte, aber ihre Kraft, die einen Radius von 4 km abdeckte, Fliesen und Quarz in Granitplatten schmolz, Telegrafenmasten verbrannte. Nach der Hitzewelle kam die Schockwelle. Die Windgeschwindigkeit betrug 800 km/h und seine Böe zerstörte fast alles in der Stadt. Von den 76.000 Gebäuden wurden 70.000 vollständig zerstört.

Ein paar Minuten später begann ein seltsamer Regen aus großen schwarzen Tropfen zu fallen. Es wurde durch Kondensation verursacht, die sich in den kälteren Schichten der Atmosphäre aus Dampf und Asche bildete.

Menschen, die in einer Entfernung von 800 Metern von einem Feuerball getroffen wurden, wurden verbrannt und zu Staub zerfallen. Einigen wurde die verbrannte Haut von der Druckwelle abgerissen. Tropfen schwarzen radioaktiven Regens hinterließen unheilbare Verbrennungen.

Die Überlebenden erkrankten an einer bisher unbekannten Krankheit. Sie bekamen Übelkeit, Erbrechen, Fieber und Schwächeanfälle. Der Spiegel der weißen Blutkörperchen fiel stark ab. Dies waren die ersten Anzeichen einer Strahlenkrankheit.

Drei Tage nach der Bombardierung von Hiroshima wurde eine Bombe auf Nagasaki abgeworfen. Es hatte die gleiche Kraft und verursachte ähnliche Wirkungen.

Zwei Atombomben töteten innerhalb von Sekunden Hunderttausende Menschen. Die erste Stadt wurde von der Druckwelle praktisch vom Erdboden gefegt. Mehr als die Hälfte der Zivilisten (etwa 240.000 Menschen) starben sofort an ihren Wunden. Viele Menschen waren Strahlung ausgesetzt, was zu Strahlenkrankheit, Krebs und Unfruchtbarkeit führte. In Nagasaki wurden in den ersten Tagen 73.000 Menschen getötet, und nach einer Weile starben weitere 35.000 Einwohner unter großer Qual.

Video: Atombombentests

RDS-37-Tests

Bau der Atombombe in Russland

Die Folgen der Bombardierung und die Geschichte der Bewohner japanischer Städte schockierten I. Stalin. Es wurde deutlich, dass die Schaffung eigener Atomwaffen eine Frage der nationalen Sicherheit ist. Am 20. August 1945 nahm das Atomenergiekomitee seine Arbeit in Russland unter der Leitung von L. Beria auf.

Kernphysikalische Forschung wird in der UdSSR seit 1918 betrieben. 1938 wurde an der Akademie der Wissenschaften eine Atomkernkommission eingerichtet. Mit Ausbruch des Krieges wurden jedoch fast alle Arbeiten in dieser Richtung eingestellt.

1943 Sowjetische Geheimdienstoffiziere aus England übergeben geschlossen wissenschaftliche Arbeiten zur Atomenergie, woraus folgte, dass der Bau der Atombombe im Westen weit fortgeschritten war. Gleichzeitig wurden in den Vereinigten Staaten zuverlässige Agenten in mehrere amerikanische Kernforschungszentren eingeführt. Sie gaben Informationen über die Atombombe an sowjetische Wissenschaftler weiter.

Die Aufgabenstellung für die Entwicklung von zwei Varianten der Atombombe wurde von ihrem Schöpfer und einem der wissenschaftlichen Leiter, Yu. Khariton, zusammengestellt. Dementsprechend war geplant, ein RDS („Special Jet Engine“) mit einem Index von 1 und 2 zu erstellen:

1. RDS-1 - eine Bombe mit einer Ladung Plutonium, die durch sphärische Kompression untergraben werden sollte. Sein Gerät wurde ihm vom russischen Geheimdienst übergeben.
2. RDS-2 ist eine Kanonenbombe mit zwei Teilen einer Uranladung, die sich im Kanonenrohr annähern müssen, bis eine kritische Masse entsteht.

In der Geschichte des berühmten RDS wurde die häufigste Dekodierung - "Russland macht es selbst" - von Yu Kharitons Stellvertreter für erfunden wissenschaftliche Arbeit K. Schchelkin. Diese Worte vermittelten sehr genau die Essenz der Arbeit.

Die Information, dass die UdSSR die Geheimnisse der Atomwaffen gemeistert hatte, löste in den USA den Impuls aus, so schnell wie möglich einen Präventivkrieg zu beginnen. Im Juli 1949 erschien der Trojaner-Plan, wonach der Beginn der Feindseligkeiten am 1. Januar 1950 geplant war. Dann wurde das Angriffsdatum auf den 1. Januar 1957 verschoben, mit der Bedingung, dass alle NATO-Staaten in den Krieg eintreten.

Über Geheimdienstkanäle erhaltene Informationen beschleunigten die Arbeit sowjetischer Wissenschaftler. Laut westlichen Experten hätten die sowjetischen Atomwaffen nicht vor 1954-1955 hergestellt werden können. Der Test der ersten Atombombe fand jedoch Ende August 1949 in der UdSSR statt.

Am 29. August 1949 wurde auf dem Testgelände von Semipalatinsk das Nukleargerät RDS-1 gesprengt - die erste sowjetische Atombombe, die von einem Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von I. Kurchatov und Yu. Khariton erfunden wurde. Die Explosion hatte eine Stärke von 22 kt. Das Design der Ladung ahmte den amerikanischen "Fat Man" nach, und die elektronische Füllung wurde von sowjetischen Wissenschaftlern erstellt.

Der trojanische Plan, wonach die Amerikaner Atombomben auf 70 Städte in der UdSSR abwerfen wollten, wurde wegen der Wahrscheinlichkeit eines Vergeltungsschlags vereitelt. Das Ereignis auf dem Testgelände Semipalatinsk informierte die Welt darüber, dass die sowjetische Atombombe das amerikanische Monopol auf den Besitz neuer Waffen beendete. Diese Erfindung zerstörte vollständig den militaristischen Plan der USA und der NATO und verhinderte die Entwicklung des Dritten Weltkriegs. Eine neue Geschichte hat begonnen – eine Ära des Weltfriedens, die von der totalen Zerstörung bedroht ist.

"Atomclub" der Welt

Der Nuklearclub ist ein Symbol für mehrere Staaten, die Atomwaffen besitzen. Heute gibt es solche Waffen:

• in den USA (seit 1945)
• in Russland (ursprünglich UdSSR, seit 1949)
• in Großbritannien (seit 1952)
• in Frankreich (seit 1960)
• in China (seit 1964)
• in Indien (seit 1974)
• in Pakistan (seit 1998)
• in Nordkorea (seit 2006)

Auch Israel soll Atomwaffen besitzen, obwohl sich die Führung des Landes nicht zu dessen Präsenz äußert. Darüber hinaus auf dem Territorium der NATO-Mitgliedstaaten (Deutschland, Italien, Türkei, Belgien, Niederlande, Kanada) und Verbündeten (Japan, Südkorea, trotz der offiziellen Ablehnung) ist eine US-Atomwaffe.

Kasachstan, die Ukraine und Weißrussland, die nach dem Zusammenbruch der UdSSR einen Teil der Atomwaffen besaßen, übergaben sie in den 90er Jahren an Russland, das zum alleinigen Erben des sowjetischen Atomarsenals wurde.

Atomare (Kern-)Waffen sind das mächtigste Instrument der Weltpolitik, das fest in das Arsenal der zwischenstaatlichen Beziehungen eingetreten ist. Einerseits ist es so wirksames Werkzeug Einschüchterung hingegen ein gewichtiges Argument, um militärische Konflikte zu verhindern und den Frieden zwischen den Mächten zu stärken, die diese Waffen besitzen. Dies ist ein Symbol für eine ganze Ära in der Geschichte der Menschheit und der internationalen Beziehungen, mit der sehr weise umgegangen werden muss.

Video: Atomwaffenmuseum

Video über den russischen Zaren Bomba

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Hunderte von Büchern wurden über die Geschichte der atomaren Konfrontation zwischen den Supermächten und den Entwurf der ersten Atombomben geschrieben. Aber es gibt viele Mythen über moderne Atomwaffen. Popular Mechanics hat beschlossen, dieses Problem zu klären und zu erzählen, wie die zerstörerischste Waffe funktioniert, die der Mensch erfunden hat.

Explosive Natur

Der Urankern enthält 92 Protonen. Natürliches Uran ist hauptsächlich eine Mischung aus zwei Isotopen: U238 (mit 146 Neutronen im Kern) und U235 (143 Neutronen), wobei letzteres nur 0,7 % in natürlichem Uran ausmacht. Die chemischen Eigenschaften von Isotopen sind absolut identisch, daher sind sie zu trennen chemische Methoden unmöglich, aber der Massenunterschied (235 und 238 Einheiten) macht es möglich, dies mit physikalischen Methoden zu tun: Ein Gemisch von Uranen wird in ein Gas (Uranhexafluorid) umgewandelt und dann durch unzählige poröse Trennwände gepumpt. Obwohl die Isotope des Urans weder optisch noch chemisch zu unterscheiden sind, sind sie in den Eigenschaften ihrer nuklearen Eigenschaften durch einen Abgrund getrennt.

Der Spaltvorgang von U238 wird bezahlt: Ein von außen eintreffendes Neutron muss eine Energie von 1 MeV oder mehr mitbringen. Und U235 ist desinteressiert: Für die Anregung und den anschließenden Zerfall wird vom einfallenden Neutron nichts benötigt, seine Bindungsenergie im Kern reicht völlig aus.

Wenn es von Neutronen getroffen wird, spaltet sich der Kern von Uran-235 leicht und bildet neue Neutronen. Unter bestimmten Bedingungen beginnt eine Kettenreaktion.

Wenn ein Neutron auf einen spaltbaren Kern trifft, entsteht eine instabile Verbindung, die aber sehr schnell (in 10 14 c) zwei oder drei neue Neutronen emittiert, so dass sich mit der Zeit die Zahl der spaltbaren Kerne vervielfachen kann (eine solche Reaktion nennt man a Kettenreaktion). Dies ist nur in U235 möglich, denn das gierige U238 will sich nicht von seinen eigenen Neutronen abspalten, deren Energie eine Größenordnung kleiner als 1 MeV ist. Die kinetische Energie von Teilchen - Spaltprodukten übersteigt um viele Größenordnungen die Energie, die bei jedem Akt einer chemischen Reaktion freigesetzt wird, bei der sich die Zusammensetzung der Kerne nicht ändert.

Metallisches Plutonium existiert in sechs Phasen mit Dichten im Bereich von 14,7 bis 19,8 kg/cm 3 . Bei Temperaturen unter 119 Grad Celsius gibt es eine monokline Alpha-Phase (19,8 kg / cm 3), aber solches Plutonium ist sehr zerbrechlich und in der kubisch-flächenzentrierten Delta-Phase (15,9) ist es duktil und gut verarbeitet (es ist dies Phase, die sie mit Legierungszusätzen zu retten versuchen). Während der Detonationskompression kann es zu keinen Phasenübergängen kommen – Plutonium befindet sich in einem quasi flüssigen Zustand. Phasenübergänge sind in der Produktion gefährlich: wann große Größen Teilen kann bereits bei einer geringen Dichteänderung ein kritischer Zustand erreicht werden. Dies geschieht natürlich ohne Explosion - das Werkstück erwärmt sich einfach, aber die Vernickelung kann zurückgesetzt werden (und Plutonium ist sehr giftig).

Kritische Versammlung

Spaltprodukte sind instabil und brauchen lange, um „zur Besinnung zu kommen“, wobei sie verschiedene Strahlungen (einschließlich Neutronen) abgeben. Neutronen, die nach einer beträchtlichen Zeit (bis zu zehn Sekunden) nach der Spaltung emittiert werden, werden als verzögerte Neutronen bezeichnet, und obwohl ihr Anteil im Vergleich zu sofortigen Neutronen gering ist (weniger als 1%), spielen sie beim Betrieb von Nuklearanlagen eine Rolle das wichtigste.

Explosive Linsen erzeugten eine konvergierende Welle. Die Zuverlässigkeit wurde durch ein Paar Zünder in jedem Block gewährleistet.

Spaltprodukte bei zahlreichen Kollisionen mit umgebenden Atomen geben ihnen ihre Energie und erhöhen die Temperatur. Nachdem Neutronen in der Anordnung mit dem spaltbaren Material aufgetreten sind, kann die Wärmefreisetzungsleistung zunehmen oder abnehmen, und die Parameter der Anordnung, in der die Anzahl der Spaltungen pro Zeiteinheit konstant ist, werden als kritisch bezeichnet. Die Kritikalität der Anordnung kann sowohl bei einer großen als auch bei einer kleinen Neutronenzahl (bei entsprechend höherer oder niedrigerer Wärmefreisetzungsrate) aufrechterhalten werden. Die thermische Leistung wird erhöht, indem entweder von außen zusätzliche Neutronen in die kritische Anordnung gepumpt werden oder indem die Anordnung überkritisch gemacht wird (dann werden zusätzliche Neutronen von immer mehr Generationen spaltbarer Kerne geliefert). Wenn es beispielsweise erforderlich ist, die thermische Leistung des Reaktors zu erhöhen, wird er auf ein solches Regime gebracht, wenn jede Generation prompter Neutronen etwas weniger zahlreich ist als die vorherige, aber aufgrund verzögerter Neutronen der Reaktor kaum merklich durchgeht kritischer Zustand. Dann geht es nicht in die Beschleunigung, sondern gewinnt langsam an Kraft – damit sein Wachstum zum richtigen Zeitpunkt durch das Einbringen von Neutronenabsorbern (Cadmium- oder Bor-haltige Stäbchen) gestoppt werden kann.

Die Plutonium-Anordnung (Kugelschicht in der Mitte) wurde von einer Uran-238-Hülle und einer anschließenden Aluminiumschicht umgeben.

Durch Spaltung erzeugte Neutronen fliegen oft an den umgebenden Kernen vorbei, ohne eine zweite Spaltung zu verursachen. Je näher an der Oberfläche des Materials ein Neutron geboren wird, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass es aus dem spaltbaren Material herausfliegt und nie wieder zurückkommt. Daher die Montageform, die spart die größte Zahl Neutronen, ist eine Kugel: Für eine gegebene Materiemasse hat sie eine minimale Oberfläche. Eine nicht umschlossene (einzelne) Kugel aus 94 % U235 ohne Hohlräume im Inneren wird bei einer Masse von 49 kg und einem Radius von 85 mm kritisch. Wenn die Anordnung desselben Urans ein Zylinder mit einer Länge gleich dem Durchmesser ist, wird es bei einer Masse von 52 kg kritisch. Auch die Oberfläche nimmt mit zunehmender Dichte ab. Daher kann eine explosionsartige Kompression, ohne die Menge an spaltbarem Material zu verändern, die Anordnung in einen kritischen Zustand bringen. Es ist dieser Prozess, der dem weit verbreiteten Design einer Nuklearladung zugrunde liegt.

Die ersten Kernladungen verwendeten Polonium und Beryllium (Mitte) als Neutronenquellen.

Kugelmontage

Aber meistens wird nicht Uran, sondern Plutonium-239 in Atomwaffen verwendet. Es wird in Reaktoren durch Bestrahlung von Uran-238 mit starken Neutronenflüssen hergestellt. Plutonium kostet etwa sechsmal mehr als U235, aber bei der Spaltung emittiert der Pu239-Kern durchschnittlich 2,895 Neutronen - mehr als U235 (2,452). Außerdem ist die Wahrscheinlichkeit der Spaltung von Plutonium höher. All dies führt dazu, dass die einzelne Pu239-Kugel bei fast einem Drittel weniger Masse als die Urankugel und vor allem bei einem kleineren Radius kritisch wird, was es ermöglicht, die Abmessungen der kritischen Baugruppe zu reduzieren.

Die Aluminiumschicht wurde verwendet, um die Verdünnungswelle nach der Detonation des Sprengstoffs zu reduzieren.

Die Baugruppe besteht aus zwei sorgfältig zusammengefügten Hälften in Form einer Kugelschicht (innen hohl); es ist offensichtlich unterkritisch, selbst für thermische Neutronen und selbst nachdem es von einem Moderator umgeben ist. Um die Anordnung von sehr genau eingepassten Sprengstoffblöcken herum ist eine Ladung montiert. Um Neutronen zu sparen, muss die edle Form der Kugel während der Explosion erhalten bleiben – dazu muss die Sprengstoffschicht gleichzeitig über ihre gesamte Außenfläche unterminiert werden, wodurch die Anordnung gleichmäßig komprimiert wird. Es wird allgemein angenommen, dass dies viele elektrische Zünder erfordert. Dies war jedoch nur in den Anfängen des "Bombenangriffs": Für den Betrieb vieler Dutzend Zünder waren viel Energie und eine beträchtliche Größe des Zündsystems erforderlich. In modernen Ladungen werden mehrere Zünder verwendet, die durch eine spezielle Technik mit ähnlichen Eigenschaften ausgewählt wurden, aus denen ein hochstabiler (in Bezug auf die Detonationsgeschwindigkeit) Sprengstoff in Rillen abgefeuert wird, die in eine Polycarbonatschicht (deren Form auf einer kugelförmigen Oberfläche) gefräst ist wird mit Riemann-Geometrie-Methoden berechnet). Eine Detonation mit einer Geschwindigkeit von ca. 8 km/s wird absolut gleich weit entlang der Rillen verlaufen, die Löcher gleichzeitig erreichen und die Hauptladung zur Detonation bringen - gleichzeitig an allen erforderlichen Stellen.

Die Abbildungen zeigen die ersten Momente des Lebens des Feuerballs einer Kernladung - Strahlungsdiffusion (a), Ausdehnung des heißen Plasmas und die Bildung von "Blasen" (b) und eine Erhöhung der Strahlungsleistung im sichtbaren Bereich, wenn die Stoßwelle wird getrennt (c).

Knall nach innen

Eine nach innen gerichtete Explosion komprimiert die Baugruppe mit über einer Million Atmosphären Druck. Die Oberfläche der Baugruppe nimmt ab, der innere Hohlraum verschwindet fast im Plutonium, die Dichte nimmt zu, und zwar sehr schnell – in zehn Mikrosekunden überspringt die komprimierbare Baugruppe den kritischen Zustand bei thermischen Neutronen und wird bei schnellen Neutronen deutlich überkritisch.

Nach einer Zeit, die durch eine vernachlässigbare Zeit unbedeutender Verzögerung schneller Neutronen bestimmt ist, fügt jede ihrer neuen, zahlreicheren Generationen 202 MeV Energie durch Spaltung der Versammlungsmaterie hinzu, die bereits unter ungeheurem Druck platzt. Im Maßstab der auftretenden Phänomene ist die Festigkeit selbst der besten legierten Stähle so gering, dass es niemandem einfällt, sie bei der Berechnung der Dynamik einer Explosion zu berücksichtigen. Das einzige, was die Anordnung nicht streuen lässt, ist die Trägheit: Um die Plutoniumkugel in zehn Nanosekunden um nur 1 cm auszudehnen, muss der Substanz eine Beschleunigung verliehen werden, die mehrere zehn Billionen Mal größer ist als die Beschleunigung freier Fall, und es ist nicht einfach.

Am Ende fliegt die Materie trotzdem auseinander, die Spaltung stoppt, aber der Prozess endet nicht dort: Die Energie wird zwischen den ionisierten Bruchstücken der getrennten Kerne und anderen bei der Spaltung emittierten Teilchen umverteilt. Ihre Energie liegt in der Größenordnung von zehn und sogar hundert MeV, aber nur elektrisch neutrale hochenergetische Gammaquanten und Neutronen haben eine Chance, der Wechselwirkung mit Materie auszuweichen und „zu entkommen“. Geladene Teilchen verlieren bei Stößen und Ionisationen schnell Energie. Dabei wird Strahlung emittiert – allerdings nicht mehr hartkernig, sondern weicher, mit einer um drei Größenordnungen geringeren Energie, aber immer noch mehr als ausreichend, um Elektronen aus Atomen herauszuschlagen – nicht nur von den äußeren Schalen, sondern von innen allgemein alles. Ein Durcheinander aus nackten Kernen, ihnen entzogene Elektronen und Strahlung mit einer Dichte von Gramm pro Kubikzentimeter (versuchen Sie sich vorzustellen, wie gut Sie unter Licht bräunen können, das die Dichte von Aluminium angenommen hat!) – all das war vorhin noch eine Ladung - kommt in eine Art Gleichgewicht. In einem sehr jungen Feuerball stellt sich eine Temperatur in der Größenordnung von mehreren zehn Millionen Grad ein.

Feuerball

Es scheint, dass selbst weiche, sich aber mit Lichtgeschwindigkeit bewegende Strahlung die Substanz, die sie erzeugt hat, weit hinter sich lassen sollte, aber das ist nicht so: In kalter Luft beträgt die Reichweite von keV-Energiequanten Zentimeter, und das tun sie auch nicht in einer geraden Linie bewegen, sondern die Bewegungsrichtung ändern, die bei jeder Interaktion erneut emittiert wird. Quanten ionisieren die Luft, breiten sich darin aus wie Kirschsaft, der in ein Glas Wasser gegossen wird. Dieses Phänomen wird Strahlungsdiffusion genannt.

Ein junger Feuerball einer Explosion mit einer Kraft von 100 kt, einige zehn Nanosekunden nach Abschluss des Spaltungsstoßes, hat einen Radius von 3 m und eine Temperatur von fast 8 Millionen Kelvin. Aber nach 30 Mikrosekunden beträgt sein Radius 18 m, die Temperatur fällt jedoch unter eine Million Grad. Der Ball verschlingt Raum, und die ionisierte Luft hinter seiner Vorderseite bewegt sich fast nicht: Strahlung kann während der Diffusion keinen nennenswerten Impuls auf ihn übertragen. Aber es pumpt enorme Energie in diese Luft und erwärmt sie, und wenn die Strahlungsenergie versiegt, beginnt die Kugel aufgrund der Ausdehnung des heißen Plasmas zu wachsen und platzt von innen mit dem, was früher eine Ladung war. Die Plasmahülle dehnt sich wie eine aufgeblasene Blase aus und wird dünner. Im Gegensatz zu einer Blase bläst sie natürlich nichts auf: Es ist fast keine Substanz mehr im Inneren, alles fliegt durch Trägheit aus dem Zentrum, aber 30 Mikrosekunden nach der Explosion beträgt die Geschwindigkeit dieses Fluges mehr als 100 km/s , und der hydrodynamische Druck in der Substanz – mehr als 150.000 atm! Die Schale wird nicht zu dünn, sie platzt und bildet „Blasen“.

In einer Vakuum-Neutronenröhre wird zwischen einem tritiumgesättigten Target (Kathode) 1 und einer Anodenanordnung 2 eine gepulste Spannung von hundert Kilovolt angelegt. Wenn die Spannung maximal ist, müssen Deuteriumionen zwischen Anode und Kathode erscheinen, die beschleunigt werden müssen. Dazu wird eine Ionenquelle verwendet. An seine Anode 3 wird ein Zündimpuls angelegt, und die Entladung, die über die Oberfläche der mit Deuterium gesättigten Keramik 4 verläuft, bildet Deuteriumionen. Beim Beschleunigen bombardieren sie ein mit Tritium gesättigtes Ziel, wodurch eine Energie von 17,6 MeV freigesetzt wird und Neutronen und Helium-4-Kerne gebildet werden. In der Teilchenzusammensetzung und sogar in der Energieausbeute ist diese Reaktion identisch mit der Fusion, dem Prozess der Verschmelzung leichter Kerne. In den 1950er Jahren dachten das viele, aber später stellte sich heraus, dass es in der Röhre zu einem „Zusammenbruch“ kommt: Entweder ein Proton oder ein Neutron (von dem das Deuterium-Ion durch ein elektrisches Feld zerstreut wird) „bleibt hängen“ im Zielkern (Tritium). Steckt ein Proton fest, bricht das Neutron ab und wird frei.

Welcher der Mechanismen zur Übertragung der Energie eines Feuerballs auf die Umgebung überwiegt, hängt von der Stärke der Explosion ab: Bei einer großen Explosion spielt die Strahlungsdiffusion die Hauptrolle, bei einer kleinen die Expansion der Plasmablase. Es ist klar, dass auch ein Zwischenfall möglich ist, wenn beide Mechanismen wirksam sind.

Der Prozess fängt neue Luftschichten ein, die Energie reicht nicht mehr aus, um alle Elektronen aus den Atomen zu streifen. Die Energie der ionisierten Schicht und Fragmente der Plasmablase versiegen, sie können keine riesige Masse mehr vor sich her bewegen und werden merklich langsamer. Aber was vor der Explosion Luft war, bewegt sich, löst sich von der Kugel und absorbiert immer mehr Schichten kalter Luft ... Die Bildung einer Druckwelle beginnt.

Stoßwelle und Atompilz

Wenn die Stoßwelle vom Feuerball getrennt wird, ändern sich die Eigenschaften der emittierenden Schicht und die Strahlungsleistung im optischen Teil des Spektrums steigt stark an (das sogenannte erste Maximum). Darüber hinaus konkurrieren die Lumineszenzprozesse und Änderungen der Transparenz der umgebenden Luft, was zur Realisierung des zweiten Maximums führt, das weniger stark, aber viel länger ist - so sehr, dass die Lichtenergieabgabe größer ist als in der erstes Maximum.

In der Nähe der Explosion verdampft alles um sich herum, weg - es schmilzt, aber noch weiter, wo der Wärmestrom zum Schmelzen bereits nicht ausreicht Feststoffe Erde, Felsen, Häuser fließen wie eine Flüssigkeit, unter einem ungeheuren Gasdruck, der alle Kraftbindungen zerstört, erhitzt zu einem für die Augen unerträglichen Glanz.

Schließlich bewegt sich die Stoßwelle weit vom Explosionspunkt entfernt, wo eine lockere und geschwächte, aber um ein Vielfaches ausgedehnte Wolke aus kondensierten Dämpfen zurückbleibt, die sich in den kleinsten und sehr radioaktiven Staub dessen verwandelte, was das Plasma der Ladung war und was sich zu seiner schrecklichen Stunde als nah an einem Ort herausstellte, von dem man sich so weit wie möglich fernhalten sollte. Die Wolke beginnt aufzusteigen. Es kühlt ab, ändert seine Farbe, „legt“ eine weiße Kappe aus kondensierter Feuchtigkeit auf, gefolgt von Staub von der Erdoberfläche und bildet ein „Bein“ eines sogenannten „Atompilzes“.

Neutroneninitiierung

Aufmerksame Leser können mit einem Bleistift in der Hand die Energiefreisetzung bei der Explosion abschätzen. Mit der Zeit, in der sich die Baugruppe im überkritischen Zustand in der Größenordnung von Mikrosekunden befindet, das Alter der Neutronen in der Größenordnung von Pikosekunden liegt und der Multiplikationsfaktor kleiner als 2 ist, wird etwa ein Gigajoule Energie freigesetzt, was äquivalent ist zu .. 250 kg TNT. Und wo sind die Kilo- und Megatonnen?

Neutronen - langsam und schnell

In einer nicht spaltbaren Substanz, "abprallenden" Kernen, übertragen Neutronen einen Teil ihrer Energie auf sie, je größer, je leichter (Massennäher) die Kerne sind. Als in mehr Kollisionen beteiligt Neutronen, desto mehr verlangsamen sie sich, und schließlich kommen sie in thermisches Gleichgewicht mit der umgebenden Materie - sie thermalisieren (dies dauert Millisekunden). Die Geschwindigkeit thermischer Neutronen beträgt 2200 m/s (Energie 0,025 eV). Neutronen können dem Moderator entkommen, werden von seinen Kernen eingefangen, aber mit der Verlangsamung nimmt ihre Fähigkeit, an Kernreaktionen teilzunehmen, erheblich zu, sodass Neutronen, die nicht „verloren“ gehen, die Abnahme der Anzahl mehr als ausgleichen.
Wenn also ein Ball aus spaltbarer Materie von einem Moderator umgeben ist, verlassen viele Neutronen den Moderator oder werden von ihm absorbiert, aber es gibt auch solche, die zum Ball zurückkehren („reflektieren“) und nach dem Verlust ihrer Energie viel eher zu Spaltungsakten führen. Wird die Kugel von einer 25 mm dicken Berylliumschicht umgeben, können 20 kg U235 eingespart werden und dennoch der kritische Zustand der Baugruppe erreicht werden. Aber solche Einsparungen zahlen sich mit der Zeit aus: Jede nachfolgende Generation von Neutronen muss, bevor sie eine Spaltung verursacht, zuerst langsamer werden. Diese Verzögerung verringert die Anzahl der pro Zeiteinheit erzeugten Generationen von Neutronen, was bedeutet, dass die Energiefreisetzung verzögert wird. Je weniger spaltbares Material in der Anordnung vorhanden ist, desto mehr Moderator wird für die Entwicklung einer Kettenreaktion benötigt, und die Spaltung erfolgt mit immer energieärmeren Neutronen. Im Grenzfall, wenn die Kritikalität nur bei thermischen Neutronen erreicht wird, beispielsweise in einer Lösung von Uransalzen in einem guten Moderator - Wasser, beträgt die Masse der Baugruppen Hunderte von Gramm, aber die Lösung kocht einfach periodisch. Die entstehenden Dampfblasen reduzieren sich durchschnittliche Dichte spaltbare Substanz, stoppt die Kettenreaktion, und wenn die Blasen die Flüssigkeit verlassen, wiederholt sich der Spaltblitz (wenn das Gefäß verstopft ist, wird es durch den Dampf zerbrochen - aber dies wird eine thermische Explosion sein, ohne alle typischen "nuklearen" Anzeichen ).

Tatsache ist, dass die Spaltungskette in einem Aggregat nicht mit einem einzigen Neutron beginnt: In der erforderlichen Mikrosekunde werden Millionen von ihnen in das überkritische Aggregat injiziert. Bei den ersten Kernladungen wurden dafür Isotopenquellen verwendet, die sich in einem Hohlraum innerhalb der Plutoniumanordnung befanden: Polonium-210 verband sich im Moment der Kompression mit Beryllium und verursachte mit seinen Alpha-Teilchen eine Neutronenemission. Aber alle Isotopenquellen sind ziemlich schwach (weniger als eine Million Neutronen pro Mikrosekunde wurden im ersten amerikanischen Produkt erzeugt), und Polonium ist bereits sehr verderblich - in nur 138 Tagen reduziert es seine Aktivität um die Hälfte. Daher wurden Isotope durch weniger gefährliche (im ausgeschalteten Zustand nicht strahlende) und vor allem intensiver strahlende Neutronenröhren ersetzt (siehe Seitenleiste): Hunderte Millionen Neutronen werden in wenigen Mikrosekunden (der Dauer des gebildeten Impulses) geboren durch die Röhre). Wenn es jedoch nicht oder nicht zum richtigen Zeitpunkt funktioniert, tritt der sogenannte Knall oder „Zilch“ auf - eine thermische Explosion mit geringer Leistung.

Durch Neutroneninitiierung wird die Energiefreisetzung einer nuklearen Explosion nicht nur um viele Größenordnungen erhöht, sondern auch regulierbar! Es ist klar, dass niemand, nachdem er einen Kampfauftrag erhalten hat, in dessen Formulierung die Kraft eines Atomschlags notwendigerweise angegeben ist, die Ladung zerlegt, um sie mit einer für eine bestimmte Kraft optimalen Plutoniumbaugruppe auszustatten. Bei Munition mit schaltbarem TNT-Äquivalent genügt es, einfach die Versorgungsspannung der Neutronenröhre zu ändern. Dementsprechend ändern sich die Neutronenausbeute und die Energiefreisetzung (wenn die Leistung auf diese Weise reduziert wird, wird natürlich viel teures Plutonium verschwendet).

Aber sie begannen viel später über die Notwendigkeit nachzudenken, die Energiefreisetzung zu regulieren, und in den ersten Nachkriegsjahren konnte von einer Leistungsreduzierung keine Rede sein. Stärker, stärker und stärker! Es stellte sich jedoch heraus, dass den zulässigen Abmessungen der unterkritischen Sphäre kernphysikalische und hydrodynamische Grenzen gesetzt sind. Das TNT-Äquivalent einer Explosion von hundert Kilotonnen liegt nahe an der physikalischen Grenze für einphasige Munition, bei der nur Spaltung stattfindet. Infolgedessen wurde die Kernspaltung als Hauptenergiequelle aufgegeben und sie setzten auf Reaktionen einer anderen Klasse - der Fusion.