Kā darbojas kodolieroči. Kurš izgudroja atombumbu? Padomju atombumbas izgudrošanas un radīšanas vēsture

Simtiem tūkstošu slavenu un aizmirstu senatnes ieroču kalēju cīnījās, meklējot ideālu ieroci, kas spēj iztvaikot ienaidnieka armiju ar vienu klikšķi. Periodiski šo meklējumu pēdas var atrast pasakās, vairāk vai mazāk ticami aprakstot brīnumzobenu vai loku, kas trāpa bez garām.

Par laimi, tehnoloģiskais progress ilgu laiku virzījās tik lēni, ka īstais smalcināšanas ieroču iemiesojums palika sapņos un mutvārdu stāstos, bet vēlāk arī grāmatu lappusēs. 19. gadsimta zinātniskais un tehnoloģiskais lēciens nodrošināja apstākļus 20. gadsimta galvenās fobijas radīšanai. Reālos apstākļos radītā un pārbaudītā kodolbumba radīja revolūciju gan militārajās lietās, gan politikā.

Ieroču radīšanas vēsture

Ilgu laiku tika uzskatīts, ka visspēcīgākos ieročus var izveidot, tikai izmantojot sprāgstvielas. Zinātnieku atklājumi, kas strādā ar mazākajām daļiņām, deva zinātnisku pamatojumu tam, ka ar palīdzību elementārdaļiņas var radīt milzīgu enerģiju. Pirmo pētnieku sērijā var saukt par Bekerelu, kurš 1896. gadā atklāja urāna sāļu radioaktivitāti.

Pats urāns ir zināms kopš 1786. gada, taču tolaik nevienam nebija aizdomas par tā radioaktivitāti. Zinātnieku darbs 19. un 20. gadsimta mijā atklāja ne tikai īpašu fizikālās īpašības, bet arī iespēju iegūt enerģiju no radioaktīvām vielām.

Iespēju izgatavot ieročus, kuru pamatā ir urāns, pirmo reizi detalizēti aprakstīja, publicēja un patentēja franču fiziķi, Džolio-Kirī laulātie 1939. gadā.

Neskatoties uz ieroču vērtību, paši zinātnieki stingri iebilda pret šāda postoša ieroča izveidi.

Pārdzīvojuši Otro pasaules karu pretestībā, 50. gados dzīvesbiedri (Frederiks un Irēna), apzinoties kara iznīcinošo spēku, iestājas par vispārēju atbruņošanos. Viņus atbalsta Nīls Bors, Alberts Einšteins un citi ievērojami tā laika fiziķi.

Tikmēr, kamēr Džolio-Kirī bija aizņemti ar nacistu problēmu Parīzē, planētas otrā pusē, Amerikā, tika izstrādāts pasaulē pirmais kodollādiņš. Robertam Oppenheimeram, kurš vadīja darbu, tika piešķirtas visplašākās pilnvaras un milzīgi resursi. 1941. gada beigas iezīmējās ar Manhetenas projekta sākumu, kas galu galā noveda pie pirmā kaujas kodollādiņa radīšanas.

Los Alamos pilsētā, Ņūmeksikā, tika uzceltas pirmās ražotnes ieroču kvalitātes urāna ražošanai. Nākotnē vieni un tie paši kodolcentri parādīsies visā valstī, piemēram, Čikāgā, Oak Ridžā, Tenesī štatā, pētījumi tika veikti arī Kalifornijā. Bumbas radīšanā tika iemesti labākie amerikāņu universitāšu profesoru, kā arī no Vācijas aizbēgušo fiziķu spēki.

Pašā "Trešajā reihā" tika uzsākts darbs pie jauna veida ieroču izveides fīreram raksturīgā veidā.

Tā kā Apsēstajam vairāk interesēja tanki un lidmašīnas, un jo vairāk, jo labāk, viņš nesaskatīja lielu vajadzību pēc jaunas brīnumbumbas.

Attiecīgi projekti, kurus Hitlers neatbalstīja, labākajā gadījumā virzījās gliemeža ātrumā.

Kad tas sāka cepties un izrādījās, ka tankus un lidmašīnas aprijusi Austrumu fronte, jaunais brīnumierocis guva atbalstu. Bet bija par vēlu, bombardēšanas apstākļos un pastāvīgās bailēs no padomju tanku ķīļiem nebija iespējams izveidot ierīci ar kodolkomponentu.

Padomju savienība bija uzmanīgāks pret iespēju izveidot jauna veida iznīcinošo ieroci. Pirmskara periodā fiziķi vāca un apkopoja vispārīgas zināšanas par kodolenerģiju un kodolieroču radīšanas iespējām. Izlūkdienesti smagi strādāja visu kodolbumbas radīšanas laiku gan PSRS, gan ASV. Karam bija nozīmīga loma attīstības tempu ierobežošanā, jo milzīgi resursi devās uz fronti.

Tiesa, akadēmiķis Kurčatovs Igors Vasiļjevičs ar viņam raksturīgo neatlaidību veicināja visu pakļauto vienību darbu arī šajā virzienā. Nedaudz raugoties uz priekšu, tieši viņam tiks uzdots paātrināt ieroču izstrādi, saskaroties ar amerikāņu trieciena draudiem PSRS pilsētām. Tieši viņam, kas stāvēja simtiem un tūkstošiem zinātnieku un strādnieku milzīgas mašīnas grants, tiks piešķirts padomju kodolbumbas tēva goda nosaukums.

Pasaulē pirmais tests

Bet atpakaļ pie Amerikas kodolprogrammas. Līdz 1945. gada vasarai amerikāņu zinātniekiem izdevās izveidot pasaulē pirmo kodolbumbu. Jebkurš zēns, kurš pats uztaisījis vai veikalā iegādājies jaudīgu petardi, piedzīvo neparastas mokas, vēloties to pēc iespējas ātrāk uzspridzināt. 1945. gadā simtiem ASV militārpersonu un zinātnieku piedzīvoja to pašu.

1945. gada 16. jūnijā Alamogordo tuksnesī, Ņūmeksikā, tika veikti vēsturē pirmie kodolieroču izmēģinājumi un viens no tā laika spēcīgākajiem sprādzieniem.

Aculieciniekus, kas vēroja sprādzienu no bunkura, pārsteidza spēks, ar kādu lādiņš eksplodēja 30 metrus augsta tērauda torņa virsotnē. Sākumā visu pārpludināja gaisma, vairākas reizes spēcīgāka par sauli. Tad debesīs pacēlās uguns bumba, pārvēršoties dūmu stabā, kas ieguva formu slavenajā sēnē.

Tiklīdz putekļi nosēdās, pētnieki un bumbu izgatavotāji steidzās uz sprādziena vietu. Viņi vēroja sekas no Sherman tankiem ar svinu. Redzētais viņus pārsteidza, neviens ierocis tādu postu nenodarītu. Smiltis vietām izkusa līdz stiklam.

Tika atrastas arī sīkas torņa paliekas milzīga diametra piltuvē, sakropļotas un sadrumstalotas konstrukcijas skaidri ilustrēja postošo spēku.

Ietekmējošie faktori

Šis sprādziens sniedza pirmo informāciju par jaunā ieroča spēku, par to, kā tas var iznīcināt ienaidnieku. Šie ir vairāki faktori:

• gaismas starojums, zibspuldze, kas var padarīt aklu pat aizsargātus redzes orgānus;
• triecienvilnis, blīva gaisa plūsma, kas virzās no centra, iznīcinot lielāko daļu ēku;
• elektromagnētiskais impulss, kas atspējo lielāko daļu iekārtu un neļauj izmantot sakarus pirmo reizi pēc sprādziena;
• caurejošais starojums, kas ir visbīstamākais faktors tiem, kas patvērušies no citiem kaitīgiem faktoriem, iedala alfa-beta-gamma starojumā;
• radioaktīvais piesārņojums, kas var negatīvi ietekmēt veselību un dzīvību desmitiem vai pat simtiem gadu.

Turpmākā kodolieroču izmantošana, tostarp kaujā, parādīja visas ietekmes uz dzīviem organismiem un dabu iezīmes. 1945. gada 6. augusts bija pēdējā diena desmitiem tūkstošu iedzīvotāju mazajā Hirosimas pilsētā, kas tolaik bija slavena ar vairākiem nozīmīgiem militāriem objektiem.

Kara iznākums Klusajā okeānā bija iepriekš zināms, taču Pentagons uzskatīja, ka operācija Japānas arhipelāgā izmaksās vairāk nekā miljonu ASV jūras kājnieku dzīvību. Tika nolemts ar vienu akmeni nogalināt vairākus putnus, izvest Japānu no kara, ietaupot uz desanta operāciju, izmēģināt jaunus ieročus darbībā un paziņot par to visai pasaulei un, galvenais, PSRS.

Pulksten vienos naktī lidmašīna, uz kuras klāja atradās kodolbumba "Kid", pacēlās misijā.

Virs pilsētas nomesta bumba plkst.8.15 eksplodēja aptuveni 600 metru augstumā. Visas ēkas, kas atradās 800 metru attālumā no epicentra, tika iznīcinātas. Izdzīvojušas tikai dažu ēku sienas, kas paredzētas 9 ballu zemestrīcei.

No katriem desmit cilvēkiem, kas sprādziena brīdī atradās 600 metru rādiusā, tikai viens varēja izdzīvot. Gaismas starojums cilvēkus pārvērta par oglēm, atstājot uz akmens ēnas pēdas, tumšu vietas nospiedumu, kur atradās cilvēks. Sekojošais sprādziena vilnis bija tik spēcīgs, ka spēja izsist stiklu 19 kilometru attālumā no sprādziena vietas.

Blīvā gaisa straume pa logu izsita vienu pusaudzi no mājas, piezemējoties, puisis redzēja, kā mājas sienas salokās kā kārtis. Sprādziena vilnim sekoja ugunīgs viesulis, kas iznīcināja tos dažus iedzīvotājus, kuri izdzīvoja sprādzienā un nebija paspējuši pamest ugunsgrēka zonu. Tie, kas atradās attālumā no sprādziena, sāka izjust smagu nespēku, kuras cēlonis ārstiem sākotnēji nebija skaidrs.

Daudz vēlāk, dažas nedēļas vēlāk, tika izveidots termins "radiācijas saindēšanās", kas tagad pazīstams kā staru slimība.

Vairāk nekā 280 tūkstoši cilvēku kļuva par tikai vienas bumbas upuriem gan tieši no sprādziena, gan no sekojošām slimībām.

Ar to Japānas bombardēšana ar kodolieročiem nebeidzās. Saskaņā ar plānu bija paredzēts, ka cietīs tikai četras līdz sešas pilsētas, taču laikapstākļi ļāva trāpīt tikai Nagasaki. Šajā pilsētā vairāk nekā 150 tūkstoši cilvēku kļuva par Fat Man bumbas upuriem.

Amerikas valdības solījumi veikt šādus triecienus pirms Japānas kapitulācijas noveda pie pamiera un pēc tam līdz līguma parakstīšanai, kas beidzās pasaules karš. Bet attiecībā uz kodolieročiem tas bija tikai sākums.

Visspēcīgākā bumba pasaulē

pēckara periods iezīmējās ar PSRS un sabiedroto bloka konfrontāciju ar ASV un NATO. 40. gados amerikāņi nopietni apsvēra iespēju uzbrukt Padomju Savienībai. Lai iegrožotu bijušo sabiedroto, bija jāpaātrina darbs pie bumbas radīšanas, un jau 1949. gadā, 29. augustā, ASV monopols kodolieroču jomā beidzās. Ieroču sacensību laikā vislielāko uzmanību ir pelnījuši divi kodolgalviņu izmēģinājumi.

Bikini atols, kas galvenokārt pazīstams ar vieglprātīgiem peldkostīmiem, 1954. gadā burtiski dārdēja visā pasaulē saistībā ar īpašas jaudas kodollādiņa izmēģinājumiem.

Amerikāņi, nolēmuši pārbaudīt jaunu atomieroču dizainu, lādiņu neaprēķina. Rezultātā sprādziens izrādījās 2,5 reizes spēcīgāks nekā plānots. Uzbrukumi tika pakļauti tuvējo salu iedzīvotājiem, kā arī visuresošajiem japāņu zvejniekiem.

Bet tā nebija visspēcīgākā amerikāņu bumba. 1960. gadā tika nodota ekspluatācijā kodolbumba B41, kas tās jaudas dēļ neizturēja pilnvērtīgus testus. Lādiņa stiprums tika aprēķināts teorētiski, baidoties uzspridzināt tik bīstamu ieroci poligonā.

Padomju Savienība, kas mīlēja būt pirmā it visā, piedzīvoja 1961. gadā, tika saukta atšķirīgi par "Kuzkina māti".

Reaģējot uz Amerikas kodolšantāžu, padomju zinātnieki radīja visspēcīgāko bumbu pasaulē. Pārbaudīts uz Novaja Zemļa, tas ir atstājis savas pēdas gandrīz katrā pasaules malā. Atmiņu stāsti liecina, ka sprādziena brīdī visattālākajos nostūros bija jūtama viegla zemestrīce.

Sprādziena vilnis, protams, zaudējis visu savu postošo spēku, spēja apbraukt apkārt Zemei. Līdz šim šī ir visspēcīgākā kodolbumba pasaulē, ko radījusi un pārbaudījusi cilvēce. Protams, ja viņa rokas būtu atraisītas, Kima Čenuna kodolbumba būtu jaudīgāka, taču viņam nav Jaunās Zemes, lai to pārbaudītu.

Atombumbas ierīce

Apsveriet ļoti primitīvu atombumbas ierīci, kas ir tikai izpratnei. Ir daudzas atombumbu klases, taču apsveriet trīs galvenās:

• urāns, kura pamatā ir urāns 235, pirmo reizi eksplodēja virs Hirosimas;
• plutonijs, kura pamatā ir plutonijs 239, pirmo reizi detonēts virs Nagasaki;
• kodoltermiskā, dažreiz saukta par ūdeņradi, kuras pamatā ir smagais ūdens ar deitēriju un tritiju, par laimi, tas netika izmantots pret iedzīvotājiem.

Pirmās divas bumbas ir balstītas uz smago kodolu sadalīšanos mazākos nekontrolētas kodolreakcijas rezultātā, atbrīvojot milzīgu enerģijas daudzumu. Trešā pamatā ir ūdeņraža kodolu (vai drīzāk, tā deitērija un tritija izotopu) saplūšana ar hēlija veidošanos, kas ir smagāks attiecībā pret ūdeņradi. Ar tādu pašu bumbas svaru ūdeņraža bumbas postošais potenciāls ir 20 reizes lielāks.

Ja urānam un plutonijam pietiek ar masu, kas ir lielāka par kritisko (pie kuras sākas ķēdes reakcija), tad ūdeņradim ar to nepietiek.

Lai droši savienotu vairākus urāna gabalus vienā, tiek izmantots lielgabala efekts, kurā mazāki urāna gabali tiek šauts uz lielākiem. Var izmantot arī šaujampulveri, taču uzticamības labad tiek izmantotas mazjaudas sprāgstvielas.

Plutonija bumbā sprāgstvielas tiek novietotas ap plutonija lietņiem, lai radītu nepieciešamos apstākļus ķēdes reakcijai. Pateicoties kumulatīvajam efektam, kā arī neitronu iniciatoram, kas atrodas pašā centrā (berilijs ar dažiem miligramiem polonija), tiek sasniegti nepieciešamie apstākļi.

Tam ir galvenais lādiņš, kas pats par sevi nevar eksplodēt, un drošinātājs. Lai radītu apstākļus deitērija un tritija kodolu saplūšanai, vismaz vienā brīdī ir nepieciešami mums neiedomājami spiedieni un temperatūras. Tas, kas notiek tālāk, ir ķēdes reakcija.

Lai izveidotu šādus parametrus, bumba ietver parasto, bet mazjaudas kodollādiņu, kas ir drošinātājs. Tās graušana rada apstākļus kodoltermiskās reakcijas sākumam.

Lai novērtētu atombumbas jaudu, tiek izmantots tā sauktais "TNT ekvivalents". Sprādziens ir enerģijas izdalīšanās, pasaulē slavenākā sprāgstviela ir trotils (TNT - trinitrotoluols), un tam tiek pielīdzināti visi jaunie sprāgstvielu veidi. Bumba "Kid" - 13 kilotonnas trotila. Tas ir līdzvērtīgs 13 000.

Bumba "Fat Man" - 21 kilotonna, "Tsar Bomba" - 58 megatonnas trotila. Ir biedējoši domāt par 58 miljoniem tonnu sprāgstvielu, kas koncentrētas 26,5 tonnu masā, tik jautri ir šī bumba.

Ar atomu saistītās kodolkara un katastrofu briesmas

Kodolieroči, kas parādījās divdesmitā gadsimta briesmīgākā kara vidū, ir kļuvuši par vislielākajām briesmām cilvēcei. Uzreiz pēc Otrā pasaules kara sākās aukstais karš, kas vairākas reizes gandrīz pārauga pilnvērtīgā kodolkonfliktā. Par draudiem, ka vismaz viena puse izmantos kodolbumbas un raķetes, sāka runāt jau pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados.

Visi saprata un saprot, ka šajā karā uzvarētāju nevar būt.

Daudzu zinātnieku un politiķu centieni ir bijuši un tiek veikti ierobežošanai. Čikāgas Universitāte, izmantojot uzaicināto kodolzinātnieku, tostarp Nobela prēmijas laureātu, viedokli, iestata pastardienas pulksteni dažas minūtes pirms pusnakts. Pusnakts apzīmē kodolkatalizmu, jauna pasaules kara sākumu un vecās pasaules iznīcināšanu. Dažādos gados pulksteņa rādītāji svārstījās no 17 līdz 2 minūtēm līdz pusnaktij.

Ir arī vairākas lielas avārijas, kas notikušas atomelektrostacijās. Šīm katastrofām ir netieša saistība ar ieročiem, atomelektrostacijas joprojām atšķiras no kodolbumbām, taču tās lieliski parāda atoma izmantošanas rezultātus militāriem mērķiem. Lielākais no tiem:

• 1957. gads, Kištimas avārija, uzglabāšanas sistēmas kļūmes dēļ netālu no Kištimas notika sprādziens;
• 1957. gads, Lielbritānija, Anglijas ziemeļrietumos, drošība netika pārbaudīta;
• 1979, ASV, nelaikā atklātas noplūdes dēļ notika sprādziens un noplūde no atomelektrostacijas;
• 1986. gads, traģēdija Černobiļā, 4. energobloka sprādziens;
• 2011, avārija Fukušimas stacijā, Japānā.

Katra no šīm traģēdijām atstāja smagu zīmogu uz simtiem tūkstošu cilvēku likteņiem un pārvērta veselus reģionus par nedzīvojamām zonām ar īpašu kontroli.

Bija incidenti, kas gandrīz maksāja kodolkatastrofas sākumu. Padomju kodolzemūdenēs vairākkārt ir notikušas ar reaktoru saistītas avārijas. Amerikāņi nometa bumbvedēju Superfortress ar divām Mark 39 kodolbumbām, kuras jauda bija 3,8 megatonnas. Taču darbojošā “drošības sistēma” neļāva lādiņiem uzspridzināt, un no katastrofas izdevās izvairīties.

Kodolieroči pagātnē un tagadnē

Šodien ikvienam ir skaidrs, ka kodolkarš iznīcinās mūsdienu cilvēci. Tikmēr vēlme iegūt kodolieročus un iekļūt kodolklubā, pareizāk sakot, iekrist tajā, izsitot durvis, joprojām vajā dažu valstu vadītāju prātus.

Indija un Pakistāna patvaļīgi radīja kodolieročus, izraēlieši slēpj bumbas klātbūtni.

Dažiem kodolbumbas glabāšana ir veids, kā pierādīt to nozīmi starptautiskajā arēnā. Citiem tā ir garantija, ka spārnota demokrātija vai citi faktori no ārpuses neiejauksies. Bet galvenais ir tas, ka šie krājumi nenonāk biznesā, kam tie patiešām tika izveidoti.

Video

Atombumbas un jo īpaši ieroču radīšanas vēsture sākas 1939. gadā ar Džoliotas Kirī atklājumu. No šī brīža zinātnieki saprata, ka urāna ķēdes reakcija var kļūt ne tikai par milzīgas enerģijas avotu, bet arī par briesmīgu ieroci. Un tāpēc atombumbas ierīces pamatā ir izmantošana atomenerģija izdalās kodola ķēdes reakcijā.

Pēdējais nozīmē smago kodolu sadalīšanās procesu vai vieglo kodolu sintēzi. Rezultātā atombumba ir masu iznīcināšanas ierocis, jo īsākā laika posmā mazā telpā tiek atbrīvots milzīgs daudzums intranukleārās enerģijas. Ievadot šo procesu, ir ierasts izdalīt divas galvenās vietas.

Pirmkārt, tas ir kodolsprādziena centrs, kur šo procesu. Un, otrkārt, tas ir epicentrs, kas savā būtībā atspoguļo paša procesa projekciju uz virsmu (zemi vai ūdeni). Tāpat kodolsprādziens izdala tik daudz enerģijas, ka, projicējot uz zemes, parādās seismiski trīces. Un šādu vibrāciju izplatīšanās diapazons ir neticami liels, lai gan taustāmu kaitējumu videi tās rada tikai dažu simtu metru attālumā.

Turklāt ir vērts atzīmēt, ka kodolsprādzienu pavada liela siltuma un gaismas daudzuma izdalīšanās, kas veido spilgtu zibspuldzi. Turklāt savā varā tas daudzkārt pārsniedz saules staru spēku. Tādējādi gaismas un siltuma bojājumus var iegūt pat vairāku kilometru attālumā.

Bet viens ļoti bīstams atombumbas trieciena veids ir radiācija, kas rodas kodolsprādzienā. Šīs parādības ietekmes ilgums ir mazs un vidēji 60 sekundes, taču šī viļņa caurlaidības spēja ir pārsteidzoša.

Attiecībā uz atombumbas ierīci tajā ietilpst visa rinda dažādas sastāvdaļas. Parasti šāda veida ieročiem izšķir divus galvenos elementus: korpusu un automatizācijas sistēmu.

Ķermenis satur kodollādiņu un automatizāciju, un tas ir tas, kurš veic aizsardzības funkcija virzienā dažādi veidi efekti (mehāniski, termiski utt.). Un automatizācijas sistēmas uzdevums ir nodrošināt, lai sprādziens notiktu skaidri noteiktā laikā, nevis agrāk vai vēlāk. Automatizācijas sistēma sastāv no tādām sistēmām kā: avārijas detonācija; Aizsardzība un pacelšana; enerģijas padeve; detonācijas un detonācijas sensori.

Bet atombumbas tiek piegādātas, izmantojot ballistiskās, spārnotās un pretgaisa raķetes. Tie. kodolieroči var būt gaisa bumbas, torpēdas, sauszemes mīnas un tā tālāk elements.

Un pat atombumbas detonācijas sistēmas var būt dažādas. Viens no visvairāk vienkāršas sistēmas ir injekcija, kad kodolsprādziena stimuls ir lādiņš, kas ietriecas mērķī, kam seko superkritiskas masas veidošanās. Tieši šāda veida atombumbai piederēja pirmā virs Hirosimas 1945. gadā uzspridzinātā bumba, kas saturēja urānu. Turpretim bumba, kas tajā pašā gadā nomesta Nagasaki, bija plutonijs.

Pēc tik spilgtas atomieroču spēka un spēka demonstrācijas tie uzreiz iekļuva visbīstamāko masu iznīcināšanas līdzekļu kategorijā. Runājot par atomieroču veidiem, jāpiemin, ka tos nosaka kalibra izmērs. Tātad šobrīd šim ieročam ir trīs galvenie kalibri, tie ir mazi, lieli un vidēji. Sprādziena spēku visbiežāk raksturo TNT ekvivalents. Tā, piemēram, neliels atomu ieroča kalibrs nozīmē lādiņa jaudu, kas vienāda ar vairākiem tūkstošiem tonnu trotila. Un jaudīgāks atomierocis, precīzāk, vidēja kalibra, jau sasniedz desmitiem tūkstošu tonnu trotila, un, visbeidzot, pēdējais jau mērāms miljonos. Bet tajā pašā laikā nevajadzētu jaukt atomu un ūdeņraža ieroču jēdzienu, ko kopumā sauc par kodolieročiem. Galvenā atšķirība starp atomu ieročiem un ūdeņraža ieročiem ir vairāku smago elementu, piemēram, plutonija un urāna, kodola skaldīšanas reakcija. Un ūdeņraža ieroči nozīmē viena elementa atomu kodolu saplūšanas procesu citā, t.i. hēlijs no ūdeņraža.

Pirmais atombumbas izmēģinājums

Pirmo atomieroča pārbaudi ASV militārpersonas veica 1945. gada 16. jūlijā vietā ar nosaukumu Almogordo, kas parādīja pilnu atomenerģijas jaudu. Pēc tam ASV spēku rīcībā esošās atombumbas tika iekrautas karakuģī un nosūtītas uz Japānas krastiem. Japānas valdības atteikšanās no mierīga dialoga ļāva darbībā demonstrēt visu atomieroču spēku, kuru upuri vispirms bija Hirosimas pilsēta un nedaudz vēlāk Nagasaki. Tātad 1945. gada 6. augustā pirmo reizi pret civiliedzīvotājiem tika pielietoti atomieroči, kā rezultātā šoka viļņi pilsētu praktiski noslaucīja zemē. Vairāk nekā puse Pilsētas iedzīvotāji pirmo reizi gāja bojā atomuzbrukuma dienās, un to kopējais skaits bija aptuveni divi simti četrdesmit tūkstoši cilvēku. Un tikai četras dienas vēlāk divas lidmašīnas pameta ASV militāro bāzi vienlaikus ar bīstamas kravas uz klāja, kuru mērķi bija Kokura un Nagasaki. Un, ja Kokura, pārklāta ar necaurlaidīgiem dūmiem, bija grūts mērķis, tad Nagasaki mērķis tika trāpīts. Galu galā no atombumbas Nagasaki pirmajās dienās no ievainojumiem un šo upuru iedarbības mira 73 tūkstoši cilvēku, tika pievienots trīsdesmit piecu tūkstošu cilvēku saraksts. Tajā pašā laikā pēdējo upuru nāve bija diezgan sāpīga, jo radiācijas ietekme ir neticami destruktīva.

Atomu ieroču iznīcināšanas faktori

Tādējādi atomu ieročiem ir vairāki iznīcināšanas veidi; gaisma, radioaktīvais, triecienvilnis, caurejošs starojums un elektromagnētiskais impulss. Izglītībā gaismas starojums pēc kodolieroča sprādziena, kas vēlāk pārvēršas postošā karstumā. Tālāk seko radioaktīvā piesārņojuma kārta, kas ir bīstama tikai pirmo reizi stundas pēc sprādziena. Trieciena vilnis tiek uzskatīts par bīstamāko kodolsprādziena posmu, jo tas dažu sekunžu laikā nodara lielu kaitējumu dažādām ēkām, iekārtām un cilvēkiem. Bet iekļūstošais starojums ir ļoti bīstams cilvēka ķermenim un bieži kļūst par radiācijas slimības cēloni. Elektromagnētiskais impulss satriec tehniku. Kopumā tas viss padara kodolieročus ļoti bīstamus.

Apskatīsim kādu tipisku kaujas galviņu (patiesībā var būt dizaina atšķirības). Šis ir konuss, kas izgatavots no viegliem spēcīgiem sakausējumiem - parasti no titāna. Iekšpusē ir starpsienas, rāmji, spēka rāmis - gandrīz kā lidmašīnā. Jaudas rāmis ir pārklāts ar spēcīgu metāla apvalku. Uz ādas tiek uzklāts biezs siltumizolējoša pārklājuma slānis. Tas izskatās pēc sena neolīta groza, dāsni nosmērēts ar māliem un apdedzināts pirmajos cilvēka eksperimentos ar siltumu un keramiku. Līdzība ir viegli izskaidrojama: gan grozam, gan kaujas galviņai būs jāiztur ārējais karstums.

Kaujas galviņa un tās pildījums

Konusa iekšpusē, fiksēti uz saviem "sēdekļiem", ir divi galvenie "pasažieri", kuriem viss tiek sākts: kodoltermiskais lādiņš un lādiņa vadības bloks jeb automatizācijas bloks. Tie ir pārsteidzoši kompakti. Automatizācijas bloks ir piecu litru marinētu gurķu burkas lielumā, un lādiņš ir parasta dārza spaiņa lielumā. Smags un smags, bundžas un spaiņa savienojums eksplodēs ar trīssimt piecdesmit līdz četrsimt kilotonnām. Divus pasažierus savstarpēji savieno saite, piemēram, Siāmas dvīņus, un caur šo saikni viņi pastāvīgi kaut ko apmainās. Viņu dialogs notiek visu laiku, pat tad, kad raķete pilda kaujas pienākumus, pat tad, kad šie dvīņi tikko tiek transportēti no ražotnes.

Ir arī trešais pasažieris - bloks kaujas galviņas kustības mērīšanai vai vispārējai tās lidojuma kontrolei. Pēdējā gadījumā kaujas galviņā ir iebūvētas darba vadības ierīces, kas ļauj mainīt trajektoriju. Piemēram, izpildvaras pneimatiskās sistēmas vai pulvera sistēmas. Un arī borta elektrotīkls ar barošanas avotiem, sakaru līnijas ar skatuvi, aizsargātu vadu un savienotāju veidā, aizsardzība pret elektromagnētisko impulsu un temperatūras kontroles sistēma - saglabājot vēlamo uzlādes temperatūru.

Fotoattēlā - raķetes MX (Peacekeeper) audzēšanas posms un desmit kaujas galviņas. Šī raķete jau sen ir izņemta no dienesta, taču kaujas galviņas joprojām tiek izmantotas tās pašas (un pat vecākas). Amerikāņi ballistiskās raķetes ar vairākām kaujas galviņām uzstādījuši tikai zemūdenēs.

Pēc izkāpšanas no autobusa kaujas galviņas turpina celt augstumu un vienlaikus steidzas pretī mērķiem. Viņi paceļas uz savu trajektoriju augstākajiem punktiem, un tad, nepalēninot horizontālo lidojumu, sāk slīdēt uz leju arvien ātrāk. Tieši simts kilometru augstumā virs jūras līmeņa katra kaujas lādiņa šķērso formāli cilvēka noteikto kosmosa robežu. Atmosfēra priekšā!

elektriskais vējš

Lejā, kaujas galviņas priekšā, bija milzīgs, kontrastējoši spīdošs no milzīgi lieliem augstumiem, pārklāts ar zilu skābekļa dūmu, pārklāts ar aerosola suspensijām, neierobežotais un neierobežotais piektais okeāns. Lēnām un tikko pamanāmi griežoties no atdalīšanas atlikušajām sekām, kaujas galviņa turpina nolaisties pa maigu trajektoriju. Bet tad ļoti neparasts vējiņš maigi pievilka viņas virzienā. Viņš to nedaudz pieskārās - un kļuva pamanāms, pārklāja ķermeni ar plānu, aizmugurisku gaiši zili-balta mirdzuma vilni. Šim vilnim ir elpu aizraujoši augsta temperatūra, taču tas vēl nededzina kaujas galviņu, jo tas ir pārāk bezķermenisks. Vējš, kas pūš pāri kaujas galviņai, ir elektriski vadošs. Konusa ātrums ir tik liels, ka tas ar triecienu burtiski sasmalcina gaisa molekulas elektriski lādētos fragmentos, un notiek gaisa triecienjonizācija. Šo plazmas vēju sauc par augsta Maha skaitļa hiperskaņas plūsmu, un tās ātrums divdesmit reizes pārsniedz skaņas ātrumu.

Lielā retuma dēļ vējš pirmajās sekundēs ir gandrīz nemanāms. Augot un sablīvējot ar padziļināšanu atmosfērā, sākumā tas vairāk sasilda, nekā rada spiedienu uz kaujas galviņu. Bet pamazām sāk saspiest viņas konusu ar spēku. Plūsma pagriež kaujas galviņas degunu uz priekšu. Tas negriežas uzreiz - konuss nedaudz šūpojas uz priekšu un atpakaļ, pamazām palēninot tās svārstības, un beidzot stabilizējas.

Sildiet uz hiperskaņas

Kondensējoties lejā, plūsma izdara arvien lielāku spiedienu uz kaujas galviņu, palēninot tās lidojumu. Samazinoties, temperatūra pakāpeniski pazeminās. No milzīgas vērtības ieejas sākums, balti zils spīdums desmitiem tūkstošu kelvinu, līdz dzeltenbalts spīdums no pieciem līdz sešiem tūkstošiem grādu. Tā ir Saules virsmas slāņu temperatūra. Svelme kļūst žilbinoša, jo strauji palielinās gaisa blīvums, un līdz ar to arī siltums ieplūst kaujas galviņas sieniņās. Siltuma vairogs pārogļojas un sāk degt.

Tas nemaz nedeg no berzes pret gaisu, kā bieži vien nepareizi saka. Milzīgā hiperskaņas kustības ātruma dēļ (tagad piecpadsmit reizes ātrāks par skaņu) gaisā no korpusa augšdaļas izplūst vēl viens konuss - triecienvilnis, it kā aptverot kaujas galviņu. Ieplūstošais gaiss, nokļūstot triecienviļņu konusa iekšpusē, tiek uzreiz daudzkārt saspiests un cieši nospiests pret kaujas galviņas virsmu. No krampjveida, momentānas un atkārtotas saspiešanas tā temperatūra uzreiz lec līdz vairākiem tūkstošiem grādu. Iemesls tam ir notiekošā trakais ātrums, procesa transcendentālais dinamisms. Gāzes dinamiska plūsmas saspiešana, nevis berze, ir tas, kas tagad sasilda kaujas galviņas malas.

Sliktākais priekšgala gadījums. Tur veidojas vislielākais pretplūdes sablīvējums. Šī blīvējuma zona nedaudz virzās uz priekšu, it kā atdaloties no ķermeņa. Un tas tiek turēts uz priekšu, iegūstot biezas lēcas vai spilvena formu. Šo veidojumu sauc par "atdalītu priekšgala triecienvilni". Tas ir vairākas reizes biezāks nekā pārējā triecienviļņa konusa virsma ap kaujas galviņu. Šeit pretimnākošās plūsmas frontālā saspiešana ir visspēcīgākā. Tāpēc atdalītajā priekšgala triecienvilnī visaugstākā temperatūra un visvairāk liels blīvums karstums. Šī mazā saulīte starojoši sadedzina kaujas galviņas degunu – izceļot, izstarot siltumu no sevis tieši korpusa degunā un izraisot smagus deguna apdegumus. Tāpēc ir biezākais termiskās aizsardzības slānis. Tas ir galvas triecienvilnis, kas tumšā naktī apgaismo apgabalu daudzu kilometru garumā ap atmosfērā lidojošu kaujas galviņu.

Bokam kļūst diezgan nesaldināts. Viņi tagad arī cepas ar nepanesamu starojumu no galvas triecienviļņa. Un tas sadedzina karstu saspiestu gaisu, kas no tā molekulu sasmalcināšanas ir pārvērties plazmā. Taču tik augstā temperatūrā gaiss tiek jonizēts un vienkārši no karsēšanas – tā molekulas no karstuma sadalās daļās. Izrādās triecienjonizācijas un temperatūras plazmas maisījums. Ar savu berzes darbību šī plazma sasmalcina siltuma vairoga degošo virsmu, it kā ar smiltīm vai smilšpapīru. Rodas gāzu dinamiska erozija, kas patērē siltumu aizsargājošo pārklājumu.

Šajā laikā kaujas galviņa šķērsoja stratosfēras augšējo robežu - stratopauzi - un iekļūst stratosfērā 55 km augstumā. Tagad tas pārvietojas ar hiperskaņas ātrumu desmit līdz divpadsmit reizes ātrāk nekā skaņa.

Necilvēcīga pārslodze

Smaga dedzināšana maina deguna ģeometriju. Straume kā tēlnieka kalts iededzina smailu centrālo izvirzījumu deguna apvalkā. Citas virsmas īpašības parādās nevienmērīgas izdegšanas dēļ. Formas izmaiņas izraisa plūsmas izmaiņas. Tas maina spiediena sadalījumu kompresēts gaiss uz kaujas galviņas virsmas un temperatūras lauka. Gaisa spēka iedarbībā ir atšķirības, salīdzinot ar aprēķināto plūsmu apkārt, kas izraisa krišanas punkta novirzi - veidojas miss. Lai tas ir mazs – teiksim, divsimt metri, bet debesu šāviņš ar novirzi trāpīs ienaidnieka raķetes tvertnē. Vai arī netrāpīs vispār.

Turklāt triecienviļņu virsmu modelis, galvas vilnis, spiediens un temperatūra pastāvīgi mainās. Ātrums pamazām samazinās, bet gaisa blīvums strauji aug: konuss krīt arvien zemāk stratosfērā. Sakarā ar nevienmērīgu spiedienu un temperatūru uz kaujas galviņas virsmas, to izmaiņu ātruma dēļ var rasties termiski triecieni. No siltumizolējošā pārklājuma tie spēj nojaukt gabalus un gabalus, kas ievieš jaunas izmaiņas plūsmas modelī. Un palielina biežuma punkta novirzi.

Tajā pašā laikā kaujas galviņa var nonākt spontānā biežā šūpošanā, mainot šīs šūpošanās virzienu no "augšup-leju" uz "pa labi-pa kreisi" un otrādi. Šīs pašsvārstības rada lokālus paātrinājumus dažādas daļas kaujas galviņas. Paātrinājumi atšķiras pēc virziena un lieluma, kas sarežģī kaujas galviņas piedzīvoto triecienu. Viņa saņem vairāk slodzes, triecienviļņu asimetriju ap sevi, nevienmērīgus temperatūras laukus un citus mazus piekariņus, kas acumirklī pāraug lielās problēmās.

Taču arī ar to pretimnākošā plūsma sevi neizsmeļ. Pateicoties tik spēcīgam pretimnākošā saspiestā gaisa spiedienam, kaujas galviņa piedzīvo milzīgu bremzēšanas efektu. Ir liels negatīvs paātrinājums. Kaujas galviņa ar visām iekšpusēm ir strauji augošā pārslodzē, un no pārslodzes nav iespējams pasargāt.

Astronauti šādus g spēkus nolaišanās laikā nepiedzīvo. Pilots transportlīdzeklis ir mazāk racionalizēts un nav piepildīts tik cieši kā kaujas galviņa. Astronauti nesteidzas ātri nolaisties. Kaujas galviņa ir ierocis. Pirms notriekšanas viņai jāsasniedz mērķis pēc iespējas ātrāk. Un jo grūtāk to pārtvert, jo ātrāk tas lido. Konuss ir labākās virsskaņas plūsmas figūra. Uzturot lielu ātrumu uz zemākajiem atmosfēras slāņiem, kaujas galviņa tur sastopas ar ļoti lielu palēninājumu. Tāpēc mums ir vajadzīgas spēcīgas starpsienas un jaudas rāmis. Un ērti "sēdekļi" diviem braucējiem - pretējā gadījumā tie no pārslodzes tiks nopūsti no zemes.

Siāmas dvīņu dialogs

Starp citu, kā ir ar šiem braucējiem? Ir pienācis laiks atcerēties galvenos pasažierus, jo viņi tagad sēž nevis pasīvi, bet iet savu grūto ceļu, un tieši šajos brīžos viņu dialogs kļūst par jēgpilnāko.

Transportēšanas laikā lādiņš tika izjaukts. Uzstādot kaujas galviņā, tas tiek samontēts, un, uzstādot kaujas galviņu raķetē, tas ir aprīkots ar pilnu kaujas gatavību (tiek ievietots impulsa neitronu iniciators, aprīkots ar detonatoriem utt.). Lādiņš ir gatavs lidot uz mērķi uz kaujas galviņas klāja, bet vēl nav gatavs eksplodēšanai. Loģika šeit ir skaidra: pastāvīga lādiņa gatavība sprādzienam nav nepieciešama un teorētiski ir bīstama.

Tas būs jāpārnes uz sprādziena gatavības stāvokli (netālu no mērķa), izmantojot sarežģītus secīgus algoritmus, kuru pamatā ir divi principi: kustības uzticamība sprādzienam un procesa kontrole. Detonācijas sistēma stingri savlaicīgi nodod lādiņu arvien augstākām gatavības pakāpēm. Un, kad no vadības bloka līdz pilnīgi gatavam lādiņam nāk kaujas pavēle ​​detonācijai, sprādziens notiks nekavējoties, acumirklī. Kaujas galviņa, kas lido ar snaipera lodes ātrumu, šķērsos tikai pāris simtdaļas milimetra, nepaspējot pārvietoties telpā pat par cilvēka mata biezumu, kad sākas, attīstās, pilnībā pāriet un jau ir kodolreakcija. pabeigts savā lādē, izceļot visu nominālo jaudu.

pēdējā zibspuldze

Ļoti mainījusies gan ārpusē, gan iekšpusē, kaujas galviņa nonāca troposfērā - pēdējos desmit augstuma kilometros. Viņa ļoti palēnināja ātrumu. Hiperskaņas lidojums deģenerējās līdz virsskaņas 3-4 Mach. Kaujas galviņa spīd jau blāvi, izgaist un tuvojas mērķa punktam.

Sprādziens uz Zemes virsmas tiek plānots reti – tikai objektiem, kas aprakti zemē kā raķešu tvertnes. Lielākā daļa mērķu atrodas uz virsmas. Un viņu lielākajai sakāvei detonācija tiek veikta noteiktā augstumā atkarībā no lādiņa jaudas. Taktiskajām divdesmit kilotonām tas ir 400–600 m. Stratēģiskai megatonai optimālais augstums sprādziens - 1200 m. Kāpēc? No sprādziena teritorijai cauri iet divi viļņi. Tuvāk epicentram sprādziena vilnis skars agrāk. Tas nokritīs un atspīdēs, atsitoties uz sāniem, kur saplūdīs ar svaigu vilni, kas tikko nācis šeit no augšas, no sprādziena punkta. Divi viļņi, kas krīt no sprādziena centra un atstarojas no virsmas, summējas, veidojot visspēcīgāko triecienvilni virsmas slānī, kas ir galvenais iznīcināšanas faktors.

Testa palaišanas laikā kaujas galviņa parasti netraucēti sasniedz zemi. Uz kuģa atrodas puscenteris sprāgstvielu, kas tika uzspridzinātas rudenī. Par ko? Pirmkārt, kaujas galviņa ir klasificēts objekts, un pēc lietošanas tā ir droši jāiznīcina. Otrkārt, tas nepieciešams poligona mērīšanas sistēmām - trieciena punkta operatīvai noteikšanai un noviržu mērīšanai.

Vairāku metru smēķēšanas piltuve pabeidz attēlu. Taču pirms tam pāris kilometrus pirms trieciena no testa kaujas lādiņa tiek izšauta bruņota atmiņas kasete ar ierakstu par visu, kas ierakstīts lidojuma laikā uz klāja. Šis bruņu zibatmiņas disks nodrošinās apdrošināšanu pret borta informācijas zudumu. Viņa tiks atrasta vēlāk, kad ieradīsies helikopters ar īpašu meklēšanas grupu. Un viņi fiksēs fantastiskā lidojuma rezultātus.

Pirmā starpkontinentālā ballistiskā raķete ar kodolgalviņu

Pasaulē pirmais ICBM ar kodolgalviņu bija padomju R-7. Viņa nesa vienu trīs megatonu kaujas lādiņu un varēja trāpīt objektiem līdz 11 000 km attālumā (7-A modifikācija). Ideja S.P. Lai gan karaliene tika nodota ekspluatācijā, tā izrādījās neefektīva kā militāra raķete, jo nevarēja tikt ilgu laiku kaujas dežūras laikā bez papildu degvielas uzpildes ar oksidētāju (šķidro skābekli). Bet R-7 (un tā daudzajām modifikācijām) bija izcila loma kosmosa izpētē.

Pirmā ICBM kaujas galviņa ar vairākām kaujas galviņām

Pasaulē pirmais ICBM ar daudzkārtēju transportlīdzekli bija amerikāņu raķete LGM-30 Minuteman III, kas sākās 1970. gadā. Salīdzinot ar iepriekšējo modifikāciju, W-56 kaujas galviņa tika aizstāta ar trim W-62 vieglajām kaujas galviņām, kas uzstādītas audzēšanas stadijā. Tādējādi raķete varētu trāpīt trīs atsevišķos mērķos vai koncentrēt visas trīs kaujas galviņas, lai trāpītu pa vienam. Pašlaik atbruņošanās iniciatīvas ietvaros uz visām Minuteman III raķetēm ir atstāta tikai viena kaujas galviņa.

Mainīgas ražības kaujas galviņa

Kopš 1960. gadu sākuma ir izstrādātas tehnoloģijas, lai radītu mainīgas ražības kodoltermiskās kaujas galviņas. Tajos ietilpst, piemēram, kaujas galviņa W80, kas it īpaši tika uzstādīta uz raķetes Tomahawk. Šīs tehnoloģijas tika radītas termokodollādiņiem, kas uzbūvēti pēc Tellera-Ulama shēmas, kur urāna vai plutonija izotopu kodolu dalīšanās reakcija izraisa saplūšanas reakciju (tas ir, kodoltermisko sprādzienu). Jaudas izmaiņas notika, veicot korekcijas abu posmu mijiedarbībā.

PS. Vēl gribu piebilst, ka tur augšā arī traucētājierīces pilda savu uzdevumu, tiek izlaisti mānekļi, turklāt pēc pavairošanas tiek uzspridzināti augšējie posmi un/vai autobuss, lai palielinātu mērķu skaitu. radarus un pārslogo pretraķešu aizsardzības sistēmu.

Tik spēcīga ieroča kā kodolbumbas parādīšanās bija objektīva un subjektīva globālu faktoru mijiedarbības rezultāts. Objektīvi tā tapšanu izraisīja straujā zinātnes attīstība, kas aizsākās ar fundamentālajiem fizikas atklājumiem 20. gadsimta pirmajā pusē. Spēcīgākais subjektīvais faktors bija 40. gadu militāri politiskā situācija, kad antihitleriskās koalīcijas valstis - ASV, Lielbritānija, PSRS - kodolieroču attīstībā centās apsteigt viena otru.

Priekšnosacījumi kodolbumbas izveidei

atskaites punkts zinātniskā veidā 1896. gadā sākās atomieroču radīšana, kad franču ķīmiķis A. Bekerels atklāja urāna radioaktivitāti. Tieši šī elementa ķēdes reakcija veidoja pamatu šausmīgu ieroču izstrādei.

19. gadsimta beigās un 20. gadsimta pirmajās desmitgadēs zinātnieki atklāja alfa, beta, gamma starus, atklāja daudzus radioaktīvos izotopus. ķīmiskie elementi, radioaktīvās sabrukšanas likumu un lika pamatus kodolizometrijas izpētei. 30. gados kļuva zināmi neitroni un pozitroni, un pirmo reizi tika sadalīts urāna atoma kodols ar neitronu absorbciju. Tas bija stimuls kodolieroču radīšanai. Franču fiziķis Frederiks Žolio-Kirī bija pirmais, kurš 1939. gadā izgudroja un patentēja kodolbumbas dizainu.

Turpmākās attīstības rezultātā kodolieroči ir kļuvuši par vēsturiski nebijušu militāri politisku un stratēģisku parādību, kas spēj nodrošināt īpašnieces valsts nacionālo drošību un līdz minimumam samazināt visu pārējo ieroču sistēmu iespējas.

Atombumbas dizains sastāv no vairākiem dažādiem komponentiem, starp kuriem ir divi galvenie:

• rāmis,
• automatizācijas sistēma.

Automatizācija kopā ar kodollādiņu atrodas korpusā, kas pasargā tos no dažādām ietekmēm (mehāniskās, termiskās u.c.). Automatizācijas sistēma kontrolē, lai sprādziens notiktu stingri noteiktā laikā. Tas sastāv no šādiem elementiem:

• avārijas detonācija;
• drošības un pacelšanas ierīce;
• enerģijas padeve;
• lādiņa detonācijas sensori.

Piegāde atomu lādiņi veikta ar aviācijas, ballistisko un spārnoto raķešu palīdzību. Tajā pašā laikā kodolmunīcija var būt kā sauszemes mīnas, torpēdas, aviācijas bumbu u.c. elements.

Kodolbumbu detonācijas sistēmas ir dažādas. Vienkāršākā ir iesmidzināšanas ierīce, kurā sprādziena stimuls ir trāpījums mērķī un tam sekojošā superkritiskās masas veidošanās.

Vēl viena atomu ieroču īpašība ir kalibra izmērs: mazs, vidējs, liels. Visbiežāk sprādziena jaudu raksturo TNT ekvivalentā. Maza kalibra kodolierocis nozīmē vairāku tūkstošu tonnu trotila lādiņa jaudu. Vidējais kalibrs jau ir vienāds ar desmitiem tūkstošu tonnu trotila, liela - mērāma miljonos.

Darbības princips

Atombumbas shēma ir balstīta uz kodolenerģijas izmantošanas principu, kas izdalās kodolenerģijas ķēdes reakcijas laikā. Tas ir smago kodolu sadalīšanās vai vieglo kodolu sintēzes process. Tā kā visīsākajā laika periodā tiek atbrīvots milzīgs daudzums iekšējās kodolenerģijas, kodolbumba tiek klasificēta kā masu iznīcināšanas ierocis.

Šajā procesā ir divi galvenie punkti:

• kodolsprādziena centrs, kurā tieši notiek process;
• epicentrs, kas ir šī procesa projekcija uz virsmu (zemi vai ūdeni).

Kodolsprādziens izdala enerģijas daudzumu, kas, projicējot uz zemes, izraisa seismiskus trīci. To izplatības diapazons ir ļoti liels, taču būtisks kaitējums videi tiek nodarīts tikai dažu simtu metru attālumā.

Kodolieročiem ir vairāki iznīcināšanas veidi:

• gaismas emisija,
• radioaktīvais piesārņojums,
• šoka vilnis,
• caurejošs starojums,
• elektromagnētiskais impulss.

Kodolsprādzienu pavada spilgta zibspuldze, kas veidojas liela daudzuma gaismas un siltumenerģijas izdalīšanās dēļ. Šīs zibspuldzes spēks ir daudzkārt lielāks nekā saules staru spēks, tāpēc gaismas un karstuma bojājumu draudi sniedzas vairākus kilometrus.

Vēl viens ļoti bīstams kodolbumbas trieciena faktors ir sprādziena laikā radītais starojums. Tas darbojas tikai pirmās 60 sekundes, bet tam ir maksimālā iespiešanās jauda.

Trieciena vilnim ir liela jauda un ievērojama destruktīva iedarbība, tāpēc tas dažu sekunžu laikā nodara lielu kaitējumu cilvēkiem, iekārtām un ēkām.

Iekļūstošais starojums ir bīstams dzīviem organismiem un ir radiācijas slimības cēlonis cilvēkiem. Elektromagnētiskais impulss ietekmē tikai tehniku.

Visi šie bojājumu veidi kopā padara atombumbu par ļoti bīstamu ieroci.

Pirmie kodolbumbas izmēģinājumi

ASV bija pirmās, kas izrādīja vislielāko interesi par atomieročiem. 1941. gada beigās valstī tika atvēlēti milzīgi līdzekļi un resursi kodolieroču radīšanai. Darba rezultātā tika veikti pirmie atombumbas izmēģinājumi ar sprādzienbīstamu ierīci "Gadget", kas notika 1945. gada 16. jūlijā ASV Ņūmeksikas štatā.

Ir pienācis laiks ASV rīkoties. Uzvarošajam Otrā pasaules kara beigām tika nolemts sakaut nacistiskās Vācijas sabiedroto - Japānu. Pentagonā tika izvēlēti mērķi pirmajiem kodoltriecieniem, kuros ASV vēlējās demonstrēt, cik spēcīgi ieroči viņiem ir.

Tā paša gada 6. augustā uz Japānas pilsētas Hirosimas tika nomesta pirmā atombumba ar nosaukumu "Kid", bet 9. augustā uz Nagasaki nokrita bumba ar nosaukumu "Fat Man".

Situācija Hirosimā tika uzskatīta par ideālu: kodolierīce eksplodēja 200 metru augstumā. Sprādziena vilnis apgāza ar oglēm apsildāmās krāsnis japāņu mājās. Tas ir izraisījis daudzus ugunsgrēkus pat pilsētu teritorijās, kas atrodas tālu no epicentra.

Sākotnējam uzplaiksnījumam sekoja karstuma viļņa trieciens, kas ilga sekundes, bet tā jauda, ​​aptverot 4 km rādiusu, izkusa flīzes un kvarcs granīta plāksnēs, sadedzināja telegrāfa stabus. Pēc karstuma viļņa nāca triecienvilnis. Vēja ātrums bija 800 km/h, un tās brāzmas nojauca gandrīz visu pilsētā. No 76 000 ēku 70 000 tika pilnībā iznīcinātas.

Pēc dažām minūtēm sāka līt dīvains lielu melnu pilienu lietus. To izraisīja kondensāts, kas atmosfēras aukstākajos slāņos veidojās no tvaikiem un pelniem.

Cilvēki, kurus 800 metru attālumā trāpīja uguns bumba, sadega un pārvērtās putekļos. Dažiem triecienvilnis noplēsa apdegušo ādu. Melnā radioaktīvā lietus lāses atstāja neārstējamus apdegumus.

Izdzīvojušie saslima ar iepriekš nezināmu slimību. Viņi sāka izjust sliktu dūšu, vemšanu, drudzi, vājuma lēkmes. Balto šūnu līmenis asinīs strauji pazeminājās. Tās bija pirmās radiācijas slimības pazīmes.

3 dienas pēc Hirosimas bombardēšanas uz Nagasaki tika nomesta bumba. Tam bija tāds pats spēks un radīja līdzīgas sekas.

Divas atombumbas dažu sekunžu laikā nogalināja simtiem tūkstošu cilvēku. Pirmo pilsētu triecienvilnis praktiski noslaucīja no zemes virsmas. Vairāk nekā puse civiliedzīvotāju (apmēram 240 tūkstoši cilvēku) nomira uzreiz no gūtajām brūcēm. Daudzi cilvēki tika pakļauti starojuma iedarbībai, kas izraisīja staru slimību, vēzi, neauglību. Nagasaki pirmajās dienās tika nogalināti 73 tūkstoši cilvēku, bet pēc kāda laika vēl 35 tūkstoši iedzīvotāju gāja bojā lielās agonijās.

Video: kodolbumbas izmēģinājumi

RDS-37 testi

Atombumbas radīšana Krievijā

Bombardēšanas sekas un Japānas pilsētu iedzīvotāju vēsture šokēja I. Staļinu. Kļuva skaidrs, ka pašu kodolieroču radīšana ir valsts drošības jautājums. 1945. gada 20. augustā Krievijā darbu uzsāka Atomenerģijas komiteja, kuru vadīja L. Berija.

Kodolfizikas pētījumi PSRS tiek veikti kopš 1918. gada. 1938. gadā Zinātņu akadēmijā tika izveidota atoma kodola komisija. Bet līdz ar kara sākšanos gandrīz visi darbi šajā virzienā tika apturēti.

1943. gadā Padomju izlūkdienesta darbinieki nodots no Anglijas slēgts zinātniskie darbi par atomenerģiju, no kā izrietēja, ka atombumbas radīšana Rietumos ir pavirzījusies tālu uz priekšu. Tajā pašā laikā ASV vairākos Amerikas kodolpētniecības centros tika ieviesti uzticami aģenti. Viņi nodeva informāciju par atombumbu padomju zinātniekiem.

Darba uzdevumu divu atombumbas variantu izstrādei sastādīja to radītājs un viens no zinātniskajiem līderiem Ju.Kharitons. Saskaņā ar to tika plānots izveidot RDS (“speciālo reaktīvo dzinēju”) ar indeksu 1 un 2:

1. RDS-1 - bumba ar plutonija lādiņu, kuru vajadzēja iedragāt ar sfērisku saspiešanu. Viņa ierīci nodeva Krievijas izlūkdienesti.
2. RDS-2 ir lielgabala bumba ar divām urāna lādiņa daļām, kurām jātuvojas viena otrai lielgabala stobrā, līdz izveidojas kritiskā masa.

Slavenās RDS vēsturē visizplatītāko dekodēšanu - "Krievija to dara pati" - izgudroja Ju.Khariton vietnieks plkst. zinātniskais darbs K. Ščelkins. Šie vārdi ļoti precīzi atspoguļoja darba būtību.

Informācija, ka PSRS ir apguvusi kodolieroču noslēpumus, izraisīja ASV impulsu pēc iespējas ātrāk sākt preventīvu karu. 1949. gada jūlijā parādījās Trojas plāns, saskaņā ar kuru karadarbību bija plānots uzsākt 1950. gada 1. janvārī. Tad uzbrukuma datums tika pārcelts uz 1957. gada 1. janvāri ar nosacījumu, ka visas NATO valstis iesaistās karā.

Informācija, kas tika saņemta pa izlūkošanas kanāliem, paātrināja padomju zinātnieku darbu. Pēc Rietumu ekspertu domām, padomju kodolieroči nevarēja tikt radīti pirms 1954.-1955.gadam. Taču pirmās atombumbas pārbaude notika PSRS 1949. gada augusta beigās.

1949. gada 29. augustā Semipalatinskas poligonā tika uzspridzināta kodolierīce RDS-1 - pirmā padomju atombumba, kuru izgudroja zinātnieku komanda I. Kurčatova un Ju. Haritona vadībā. Sprādziena jauda bija 22 kt. Lādiņa dizains atdarināja amerikāņu "Fat Man", un elektronisko pildījumu radīja padomju zinātnieki.

Trojas plāns, saskaņā ar kuru amerikāņi grasījās nomest atombumbas uz 70 PSRS pilsētām, tika izjaukts, jo pastāvēja atbildes trieciena iespējamība. Notikums Semipalatinskas poligonā informēja pasauli, ka padomju atombumba izbeidza amerikāņu monopolu uz jaunu ieroču glabāšanu. Šis izgudrojums pilnībā iznīcināja ASV un NATO militāro plānu un neļāva attīstīties Trešajam pasaules karam. Ir sākusies jauna vēsture - pasaules miera ēra, kas pastāv pilnīgas iznīcināšanas draudos.

Pasaules "kodolklubs".

Kodolklubs ir simbols vairākām valstīm, kurām pieder kodolieroči. Mūsdienās ir šādi ieroči:

• ASV (kopš 1945.
• Krievijā (sākotnēji PSRS, kopš 1949.
• Apvienotajā Karalistē (kopš 1952.
• Francijā (kopš 1960.
• Ķīnā (kopš 1964.
• Indijā (kopš 1974. gada)
• Pakistānā (kopš 1998.
• Ziemeļkorejā (kopš 2006.

Tiek uzskatīts, ka arī Izraēlai ir kodolieroči, lai gan valsts vadība nekomentē tās klātbūtni. Turklāt NATO dalībvalstu (Vācija, Itālija, Turcija, Beļģija, Nīderlande, Kanāda) un sabiedroto (Japāna, Dienvidkoreja, neskatoties uz oficiālo atteikumu) ir ASV kodolierocis.

Kazahstāna, Ukraina, Baltkrievija, kam pēc PSRS sabrukuma piederēja daļa kodolieroču, 90. gados tos nodeva Krievijai, kas kļuva par vienīgo padomju kodolarsenāla mantinieci.

Atomiskie (kodolieroči) ir visspēcīgākais globālās politikas instruments, kas stingri iekļuvis valstu attiecību arsenālā. No vienas puses, tā ir efektīvs līdzeklis no otras puses, iebiedēšana ir nopietns arguments, lai novērstu militāru konfliktu un stiprinātu mieru starp lielvarām, kurām pieder šie ieroči. Tas ir simbols veselam laikmetam cilvēces un starptautisko attiecību vēsturē, ar ko jārīkojas ļoti gudri.

Video: kodolieroču muzejs

Video par Krievijas caru Bombu

Ja jums ir kādi jautājumi - atstājiet tos komentāros zem raksta. Mēs vai mūsu apmeklētāji ar prieku atbildēsim uz tiem.

Ir uzrakstīts simtiem grāmatu par lielvaru kodolkonfrontācijas vēsturi un pirmo kodolbumbu izstrādi. Bet par mūsdienu kodolieročiem ir daudz mītu. Populārie mehāniķi nolēma noskaidrot šo jautājumu un pastāstīt, kā darbojas vispostošākais cilvēka izgudrotais ierocis.

Sprādzienbīstams raksturs

Urāna kodols satur 92 protonus. Dabiskais urāns galvenokārt ir divu izotopu maisījums: U238 (ar 146 neitroniem kodolā) un U235 (143 neitroni), pēdējais ir tikai 0,7% dabiskajā urānā. Izotopu ķīmiskās īpašības ir absolūti identiskas, tāpēc, lai tos atdalītu ķīmiskās metodes neiespējami, taču masu atšķirība (235 un 238 vienības) ļauj to izdarīt ar fizikālām metodēm: urāna maisījumu pārvērš gāzē (urāna heksafluorīds) un pēc tam sūknē cauri neskaitāmām porainām starpsienām. Lai gan urāna izotopus nevar atšķirt ne pēc izskata, ne ķīmiski, to kodolieroču īpašībās tos atdala bezdibenis.

U238 skaldīšanas process ir apmaksāts: neitronam, kas ierodas no ārpuses, ir jānes līdzi enerģija 1 MeV vai vairāk. Un U235 ir neieinteresēts: ierosināšanai un sekojošai sabrukšanai no ienākošā neitrona nekas nav vajadzīgs, tā saistīšanas enerģija kodolā ir pilnīgi pietiekama.

Saskaroties ar neitroniem, urāna-235 kodols viegli sadalās, veidojot jaunus neitronus. Noteiktos apstākļos sākas ķēdes reakcija.

Kad neitrons ietriecas kodolā, kas spēj skaldīties, veidojas nestabils savienojums, bet ļoti ātri (10 14 c) izstaro divus vai trīs jaunus neitronus, tā ka laika gaitā skaldāmo kodolu skaits var vairoties (šādu reakciju sauc par ķēdes reakcija). Tas iespējams tikai U235, jo alkatīgais U238 nevēlas atdalīties no saviem neitroniem, kuru enerģija ir par kārtu mazāka par 1 MeV. Daļiņu - dalīšanās produktu kinētiskā enerģija par daudzām kārtām pārsniedz enerģiju, kas izdalās jebkura ķīmiskas reakcijas darbības laikā, kurā nemainās kodolu sastāvs.

Metāliskais plutonijs pastāv sešās fāzēs ar blīvumu no 14,7 līdz 19,8 kg/cm 3 . Temperatūrā, kas zemāka par 119 grādiem pēc Celsija, ir monoklīniskā alfa fāze (19,8 kg / cm 3), taču šāds plutonijs ir ļoti trausls, un kubiskā seja centrētajā delta fāzē (15,9) tas ir elastīgs un labi apstrādāts (tas ir šis). fāze, kuru viņi cenšas saglabāt ar leģējošām piedevām). Detonācijas saspiešanas laikā nevar būt fāzu pārejas - plutonijs atrodas gandrīz šķidrā stāvoklī. Fāzu pārejas ir bīstamas ražošanā: kad lieli izmēri daļām, pat ar nelielām blīvuma izmaiņām ir iespējams sasniegt kritisko stāvokli. Protams, tas notiks bez sprādziena - sagatave vienkārši uzkarsīs, bet niķeļa pārklājumu var atiestatīt (un plutonijs ir ļoti toksisks).

Kritiskā asambleja

Sadalīšanās produkti ir nestabili un ilgstoši “nāk pie prāta”, izstaro dažādus starojumus (tostarp neitronus). Neitronus, kas tiek emitēti pēc ievērojama laika (līdz desmitiem sekunžu) pēc skaldīšanas, sauc par aizkavētajiem neitroniem, un, lai gan to daļa ir maza salīdzinājumā ar momentānajiem (mazāk nekā 1%), to nozīme kodoliekārtu darbībā ir svarīgākā.

Sprādzienbīstamās lēcas radīja saplūstošu vilni. Uzticamību nodrošināja detonatoru pāris katrā blokā.

Sadalīšanās produkti daudzu sadursmju laikā ar apkārtējiem atomiem piešķir tiem savu enerģiju, paaugstinot temperatūru. Pēc neitronu parādīšanās mezglā ar skaldmateriālu siltuma izdalīšanas jauda var palielināties vai samazināties, un montāžas parametri, kuros skaldīšanas skaits laika vienībā ir nemainīgs, tiek saukti par kritiskiem. Montāžas kritiskumu var uzturēt gan pie liela, gan pie neliela neitronu skaita (pie attiecīgi lielāka vai mazāka siltuma izdalīšanās ātruma). Siltuma jauda tiek palielināta, vai nu iesūknējot papildu neitronus kritiskajā mezglā no ārpuses, vai arī padarot mezglu superkritisku (tad papildu neitronus piegādā arvien jaunas skaldāmo kodolu paaudzes). Piemēram, ja nepieciešams palielināt reaktora siltuma jaudu, tas tiek novests līdz tādam režīmam, kad katras tūlītējo neitronu paaudzes ir nedaudz mazāk nekā iepriekšējā, bet aizkavēto neitronu dēļ reaktors tikko manāmi šķērso reaktoru. kritiskais stāvoklis. Tad tas neiet uz paātrinājumu, bet lēnām iegūst jaudu – lai tā augšanu īstajā brīdī varētu apturēt, ieviešot neitronu absorbētājus (kadmiju vai boru saturošus stieņus).

Plutonija komplektu (sfērisku slāni centrā) ieskauj urāna-238 apvalks un pēc tam alumīnija slānis.

Dalīšanās rezultātā radītie neitroni bieži lido garām apkārtējiem kodoliem, neizraisot otru skaldīšanu. Jo tuvāk materiāla virsmai piedzimst neitrons, jo lielāka iespēja, ka tas izlidos no skaldāmā materiāla un nekad neatgriezīsies. Tāpēc montāžas forma, kas ietaupa lielākais skaits neitroni, ir bumba: noteiktai vielas masai tai ir minimālā virsma. Neieslēgta (vientuļa) bumba no 94% U235 bez dobumiem iekšpusē kļūst kritiska, ja masa ir 49 kg un rādiuss ir 85 mm. Ja tā paša urāna komplekts ir cilindrs, kura garums ir vienāds ar diametru, tas kļūst kritisks, ja masa ir 52 kg. Virsma arī samazinās, palielinoties blīvumam. Tāpēc sprādzienbīstama saspiešana, nemainot skaldāmā materiāla daudzumu, var novest mezglu kritiskā stāvoklī. Tieši šis process ir kodollādiņa plaši izplatītā dizaina pamatā.

Pirmie kodollādiņi izmantoja poloniju un beriliju (centrā) kā neitronu avotus.

lodīšu montāža

Bet visbiežāk kodolieročos tiek izmantots nevis urāns, bet plutonijs-239. To ražo reaktoros, apstarojot urānu-238 ar jaudīgām neitronu plūsmām. Plutonijs maksā apmēram sešas reizes vairāk nekā U235, bet, sadaloties, Pu239 kodols izstaro vidēji 2,895 neitronus – vairāk nekā U235 (2,452). Turklāt plutonija skaldīšanas iespējamība ir lielāka. Tas viss noved pie tā, ka vientuļā Pu239 bumbiņa kļūst kritiska ar gandrīz par trešdaļu mazāku masu nekā urāna lode, un pats galvenais - ar mazāku rādiusu, kas ļauj samazināt kritiskā mezgla izmērus.

Alumīnija slānis tika izmantots, lai samazinātu retināšanas vilni pēc sprāgstvielas detonācijas.

Montāža ir izgatavota no divām rūpīgi piestiprinātām pusēm sfēriska slāņa veidā (iekšpusē doba); tas ir acīmredzami subkritisks, pat termiskiem neitroniem un pat pēc tam, kad to ieskauj moderators. Ap ļoti precīzi uzstādītu sprāgstvielu bloku montāžu ir uzstādīts lādiņš. Lai glābtu neitronus, sprādziena laikā ir jāsaglabā lodes cēlā forma - šim nolūkam sprādzienbīstamais slānis ir jāsagrauj vienlaikus pa visu tā ārējo virsmu, vienmērīgi saspiežot mezglu. Plaši tiek uzskatīts, ka tas prasa daudz elektrisko detonatoru. Bet tas notika tikai "bombardēšanas" rītausmā: daudzu desmitu detonatoru darbībai bija nepieciešams daudz enerģijas un ievērojams iniciācijas sistēmas izmērs. Mūsdienu lādiņos tiek izmantoti vairāki pēc speciālas tehnikas izvēlēti, pēc raksturlielumiem tuvi detonatori, no kuriem polikarbonāta slānī (kuru forma uz sfēriskas virsmas ir) izšauti ļoti stabilas (detonācijas ātruma ziņā) sprāgstvielas. aprēķināts, izmantojot Rīmaņa ģeometrijas metodes). Detonācija ar ātrumu aptuveni 8 km/s skries pilnīgi vienādos attālumos pa rievām, sasniegs bedrītes tajā pašā laika momentā un iedragās galveno lādiņu – vienlaicīgi visos nepieciešamajos punktos.

Attēlos parādīti pirmie kodollādiņa ugunsbumbas dzīves mirkļi - starojuma difūzija (a), karstās plazmas izplešanās un "pūslīšu" veidošanās (b) un starojuma jaudas palielināšanās redzamajā diapazonā, kad triecienvilnis ir atdalīts (c).

Sprādziens uz iekšu

Uz iekšu vērsts sprādziens saspiež bloku ar vairāk nekā miljonu atmosfēru spiedienu. Montāžas virsma samazinās, iekšējais dobums plutonijā gandrīz pazūd, blīvums palielinās, un ļoti ātri - desmit mikrosekundēs saspiežamais mezgls izlaiž kritisko stāvokli uz termiskajiem neitroniem un kļūst ievērojami superkritisks uz ātrajiem neitroniem.

Pēc perioda, ko nosaka niecīgs ātro neitronu nenozīmīgas palēnināšanās laiks, katra to jaunā, daudzskaitlīgākā paaudze dalīšanās ceļā pievieno 202 MeV enerģiju montāžas vielai, kas jau tā pārsprāgst ar milzīgu spiedienu. Notiekošo parādību mērogā pat vislabāk leģēto tēraudu izturība ir tik niecīga, ka nevienam neienāk prātā to ņemt vērā, aprēķinot sprādziena dinamiku. Vienīgais, kas neļauj mezglam izkliedēties, ir inerce: lai plutonija lodi paplašinātu tikai par 1 cm desmit nanosekundēs, vielai ir jāpiešķir paātrinājums, kas ir desmitiem triljonu reižu lielāks par paātrinājumu. Brīvais kritiens, un tas nav viegli.

Galu galā matērija tomēr izlido, dalīšanās apstājas, taču process ar to nebeidzas: enerģija tiek pārdalīta starp atdalīto kodolu jonizētajiem fragmentiem un citām dalīšanās laikā izdalītajām daļiņām. To enerģija ir desmitiem un pat simtiem MeV, bet tikai elektriski neitrāliem augstas enerģijas gamma kvantiem un neitroniem ir iespēja izvairīties no mijiedarbības ar matēriju un “aizbēgt”. Uzlādētās daļiņas ātri zaudē enerģiju sadursmēs un jonizācijās. Šajā gadījumā tiek izstarots starojums - tomēr tas vairs nav ciets kodols, bet gan mīkstāks, ar enerģiju par trim kārtām zemāku, bet tomēr vairāk nekā pietiekams, lai izsistītu elektronus no atomiem - ne tikai no ārējiem apvalkiem, bet kopumā. viss. Atkailinātu kodolu haoss, no tiem atdalīti elektroni un starojums ar blīvumu grami uz kubikcentimetru (mēģiniet iedomāties, cik labi jūs varat iedegties gaismā, kas ieguvusi alumīnija blīvumu!) - viss, kas pirms brīža bija lādiņš - nonāk kaut kādā līdzsvarā. Ļoti jaunā ugunsbumbā tiek noteikta temperatūra desmitiem miljonu grādu robežās.

Uguns bumba

Šķiet, ka pat mīkstajam, bet ar gaismas ātrumu kustīgajam starojumam vajadzētu tālu atstāt vielu, kas to izraisīja, taču tas tā nav: aukstā gaisā keV enerģijas kvantu diapazons ir centimetri, un tie to dara. nepārvietojas taisnā līnijā, bet mainot kustības virzienu, kas tiek atkārtoti izstarots ar katru mijiedarbību. Kvanti jonizē gaisu, pavairo tajā, kā ķiršu sulu ielej glāzē ūdens. Šo parādību sauc par starojuma difūziju.

Jaunas sprādziena ugunsbumbai ar jaudu 100 kt, dažas desmitus nanosekundes pēc skaldīšanas pārrāvuma pabeigšanas, rādiuss ir 3 m un temperatūra gandrīz 8 miljoni kelvinu. Bet pēc 30 mikrosekundēm tā rādiuss ir 18 m, tomēr temperatūra noslīd zem miljona grādiem. Bumba aprij telpu, un jonizētais gaiss aiz tās priekšpuses gandrīz nekustas: difūzijas laikā starojums tai nevar pārnest ievērojamu impulsu. Bet tas sūknē milzīgu enerģiju šajā gaisā, sildot to, un, kad starojuma enerģija izžūst, bumbiņa sāk augt karstās plazmas izplešanās dēļ, no iekšpuses pārsprāgstot ar to, kas agrāk bija lādiņš. Paplašinoties, līdzīgi kā uzpūstam burbulim, plazmas apvalks kļūst plānāks. Atšķirībā no burbuļa, protams, nekas to neuzpūš: iekšpusē gandrīz nav palicis viela, visa tā lido no centra pēc inerces, bet 30 mikrosekundes pēc sprādziena šī lidojuma ātrums ir vairāk nekā 100 km/s. , un hidrodinamiskais spiediens vielā — vairāk nekā 150 000 atm! Apvalkam nav lemts kļūt pārāk plānam, tas plīst, veidojot “tulznus”.

Vakuuma neitronu caurulē starp ar tritiju piesātinātu mērķi (katodu) 1 un anoda bloku 2 tiek pielikts simts kilovoltu impulsa spriegums. Kad spriegums ir maksimālais, starp anodu un katodu ir nepieciešams parādīties deitērija joni, kas jāpaātrina. Šim nolūkam tiek izmantots jonu avots. Uz tā anoda 3 tiek uzlikts aizdedzes impulss, un izlāde, kas iet pa keramikas 4 virsmu, kas piesātināta ar deitēriju, veido deitērija jonus. Paātrinot, tie bombardē ar tritiju piesātinātu mērķi, kā rezultātā atbrīvojas 17,6 MeV enerģija un veidojas neitroni un hēlija-4 kodoli. Daļiņu sastāvā un pat enerģijas ieguves ziņā šī reakcija ir identiska saplūšanai, vieglo kodolu saplūšanas procesam. 50. gados daudzi tā domāja, bet vēlāk izrādījās, ka caurulē notiek “sabrukums”: vai nu protons, vai neitrons (kurā deitērija jonu paātrina elektriskais lauks) “iestrēgst” mērķa kodolā. (tritijs). Ja protons aizplūst, neitrons atdalās un kļūst brīvs.

Kurš no mehānismiem ugunsbumbas enerģijas pārnešanai uz vidi dominē, ir atkarīgs no sprādziena jaudas: ja tas ir liels, galveno lomu spēlē starojuma difūzija, ja tā ir maza, plazmas burbuļa izplešanās. Ir skaidrs, ka ir iespējams arī starpgadījums, kad abi mehānismi ir efektīvi.

Process uztver jaunus gaisa slāņus, vairs nepietiek enerģijas, lai atdalītu visus elektronus no atomiem. Jonizētā slāņa un plazmas burbuļa fragmentu enerģija izžūst, tie vairs nespēj kustināt sev priekšā milzīgu masu un manāmi palēnināt. Bet tas, kas bija gaiss pirms sprādziena kustas, atraujoties no bumbas, uzņemot arvien jaunus aukstā gaisa slāņus... Sākas triecienviļņa veidošanās.

Triecienvilnis un atomsēne

Atdalot triecienvilni no ugunsbumbas, mainās izstarojošā slāņa raksturlielumi un strauji palielinās starojuma jauda spektra optiskajā daļā (tā sauktais pirmais maksimums). Tālāk sacenšas luminiscences procesi un apkārtējā gaisa caurspīdīguma izmaiņas, kā rezultātā tiek realizēts otrais maksimums, kas ir mazāk jaudīgs, bet daudz ilgāks - tik daudz, ka gaismas enerģijas izvade ir lielāka nekā gaisā. pirmais maksimums.

Sprādziena tuvumā viss apkārt iztvaiko, prom - kūst, bet vēl tālāk, kur siltuma plūsma jau ir nepietiekama kušanai cietvielas, augsne, akmeņi, mājas plūst kā šķidrums, zem milzīga gāzes spiediena, kas iznīcina visas stiprības saites, uzkarsē līdz acīm nepanesamam mirdzumam.

Visbeidzot, triecienvilnis virzās tālu no sprādziena punkta, kur paliek irdens un novājināts, bet daudzkārt paplašināts pār kondensētu tvaiku mākoni, kas pārvērtās par mazākajiem un ļoti radioaktīvajiem putekļiem no lādiņa plazmas, un kas izrādījās tuvu savā briesmīgajā stundā.vietai, no kuras vajadzētu palikt pēc iespējas tālāk. Sāk celties mākonis. Tas atdziest, mainot savu krāsu, “uzliek” baltu kondensētā mitruma vāciņu, kam seko putekļi no zemes virsmas, veidojot “kāju” tai, ko parasti sauc par “atomu sēnēm”.

neitronu iniciācija

Uzmanīgi lasītāji ar zīmuli rokās var novērtēt enerģijas izdalīšanos sprādziena laikā. Kamēr mezgls atrodas mikrosekunžu kārtas superkritiskajā stāvoklī, neitronu vecums ir pikosekundes un reizināšanas koeficients ir mazāks par 2, tiek atbrīvots aptuveni gigadžouls enerģijas, kas ir līdzvērtīgs .. 250 kg trotila. Un kur ir kilo un megatonnas?

Neitroni - lēni un ātri

Nesadalāmā vielā, "atlecot" no kodoliem, neitroni nodod tiem daļu savas enerģijas, jo lielāks, jo vieglāks (masas ziņā tuvāks) ir kodoli. Nekā iekšā vairāk sadursmēs tika iesaistīti neitroni, jo vairāk tie palēninās, un, visbeidzot, tie nonāk termiskā līdzsvarā ar apkārtējo vielu - tie termizējas (tas aizņem milisekundes). Termisko neitronu ātrums ir 2200 m/s (enerģija 0,025 eV). Neitroni var izkļūt no moderatora, tos uztver tā kodoli, bet, palēninoties, to spēja iesaistīties kodolreakcijās ievērojami palielinās, tāpēc neitroni, kas netiek “pazaudēti”, vairāk nekā kompensē skaita samazināšanos.
Tātad, ja skaldāmās vielas bumbiņu ieskauj moderators, daudzi neitroni pametīs moderatoru vai tajā tiks absorbēti, bet būs arī tādi, kas atgriezīsies bumbiņā (“atspīdēs”) un, zaudējuši enerģiju, ir daudz lielāka iespēja izraisīt skaldīšanas aktus. Ja bumbiņu ieskauj 25 mm biezs berilija slānis, tad var ietaupīt 20 kg U235 un tomēr sasniegt montāžas kritisko stāvokli. Taču šādi ietaupījumi tiek atmaksāti ar laiku: katrai nākamajai neitronu paaudzei, pirms izraisa skaldīšanu, vispirms jāpalēninās. Šī kavēšanās samazina neitronu paaudžu skaitu, kas rodas laika vienībā, kas nozīmē, ka enerģijas izdalīšanās tiek aizkavēta. Jo mazāk skaldāmo materiālu komplektā, jo vairāk ir nepieciešams moderators ķēdes reakcijas attīstībai, un skaldīšana notiek ar arvien zemākas enerģijas neitroniem. Ierobežotajā gadījumā, kad kritiskums tiek sasniegts tikai uz termiskiem neitroniem, piemēram, urāna sāļu šķīdumā labā moderatorā - ūdenī, mezglu masa ir simtiem gramu, bet šķīdums vienkārši periodiski uzvārās. Izplūstošie tvaika burbuļi samazinās vidējais blīvums skaldāmai vielai, ķēdes reakcija apstājas, un, kad burbuļi atstāj šķidrumu, skaldīšanās uzliesmojums atkārtojas (ja trauks ir aizsērējis, tvaiki to salauzīs - bet tas būs termisks sprādziens, bez visām tipiskām "kodolenerģijas" pazīmēm ).

Fakts ir tāds, ka dalīšanās ķēde mezglā nesākas ar vienu neitronu: vajadzīgajā mikrosekundē miljoniem no tiem tiek ievadīti superkritiskajā mezglā. Pirmajos kodollādiņos tam tika izmantoti izotopu avoti, kas atradās plutonija mezgla iekšpusē: polonijs-210 saspiešanas brīdī apvienojās ar beriliju un ar tā alfa daļiņām izraisīja neitronu emisiju. Bet visi izotopu avoti ir diezgan vāji (pirmajā amerikāņu produktā tika radīts mazāk nekā miljons neitronu mikrosekundē), un polonijs jau ir ļoti ātri bojājošs - tikai 138 dienās tas samazina savu aktivitāti uz pusi. Tāpēc izotopi ir aizstāti ar mazāk bīstamiem (neizstaro, kad tie nav ieslēgti), un, pats galvenais, intensīvāk izstarojošām neitronu caurulēm (skat. sānjoslu): simtiem miljonu neitronu dzimst dažu mikrosekunžu laikā (izveidotā impulsa ilgums). pie caurules). Bet, ja tas nedarbojas vai nedarbojas īstajā laikā, notiks tā sauktais pop jeb “zilch” - mazjaudas termiskais sprādziens.

Neitronu ierosināšana ne tikai palielina kodolsprādziena enerģijas izdalīšanos par daudzām kārtām, bet arī dod iespēju to regulēt! Ir skaidrs, ka, saņemot kaujas misiju, kuras formulējumā obligāti ir norādīta kodoltrieciena jauda, ​​neviens neizjauc lādiņu, lai aprīkotu to ar plutonija komplektu, kas ir optimāls konkrētajai jaudai. Munīcijā ar pārslēdzamu TNT ekvivalentu pietiek vienkārši nomainīt neitronu caurules barošanas spriegumu. Attiecīgi mainīsies neitronu iznākums un enerģijas izdalīšanās (protams, tādā veidā samazinot jaudu, tiek iztērēts daudz dārgā plutonija).

Bet par nepieciešamību regulēt enerģijas izlaišanu viņi sāka domāt daudz vēlāk, un pirmajos pēckara gados par jaudas samazināšanu nevarēja būt ne runas. Spēcīgāks, spēcīgāks un spēcīgāks! Bet izrādījās, ka subkritiskās sfēras pieļaujamajiem izmēriem ir kodolfizikāli un hidrodinamiski ierobežojumi. TNT ekvivalents simts kilotonnu sprādzienam ir tuvu fiziskai robežai vienfāzes munīcijai, kurā notiek tikai skaldīšanās. Tā rezultātā no skaldīšanas kā galvenā enerģijas avota tika atmesta, un viņi paļāvās uz citas klases reakcijām - kodolsintēzi.