Jak działa broń jądrowa. Kto wynalazł bombę atomową? Historia wynalazku i powstania radzieckiej bomby atomowej

Setki tysięcy sławnych i zapomnianych starożytnych rusznikarzy walczyło w poszukiwaniu idealnej broni zdolnej jednym kliknięciem wyparować wrogą armię. Od czasu do czasu ślad tych poszukiwań można znaleźć w bajkach, mniej lub bardziej przekonująco opisujących cudowny miecz lub łuk, który trafia bez pudła.

Na szczęście postęp technologiczny przez długi czas szedł tak wolno, że prawdziwe ucieleśnienie miażdżącej broni pozostało w snach i opowiadaniach ustnych, a później na kartach książek. Skok naukowy i technologiczny XIX wieku stworzył warunki do powstania głównej fobii XX wieku. Bomba atomowa, stworzona i przetestowana w rzeczywistych warunkach, zrewolucjonizowała zarówno sprawy wojskowe, jak i politykę.

Historia powstania broni

Przez długi czas wierzono, że najpotężniejszą broń można stworzyć tylko przy użyciu materiałów wybuchowych. Odkrycia naukowców pracujących z najmniejszymi cząsteczkami dały naukowe uzasadnienie dla tego, że przy pomocy cząstki elementarne może generować ogromną energię. Pierwszego z szeregu badaczy można nazwać Becquerel, który w 1896 r. odkrył radioaktywność soli uranu.

Sam uran jest znany od 1786 roku, ale w tym czasie nikt nie podejrzewał jego radioaktywności. Prace naukowców z przełomu XIX i XX wieku ujawniły nie tylko wyjątkowe właściwości fizyczne, ale także możliwość pozyskiwania energii z substancji promieniotwórczych.

Opcja wytwarzania broni na bazie uranu została po raz pierwszy szczegółowo opisana, opublikowana i opatentowana przez francuskich fizyków, małżonków Joliot-Curie, w 1939 roku.

Pomimo wartości broni, sami naukowcy byli zdecydowanie przeciwni stworzeniu tak niszczycielskiej broni.

Po przejściu II wojny światowej w ruchu oporu, w latach 50. małżonkowie (Frederick i Irene), zdając sobie sprawę z niszczycielskiej siły wojny, opowiadają się za powszechnym rozbrojeniem. Wspierają ich Niels Bohr, Albert Einstein i inni wybitni ówcześni fizycy.

W międzyczasie, gdy Joliot-Curies byli zajęci problemem nazistów w Paryżu, po drugiej stronie planety, w Ameryce, opracowywano pierwszy na świecie ładunek jądrowy. Robert Oppenheimer, który kierował pracami, otrzymał najszersze uprawnienia i ogromne zasoby. Koniec 1941 roku to początek projektu Manhattan, który ostatecznie doprowadził do powstania pierwszego bojowego ładunku jądrowego.

W mieście Los Alamos w stanie Nowy Meksyk powstały pierwsze zakłady produkcyjne do produkcji uranu przeznaczonego do broni. W przyszłości te same centra jądrowe pojawiają się w całym kraju, np. w Chicago, w Oak Ridge w stanie Tennessee, badania prowadzono także w Kalifornii. Do stworzenia bomby wrzucono najlepsze siły profesorów amerykańskich uniwersytetów, a także fizyków, którzy uciekli z Niemiec.

W samej „Trzeciej Rzeszy” w charakterystyczny dla Führera sposób rozpoczęto prace nad stworzeniem nowego typu broni.

Ponieważ Opętani bardziej interesowali się czołgami i samolotami, a im bardziej tym lepiej, nie widział większego zapotrzebowania na nową cudowną bombę.

W związku z tym projekty niewspierane przez Hitlera w najlepszym razie szły w ślimaczym tempie.

Kiedy zaczęła się piec i okazało się, że czołgi i samoloty zostały wchłonięte przez front wschodni, nowa cudowna broń otrzymała wsparcie. Ale było już za późno, w warunkach bombardowania i ciągłego strachu przed sowieckimi klinami czołgów nie było możliwe stworzenie urządzenia z komponentem nuklearnym.

związek Radziecki zwracał większą uwagę na możliwość stworzenia nowego typu niszczycielskiej broni. W okresie przedwojennym fizycy zebrali i podsumowali ogólną wiedzę o energetyce jądrowej i możliwościach tworzenia broni jądrowej. Wywiad ciężko pracował przez cały okres tworzenia bomby atomowej zarówno w ZSRR, jak iw USA. Wojna odegrała znaczącą rolę w ograniczeniu tempa rozwoju, gdyż na front poszły ogromne środki.

To prawda, że ​​akademik Kurczatow Igor Wasiljewicz z charakterystycznym uporem promował pracę wszystkich podległych jednostek również w tym kierunku. Patrząc trochę w przyszłość, to właśnie on otrzyma polecenie przyspieszenia rozwoju broni w obliczu groźby amerykańskiego uderzenia na miasta ZSRR. To on stał w żwirze ogromnej maszyny setek i tysięcy naukowców i robotników, którzy otrzymali honorowy tytuł ojca sowieckiej bomby atomowej.

Pierwszy test na świecie

Wróćmy jednak do amerykańskiego programu nuklearnego. Do lata 1945 roku amerykańskim naukowcom udało się stworzyć pierwszą na świecie bombę atomową. Każdy chłopiec, który sam sobie zrobił lub kupił w sklepie potężną petardę, doświadcza niezwykłej udręki, chcąc ją jak najszybciej wysadzić w powietrze. W 1945 setki amerykańskich wojskowych i naukowców doświadczyły tego samego.

16 czerwca 1945 r. na pustyni Alamogordo w Nowym Meksyku przeprowadzono pierwsze w historii testy broni jądrowej i jedną z najpotężniejszych w tym czasie eksplozji.

Naoczni świadkowie obserwujący detonację z bunkra byli uderzeni siłą, z jaką ładunek eksplodował na szczycie 30-metrowej stalowej wieży. Na początku wszystko było zalane światłem, kilkakrotnie silniejszym od słońca. Potem w niebo wzniosła się kula ognia, zamieniając się w słup dymu, który uformował się w słynny grzyb.

Gdy tylko opadł kurz, naukowcy i twórcy bomb pospieszyli na miejsce wybuchu. Obserwowali konsekwencje z ołowianych czołgów Sherman. To, co zobaczyli, przeraziło ich, żadna broń nie wyrządzi takich obrażeń. Piasek w niektórych miejscach przemieniał się w szkło.

Odnaleziono również maleńkie szczątki wieży, w lejku o ogromnej średnicy, okaleczone i rozczłonkowane konstrukcje wyraźnie ilustrowały niszczycielską moc.

Czynniki wpływające

Ta eksplozja dała pierwsze informacje o sile nowej broni, o tym, jak może zniszczyć wroga. Oto kilka czynników:

• promieniowanie świetlne, błysk, który może oślepić nawet chronione narządy wzroku;
• fala uderzeniowa, gęsty strumień powietrza poruszający się od środka, niszczący większość budynków;
• impuls elektromagnetyczny, który wyłącza większość sprzętu i nie pozwala na korzystanie z komunikacji po raz pierwszy po wybuchu;
• promieniowanie przenikliwe, najbardziej niebezpieczny czynnik dla tych, którzy schronili się przed innymi szkodliwymi czynnikami, dzieli się na promieniowanie alfa-beta-gamma;
• skażenie radioaktywne, które może niekorzystnie wpływać na zdrowie i życie przez dziesiątki, a nawet setki lat.

Dalsze użycie broni jądrowej, w tym w walce, wykazało wszystkie cechy wpływu na organizmy żywe i przyrodę. 6 sierpnia 1945 roku był ostatnim dniem dla kilkudziesięciu tysięcy mieszkańców małego miasta Hiroszima, słynącego wówczas z kilku ważnych instalacji wojskowych.

Wynik wojny na Pacyfiku był przesądzony, ale Pentagon uznał, że operacja na archipelagu japońskim kosztowałaby życie ponad miliona amerykańskich marines. Postanowiono upiec kilka ptaków jednym kamieniem, wycofać Japonię z wojny, oszczędzając na operacji desantowej, przetestować nową broń w akcji i ogłosić to całemu światu, a przede wszystkim ZSRR.

O pierwszej w nocy samolot, na pokładzie którego znajdowała się bomba atomowa „Kid”, wystartował na misję.

Bomba zrzucona nad miastem eksplodowała na wysokości około 600 metrów o godzinie 8.15. Wszystkie budynki znajdujące się w odległości 800 metrów od epicentrum zostały zniszczone. Ocalały tylko mury kilku budynków, zaprojektowane na 9-punktowe trzęsienie ziemi.

Z każdych dziesięciu osób, które w chwili wybuchu znajdowały się w promieniu 600 metrów, tylko jedna mogła przeżyć. Promieniowanie świetlne zamieniało ludzi w węgiel, pozostawiając na kamieniu ślady cienia, ciemny odcisk miejsca, w którym przebywała osoba. Powstała fala uderzeniowa była tak silna, że ​​była w stanie wybić szkło w odległości 19 kilometrów od miejsca wybuchu.

Gęsty strumień powietrza wyrzucił jednego nastolatka z domu przez okno, lądując, facet zobaczył, jak ściany domu składają się jak karty. Po fali uderzeniowej nastąpił ognisty wicher, który zniszczył tych nielicznych mieszkańców, którzy przeżyli eksplozję i nie zdążyli opuścić strefy pożaru. Ci, którzy znajdowali się w pewnej odległości od wybuchu, zaczęli odczuwać poważną niedyspozycję, której przyczyna była początkowo dla lekarzy niejasna.

Dużo później, kilka tygodni później, ukuto termin „zatrucie popromienne”, znane obecnie jako choroba popromienna.

Ponad 280 tysięcy osób padło ofiarą tylko jednej bomby, zarówno bezpośrednio w wyniku eksplozji, jak i kolejnych chorób.

Na tym nie skończyło się bombardowanie Japonii bronią jądrową. Zgodnie z planem miało trafić tylko cztery do sześciu miast, ale warunki pogodowe umożliwiły uderzenie tylko w Nagasaki. W tym mieście ofiarami bomby Fat Man padło ponad 150 tysięcy osób.

Obietnice rządu amerykańskiego przeprowadzenia takich uderzeń przed kapitulacją Japonii doprowadziły do ​​rozejmu, a następnie do podpisania porozumienia, które zakończyło się wojna światowa. Ale w przypadku broni jądrowej był to dopiero początek.

Najpotężniejsza bomba na świecie

okres powojenny zaznaczył się konfrontacją bloku ZSRR i sojuszników z USA i NATO. W latach czterdziestych Amerykanie poważnie rozważali atak na Związek Radziecki. Aby powstrzymać dawnego sojusznika, trzeba było przyspieszyć prace nad stworzeniem bomby i już w 1949 roku, 29 sierpnia, skończył się monopol USA na broń jądrową. Podczas wyścigu zbrojeń na największą uwagę zasługują dwa testy głowic jądrowych.

Atol Bikini, znany przede wszystkim z frywolnych kostiumów kąpielowych, w 1954 roku dosłownie zagrzmiał na całym świecie w związku z testami ładunku jądrowego o specjalnej mocy.

Amerykanie, decydując się na przetestowanie nowej konstrukcji broni atomowej, nie obliczyli opłaty. W rezultacie eksplozja okazała się 2,5 razy silniejsza niż planowano. Mieszkańcy pobliskich wysp, a także wszechobecni japońscy rybacy zostali zaatakowani.

Nie była to jednak najpotężniejsza bomba amerykańska. W 1960 roku do użytku wprowadzono bombę atomową B41, która ze względu na swoją moc nie przeszła pełnych testów. Siłę szarży obliczono teoretycznie, bojąc się wysadzić tak niebezpieczną broń na poligonie.

Związek Radziecki, który uwielbiał być pierwszy we wszystkim, przeżył w 1961 roku, inaczej nazywany „matką Kuzkina”.

W odpowiedzi na szantaż nuklearny Ameryki, radzieccy naukowcy stworzyli najpotężniejszą bombę na świecie. Testowany na Nowej Ziemi, odcisnął swoje piętno w prawie każdym zakątku globu. Według wspomnień, w czasie eksplozji w najbardziej odległych zakątkach odczuwano lekkie trzęsienie ziemi.

Fala uderzeniowa, oczywiście, tracąc całą swoją niszczycielską moc, mogła okrążyć Ziemię. Do tej pory jest to najpotężniejsza bomba atomowa na świecie, stworzona i przetestowana przez ludzkość. Oczywiście, gdyby miał rozwiązane ręce, bomba atomowa Kim Dzong-una byłaby potężniejsza, ale nie ma on Nowej Ziemi, by ją przetestować.

Urządzenie do bomby atomowej

Rozważmy bardzo prymitywne, wyłącznie dla zrozumienia, urządzenie bomby atomowej. Istnieje wiele klas bomb atomowych, ale rozważ trzy główne:

• uran, oparty na uranie 235, po raz pierwszy eksplodował nad Hiroszimą;
• pluton, oparty na plutonie 239, pierwszy zdetonowany nad Nagasaki;
• termojądrowy, czasem nazywany wodorem, oparty na ciężkiej wodzie z deuterem i trytem, ​​na szczęście nie został użyty przeciwko populacji.

Pierwsze dwie bomby opierają się na efekcie rozszczepienia ciężkich jąder na mniejsze w wyniku niekontrolowanej reakcji jądrowej z uwolnieniem ogromnej ilości energii. Trzeci polega na fuzji jąder wodoru (a raczej jego izotopów deuteru i trytu) z utworzeniem helu, który jest cięższy w stosunku do wodoru. Przy tej samej masie bomby niszczący potencjał bomby wodorowej jest 20 razy większy.

Jeśli dla uranu i plutonu wystarczy zebranie masy większej niż krytyczna (przy której rozpoczyna się reakcja łańcuchowa), to dla wodoru to nie wystarczy.

Aby niezawodnie połączyć kilka kawałków uranu w jedną, stosuje się efekt pistoletu, w którym mniejsze kawałki uranu są wystrzeliwane na większe. Można również użyć prochu, ale dla niezawodności używa się materiałów wybuchowych o małej mocy.

W bombie plutonowej materiały wybuchowe umieszczane są wokół wlewków plutonu, aby stworzyć niezbędne warunki do reakcji łańcuchowej. Dzięki efektowi kumulacyjnemu, a także inicjatorowi neutronowemu znajdującemu się w samym centrum (beryl z kilkoma miligramami polonu), spełnione są niezbędne warunki.

Posiada ładunek główny, który nie może sam wybuchnąć oraz bezpiecznik. Aby stworzyć warunki do fuzji jąder deuteru i trytu, przynajmniej w jednym punkcie potrzebne są niewyobrażalne dla nas ciśnienia i temperatury. To, co dzieje się dalej, to reakcja łańcuchowa.

Aby stworzyć takie parametry, bomba zawiera konwencjonalny, ale małej mocy ładunek jądrowy, którym jest lont. Jego podważenie stwarza warunki do rozpoczęcia reakcji termojądrowej.

Do oceny mocy bomby atomowej stosuje się tak zwany „ekwiwalent TNT”. Wybuch to uwolnienie energii, najsłynniejszym materiałem wybuchowym na świecie jest TNT (TNT - trinitrotoluen), a wszystkie nowe rodzaje materiałów wybuchowych są z nim utożsamiane. Bomba „Kid” - 13 kiloton TNT. Odpowiada to 13000 .

Bomba "Fat Man" - 21 kiloton, "Car Bomba" - 58 megaton TNT. Aż strach pomyśleć o 58 milionach ton materiałów wybuchowych skoncentrowanych w masie 26,5 ton, tak fajna jest ta bomba.

Niebezpieczeństwo wojny nuklearnej i katastrof związanych z atomem

Pojawiając się w środku najstraszniejszej wojny XX wieku, broń nuklearna stała się największym zagrożeniem dla ludzkości. Zaraz po drugiej wojnie światowej rozpoczęła się zimna wojna, która kilkakrotnie niemal przerodziła się w pełnoprawny konflikt nuklearny. O groźbie użycia bomb atomowych i rakiet przez co najmniej jedną stronę zaczęto dyskutować już w latach 50. XX wieku.

Wszyscy zrozumieli i rozumieją, że w tej wojnie nie może być zwycięzców.

Wielu naukowców i polityków podejmowało i podejmuje wysiłki na rzecz powstrzymywania. Uniwersytet Chicago, korzystając z opinii zaproszonych naukowców nuklearnych, w tym laureatów Nagrody Nobla, ustawia zegar końca świata na kilka minut przed północą. Północ oznacza nuklearny kataklizm, początek nowej wojny światowej i zniszczenie starego świata. W różnych latach wskazówki zegara wahały się od 17 do 2 minut do północy.

Istnieje również kilka poważnych awarii, które miały miejsce w elektrowniach jądrowych. Katastrofy te mają pośredni związek z bronią, elektrownie jądrowe wciąż różnią się od bomb atomowych, ale doskonale pokazują skutki wykorzystania atomu do celów wojskowych. Największy z nich:

• 1957, wypadek w Kyshtym, w wyniku awarii systemu magazynowania w okolicach Kyshtym doszło do wybuchu;
• 1957, Wielka Brytania, w północno-zachodniej Anglii, bezpieczeństwo nie zostało sprawdzone;
• 1979, USA, z powodu nieterminowo wykrytego wycieku doszło do eksplozji i uwolnienia z elektrowni jądrowej;
• 1986, tragedia w Czarnobylu, wybuch 4. bloku energetycznego;
• 2011, wypadek na stacji Fukushima, Japonia.

Każda z tych tragedii mocno odcisnęła piętno na losie setek tysięcy ludzi i zamieniła całe regiony w strefy niemieszkalne objęte specjalną kontrolą.

Zdarzały się incydenty, które prawie kosztowały rozpoczęcie katastrofy nuklearnej. Radzieckie atomowe okręty podwodne wielokrotnie miały na pokładzie wypadki związane z reaktorem. Amerykanie zrzucili bombowiec Superfortress z dwiema bombami nuklearnymi Mark 39 na pokładzie o pojemności 3,8 megaton. Ale „system bezpieczeństwa”, który działał, nie pozwolił na detonację ładunków i uniknięto katastrofy.

Broń jądrowa przeszłość i teraźniejszość

Dziś dla każdego jest jasne, że wojna nuklearna zniszczy współczesną ludzkość. Tymczasem chęć posiadania broni jądrowej i wejścia do klubu nuklearnego, a raczej wpadnięcia do niego wyważeniem drzwi, wciąż dręczy umysły niektórych przywódców państwowych.

Indie i Pakistan arbitralnie stworzyły broń nuklearną, Izraelczycy ukrywają obecność bomby.

Dla niektórych posiadanie bomby atomowej jest sposobem na udowodnienie ich znaczenia na arenie międzynarodowej. Dla innych jest to gwarancja nieingerencji ze strony skrzydlatej demokracji lub innych czynników z zewnątrz. Ale najważniejsze jest to, że te zapasy nie wchodzą w biznes, dla którego tak naprawdę zostały stworzone.

Wideo

Historia powstania bomby atomowej, aw szczególności broni, rozpoczyna się w 1939 roku odkryciem przez Joliota Curie. Od tego momentu naukowcy zdali sobie sprawę, że reakcja łańcuchowa uranu może stać się nie tylko źródłem ogromnej energii, ale także straszną bronią. I tak, sercem urządzenia bomby atomowej jest zastosowanie energia nuklearna uwolniony w reakcji łańcuchowej jądrowej.

To ostatnie oznacza proces rozszczepienia jąder ciężkich lub syntezę jąder lekkich. W efekcie bomba atomowa jest bronią masowego rażenia, ponieważ w najkrótszym czasie na niewielkiej przestrzeni uwalniana jest ogromna ilość energii wewnątrzjądrowej. Przy takim wkładzie w ten proces zwyczajowo wyróżnia się dwa kluczowe miejsca.

Po pierwsze, jest to centrum wybuchu nuklearnego, gdzie ten proces. Po drugie, jest to epicentrum, które w swej istocie reprezentuje rzut samego procesu na powierzchnię (ląd lub wodę). Ponadto eksplozja nuklearna uwalnia taką ilość energii, że podczas jej rzutowania na Ziemię pojawiają się wstrząsy sejsmiczne. A zasięg propagacji takich drgań jest niewiarygodnie duży, choć wyrządzają one namacalne szkody w środowisku dopiero w odległości zaledwie kilkuset metrów.

Ponadto warto zauważyć, że wybuchowi jądrowemu towarzyszy uwolnienie dużej ilości ciepła i światła, które tworzy jasny błysk. Co więcej, w swojej mocy wielokrotnie przewyższa moc promieni słonecznych. W ten sposób uszkodzenia od światła i ciepła można uzyskać nawet z odległości kilku kilometrów.

Ale jednym bardzo niebezpiecznym rodzajem uderzenia bomby atomowej jest promieniowanie, które powstaje podczas wybuchu jądrowego. Czas trwania oddziaływania tego zjawiska jest krótki i wynosi średnio 60 sekund, ale siła penetracji tej fali jest niesamowita.

Jeśli chodzi o urządzenie bomby atomowej, obejmuje: cała linia różne komponenty. Z reguły wyróżnia się dwa główne elementy tego rodzaju broni: korpus i system automatyki.

Ciało zawiera ładunek jądrowy i automatyzację, i to on wykonuje funkcja ochronna w kierunku różne rodzaje efekty (mechaniczne, termiczne itp.). A rolą systemu automatyki jest dopilnowanie, aby wybuch nastąpił w ściśle określonym czasie, a nie wcześniej czy później. System automatyki składa się z takich systemów jak: detonacja awaryjna; ochrona i napinanie; źródło mocy; czujniki detonacji i detonacji.

Ale bomby atomowe są dostarczane za pomocą pocisków balistycznych, manewrujących i przeciwlotniczych. Tych. broń nuklearna może być elementem bomby lotniczej, torpedy, miny lądowej i tak dalej.

A nawet systemy detonacji bomby atomowej mogą być inne. Jeden z najbardziej proste systemy jest wtryskiem, gdy impulsem do wybuchu jądrowego jest uderzenie pocisku w cel, po którym następuje powstanie masy nadkrytycznej. To właśnie do tego typu bomby atomowej należała pierwsza bomba zdetonowana nad Hiroszimą w 1945 roku zawierająca uran. Natomiast bombą zrzuconą na Nagasaki w tym samym roku był pluton.

Po tak jaskrawej demonstracji mocy i siły broni atomowej natychmiast zaliczono je do kategorii najniebezpieczniejszych środków masowego rażenia. Mówiąc o rodzajach broni atomowej należy wspomnieć, że determinuje je wielkość kalibru. Tak więc w tej chwili istnieją trzy główne kalibry tej broni, są to małe, duże i średnie. Siła eksplozji najczęściej charakteryzuje się odpowiednikiem TNT. Na przykład mały kaliber broni atomowej oznacza moc ładowania równą kilku tysiącom ton TNT. A potężniejsza broń atomowa, a dokładniej średniego kalibru, to już dziesiątki tysięcy ton TNT, a wreszcie ta ostatnia jest już mierzona w milionach. Ale jednocześnie nie należy mylić koncepcji broni atomowej i wodorowej, które ogólnie nazywa się bronią jądrową. Główną różnicą między bronią atomową a bronią wodorową jest reakcja rozszczepienia jądrowego wielu ciężkich pierwiastków, takich jak pluton i uran. A broń wodorowa oznacza proces fuzji jąder atomów jednego pierwiastka w drugi, tj. hel z wodoru.

Pierwszy test bomby atomowej

Pierwszy test broni atomowej został przeprowadzony przez wojsko amerykańskie 16 lipca 1945 r. w miejscu zwanym Almogordo, który pokazał pełną moc energii atomowej. Następnie bomby atomowe dostępne siłom USA zostały załadowane na okręt wojenny i wysłane do wybrzeży Japonii. Odmowa japońskiego rządu pokojowego dialogu umożliwiła zademonstrowanie w akcji pełnej mocy broni atomowej, której ofiarami padło najpierw miasto Hiroszima, a nieco później Nagasaki. Tak więc 6 sierpnia 1945 r. Po raz pierwszy użyto broni atomowej na cywilach, w wyniku czego miasto zostało praktycznie zmiecione z ziemią przez fale uderzeniowe. Ponad połowa Mieszkańcy miasta zginęli po raz pierwszy w dniach ataku atomowego, a ich łączna liczba wynosiła około dwieście czterdzieści tysięcy osób. A zaledwie cztery dni później dwa samoloty opuściły jednocześnie amerykańską bazę wojskową z towary niebezpieczne na pokładzie, którego celem były Kokura i Nagasaki. A jeśli Kokura, pokryta nieprzeniknionym dymem, była trudnym celem, to w Nagasaki cel został trafiony. Ostatecznie od bomby atomowej w Nagasaki w pierwszych dniach 73 tysiące osób zginęło z powodu obrażeń i narażenia na te ofiary, dodano listę trzydziestu pięciu tysięcy osób. Jednocześnie śmierć ostatnich ofiar była dość bolesna, ponieważ efekt promieniowania jest niezwykle destrukcyjny.

Czynniki zniszczenia broni atomowej

Tak więc broń atomowa ma kilka rodzajów zniszczenia; światło, radioaktywność, fala uderzeniowa, promieniowanie przenikliwe i impuls elektromagnetyczny. W edukacji promieniowanie świetlne po wybuchu broni jądrowej, która później zamienia się w niszczycielskie ciepło. Następnie przychodzi kolej na skażenie radioaktywne, które jest niebezpieczne dopiero po raz pierwszy kilka godzin po wybuchu. Fala uderzeniowa jest uważana za najniebezpieczniejszą fazę wybuchu jądrowego, ponieważ w ciągu kilku sekund wyrządza ogromne szkody różnym budynkom, urządzeniom i ludziom. Jednak promieniowanie przenikliwe jest bardzo niebezpieczne dla organizmu ludzkiego i często staje się przyczyną choroby popromiennej. Impuls elektromagnetyczny uderza w technikę. Wszystko to razem sprawia, że ​​broń jądrowa jest bardzo niebezpieczna.

Rzućmy okiem na typową głowicę (w rzeczywistości może być różnice konstrukcyjne). Jest to stożek wykonany z lekkich, wytrzymałych stopów – zwykle tytanu. Wewnątrz znajdują się przegrody, wręgi, rama mocy - prawie jak w samolocie. Rama mocy pokryta jest mocną metalową osłoną. Na skórę nakładana jest gruba warstwa powłoki termoizolacyjnej. Wygląda jak starożytny neolityczny kosz, obficie wysmarowany gliną i wypalony w pierwszych eksperymentach człowieka z ciepłem i ceramiką. Podobieństwo można łatwo wytłumaczyć: zarówno kosz, jak i głowica będą musiały oprzeć się ciepłu zewnętrznemu.

Głowica i jej wypełnienie

Wewnątrz stożka, zamocowanego na swoich „siedzeniach”, znajdują się dwaj główni „pasażerowie”, dla których wszystko się zaczyna: ładunek termojądrowy i jednostka kontroli ładowania lub jednostka automatyki. Są niesamowicie kompaktowe. Automat ma wielkość pięciolitrowego słoika kiszonych ogórków, a wsad wielkości zwykłego wiadra ogrodowego. Ciężkie i ciężkie połączenie puszki i wiadra wybuchnie z siłą trzystu pięćdziesięciu do czterystu kiloton. Dwóch pasażerów łączy więź, jak bliźnięta syjamskie, i przez tę więź nieustannie coś wymieniają. Ich dialog toczy się cały czas, nawet gdy rakieta jest na służbie bojowej, nawet gdy te bliźniaki są właśnie transportowane z fabryki.

Jest też trzeci pasażer - blok do pomiaru ruchu głowicy lub ogólnie do kontrolowania jej lotu. W tym drugim przypadku w głowicy wbudowane są działające elementy sterujące, które umożliwiają zmianę trajektorii. Na przykład wykonawcze układy pneumatyczne lub systemy proszkowe. A także pokładowa sieć elektryczna ze źródłami zasilania, liniami komunikacyjnymi ze sceną, w postaci zabezpieczonych przewodów i złączy, ochroną przed impulsem elektromagnetycznym oraz systemem kontroli temperatury – utrzymującym żądaną temperaturę ładowania.

Na zdjęciu etap lęgowy pocisku MX (Peacekeeper) i dziesięć głowic. Ten pocisk już dawno został wycofany ze służby, ale głowice są nadal używane w tych samych (a nawet starszych). Amerykanie zainstalowali rakiety balistyczne z wieloma głowicami tylko na okrętach podwodnych.

Po wyjściu z autobusu głowice nadal nabierają wysokości i jednocześnie pędzą w kierunku celów. Wznoszą się do najwyższych punktów swojej trajektorii, a następnie, nie spowalniając swojego lotu poziomego, zaczynają coraz szybciej zjeżdżać w dół. Dokładnie sto kilometrów nad poziomem morza każda głowica przecina formalnie wyznaczoną przez człowieka granicę przestrzeni kosmicznej. Atmosfera przed nami!

elektryczny wiatr

Poniżej, przed głowicą, znajdował się ogromny, kontrastująco lśniący z ogromnych wysokości, pokryty niebieską mgłą tlenu, pokryty zawiesinami aerozolu, bezkresny i bezkresny piąty ocean. Odwracając się powoli i ledwo zauważalnie od pozostałych efektów separacji, głowica kontynuuje opadanie po łagodnej trajektorii. Ale wtedy bardzo niezwykła bryza delikatnie przyciągnęła w jej stronę. Dotknął go trochę - i stał się zauważalny, pokrył ciało cienką, odwróconą falą bladoniebiesko-białego blasku. Ta fala ma zapierającą dech w piersiach temperaturę, ale jeszcze nie spala głowicy, ponieważ jest zbyt bezcielesna. Wiatr wiejący nad głowicą przewodzi prąd elektryczny. Prędkość stożka jest tak duża, że ​​swoim uderzeniem dosłownie rozbija cząsteczki powietrza na naładowane elektrycznie fragmenty i następuje uderzeniowa jonizacja powietrza. Ten powiew plazmy nazywa się hipersonicznym, wysokim przepływem Macha, a jego prędkość jest dwadzieścia razy większa od prędkości dźwięku.

Ze względu na wysokie rozrzedzenie wiatr jest prawie niezauważalny w pierwszych sekundach. Rosnące i zagęszczające się wraz z zagłębianiem się w atmosferę, początkowo grzeje bardziej niż wywiera nacisk na głowicę. Ale stopniowo zaczyna ściskać jej stożek siłą. Przepływ obraca dziób głowicy do przodu. Nie obraca się od razu – stożek kołysze się lekko do przodu i do tyłu, stopniowo spowalniając swoje oscylacje, aż w końcu stabilizuje się.

Ciepło na naddźwiękowe

Kondensując się, przepływ wywiera coraz większy nacisk na głowicę, spowalniając jej lot. Wraz ze zwalnianiem temperatura stopniowo spada. Od ogromne wartości początek wejścia, biało-niebieski blask dziesiątek tysięcy kelwinów, aż do żółto-białego blasku od pięciu do sześciu tysięcy stopni. Jest to temperatura warstw powierzchniowych Słońca. Blask staje się olśniewający, ponieważ gęstość powietrza gwałtownie wzrasta, a wraz z nim ciepło napływa do ścian głowicy. Osłona termiczna zwęgla się i zaczyna się palić.

Nie pali się wcale z tarcia o powietrze, jak często się błędnie mówi. Ze względu na ogromną hipersoniczną prędkość ruchu (obecnie piętnaście razy większą niż dźwięk), kolejny stożek odchyla się w powietrzu od szczytu kadłuba - fala uderzeniowa, jakby otaczała głowicę. Napływające powietrze, dostając się do wnętrza stożka fali uderzeniowej, jest natychmiast wielokrotnie zagęszczane i mocno dociskane do powierzchni głowicy. Od spazmatycznego, chwilowego i powtarzającego się ucisku jego temperatura natychmiast skacze do kilku tysięcy stopni. Powodem tego jest szalona prędkość tego, co się dzieje, transcendentna dynamika procesu. Dynamiczna kompresja przepływu gazu, a nie tarcie, jest tym, co teraz rozgrzewa boki głowicy.

Najgorsze ze wszystkich rachunków za łuk. Powstaje największe zagęszczenie nadchodzącego przepływu. Strefa tej pieczęci przesuwa się lekko do przodu, jakby odrywając się od ciała. I jest trzymany do przodu, przybierając postać grubej soczewki lub poduszki. Formacja ta nazywana jest „oderwaną falą uderzeniową dziobu”. Jest kilka razy grubszy niż pozostała część powierzchni stożka fali uderzeniowej wokół głowicy. Czołowa kompresja nadchodzącego strumienia jest tutaj najsilniejsza. Dlatego w dziobie oderwanej fali uderzeniowej najwyższa temperatura i najbardziej duża gęstość ciepło. To małe słońce pali nos głowicy promieniście - uwydatniając, wypromieniowując ciepło z samego siebie bezpośrednio w nos kadłuba i powodując poważne oparzenia nosa. Dlatego istnieje najgrubsza warstwa ochrony termicznej. To właśnie fala uderzeniowa głowy oświetla w ciemną noc obszar na wiele kilometrów wokół głowicy lecącej w atmosferze.

Bokam staje się dość niesłodzony. Teraz również smażą się z nieznośnym blaskiem fali uderzeniowej głowy. I spala gorące sprężone powietrze, które po zmiażdżeniu jego cząsteczek zamieniło się w plazmę. Jednak w tak wysokiej temperaturze powietrze jest zjonizowane i po prostu z ogrzewania - jego cząsteczki rozpadają się na części pod wpływem ciepła. Okazuje się, że jest to mieszanina szokowej jonizacji i plazmy temperaturowej. W wyniku tarcia plazma ta szlifuje palącą się powierzchnię osłony termicznej, jak piasek lub papier ścierny. Następuje erozja gazowo-dynamiczna, która zużywa powłokę termoizolacyjną.

W tym czasie głowica przekroczyła górną granicę stratosfery - stratopauzę - i wchodzi do stratosfery na wysokości 55 km. Teraz porusza się z prędkością hipersoniczną dziesięć do dwunastu razy szybciej niż dźwięk.

Nieludzkie przeciążenie

Silne pieczenie zmienia geometrię nosa. Strumień, niczym dłuto rzeźbiarskie, wypala spiczasty, centralny występ w osłonie nosa. Inne cechy powierzchni pojawiają się z powodu nierównomiernego wypalenia. Zmiany kształtu powodują zmiany przepływu. To zmienia rozkład ciśnienia skompresowane powietrze na powierzchni głowicy i polu temperaturowym. Występują różnice w działaniu siły powietrza w porównaniu do obliczonego przepływu wokół, co powoduje odchylenie punktu padania - powstaje chybienie. Niech będzie mały - powiedzmy dwieście metrów, ale niebieski pocisk uderzy w silos rakietowy wroga z odchyleniem. Albo w ogóle nie uderzy.

Ponadto wzór powierzchni fali uderzeniowej, fali czołowej, ciśnień i temperatur ulega ciągłym zmianom. Prędkość stopniowo spada, ale gęstość powietrza gwałtownie rośnie: stożek opada coraz niżej w stratosferę. Z powodu nierównomiernych ciśnień i temperatur na powierzchni głowicy, ze względu na szybkość ich zmian, mogą wystąpić szoki termiczne. Z powłoki termoizolacyjnej są w stanie odłamywać kawałki i kawałki, co wprowadza nowe zmiany w strukturze przepływu. I zwiększa odchylenie punktu padania.

Jednocześnie głowica może wchodzić w spontaniczne częste kołysanie ze zmianą kierunku tych kołysań z „góra-dół” na „prawo-lewo” i odwrotnie. Te samo-oscylacje tworzą lokalne przyspieszenia w różne części głowice bojowe. Przyspieszenia różnią się kierunkiem i wielkością, komplikując uderzenie głowicy. Dostaje więcej obciążeń, asymetrię fal uderzeniowych wokół siebie, nierówne pola temperatur i inne małe uroki, które natychmiast przeradzają się w duże problemy.

Ale nadchodzący strumień też się tym nie wyczerpuje. Z powodu tak potężnego ciśnienia nadlatującego sprężonego powietrza głowica doświadcza ogromnego efektu hamowania. Jest duże przyspieszenie ujemne. Głowica ze wszystkimi częściami wewnętrznymi jest gwałtownie przeciążona i nie da się przed przeciążeniem osłonić.

Astronauci nie doświadczają takich przeciążeń podczas opadania. Pojazd załogowy jest mniej opływowy i nie jest tak ciasno wypełniony jak głowica bojowa. Astronauci nie spieszą się z szybkim schodzeniem. Głowica to broń. Musi jak najszybciej dotrzeć do celu, zanim zostanie zestrzelona. A im trudniej go przechwycić, tym szybciej leci. Stożek jest figurą o najlepszym przepływie naddźwiękowym. Utrzymując dużą prędkość do niższych warstw atmosfery, głowica napotyka tam bardzo duże spowolnienie. Dlatego potrzebujemy mocnych grodzi i ramy mocy. I wygodne „fotele” dla dwóch jeźdźców - w przeciwnym razie przeciążą je zdmuchnięte z ziemi.

Dialog bliźniąt syjamskich

A tak przy okazji, co z tymi jeźdźcami? Czas przypomnieć sobie głównych pasażerów, bo siedzą teraz nie biernie, ale przechodzą własną trudną ścieżkę, a ich dialog nabiera w tych momentach największego znaczenia.

Ładunek został zdemontowany podczas transportu. Po zainstalowaniu w głowicy jest ona montowana, a po zainstalowaniu głowicy w pocisku jest wyposażona w pełną konfigurację bojową (wstawiany jest impulsowy inicjator neutronów wyposażony w detonatory itp.). Ładunek jest gotowy do lotu do celu na pokładzie głowicy, ale nie jest jeszcze gotowy do wybuchu. Logika jest tutaj jasna: ciągła gotowość ładunku do wybuchu nie jest potrzebna i jest teoretycznie niebezpieczna.

Będzie musiał zostać przeniesiony do stanu gotowości do wybuchu (w pobliżu celu) za pomocą złożonych algorytmów sekwencyjnych opartych na dwóch zasadach: niezawodności ruchu do wybuchu i kontroli nad procesem. System detonacji ściśle terminowo przenosi ładunek na coraz wyższe stopnie gotowości. A kiedy komenda bojowa o detonację nadejdzie z jednostki sterującej do całkowicie gotowego ładunku, eksplozja nastąpi natychmiast, natychmiast. Głowica lecąca z prędkością pocisku snajperskiego przejdzie tylko kilka setnych milimetra, nie mając czasu na przesunięcie w kosmosie nawet o grubość ludzkiego włosa, gdy rozpocznie się reakcja termojądrowa, rozwinie się, całkowicie minie i już jest ukończony w jego ładowaniu, podkreślając całą moc nominalną.

ostatni błysk

Po znacznym przekształceniu zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz, głowica przeszła w troposferę - ostatnie dziesięć kilometrów wysokości. Bardzo zwolniła. Lot naddźwiękowy zdegenerowany do naddźwiękowego Mach 3-4. Głowica świeci już słabo, zanika i zbliża się do celu.

Rzadko planuje się eksplozję na powierzchni Ziemi - tylko w przypadku obiektów zakopanych w ziemi, takich jak silosy rakietowe. Większość celów leży na powierzchni. A za ich największą porażkę detonację przeprowadza się na określonej wysokości, w zależności od mocy ładunku. Dla taktycznych dwudziestu kiloton jest to 400-600 m. Dla strategicznej megatony optymalna wysokość wybuch - 1200 m. Dlaczego? Od wybuchu przez teren przechodzą dwie fale. Bliżej epicentrum fala uderzeniowa uderzy wcześniej. Spadnie i zostanie odbite, odbijając się na boki, gdzie połączy się ze świeżą falą, która właśnie przybyła z góry, z miejsca eksplozji. Dwie fale - padające ze środka wybuchu i odbite od powierzchni - sumują się, tworząc najsilniejszą falę uderzeniową w warstwie powierzchniowej, główny czynnik zniszczenia.

Podczas próbnych startów głowica zwykle dociera do ziemi bez przeszkód. Na pokładzie znajduje się pół centa materiałów wybuchowych, które zostały zdetonowane jesienią. Po co? Po pierwsze, głowica jest przedmiotem tajnym i po użyciu musi zostać bezpiecznie zniszczona. Po drugie, jest to niezbędne dla systemów pomiarowych składowiska - do operacyjnego wykrywania punktu uderzenia i pomiaru odchyleń.

Całości dopełnia wielometrowy lejek do palenia. Ale wcześniej, na kilka kilometrów przed uderzeniem, z głowicy testowej wystrzeliwana jest opancerzona kaseta pamięci z zapisem wszystkiego, co zostało zarejestrowane na pokładzie podczas lotu. Ten opancerzony dysk flash zapewni ochronę przed utratą informacji na pokładzie. Zostanie odnaleziona później, gdy nadleci helikopter ze specjalną grupą poszukiwawczą. I zanotują wyniki fantastycznego lotu.

Pierwsza międzykontynentalna rakieta balistyczna z głowicą nuklearną

Pierwszym na świecie ICBM z głowicą nuklearną był radziecki R-7. Miała jedną trzymegatonową głowicę i mogła uderzać w obiekty w odległości do 11 000 km (modyfikacja 7-A). Pomysł S.P. Chociaż Queen został oddany do użytku, okazał się nieskuteczny jako pocisk wojskowy ze względu na niemożność długi czas w służbie bojowej bez dodatkowego tankowania z utleniaczem (ciekły tlen). Ale R-7 (i jego liczne modyfikacje) odegrał wybitną rolę w eksploracji kosmosu.

Pierwsza głowica ICBM z wieloma głowicami

Pierwszym na świecie ICBM z pojazdem wielokrotnego wejścia był amerykańska rakieta LGM-30 Minuteman III, którego wdrożenie rozpoczęło się w 1970 roku. W porównaniu z poprzednią modyfikacją głowicę W-56 zastąpiono trzema lekkimi głowicami W-62 zainstalowanymi na etapie hodowli. W ten sposób pocisk mógł trafić trzy oddzielne cele lub skoncentrować wszystkie trzy głowice, aby trafić pojedynczo. Obecnie na wszystkich rakietach Minuteman III pozostała tylko jedna głowica w ramach inicjatywy rozbrojeniowej.

Głowica o zmiennej wydajności

Od wczesnych lat sześćdziesiątych opracowywano technologie tworzenia głowic termojądrowych o zmiennej wydajności. Należą do nich na przykład głowica W80, która została zainstalowana w szczególności na pocisku Tomahawk. Technologie te zostały stworzone dla ładunków termojądrowych zbudowanych według schematu Tellera-Ulama, w którym reakcja rozszczepienia jąder izotopów uranu lub plutonu wyzwala reakcję fuzji (czyli wybuch termojądrowy). Zmiana władzy nastąpiła poprzez dostosowanie interakcji dwóch etapów.

PS. Dodam jeszcze, że tam na górze swoje zadanie odrabiają też jednostki zakłócające, wabiki są wypuszczane, a dodatkowo górne stopnie i/lub autobus są wysadzane po rozmnożeniu w celu zwiększenia liczby celów na radary i przeciążenie obrony przeciwrakietowej.

Pojawienie się tak potężnej broni, jak bomba atomowa, było wynikiem interakcji globalnych czynników o charakterze obiektywnym i subiektywnym. Obiektywnie jego powstanie było spowodowane szybkim rozwojem nauki, który rozpoczął się wraz z fundamentalnymi odkryciami fizyki w pierwszej połowie XX wieku. Najsilniejszym subiektywnym czynnikiem była sytuacja wojskowo-polityczna lat 40., kiedy kraje koalicji antyhitlerowskiej – USA, Wielka Brytania, ZSRR – próbowały wyprzedzić się w rozwoju broni jądrowej.

Warunki wstępne powstania bomby atomowej

Punkt odniesienia naukowy sposób 1896 rozpoczął tworzenie broni atomowej, kiedy francuski chemik A. Becquerel odkrył radioaktywność uranu. To reakcja łańcuchowa tego pierwiastka stworzyła podstawę do opracowania straszliwej broni.

Pod koniec XIX i w pierwszych dekadach XX wieku naukowcy odkryli promienie alfa, beta, gamma, odkryli wiele izotopów promieniotwórczych pierwiastki chemiczne, prawo rozpadu promieniotwórczego i położył podwaliny pod badania izometrii jądrowej. W latach 30. XX wieku poznano neutron i pozyton, a jądro atomu uranu z absorpcją neutronów zostało po raz pierwszy podzielone. To był impuls do stworzenia broni jądrowej. Francuski fizyk Frédéric Joliot-Curie jako pierwszy wynalazł i opatentował projekt bomby atomowej w 1939 roku.

W wyniku dalszego rozwoju broń jądrowa stała się bezprecedensowym w historii zjawiskiem militarno-politycznym i strategicznym, zdolnym do zapewnienia bezpieczeństwa narodowego państwa będącego jej posiadaczem i zminimalizowania zdolności wszystkich innych systemów uzbrojenia.

Konstrukcja bomby atomowej składa się z wielu różnych elementów, wśród których są dwa główne:

• rama,
• system automatyki.

Automatyzacja wraz z ładunkiem jądrowym znajduje się w obudowie, która chroni je przed różnymi wpływami (mechanicznymi, termicznymi itp.). System automatyki kontroluje, aby wybuch nastąpił w ściśle określonym czasie. Składa się z następujących elementów:

• detonacja awaryjna;
• urządzenie zabezpieczające i napinające;
• źródło mocy;
• czujniki detonacji ładunku.

Dostawa ładunki atomowe realizowane za pomocą pocisków lotniczych, balistycznych i manewrujących. Jednocześnie amunicja nuklearna może stanowić element miny lądowej, torpedy, bomby lotniczej itp.

Systemy detonacji bomb jądrowych są inne. Najprostsze to urządzenie iniekcyjne, w którym impulsem do eksplozji jest trafienie w cel, a następnie powstanie masy nadkrytycznej.

Inną cechą broni atomowej jest kaliber: mały, średni, duży. Najczęściej moc wybuchu charakteryzuje się ekwiwalentem TNT. Broń jądrowa małego kalibru oznacza pojemność kilku tysięcy ton TNT. Średni kaliber to już dziesiątki tysięcy ton TNT, duże - mierzone w milionach.

Zasada działania

Schemat bomby atomowej opiera się na zasadzie wykorzystania energii jądrowej uwalnianej podczas jądrowej reakcji łańcuchowej. Jest to proces rozszczepienia ciężkich lub syntezy lekkich jąder. Ze względu na uwolnienie ogromnej ilości energii wewnątrzjądrowej w najkrótszym czasie bomba atomowa jest klasyfikowana jako broń masowego rażenia.

W tym procesie są dwa kluczowe punkty:

• centrum wybuchu jądrowego, w którym proces odbywa się bezpośrednio;
• epicentrum, które jest projekcją tego procesu na powierzchnię (ląd lub wodę).

Wybuch nuklearny uwalnia pewną ilość energii, która po wyrzuceniu na ziemię powoduje wstrząsy sejsmiczne. Zasięg ich rozmieszczenia jest bardzo duży, ale znaczne szkody w środowisku wyrządzane są w odległości zaledwie kilkuset metrów.

Broń jądrowa ma kilka rodzajów zniszczenia:

• emisja światła,
• skażenie radioaktywne,
• fala uderzeniowa,
• promieniowanie przenikliwe,
• impuls elektromagnetyczny.

Wybuchowi nuklearnemu towarzyszy jasny błysk, który powstaje w wyniku uwolnienia dużej ilości światła i energii cieplnej. Siła tego błysku jest wielokrotnie większa niż moc promieni słonecznych, więc niebezpieczeństwo uszkodzenia światła i ciepła rozciąga się na kilka kilometrów.

Innym bardzo niebezpiecznym czynnikiem w uderzeniu bomby atomowej jest promieniowanie powstałe podczas wybuchu. Działa tylko przez pierwsze 60 sekund, ale ma maksymalną siłę przebicia.

Fala uderzeniowa ma dużą moc i znaczące działanie destrukcyjne, dlatego w ciągu kilku sekund wyrządza ogromne szkody ludziom, sprzętowi i budynkom.

Promieniowanie penetrujące jest niebezpieczne dla organizmów żywych i jest przyczyną choroby popromiennej u ludzi. Impuls elektromagnetyczny wpływa tylko na technikę.

Wszystkie te rodzaje obrażeń w połączeniu sprawiają, że bomba atomowa jest bardzo niebezpieczną bronią.

Pierwsze testy bomby atomowej

Stany Zjednoczone jako pierwsze wykazały największe zainteresowanie bronią atomową. Pod koniec 1941 r. W kraju przeznaczono ogromne fundusze i środki na stworzenie broni jądrowej. Prace zaowocowały pierwszymi testami bomby atomowej z ładunkiem wybuchowym „Gadget”, które odbyły się 16 lipca 1945 roku w amerykańskim stanie Nowy Meksyk.

Nadszedł czas, aby Stany Zjednoczone zaczęły działać. Za zwycięski koniec II wojny światowej postanowiono pokonać sojusznika nazistowskich Niemiec – Japonii. W Pentagonie wybrano cele do pierwszych uderzeń nuklearnych, w których Stany Zjednoczone chciały zademonstrować, jak potężną broń posiadają.

6 sierpnia tego samego roku pierwsza bomba atomowa pod nazwą „Kid” została zrzucona na japońskie miasto Hiroszima, a 9 sierpnia na Nagasaki spadła bomba o nazwie „Fat Man”.

Uderzenie w Hiroszimę uznano za idealne: urządzenie nuklearne eksplodowało na wysokości 200 metrów. Fala uderzeniowa przewróciła piece w domach Japończyków, ogrzewane węglem. Doprowadziło to do licznych pożarów nawet na obszarach miejskich z dala od epicentrum.

Po pierwszym błysku nastąpiło uderzenie fali upałów, które trwało kilka sekund, ale jej moc, obejmująca promień 4 km, stopiła płytki i kwarc w granitowych płytach, spaliła słupy telegraficzne. Po fali upałów przyszła fala uderzeniowa. Prędkość wiatru wynosiła 800 km/h, a jego podmuch zniszczył prawie wszystko w mieście. Spośród 76 000 budynków 70 000 zostało całkowicie zniszczonych.

Kilka minut później zaczął padać dziwny deszcz wielkich czarnych kropel. Było to spowodowane kondensacją powstającą w zimniejszych warstwach atmosfery z pary i popiołu.

Ludzie trafieni kulą ognia z odległości 800 metrów zostali spaleni i zamienieni w pył. Niektórym fala uderzeniowa zdarła spaloną skórę. Krople czarnego radioaktywnego deszczu pozostawiły nieuleczalne oparzenia.

Ci, którzy przeżyli, zachorowali na nieznaną wcześniej chorobę. Zaczęli odczuwać nudności, wymioty, gorączkę, napady osłabienia. Poziom białych krwinek we krwi gwałtownie spadł. Były to pierwsze oznaki choroby popromiennej.

3 dni po bombardowaniu Hiroszimy bomba została zrzucona na Nagasaki. Miał taką samą moc i powodował podobne efekty.

Dwie bomby atomowe w ciągu kilku sekund zabiły setki tysięcy ludzi. Pierwsze miasto zostało praktycznie zmiecione z powierzchni ziemi przez falę uderzeniową. Ponad połowa ludności cywilnej (ok. 240 tys. osób) natychmiast zmarła od ran. Wiele osób było narażonych na promieniowanie, które prowadziło do choroby popromiennej, raka, bezpłodności. W Nagasaki w pierwszych dniach zginęło 73 tysiące osób, a po chwili kolejne 35 tysięcy mieszkańców zginęło w wielkiej agonii.

Wideo: testy bomby atomowej

Testy RDS-37

Stworzenie bomby atomowej w Rosji

Konsekwencje bombardowań i historia mieszkańców japońskich miast wstrząsnęły I. Stalinem. Stało się jasne, że stworzenie własnej broni jądrowej jest kwestią bezpieczeństwa narodowego. 20 sierpnia 1945 r. rozpoczął pracę w Rosji Komitet Energii Atomowej, na czele którego stanął L. Beria.

Badania fizyki jądrowej prowadzone są w ZSRR od 1918 roku. W 1938 r. w Akademii Nauk powołano komisję do spraw jądra atomowego. Ale wraz z wybuchem wojny prawie wszystkie prace w tym kierunku zostały zawieszone.

W 1943 sowieccy oficerowie wywiadu przekazany z Anglii zamknięty prace naukowe na energię atomową, z której wynikało, że stworzenie bomby atomowej na Zachodzie posunęło się daleko do przodu. W tym samym czasie w Stanach Zjednoczonych do kilku amerykańskich ośrodków badań jądrowych wprowadzono niezawodne środki. Przekazali informacje o bombie atomowej sowieckim naukowcom.

Warunki odniesienia dla opracowania dwóch wariantów bomby atomowej zostały opracowane przez ich twórcę i jednego z liderów naukowych Yu Kharitona. Zgodnie z nim planowano stworzyć RDS („specjalny silnik odrzutowy”) o indeksie 1 i 2:

1. RDS-1 - bomba z ładunkiem plutonu, która miała zostać podważona przez sferyczną kompresję. Jego urządzenie przekazał rosyjski wywiad.
2. RDS-2 to bomba armatnia z dwiema częściami ładunku uranowego, które muszą zbliżyć się do siebie w lufie armaty, aż powstanie masa krytyczna.

W historii słynnego RDS najczęstsze dekodowanie - „Rosja robi to sama” - zostało wymyślone przez zastępcę Yu Kharitona ds. Praca naukowa K. Szczelkina. Te słowa bardzo trafnie oddawały istotę dzieła.

Informacja, że ​​ZSRR opanował tajniki broni jądrowej, wywołała w USA impuls do jak najszybszego rozpoczęcia wojny wyprzedzającej. W lipcu 1949 roku pojawił się plan trojana, zgodnie z którym planowano rozpoczęcie działań wojennych 1 stycznia 1950 roku. Następnie datę ataku przesunięto na 1 stycznia 1957, pod warunkiem przystąpienia do wojny wszystkich państw NATO.

Informacje otrzymane kanałami wywiadowczymi przyspieszyły pracę sowieckich naukowców. Według zachodnich ekspertów sowiecka broń jądrowa nie mogła powstać przed 1954-1955. Jednak test pierwszej bomby atomowej odbył się w ZSRR pod koniec sierpnia 1949 r.

29 sierpnia 1949 r. Na poligonie Semipalatinsk wysadził w powietrze urządzenie jądrowe RDS-1 - pierwszą radziecką bombę atomową, wynalezioną przez zespół naukowców kierowany przez I. Kurczatowa i Yu. Eksplozja miała moc 22 kt. Konstrukcja ładunku naśladowała amerykańskiego „Fat Mana”, a elektroniczne wypełnienie zostało stworzone przez radzieckich naukowców.

Plan trojański, zgodnie z którym Amerykanie mieli zrzucić bomby atomowe na 70 miast ZSRR, został udaremniony ze względu na prawdopodobieństwo uderzenia odwetowego. Wydarzenie na poligonie Semipalatinsk poinformowało świat, że sowiecka bomba atomowa zakończyła amerykański monopol na posiadanie nowej broni. Wynalazek ten całkowicie zniszczył plan militarny USA i NATO oraz uniemożliwił rozwój III wojny światowej. Rozpoczęła się nowa historia - era światowego pokoju, istniejącego pod groźbą całkowitego zniszczenia.

„Klub jądrowy” świata

Klub nuklearny jest symbolem kilku państw posiadających broń nuklearną. Dziś są takie bronie:

• w USA (od 1945)
• w Rosji (pierwotnie ZSRR, od 1949)
• w Wielkiej Brytanii (od 1952)
• we Francji (od 1960)
• w Chinach (od 1964)
• w Indiach (od 1974)
• w Pakistanie (od 1998)
• w Korei Północnej (od 2006)

Uważa się również, że Izrael posiada broń nuklearną, chociaż przywódcy tego kraju nie komentują jego obecności. Ponadto na terenie państw członkowskich NATO (Niemcy, Włochy, Turcja, Belgia, Holandia, Kanada) oraz sojuszników (Japonia, Korea Południowa, pomimo oficjalnej odmowy) jest amerykańską bronią jądrową.

Kazachstan, Ukraina, Białoruś, które po rozpadzie ZSRR posiadały część broni jądrowej, w latach 90. przekazały ją Rosji, która stała się jedynym spadkobiercą sowieckiego arsenału jądrowego.

Broń atomowa (nuklearna) to najpotężniejsze narzędzie polityki globalnej, które mocno weszła w arsenał stosunków między państwami. Z jednej strony jest skuteczne narzędzie z drugiej strony zastraszanie jest ważnym argumentem za zapobieganiem konfliktom militarnym i umacnianiem pokoju między mocarstwami posiadającymi tę broń. To symbol całej epoki w historii ludzkości i stosunkach międzynarodowych, z którą trzeba się obchodzić bardzo rozsądnie.

Wideo: muzeum broni jądrowej

Film o rosyjskim carze Bomba

Jeśli masz jakieś pytania - zostaw je w komentarzach pod artykułem. My lub nasi goście chętnie na nie odpowiemy.

Napisano setki książek o historii konfrontacji nuklearnej supermocarstw i projektowaniu pierwszych bomb atomowych. Ale istnieje wiele mitów na temat współczesnej broni jądrowej. Popular Mechanics postanowił wyjaśnić tę kwestię i opowiedzieć, jak działa najbardziej niszczycielska broń wynaleziona przez człowieka.

Wybuchowa natura

Jądro uranu zawiera 92 protony. Naturalny uran to głównie mieszanina dwóch izotopów: U238 (ze 146 neutronami w jądrze) i U235 (143 neutronów), przy czym ten ostatni stanowi zaledwie 0,7% w naturalnym uranie. Właściwości chemiczne izotopów są absolutnie identyczne, dlatego należy je rozdzielić metody chemiczne niemożliwe, ale różnica mas (235 i 238 jednostek) umożliwia wykonanie tego metodami fizycznymi: mieszanina uranu jest przekształcana w gaz (sześciofluorek uranu), a następnie pompowana przez niezliczone porowate przegrody. Chociaż izotopy uranu są nie do odróżnienia ani z wyglądu, ani chemicznie, są one oddzielone przepaścią we właściwościach ich cech jądrowych.

Proces rozszczepienia U238 jest płatny: neutron przychodzący z zewnątrz musi nieść ze sobą energię 1 MeV lub więcej. A U235 jest bezinteresowny: do wzbudzenia i późniejszego rozpadu nic nie jest wymagane od nadchodzącego neutronu, jego energia wiązania w jądrze jest wystarczająca.

Po uderzeniu neutronami jądro uranu-235 łatwo się rozpada, tworząc nowe neutrony. W pewnych warunkach rozpoczyna się reakcja łańcuchowa.

Kiedy neutron uderza w jądro zdolne do rozszczepienia, powstaje niestabilny związek, ale bardzo szybko (w ciągu 10−23−10−22 s) takie jądro rozpada się na dwa 14 c) emitując dwa lub trzy nowe neutrony, tak że ponad czas, w którym liczba jąder rozszczepialnych może się zwielokrotnić (taka reakcja nazywana jest reakcją łańcuchową). Jest to możliwe tylko w U235, ponieważ chciwy U238 nie chce oddzielić się od własnych neutronów, których energia jest o rząd wielkości mniejsza niż 1 MeV. Energia kinetyczna cząstek - produktów rozszczepienia o wiele rzędów wielkości przekracza energię uwalnianą podczas dowolnego aktu reakcji chemicznej, w której skład jąder nie ulega zmianie.

Metaliczny pluton występuje w sześciu fazach o gęstościach od 14,7 do 19,8 kg/cm 3 . W temperaturach poniżej 119 stopni Celsjusza występuje jednoskośna faza alfa (19,8 kg/cm 3), ale taki pluton jest bardzo kruchy, a w sześciennej fazie delta skoncentrowanej na powierzchni (15,9) jest ciągliwy i dobrze przetworzony (to jest to faza, którą starają się zachować dzięki dodatkom stopowym). Podczas kompresji detonacji nie może dojść do przejść fazowych - pluton znajduje się w stanie quasi-ciekłym. Przemiany fazowe są niebezpieczne w produkcji: kiedy duże rozmiary części, nawet przy niewielkiej zmianie gęstości, możliwe jest osiągnięcie stanu krytycznego. Oczywiście stanie się to bez wybuchu - przedmiot po prostu się nagrzeje, ale niklowanie można zresetować (a pluton jest bardzo toksyczny).

Montaż krytyczny

Produkty rozszczepienia są niestabilne i potrzebują dużo czasu, aby „opamiętać się”, emitując różne promieniowanie (w tym neutrony). Neutrony, które są emitowane po znacznym czasie (do kilkudziesięciu sekund) po rozszczepieniu nazywane są neutronami opóźnionymi i choć ich udział jest niewielki w porównaniu do chwilowych (poniżej 1%), rola, jaką odgrywają w działaniu instalacji jądrowych, jest najważniejsze.

Wybuchowe soczewki stworzyły zbieżną falę. Niezawodność zapewniała para detonatorów w każdym bloku.

Produkty rozszczepienia podczas licznych zderzeń z otaczającymi atomami oddają im energię, podnosząc temperaturę. Po pojawieniu się neutronów w zespole z materiałem rozszczepialnym moc wydzielania ciepła może wzrosnąć lub spaść, a parametry zespołu, w którym liczba rozszczepień w jednostce czasu jest stała, nazywa się krytycznymi. Krytyczność zespołu można utrzymać zarówno przy dużej, jak i małej liczbie neutronów (przy odpowiednio większej lub mniejszej szybkości wydzielania ciepła). Moc cieplna jest zwiększana albo poprzez wpompowanie dodatkowych neutronów do krytycznego układu z zewnątrz, albo przez nadanie układu nadkrytycznemu (wtedy dodatkowe neutrony są dostarczane przez coraz liczniejsze generacje jąder rozszczepialnych). Na przykład, jeśli konieczne jest zwiększenie mocy cieplnej reaktora, doprowadza się go do takiego reżimu, gdy każda generacja szybkich neutronów jest nieco mniej liczna niż poprzednia, ale z powodu opóźnionych neutronów reaktor ledwo zauważalnie mija stan krytyczny. Wtedy nie przechodzi w przyśpieszenie, ale powoli nabiera mocy - tak aby w odpowiednim momencie jego wzrost można było zatrzymać poprzez wprowadzenie absorberów neutronów (prętów zawierających kadm lub bor).

Zespół plutonu (kulista warstwa w środku) został otoczony obudową z uranu-238, a następnie warstwą aluminium.

Neutrony powstałe w wyniku rozszczepienia często przelatują obok otaczających ją jąder, nie powodując drugiego rozszczepienia. Im bliżej powierzchni materiału rodzi się neutron, tym większe są szanse, że wyleci z materiału rozszczepialnego i nigdy nie wróci. Dlatego forma montażu, która oszczędza największa liczba neutrony to kula: dla danej masy materii ma minimalną powierzchnię. Niezamknięta (pojedyncza) kula 94% U235 bez wnęk wewnątrz staje się krytyczna przy masie 49 kg i promieniu 85 mm. Jeżeli zestaw tego samego uranu jest cylindrem o długości równej średnicy, to przy masie 52 kg staje się on krytyczny. Powierzchnia również maleje wraz ze wzrostem gęstości. Dlatego kompresja wybuchowa, bez zmiany ilości materiału rozszczepialnego, może doprowadzić zespół do stanu krytycznego. To właśnie ten proces leży u podstaw szeroko zakrojonego projektu ładunku jądrowego.

Pierwsze ładunki jądrowe wykorzystywały polon i beryl (w środku) jako źródła neutronów.

zespół kulowy

Ale najczęściej nie uran, ale pluton-239 jest używany w broni jądrowej. Jest wytwarzany w reaktorach poprzez napromieniowanie uranu-238 silnymi strumieniami neutronów. Pluton kosztuje około sześć razy więcej niż U235, ale podczas rozszczepiania jądro Pu239 emituje średnio 2,895 neutronów - więcej niż U235 (2,452). Ponadto prawdopodobieństwo rozszczepienia plutonu jest wyższe. Wszystko to prowadzi do tego, że samotna kulka Pu239 staje się krytyczna przy prawie jednej trzeciej mniejszej masie niż kulka uranowa, a co najważniejsze, przy mniejszym promieniu, co umożliwia zmniejszenie wymiarów krytycznego zespołu.

Warstwa aluminium została wykorzystana do zmniejszenia fali rozrzedzenia po detonacji materiału wybuchowego.

Całość składa się z dwóch starannie dopasowanych połówek w formie kulistej warstwy (pusta wewnątrz); jest oczywiście podkrytyczna, nawet dla neutronów termicznych, a nawet po otoczeniu przez moderatora. Wokół zespołu bardzo precyzyjnie dopasowanych bloków materiałów wybuchowych montowany jest ładunek. Aby oszczędzić neutrony, konieczne jest zachowanie szlachetnego kształtu kuli podczas wybuchu - do tego warstwa wybuchowa musi być jednocześnie podkopana na całej jej zewnętrznej powierzchni, równomiernie dociskając zespół. Powszechnie uważa się, że wymaga to dużej ilości detonatorów elektrycznych. Ale to było dopiero u zarania „bombardowania”: do działania wielu dziesiątek detonatorów potrzeba było dużo energii i znacznych rozmiarów systemu inicjacji. W nowoczesnych ładunkach stosuje się kilka wybranych specjalną techniką detonatorów o zbliżonych charakterystykach, z których w rowkach wyfrezowanych w warstwie poliwęglanu (którego kształt na powierzchni kulistej) wystrzeliwany jest wysoce stabilny (pod względem prędkości detonacji) materiał wybuchowy jest obliczana za pomocą metod geometrii Riemanna). Detonacja z prędkością około 8 km/s przebiegnie wzdłuż rowków absolutnie równe odległości, jednocześnie dotrze do otworów i zdetonuje ładunek główny - jednocześnie we wszystkich wymaganych punktach.

Na rysunkach pokazano pierwsze chwile życia kuli ognistej ładunku jądrowego - dyfuzję promieniowania (a), rozszerzanie się gorącej plazmy i powstawanie „pęcherzyków” (b) oraz wzrost mocy promieniowania w zakresie widzialnym, gdy fala uderzeniowa jest oddzielona (c).

Uderz do wewnątrz

Wybuch skierowany do wewnątrz ściska zespół pod ciśnieniem ponad miliona atmosfer. Powierzchnia zespołu maleje, wnęka wewnętrzna prawie znika w plutonie, gęstość wzrasta i bardzo szybko - w ciągu dziesięciu mikrosekund, zespół ściśliwy pomija stan krytyczny na neutronach termicznych i staje się znacznie nadkrytyczny na neutronach prędkich.

Po okresie wyznaczonym przez znikomy czas nieznacznego wyhamowania prędkich neutronów, każda ich nowa, liczniejsza generacja dodaje przez rozszczepienie energię 202 MeV do materii montażowej, która już pęka pod potwornym ciśnieniem. W skali występujących zjawisk wytrzymałość nawet najlepszych stali stopowych jest tak skąpa, że ​​nikomu nie przychodzi do głowy brać ją pod uwagę przy obliczaniu dynamiki wybuchu. Jedyną rzeczą, która nie pozwala na rozproszenie się zespołu, jest bezwładność: aby rozciągnąć kulkę plutonu tylko o 1 cm w ciągu dziesięciu nanosekund, należy nadać substancji przyspieszenie dziesiątki bilionów razy większe niż przyspieszenie swobodny spadek, a to nie jest łatwe.

Ostatecznie jednak materia rozlatuje się, rozszczepienie ustaje, ale na tym proces się nie kończy: energia jest redystrybuowana między zjonizowane fragmenty oddzielonych jąder i inne cząstki emitowane podczas rozszczepienia. Ich energia jest rzędu dziesiątek, a nawet setek MeV, ale tylko elektrycznie neutralne, wysokoenergetyczne kwanty gamma i neutrony mają szansę na uniknięcie interakcji z materią i „ucieczkę”. Naładowane cząstki szybko tracą energię w zderzeniach i jonizacjach. W tym przypadku emitowane jest promieniowanie - jednak nie jest to już twarde jądrowe, ale bardziej miękkie, o energii o trzy rzędy wielkości niższej, ale wciąż więcej niż wystarczającej do wybicia elektronów z atomów - nie tylko z zewnętrznych powłok, ale w ogóle. wszystko. Bałagan nagich jąder, wyrwane z nich elektrony i promieniowanie o gęstości gramów na centymetr sześcienny (wyobraźcie sobie, jak dobrze można się opalać pod wpływem światła, które nabrało gęstości aluminium!) – wszystko to jeszcze przed chwilą było ładunkiem - wchodzi w pewien rodzaj równowagi. W bardzo młodej kuli ognia ustala się temperatura rzędu dziesiątek milionów stopni.

kula ognia

Wydawałoby się, że nawet miękkie, ale poruszające się z prędkością światła, promieniowanie powinno pozostawić daleko w tyle substancję, która je spowodowała, ale tak nie jest: w zimnym powietrzu zakres kwantów energii keV wynosi centymetry, a tak jest nie poruszaj się w linii prostej, ale zmieniając kierunek ruchu, emitowany ponownie z każdą interakcją. Kwant jonizuje powietrze, rozprzestrzenia się w nim, jak sok wiśniowy wlany do szklanki wody. Zjawisko to nazywa się dyfuzją radiacyjną.

Młoda kula ognia eksplozji o mocy 100 kt, kilkadziesiąt nanosekund po zakończeniu rozszczepienia, ma promień 3 mi temperaturę prawie 8 milionów kelwinów. Ale po 30 mikrosekundach jego promień wynosi 18 m, jednak temperatura spada poniżej miliona stopni. Kula pożera przestrzeń, a zjonizowane powietrze za jej przodem prawie się nie porusza: promieniowanie nie może przekazać jej znacznego pędu podczas dyfuzji. Ale pompuje ogromną energię do tego powietrza, podgrzewając je, a kiedy energia promieniowania wysycha, kula zaczyna rosnąć z powodu rozszerzania się gorącej plazmy, która pęka od środka z czymś, co kiedyś było ładunkiem. Rozszerzając się niczym nadmuchana bańka, powłoka plazmy staje się cieńsza. W przeciwieństwie do bańki oczywiście nic jej nie nadmuchuje: w środku nie ma prawie żadnej substancji, wszystko leci ze środka przez bezwładność, ale 30 mikrosekund po wybuchu prędkość tego lotu wynosi ponad 100 km/s , a ciśnienie hydrodynamiczne w substancji — ponad 150 000 atm! Skorupa nie jest zbyt cienka, pęka, tworząc „pęcherze”.

W próżniowej lampie neutronowej, pomiędzy tarczą nasyconą trytem (katodą) 1 a zespołem anodowym 2, przykładane jest pulsacyjne napięcie o wartości stu kilowoltów. Gdy napięcie jest maksymalne, konieczne jest, aby między anodą a katodą pojawiły się jony deuteru, które należy przyspieszyć. W tym celu stosuje się źródło jonów. Na jej anodę 3 przykładany jest impuls zapłonowy, a wyładowanie przechodzące po powierzchni ceramiki 4 nasyconej deuterem tworzy jony deuteru. Przyspieszając, bombardują cel nasycony trytem, ​​w wyniku czego uwalniana jest energia 17,6 MeV i powstają neutrony oraz jądra helu-4. Pod względem składu cząstek, a nawet wydajności energetycznej, reakcja ta jest identyczna z fuzją, procesem fuzji lekkich jąder. W latach 50. wielu tak uważało, ale później okazało się, że w tubie następuje „przebicie”: albo proton, albo neutron (z których jon deuteru jest rozpraszany przez pole elektryczne) „utyka” w jądrze docelowym (tryt). Jeśli proton ugrzęźnie, neutron odrywa się i staje się wolny.

To, który z mechanizmów przenoszenia energii kuli ognia do otoczenia dominuje, zależy od siły eksplozji: jeśli jest duża, główną rolę odgrywa dyfuzja promieniowania, jeśli jest niewielka, ekspansja pęcherzyka plazmowego. Oczywiste jest, że możliwy jest również przypadek pośredni, gdy oba mechanizmy są skuteczne.

Proces wychwytuje nowe warstwy powietrza, nie ma już wystarczającej ilości energii, aby usunąć wszystkie elektrony z atomów. Energia warstwy zjonizowanej i fragmenty bańki plazmowej wysychają, nie są już w stanie poruszać przed sobą ogromnej masy i zauważalnie zwalniają. Ale czym było powietrze przed wybuchem porusza się, odrywając się od kuli, pochłaniając coraz więcej warstw zimnego powietrza... Zaczyna się formowanie fali uderzeniowej.

Fala uderzeniowa i atomowy grzyb

Kiedy fala uderzeniowa zostaje oddzielona od kuli ognia, zmienia się charakterystyka emitującej warstwy i moc promieniowania w optycznej części widma gwałtownie wzrasta (tzw. pierwsze maksimum). Ponadto konkurują ze sobą procesy luminescencji i zmiany przezroczystości otaczającego powietrza, co prowadzi do realizacji drugiego maksimum, które jest słabsze, ale znacznie dłuższe - tak bardzo, że wydatek energii świetlnej jest większy niż w pierwsze maksimum.

W pobliżu wybuchu wszystko wokół wyparowuje, z dala - topi się, ale jeszcze dalej, gdzie przepływ ciepła jest już niewystarczający do stopienia ciała stałe, ziemia, skały, domy płyną jak ciecz, pod potwornym ciśnieniem gazu, który niszczy wszelkie więzy sił, rozgrzany do nieznośnego dla oczu blasku.

Wreszcie fala uderzeniowa przemieszcza się daleko od miejsca wybuchu, gdzie pozostaje luźna i osłabiona, ale wielokrotnie rozszerzana nad chmurą skondensowanych par, która zamieniła się w najmniejszy i bardzo radioaktywny pył tego, czym była plazma ładunku, a co okazało się, że w swojej strasznej godzinie jest blisko miejsca, od którego należy trzymać się jak najdalej. Chmura zaczyna się unosić. Schładza się, zmieniając kolor, „zakłada” białą czapkę skondensowanej wilgoci, a następnie kurz z powierzchni ziemi, tworząc „nogę” tego, co potocznie nazywa się „grzybem atomowym”.

inicjacja neutronowa

Uważni czytelnicy mogą z ołówkiem w dłoni oszacować uwalnianie energii podczas eksplozji. Z czasem, gdy zespół znajduje się w stanie nadkrytycznym rzędu mikrosekund, wiek neutronów jest rzędu pikosekund, a mnożnik jest mniejszy niż 2, uwalnia się około gigadżula energii, co odpowiada .. 250 kg trotylu. A gdzie są kilo- i megatony?

Neutrony - wolno i szybko

W nierozszczepialnej substancji, „odbijając” jądra, neutrony przekazują im część swojej energii, im większe, tym lżejsze (bliższe masy) jądra. Niż w jeszcze W zderzeniach uczestniczyły neutrony, im bardziej zwalniają, aż w końcu dochodzą do równowagi termicznej z otaczającą materią - termalizują się (trwa to milisekundy). Prędkość neutronów termicznych wynosi 2200 m/s (energia 0,025 eV). Neutrony mogą uciec przed moderatorem, są wychwytywane przez jego jądra, ale wraz ze spowolnieniem ich zdolność do wchodzenia w reakcje jądrowe znacznie wzrasta, więc neutrony, które nie są „utracone”, z nawiązką rekompensują spadek liczby.
Tak więc, jeśli kula materii rozszczepialnej jest otoczona moderatorem, wiele neutronów opuści moderatora lub zostanie w nim wchłoniętych, ale będą też takie, które powrócą do kuli („odbiją”) i tracąc energię, znacznie częściej powodują akty rozszczepienia. Jeżeli kula jest otoczona warstwą berylu o grubości 25 mm, to można zaoszczędzić 20 kg U235 i nadal osiągnąć stan krytyczny montażu. Ale takie oszczędności są opłacane z czasem: każda kolejna generacja neutronów, zanim spowoduje rozszczepienie, musi najpierw zwolnić. Opóźnienie to zmniejsza liczbę generacji neutronów wytwarzanych w jednostce czasu, co oznacza, że ​​uwalnianie energii jest opóźnione. Im mniej materiału rozszczepialnego w zespole, tym więcej moderatora jest wymagane do rozwoju reakcji łańcuchowej, a rozszczepienie zachodzi na neutronach o coraz niższej energii. W granicznym przypadku, gdy krytyczność osiąga się tylko na neutronach termicznych, na przykład w roztworze soli uranu w dobrym moderatorze - wodzie, masa zespołów wynosi setki gramów, ale roztwór po prostu okresowo się gotuje. Powstające pęcherzyki pary zmniejszają się średnia gęstość substancja rozszczepialna, reakcja łańcuchowa ustaje, a gdy bąbelki opuszczą ciecz, błysk rozszczepienia się powtarza (jeśli naczynie jest zatkane, para je rozbije - ale będzie to eksplozja termiczna, pozbawiona wszelkich typowych "jądrowych" oznak ).

Faktem jest, że łańcuch rozszczepień w zespole nie zaczyna się od pojedynczego neutronu: w wymaganej mikrosekundzie miliony z nich są wstrzykiwane do zespołu nadkrytycznego. W pierwszych ładunkach jądrowych wykorzystano do tego źródła izotopowe znajdujące się we wnęce wewnątrz zespołu plutonu: polon-210 w połączeniu z berylem w momencie kompresji i powodował emisję neutronów z jego cząstkami alfa. Ale wszystkie źródła izotopów są raczej słabe (w pierwszym amerykańskim produkcie generowano mniej niż milion neutronów na mikrosekundę), a polon już bardzo się psuje – w zaledwie 138 dni zmniejsza swoją aktywność o połowę. Dlatego izotopy zostały zastąpione przez mniej niebezpieczne (nie promieniujące, gdy nie są włączone), a co najważniejsze, intensywniej promieniujące lampy neutronowe (patrz ramka): setki milionów neutronów powstają w ciągu kilku mikrosekund (czas trwania powstającego impulsu). przy rurze). Ale jeśli to nie zadziała lub nie zadziała we właściwym czasie, nastąpi tak zwany pop lub „zilch” - wybuch termiczny o małej mocy.

Inicjacja neutronowa nie tylko zwiększa uwalnianie energii wybuchu jądrowego o wiele rzędów wielkości, ale także umożliwia jego regulację! Oczywiste jest, że po otrzymaniu misji bojowej, w której sformułowaniu koniecznie wskazuje się moc uderzenia nuklearnego, nikt nie demontuje ładunku w celu wyposażenia go w optymalny dla danej mocy zespół plutonu. W amunicji z przełączalnym ekwiwalentem TNT wystarczy po prostu zmienić napięcie zasilania lampy neutronowej. W związku z tym zmieni się wydajność neutronów i uwalnianie energii (oczywiście, gdy moc zostanie w ten sposób zmniejszona, marnuje się dużo drogiego plutonu).

Ale o potrzebie regulacji uwalniania energii zaczęli myśleć znacznie później, aw pierwszych latach powojennych nie było mowy o redukcji mocy. Mocniejszy, mocniejszy i mocniejszy! Okazało się jednak, że istnieją ograniczenia jądrowo-fizyczne i hydrodynamiczne dopuszczalnych wymiarów sfery podkrytycznej. Ekwiwalent TNT wybuchu o sile stu kiloton jest bliski fizycznej granicy dla amunicji jednofazowej, w której występuje tylko rozszczepienie. W rezultacie rozszczepienie jako główne źródło energii zostało porzucone i opierało się na reakcjach innej klasy - fuzji.