Cum funcționează armele nucleare? Cine a inventat bomba atomică? Istoria invenției și creării bombei atomice sovietice

Sute de mii de armurieri celebri și uitați ai antichității au luptat în căutarea armei ideale, capabile să evapore o armată inamică cu un singur clic. Din când în când, urme ale acestor căutări pot fi găsite în basme care descriu mai mult sau mai puțin plauzibil o sabie minune sau un arc care lovește fără să rateze.

Din fericire, progresul tehnologic s-a mișcat atât de lent pentru o lungă perioadă de timp, încât adevărata întruchipare a armei devastatoare a rămas în vise și povești orale, iar mai târziu în paginile cărților. Saltul științific și tehnologic al secolului al XIX-lea a oferit condițiile pentru crearea principalei fobie a secolului al XX-lea. Bomba nucleară, creată și testată în condiții reale, a revoluționat atât afacerile militare, cât și politica.

Istoria creării armelor

Multă vreme s-a crezut că cele mai puternice arme nu puteau fi create decât folosind explozibili. Descoperirile oamenilor de știință care au lucrat cu cele mai mici particule au oferit dovezi științifice că, cu ajutorul particule elementare se poate genera o energie enormă. Primul dintr-o serie de cercetători poate fi numit Becquerel, care în 1896 a descoperit radioactivitatea sărurilor de uraniu.

Uraniul în sine este cunoscut din 1786, dar la acea vreme nimeni nu bănuia radioactivitatea lui. Munca oamenilor de știință de la începutul secolelor al XIX-lea și al XX-lea a dezvăluit nu numai special proprietăți fizice, dar și posibilitatea de a obține energie din substanțe radioactive.

Opțiunea de a face arme pe bază de uraniu a fost descrisă pentru prima dată în detaliu, publicată și patentată de către fizicienii francezi, Joliot-Curies, în 1939.

În ciuda valorii sale pentru arme, oamenii de știință înșiși au fost hotărâți împotriva creării unei astfel de arme devastatoare.

Trecut prin cel de-al Doilea Război Mondial în Rezistență, în anii 1950 cuplul (Frederick și Irene), realizând puterea distructivă a războiului, a pledat pentru dezarmarea generală. Ei sunt susținuți de Niels Bohr, Albert Einstein și de alți fizicieni de seamă ai vremii.

Între timp, în timp ce soții Joliot-Curie erau ocupați cu problema naziștilor de la Paris, de cealaltă parte a planetei, în America, se dezvolta prima încărcătură nucleară din lume. Robert Oppenheimer, care a condus lucrarea, a primit cele mai largi puteri și resurse enorme. Sfârșitul anului 1941 a marcat începutul Proiectului Manhattan, care a dus în cele din urmă la crearea primului focos nuclear de luptă.

În orașul Los Alamos, New Mexico, au fost ridicate primele unități de producție pentru uraniu pentru arme. Ulterior, în toată țara au apărut centre nucleare similare, de exemplu în Chicago, în Oak Ridge, Tennessee, iar cercetările au fost efectuate în California. Cele mai bune forțe ale profesorilor universitari americani, precum și ale fizicienilor care au fugit din Germania, au fost aruncate în crearea bombei.

În „Al Treilea Reich” însuși, lucrările pentru crearea unui nou tip de armă au fost lansate într-o manieră caracteristică Fuhrer-ului.

Deoarece „Besnovaty” era mai interesat de tancuri și avioane, și cu cât mai multe, cu atât mai bine, nu a văzut prea multă nevoie de o nouă bombă-minune.

În consecință, proiectele care nu sunt susținute de Hitler s-au mișcat în cel mai bun ritm de melc.

Când lucrurile au început să se încingă și s-a dovedit că tancurile și avioanele au fost înghițite de Frontul de Est, noua armă minune a primit sprijin. Dar era prea târziu în condiții de bombardare și frică constantă de pene de tancuri sovietice, nu a fost posibil să se creeze un dispozitiv cu o componentă nucleară.

Uniunea Sovietică a fost mai atent la posibilitatea de a crea un nou tip de armă distructivă. În perioada antebelică, fizicienii au adunat și consolidat cunoștințele generale despre energia nucleară și posibilitatea creării de arme nucleare. Informațiile au lucrat intens pe toată perioada creării bombei nucleare atât în URSS, cât și în SUA. Războiul a jucat un rol semnificativ în încetinirea ritmului de dezvoltare, deoarece resurse uriașe au mers pe front.

Adevărat, academicianul Igor Vasilyevich Kurchatov, cu tenacitatea sa caracteristică, a promovat activitatea tuturor departamentelor subordonate în această direcție. Privind puțin înainte, el este cel care va fi însărcinat cu accelerarea dezvoltării armelor în fața amenințării unei lovituri americane asupra orașelor URSS. El a fost, stând în pietrișul unei mașini uriașe de sute și mii de oameni de știință și muncitori, care avea să primească titlul onorific de părintele bombei nucleare sovietice.

Primele teste din lume

Dar să revenim la programul nuclear american. Până în vara anului 1945, oamenii de știință americani au reușit să creeze prima bombă nucleară din lume. Orice băiat care și-a făcut singur sau și-a cumpărat o petardă puternică într-un magazin se confruntă cu un chin extraordinar, dorind să o arunce în aer cât mai repede posibil. În 1945, sute de soldați și oameni de știință americani au experimentat același lucru.

Pe 16 iunie 1945, în deșertul Alamogordo, New Mexico, a avut loc primul test de arme nucleare și una dintre cele mai puternice explozii de până acum.

Martorii oculari care urmăreau explozia din buncăr au fost uimiți de forța cu care încărcarea a explodat în vârful turnului de oțel de 30 de metri. La început, totul a fost inundat de lumină, de câteva ori mai puternică decât soarele. Apoi, o minge de foc s-a ridicat spre cer, transformându-se într-o coloană de fum care a prins forma în celebra ciupercă.

De îndată ce praful s-a așezat, cercetătorii și creatorii de bombe s-au grăbit la locul exploziei. Au urmărit consecințele din tancurile Sherman încrustate cu plumb. Ceea ce au văzut i-a uimit; Nisipul s-a topit în sticlă în unele locuri.

Au fost găsite și rămășițe minuscule ale turnului într-un crater de diametru uriaș, structuri mutilate și zdrobite au ilustrat în mod clar puterea distructivă.

Factori dăunători

Această explozie a oferit primele informații despre puterea noii arme, despre ce ar putea folosi pentru a distruge inamicul. Aceștia sunt mai mulți factori:

radiații luminoase, bliț, capabile să orbească chiar și organele de vedere protejate;
undă de șoc, un flux dens de aer care se deplasează din centru, distrugând majoritatea clădirilor;
un impuls electromagnetic care dezactivează majoritatea echipamentelor și nu permite utilizarea comunicațiilor pentru prima dată după explozie;
radiațiile penetrante, cel mai periculos factor pentru cei care s-au refugiat de alți factori nocivi, se împart în iradierea alfa-beta-gamma;
contaminare radioactivă care poate afecta negativ sănătatea și viața timp de zeci sau chiar sute de ani.

Utilizarea în continuare a armelor nucleare, inclusiv în luptă, a arătat toate particularitățile impactului lor asupra organismelor vii și naturii. 6 august 1945 a fost ultima zi pentru zeci de mii de locuitori din micul oraș Hiroshima, cunoscut atunci pentru mai multe instalații militare importante.

Rezultatul războiului din Pacific a fost o concluzie dinainte, dar Pentagonul credea că operațiunea de pe arhipelagul japonez va costa peste un milion de vieți de pușcași marini americani. S-a decis să ucizi mai multe păsări dintr-o singură piatră, să scoți Japonia din război, economisind operațiunea de aterizare, să testezi o nouă armă și să o anunți lumii întregi și, mai ales, URSS.

La ora unu dimineața, avionul care transporta bomba nucleară „Baby” a decolat în misiune.

Bomba aruncată deasupra orașului a explodat la o altitudine de aproximativ 600 de metri la ora 8.15. Toate clădirile situate la o distanță de 800 de metri de epicentru au fost distruse. Pereții doar a câtorva clădiri, proiectați să reziste unui cutremur cu magnitudinea 9, au supraviețuit.

Din zece oameni care se aflau pe o rază de 600 de metri în momentul exploziei bombei, doar unul a putut supraviețui. Radiația luminoasă a transformat oamenii în cărbune, lăsând urme de umbră pe piatră, o amprentă întunecată a locului în care se afla persoana respectivă. Valul de explozie care a urmat a fost atât de puternic încât ar putea sparge sticla la o distanță de 19 kilometri de locul exploziei.

Un adolescent a fost doborât din casă printr-o fereastră de un curent dens de aer la aterizare, tipul a văzut pereții casei pliându-se ca niște cărți. Valul de explozie a fost urmat de o tornadă de incendiu, distrugând acei câțiva locuitori care au supraviețuit exploziei și nu au avut timp să părăsească zona de incendiu. Cei aflați la distanță de explozie au început să se confrunte cu o stare de rău severă, a cărei cauză a fost inițial neclară pentru medici.

Mult mai târziu, câteva săptămâni mai târziu, a fost anunțat termenul „otrăvire cu radiații”, cunoscut acum sub numele de boala radiațiilor.

Peste 280 de mii de oameni au devenit victime ale unei singure bombe, atât direct în urma exploziei, cât și în urma bolilor ulterioare.

Bombardarea Japoniei cu arme nucleare nu s-a încheiat aici. Conform planului, doar patru până la șase orașe urmau să fie lovite, dar condițiile meteorologice nu au permis decât să fie lovită Nagasaki. În acest oraș, peste 150 de mii de oameni au devenit victime ale bombei Fat Man.

Promisiunile guvernului american de a efectua astfel de atacuri până când Japonia se va preda au dus la un armistițiu și apoi la semnarea unui acord care a încheiat Război Mondial. Dar pentru armele nucleare acesta a fost doar începutul.

Cea mai puternică bombă din lume

Timp de după război a fost marcată de o confruntare între blocul URSS și aliații săi cu SUA și NATO. În anii 1940, americanii au luat în considerare cu seriozitate posibilitatea de a lovi Uniunea Sovietică. Pentru a-l reține pe fostul aliat, a trebuit accelerat lucrările de creare a unei bombe, iar deja în 1949, pe 29 august, monopolul SUA asupra armelor nucleare a fost încheiat. În timpul cursei înarmărilor, două teste nucleare merită cea mai mare atenție.

Atolul Bikini, cunoscut în primul rând pentru costumele de baie frivole, a făcut literalmente zgomot în întreaga lume în 1954, datorită testării unei încărcături nucleare deosebit de puternice.

Americanii, după ce au decis să testeze un nou design de arme atomice, nu au calculat taxa. Drept urmare, explozia a fost de 2,5 ori mai puternică decât era planificată. Locuitorii insulelor din apropiere, precum și pescarii japonezi omniprezenti, au fost atacați.

Dar nu a fost cea mai puternică bombă americană. În 1960, bomba nucleară B41 a fost pusă în funcțiune, dar nu a fost niciodată testată complet datorită puterii sale. Forța încărcăturii a fost calculată teoretic, de teamă să nu explodeze o astfel de armă periculoasă la locul de testare.

Uniunea Sovietică, care îi plăcea să fie prima în toate, a experimentat în 1961, altfel supranumită „mama lui Kuzka”.

Răspunzând șantajului nuclear al Americii, oamenii de știință sovietici au creat cea mai puternică bombă din lume. Testat pe Novaya Zemlya, și-a lăsat amprenta în aproape toate colțurile globului. Potrivit amintirilor, un ușor cutremur a fost resimțit în cele mai îndepărtate colțuri în momentul exploziei.

Unda de explozie, desigur, după ce și-a pierdut toată puterea distructivă, a reușit să înconjoare Pământul. Până în prezent, aceasta este cea mai puternică bombă nucleară din lume creată și testată de omenire. Desigur, dacă mâinile lui ar fi libere, bomba nucleară a lui Kim Jong-un ar fi mai puternică, dar el nu are Pământul Nou pentru ao testa.

Dispozitiv cu bombă atomică

Să luăm în considerare un dispozitiv foarte primitiv, pur pentru înțelegere, al unei bombe atomice. Există multe clase de bombe atomice, dar să le luăm în considerare trei principale:

uraniul, pe bază de uraniu 235, a explodat mai întâi peste Hiroshima;
plutoniul, bazat pe plutoniu 239, a explodat mai întâi deasupra Nagasaki;
termonuclear, numit uneori hidrogen, pe bază de apă grea cu deuteriu și tritiu, din fericire nefolosit împotriva populației.

Primele două bombe se bazează pe efectul fisiunii nucleelor grele în altele mai mici printr-o reacție nucleară necontrolată, eliberând cantități uriașe de energie. Al treilea se bazează pe fuziunea nucleelor de hidrogen (sau mai degrabă izotopii săi de deuteriu și tritiu) cu formarea heliului, care este mai greu în raport cu hidrogenul. Pentru aceeași greutate a bombei, potențialul distructiv al unei bombe cu hidrogen este de 20 de ori mai mare.

Dacă pentru uraniu și plutoniu este suficient să reuniți o masă mai mare decât cea critică (la care începe o reacție în lanț), atunci pentru hidrogen acest lucru nu este suficient.

Pentru a conecta în mod fiabil mai multe bucăți de uraniu într-una singură, se folosește un efect de tun în care bucăți mai mici de uraniu sunt împușcate în altele mai mari. Se poate folosi și praful de pușcă, dar pentru fiabilitate se folosesc explozivi de putere redusă.

Într-o bombă cu plutoniu, pentru a crea condițiile necesare unei reacții în lanț, explozivii sunt plasați în jurul lingourilor care conțin plutoniu. Datorită efectului cumulativ, precum și inițiatorului de neutroni situat chiar în centru (beriliu cu câteva miligrame de poloniu), sunt îndeplinite condițiile necesare.

Are o încărcătură principală, care nu poate exploda singură și o siguranță. Pentru a crea condiții pentru fuziunea nucleelor de deuteriu și tritiu, avem nevoie de presiuni și temperaturi inimaginabile la cel puțin un punct. În continuare, va avea loc o reacție în lanț.

Pentru a crea astfel de parametri, bomba include o încărcătură nucleară convențională, dar de mică putere, care este siguranța. Detonarea sa creează condițiile pentru începerea unei reacții termonucleare.

Pentru a estima puterea unei bombe atomice, se folosește așa-numitul „echivalent TNT”. O explozie este o eliberare de energie, cel mai faimos exploziv din lume este TNT (TNT - trinitrotoluen) și toate tipurile noi de explozivi sunt echivalate cu acesta. Bombă "Baby" - 13 kilotone de TNT. Este echivalent cu 13000.

Bombă „Fat Man” - 21 de kilotone, „Tsar Bomba” - 58 de megatone de TNT. Este înfricoșător să ne gândim la 58 de milioane de tone de explozibili concentrați într-o masă de 26,5 tone, atâta greutate are această bombă.

Pericolul războiului nuclear și al dezastrelor nucleare

Apărând în mijlocul celui mai grav război al secolului al XX-lea, armele nucleare au devenit cel mai mare pericol pentru umanitate. Imediat după cel de-al Doilea Război Mondial, a început Războiul Rece, de câteva ori aproape escaladând într-un conflict nuclear cu drepturi depline. Amenințarea utilizării bombelor nucleare și a rachetelor de către cel puțin o parte a început să fie discutată încă din anii 1950.

Toată lumea a înțeles și a înțeles că nu pot exista învingători în acest război.

Pentru a o limita, eforturile au fost și sunt depuse de mulți oameni de știință și politicieni. Universitatea din Chicago, folosind contribuția oamenilor de știință nucleari în vizită, inclusiv a laureaților Nobel, setează Ceasul Apocalipsei cu câteva minute înainte de miezul nopții. Miezul nopții semnifică un cataclism nuclear, începutul unui nou război mondial și distrugerea lumii vechi. De-a lungul anilor, acționările ceasului au fluctuat de la 17 la 2 minute până la miezul nopții.

De asemenea, sunt cunoscute câteva accidente majore care au avut loc la centralele nucleare. Aceste dezastre au o legătură indirectă cu armele centralele nucleare sunt încă diferite de bombele nucleare, dar ele demonstrează perfect rezultatele utilizării atomului în scopuri militare. Cel mai mare dintre ei:

1957, accident Kyshtym, din cauza unei defecțiuni în sistemul de stocare, a avut loc o explozie în apropiere de Kyshtym;
1957, Marea Britanie, în nord-vestul Angliei, nu au fost efectuate controale de securitate;
1979, SUA, din cauza unei scurgeri detectate prematur, a avut loc o explozie și eliberare dintr-o centrală nucleară;
1986, tragedie la Cernobîl, explozia celei de-a 4-a unități de putere;
2011, accident la stația Fukushima, Japonia.

Fiecare dintre aceste tragedii a lăsat o amprentă grea asupra soartei a sute de mii de oameni și a transformat zone întregi în zone nerezidențiale cu control special.

Au fost incidente care aproape au costat începutul unui dezastru nuclear. Submarinele nucleare sovietice au avut în mod repetat accidente legate de reactoare la bord. Americanii au aruncat un bombardier Superfortress cu două bombe nucleare Mark 39 la bord, cu un randament de 3,8 megatone. Dar „sistemul de siguranță” activat nu a permis încărcăturilor să detoneze și a fost evitat un dezastru.

Armele nucleare trecute și prezente

Astăzi este clar pentru oricine că un război nuclear va distruge umanitatea modernă. Între timp, dorința de a deține arme nucleare și de a intra în clubul nuclear, sau mai bine zis, a izbucnit în el dărâmând ușa, încă entuziasmează mințile unor lideri de stat.

India și Pakistanul au creat arme nucleare fără permisiune, iar israelienii ascund prezența unei bombe.

Pentru unii, deținerea unei bombe nucleare este o modalitate de a-și demonstra importanța pe scena internațională. Pentru alții, este o garanție a neinterferenței democrației înaripate sau a altor factori externi. Dar principalul lucru este că aceste rezerve nu intră în afaceri, pentru care au fost cu adevărat create.

Video

Istoria creării bombei atomice, și în special a armelor, începe în 1939, odată cu descoperirea făcută de Joliot Curie. Din acest moment oamenii de știință și-au dat seama că reacția în lanț a uraniului ar putea deveni nu numai o sursă de energie enormă, ci și o armă teribilă. Și astfel, baza bombei atomice este utilizarea energie nucleară, care este eliberat în timpul unei reacții nucleare în lanț.

Acesta din urmă implică procesul de fisiune a nucleelor grele sau de fuziune a nucleelor uşoare. Ca urmare, o bombă atomică este o armă de distrugere în masă, datorită faptului că, în cea mai scurtă perioadă de timp, o cantitate imensă de energie intranucleară este eliberată într-un spațiu mic. La intrarea în acest proces, se obișnuiește să evidențiezi două locuri cheie.

În primul rând, acesta este centrul unei explozii nucleare, unde acest proces. Și, în al doilea rând, acesta este epicentrul, care reprezintă în mod inerent proiecția procesului însuși pe suprafață (pământ sau apă). De asemenea, o explozie nucleară eliberează o astfel de cantitate de energie încât atunci când este proiectată pe pământ apar tremurături seismice. Iar raza de propagare a unor astfel de vibrații este incredibil de mare, deși provoacă daune semnificative mediului doar la o distanță de doar câteva sute de metri.

În plus, merită remarcat faptul că o explozie nucleară este însoțită de eliberarea unei cantități mari de căldură și lumină, care creează un fulger strălucitor. Mai mult, puterea sa depășește de multe ori puterea razelor solare. Astfel, daunele cauzate de lumină și căldură pot apărea chiar și la o distanță de câțiva kilometri.

Dar un tip extrem de periculos de daune de la o bombă atomică este radiația care este produsă în timpul unei explozii nucleare. Durata expunerii la acest fenomen este scurtă, cu o medie de 60 de secunde, dar capacitatea de penetrare a acestui val este uimitoare.

În ceea ce privește structura bombei atomice, aceasta include o serie intreaga diverse componente. De regulă, există două elemente principale ale acestui tip de armă: corpul și sistemul de automatizare.

Carcasa conține o încărcare nucleară și automatizare, iar aceasta este cea care realizează functie de protectieîn raport cu diverse tipuri influență (mecanică, termică etc.). Iar rolul sistemului de automatizare este de a se asigura că explozia are loc la un moment clar definit, și nu mai devreme sau mai târziu. Sistemul de automatizare este format din sisteme precum: detonare de urgență; protectie si armare; alimentare electrică; Senzori de detonare și detonare de încărcare.

Dar bombele atomice sunt livrate folosind rachete balistice, de croazieră și antiaeriene. Aceste. armele nucleare pot fi un element al unei bombe aeriene, torpile, mine terestre și așa mai departe.

Și chiar și sistemele de detonare pentru o bombă atomică pot fi diferite. Una dintre cele mai multe sisteme simple este injecția, când impulsul pentru o explozie nucleară este atunci când un proiectil lovește o țintă, cu formarea ulterioară a unei mase supercritice. Acest tip de bombă atomică a fost detonată pentru prima dată peste Hiroshima în 1945, conţinând uraniu. În schimb, bomba aruncată asupra Nagasaki în același an a fost plutoniu.

După o demonstrație atât de vie a puterii și puterii armelor atomice, acestea au intrat instantaneu în categoria celor mai periculoase mijloace de distrugere în masă. Vorbind despre tipurile de arme atomice, trebuie menționat că acestea sunt determinate de mărimea calibrului. Deci, în acest moment există trei calibre principale pentru această armă: mic, mare și mediu. Puterea exploziei este cel mai adesea caracterizată de echivalentul TNT. De exemplu, o armă atomică de calibru mic implică o putere de încărcare egală cu câteva mii de tone de TNT. Și armele atomice mai puternice, mai precis de calibru mediu, se ridică deja la zeci de mii de tone de TNT, iar, în sfârșit, acesta din urmă este deja măsurat în milioane. Dar, în același timp, nu trebuie confundate conceptele de arme atomice și cu hidrogen, care în general sunt numite arme nucleare. Principala diferență dintre armele atomice și armele cu hidrogen este reacția de fisiune a nucleelor unui număr de elemente grele, cum ar fi plutoniul și uraniul. Iar armele cu hidrogen implică procesul de sinteză a nucleelor atomilor unui element în altul, adică. heliu din hidrogen.

Primul test cu bombă atomică

Primul test al unei arme atomice a fost efectuat de armata americană pe 16 iulie 1945 într-un loc numit Almogordo, arătând întreaga putere a energiei atomice. După care, bombele atomice disponibile forțelor americane au fost încărcate pe o navă de război și trimise pe țărmurile Japoniei. Refuzul guvernului japonez de a se angaja într-un dialog pașnic a făcut posibilă demonstrarea în acțiune a întregii puteri a armelor atomice, ale căror victime au fost mai întâi orașul Hiroshima, iar puțin mai târziu Nagasaki. Astfel, la 6 august 1945, pentru prima dată au fost folosite arme atomice asupra civililor, în urma cărora orașul a fost practic șters de undele de șoc. Mai mult de jumătate Locuitorii orașului au murit pentru prima dată în timpul atacului atomic, iar în total erau aproximativ două sute patruzeci de mii de oameni. Și doar patru zile mai târziu, două avioane cu mărfuri periculoase la bord, ale cărui ținte erau Kokura și Nagasaki. Și dacă Kokura, cuprinsă de fum impenetrabil, era o țintă dificilă, atunci în Nagasaki ținta a fost lovită. În cele din urmă, bomba atomică din Nagasaki a ucis în primele zile 73 de mii de oameni din cauza rănilor și radiațiilor, la aceste victime a fost adăugată o listă de treizeci și cinci de mii de oameni. Mai mult, moartea ultimelor victime a fost destul de dureroasă, deoarece efectele radiațiilor sunt incredibil de distructive.

Factorii de distrugere a armelor atomice

Astfel, armele atomice au mai multe tipuri de distrugere; lumină, radioactivă, unde de șoc, radiații penetrante și puls electromagnetic. În timpul educației radiații luminoase după explozia unei arme nucleare, care ulterior se transformă în căldură distructivă. Urmează rândul contaminării radioactive, care este periculoasă doar în primele ore după explozie. Unda de șoc este considerată a fi cea mai periculoasă etapă a unei explozii nucleare, deoarece provoacă daune enorme diferitelor clădiri, echipamente și oameni în câteva secunde. Dar radiațiile penetrante sunt foarte periculoase pentru corpul uman și adesea provoacă boala radiațiilor. Un impuls electromagnetic lovește echipamentul. Luate împreună, toate acestea fac ca armele atomice să fie foarte periculoase.

Să aruncăm o privire la un anumit focos tipic (în realitate, poate exista diferențe de proiectare). Acesta este un con fabricat din aliaje ușoare și durabile - de obicei titan. Înăuntru sunt pereți, rame, un cadru de putere - aproape ca într-un avion. Cadrul electric este acoperit cu carcasă metalică durabilă. Pe carcasă este aplicat un strat gros de acoperire de protecție termică. Arată ca un vechi coș neolitic, acoperit cu generozitate cu lut și ars în primele experimente ale omului cu căldură și ceramică. Asemănarea este ușor de explicat: atât coșul, cât și focosul trebuie să reziste căldurii externe.

Focoasă și umplerea acestuia

În interiorul conului, fixați pe „scaunele” lor, există doi „pasageri” principali de dragul cărora totul a fost pornit: o încărcare termonucleară și o unitate de control al încărcăturii sau o unitate de automatizare. Sunt uimitor de compacte. Unitatea de automatizare are dimensiunea unui borcan de cinci litri de castraveți murați, iar taxa este de dimensiunea unei găleți obișnuite de grădină. Grele și grele, unirea unei cutii și a unei găleți va exploda de la trei sute cincizeci până la patru sute de kilotone. Doi pasageri sunt legați unul de altul printr-o conexiune, ca gemenii siamezi, și prin această legătură ei schimbă constant ceva. Dialogul lor continuă tot timpul, chiar și atunci când racheta este în serviciu de luptă, chiar și atunci când acești gemeni tocmai sunt transportați de la uzina de producție.

Există, de asemenea, un al treilea pasager - o unitate pentru măsurarea mișcării focoasei sau, în general, controlul zborului acestuia. În acest din urmă caz, controalele de lucru sunt încorporate în focos, permițând schimbarea traiectoriei. De exemplu, acţionarea sistemelor pneumatice sau a sistemelor cu pulbere. Și, de asemenea, o rețea electrică de bord cu surse de alimentare, linii de comunicație cu scena, sub formă de fire și conectori protejați, protecție împotriva impulsurilor electromagnetice și un sistem de termostatizare - menținerea temperaturii de încărcare necesare.

Fotografia arată stadiul de reproducere al rachetei MX (Peacekeeper) și zece focoase. Această rachetă a fost scoasă de mult din serviciu, dar aceleași focoase sunt încă folosite (și chiar mai vechi). Americanii au rachete balistice cu focoase multiple instalate doar pe submarine.

După ce părăsesc autobuzul, focoasele continuă să câștige altitudine și simultan se repezi spre țintele lor. Se ridică în punctele cele mai înalte ale traiectoriilor lor și apoi, fără a-și încetini zborul orizontal, încep să alunece în jos din ce în ce mai repede. La o altitudine de exact o sută de kilometri deasupra nivelului mării, fiecare focos traversează granița desemnată oficial de om a spațiului cosmic. Atmosferă înainte!

Vânt electric

Mai jos, în fața focosului se află un imens, contrastant de strălucitor de la altitudinile mari amenințătoare, acoperit de o ceață albastră de oxigen, acoperit cu suspensii de aerosoli, al cincilea ocean vast și nemărginit. Întorcându-se încet și abia vizibil de la efectele reziduale ale separării, focosul își continuă coborârea pe o traiectorie blândă. Dar apoi o adiere foarte neobișnuită a suflat ușor spre ea. A atins-o puțin – și a devenit vizibil, acoperind corpul cu un val subțire, în retragere, de strălucire alb-albastru pal. Acest val are o temperatură uluitor de înaltă, dar încă nu arde focosul, deoarece este prea eteric. Briza care sufla deasupra focosului este conductoare de electricitate. Viteza conului este atât de mare încât zdrobește literalmente moleculele de aer cu impactul său în fragmente încărcate electric și are loc ionizarea prin impact a aerului. Această briză de plasmă se numește flux hipersonic cu număr Mach ridicat, iar viteza sa este de douăzeci de ori viteza sunetului.

Datorită rarefării mari, briza este aproape neobservată în primele secunde. Creștend și devenind mai dens pe măsură ce pătrunde mai adânc în atmosferă, inițial se încălzește mai mult decât pune presiune asupra focosului. Dar treptat începe să-și strângă conul cu forță. Fluxul întoarce primul focosului. Nu se desfășoară imediat - conul se balansează ușor înainte și înapoi, încetinind treptat oscilațiile și, în cele din urmă, se stabilizează.

Încălzire pe hipersonic

Condensându-se pe măsură ce coboară, fluxul pune din ce în ce mai multă presiune asupra focosului, încetinind zborul acestuia. Pe măsură ce încetinește, temperatura scade treptat. Din valori uriașeînceputul intrării, o strălucire alb-albastru de zece mii de grade, până la o strălucire galben-alb de cinci până la șase mii de grade. Aceasta este temperatura straturilor de suprafață ale Soarelui. Strălucirea devine orbitoare deoarece densitatea aerului crește rapid și, odată cu aceasta, fluxul de căldură în pereții focosului. Învelișul de protecție împotriva căldurii se carbonizează și începe să ardă.

Nu arde din cauza frecării cu aerul, așa cum se spune adesea greșit. Datorită vitezei hipersonice enorme de mișcare (acum de cincisprezece ori mai rapidă decât sunetul), un alt con se abate în aer din partea superioară a corpului - o undă de șoc, ca și cum ar cuprinde un focos. Aerul care intră, care intră în conul undei de șoc, este compactat instantaneu de mai multe ori și apăsat strâns pe suprafața focosului. De la compresia bruscă, instantanee și repetată, temperatura acestuia sare imediat la câteva mii de grade. Motivul pentru aceasta este viteza nebună a ceea ce se întâmplă, dinamismul extrem al procesului. Compresia gaz-dinamică a fluxului, și nu frecarea, este ceea ce acum încălzește părțile laterale ale focosului.

Partea cea mai rea este nasul. Acolo se formează cea mai mare compactare a fluxului care se apropie. Zona acestui sigiliu se mișcă ușor înainte, ca și cum s-ar deconecta de la corp. Și rămâne în față, luând forma unei lentile groase sau a pernei. Această formațiune se numește „undă de șoc a arcului detașat”. Este de câteva ori mai gros decât restul suprafeței conului undei de șoc din jurul focosului. Compresia frontală a fluxului care se apropie este cea mai puternică aici. Prin urmare, în unda de șoc arcul deconectat temperatura cea mai ridicată și cea mai mare densitate mare căldură. Acest soare mic arde nasul focosului într-un mod radiant - evidențiind, radiind căldură direct în nasul carenei și provocând arsuri severe ale nasului. Prin urmare, există cel mai gros strat de protecție termică. Este unda de șoc din arc care luminează zona într-o noapte întunecată pe mulți kilometri în jurul unui focos care zboară în atmosferă.

Devine foarte neîndulcitor pentru părți. Acum sunt și ele prăjite de strălucirea insuportabilă a undei de șoc a capului. Și arde cu aer comprimat fierbinte, care s-a transformat în plasmă din zdrobirea moleculelor sale. Cu toate acestea, la o temperatură atât de ridicată, aerul este ionizat pur și simplu prin încălzire - moleculele sale se desprind de căldură. Rezultatul este un amestec de ionizare cu impact și plasmă de temperatură. Prin acțiunea sa de frecare, această plasmă lustruiește suprafața de ardere a protecției termice, ca cu nisip sau șmirghel. Are loc eroziunea gaz-dinamică, consumând învelișul termoprotector.

În acest moment, focosul a trecut de limita superioară a stratosferei - stratopauza - și a intrat în stratosferă la o altitudine de 55 km. Acum se deplasează la viteze hipersonice, de zece până la douăsprezece ori mai repede decât sunetul.

Supraîncărcări inumane

Arsurile severe modifică geometria nasului. Fluxul, ca dalta unui sculptor, arde o proeminență centrală ascuțită în învelișul nazal. Alte caracteristici ale suprafeței apar și din cauza arderii neuniforme. Modificările de formă duc la modificări ale fluxului. Aceasta modifică distribuția presiunii aer comprimat pe suprafaţa focosului şi câmpul de temperatură. Apar variații în acțiunea forței aerului în comparație cu debitul calculat, ceea ce dă naștere la o abatere a punctului de impact - se formează o ratare. Chiar dacă este mic - să zicem, două sute de metri, dar proiectilul ceresc va lovi silozul de rachete al inamicului cu o deviere. Sau nu va lovi deloc.

În plus, modelul suprafețelor undelor de șoc, undelor de arc, presiunilor și temperaturilor se schimbă constant. Viteza scade treptat, dar densitatea aerului crește rapid: conul cade din ce în ce mai jos în stratosferă. Datorită presiunilor și temperaturilor inegale de pe suprafața focosului, datorită rapidității modificărilor acestora, pot apărea șocuri termice. Ele sunt capabile să rupă bucăți și bucăți din stratul de protecție împotriva căldurii, ceea ce introduce noi modificări în modelul de curgere. Și crește abaterea punctului de impact.

În același timp, focosul poate intra în balansări frecvente spontane cu o schimbare a direcției acestor leagăne de la „sus-jos” la „dreapta-stânga” și înapoi. Aceste auto-oscilații creează accelerații locale în diferite părți focoase. Accelerațiile variază în direcție și magnitudine, complicând imaginea impactului experimentat de focos. Primește mai multe sarcini, asimetria undelor de șoc în jurul său, câmpuri de temperatură neuniforme și alte mici delicii care devin instantaneu mari probleme.

Dar fluxul care se apropie nu se epuizează nici cu asta. Datorită presiunii atât de puternice din partea aerului comprimat care se apropie, focosul experimentează un efect de frânare enorm. Are loc o accelerație negativă mare. Focosul cu toate elementele sale interne se află sub o suprasarcină în creștere rapidă și este imposibil de protejat de suprasarcină.

Astronauții nu se confruntă cu astfel de supraîncărcări în timpul coborârii. Vehiculul cu echipaj este mai puțin raționalizat și umplut în interior nu la fel de strâns ca focosul. Astronauții nu se grăbesc să coboare rapid. Focosul este o armă. Ea trebuie să atingă ținta cât mai repede posibil înainte de a fi doborâtă. Și cu cât zboară mai repede, cu atât este mai dificil să-l interceptezi. Conul este forma celui mai bun flux supersonic. După ce a menținut o viteză mare în straturile inferioare ale atmosferei, focosul întâmpină o decelerare foarte mare acolo. Acesta este motivul pentru care sunt necesare pereți etanși puternici și un cadru portant. Și „scaune” confortabile pentru doi călăreți - altfel vor fi rupte de pe scaune din cauza supraîncărcării.

Dialogul gemenilor siamezi

Apropo, cum rămâne cu acești călăreți? A sosit momentul să ne amintim de principalii pasageri, pentru că acum ei nu stau pasivi, ci parcurg propriul lor drum dificil, iar dialogul lor devine cel mai semnificativ chiar în aceste momente.

Încărcătura a fost dezasamblată în părți în timpul transportului. Când este instalat într-un focos, este asamblat, iar la instalarea focosului într-o rachetă, este echipat într-o configurație completă pregătită pentru luptă (este introdus un inițiator de neutroni pulsați, echipat cu detonatoare etc.). Încărcarea este gata să călătorească la ținta de la bordul focosului, dar nu este încă pregătită să explodeze. Logica aici este clară: disponibilitatea constantă a încărcăturii de a exploda este inutilă și teoretic periculoasă.

Acesta trebuie transferat într-o stare de pregătire pentru explozie (în apropierea țintei) prin algoritmi complexi secvențiali bazați pe două principii: fiabilitatea mișcării către explozie și controlul asupra procesului. Sistemul de detonare transferă încărcătura la niveluri din ce în ce mai mari de pregătire într-un mod strict la timp. Iar când încărcarea complet pregătită vine de la unitatea de control pentru a detona, explozia va avea loc imediat, instantaneu. Un focos care zboară cu viteza glonțului unui lunetist va călători doar câteva sutimi de milimetru, neavând timp să se deplaseze în spațiu nici măcar grosimea unui păr uman, atunci când reacția termonucleară în sarcina sa începe, se dezvoltă, trece complet și este finalizată, eliberând toată puterea normală.

Flash final

Schimbându-se foarte mult atât în exterior, cât și în interior, focosul a trecut în troposferă - ultimii zece kilometri de altitudine. Ea a încetinit mult. Zborul hipersonic a degenerat la viteza supersonică de trei până la patru unități Mach. Focosul strălucește deja slab, dispare și se apropie de punctul țintă.

O explozie la suprafața Pământului este rar planificată - doar pentru obiectele îngropate în pământ, cum ar fi silozurile de rachete. Cele mai multe ținte se află la suprafață. Și pentru cea mai mare distrugere a lor, detonarea se efectuează la o anumită înălțime, în funcție de puterea încărcăturii. Pentru douăzeci de kilotone tactice, aceasta este 400-600 m pentru megaton strategic inaltime optima explozie - 1200 m De ce? Explozia face ca două valuri să traverseze zona. Mai aproape de epicentru, valul de explozie va lovi mai devreme. Va cădea și se va reflecta, sărind în lateral, unde se va contopi cu valul proaspăt care tocmai a sosit aici de sus, din punctul de explozie. Două valuri - incidente din centrul exploziei și reflectate de la suprafață - se adună, formând cea mai puternică undă de șoc din stratul de sol, principalul factor de distrugere.

În timpul lansărilor de testare, focosul ajunge de obicei la sol nestingherit. La bord se află o jumătate de sută de explozibili, care sunt detonați când cade. Pentru ce? În primul rând, focosul este un obiect secret și trebuie distrus în siguranță după utilizare. În al doilea rând, acest lucru este necesar pentru sistemele de măsurare ale locului de testare - pentru detectarea promptă a punctului de impact și măsurarea abaterilor.

Un crater fumegător de mai mulți metri completează imaginea. Dar înainte de asta, cu câțiva kilometri înainte de impact, o casetă de depozitare blindată este trasă din focosul de testare, înregistrând tot ce a fost înregistrat la bord în timpul zborului. Această unitate flash blindată va proteja împotriva pierderii informațiilor de la bord. Ea va fi găsită mai târziu, când sosește un elicopter cu un grup special de căutare. Și vor înregistra rezultatele unui zbor fantastic.

Prima rachetă balistică intercontinentală cu un focos nuclear

Primul ICBM din lume cu un focos nuclear a fost R-7 sovietic. Acesta transporta un focos de trei megatone și putea lovi ținte la o rază de până la 11.000 km (modificarea 7-A). Creația lui S.P. Korolev, deși a fost adoptat pentru serviciu, s-a dovedit a fi ineficient ca rachetă militară din cauza incapacității de a fi localizat. perioadă lungă de timpîn serviciu de luptă fără realimentare suplimentară cu oxidant (oxigen lichid). Dar R-7 (și numeroasele sale modificări) a jucat un rol remarcabil în explorarea spațiului.

Primul focos ICBM cu mai multe focoase

Primul ICBM din lume cu un focos multiplu a fost rachetă americană LGM-30 Minuteman III, care a început implementarea în 1970. În comparație cu modificarea anterioară, focosul W-56 a fost înlocuit cu trei focoase ușoare W-62 instalate pe stadiul de reproducere. Astfel, racheta ar putea lovi trei ținte separate sau concentra toate cele trei focoase pentru a lovi unul singur. În prezent, toate rachetele Minuteman III din cadrul inițiativei de dezarmare mai au un singur focos.

Focos cu randament variabil

De la începutul anilor 1960, au fost dezvoltate tehnologii pentru a crea focoase termonucleare cu randament variabil. Acestea includ, de exemplu, focosul W80, care a fost instalat, în special, pe racheta Tomahawk. Aceste tehnologii au fost create pentru încărcături termonucleare construite după schema Teller-Ulam, unde reacția de fisiune a izotopilor de uraniu sau plutoniu declanșează o reacție de fuziune (adică o explozie termonucleară). Schimbarea puterii s-a produs prin ajustări la interacțiunea celor două etape.

PS. De asemenea, aș dori să adaug că acolo sus, unitățile de bruiaj lucrează și ele la sarcina lor, ținte false sunt eliberate și, în plus, unitățile de amplificare și/sau autobuzul sunt aruncate în aer după decuplare pentru a crește numărul de ținte pe radarele și supraîncărcarea sistemului de apărare antirachetă.

Apariția unei arme atât de puternice precum bomba nucleară a fost rezultatul interacțiunii factorilor globali de natură obiectivă și subiectivă. În mod obiectiv, crearea sa a fost cauzată de dezvoltarea rapidă a științei, care a început odată cu descoperirile fundamentale ale fizicii din prima jumătate a secolului XX. Cel mai puternic factor subiectiv a fost situația militaro-politică din anii 40, când țările coaliției anti-hitleriste - SUA, Marea Britanie, URSS - au încercat să se devanseze unele pe altele în dezvoltarea armelor nucleare.

Condiții preliminare pentru crearea unei bombe nucleare

Punct de plecare calea stiintifica Crearea armelor atomice a început în 1896, când chimistul francez A. Becquerel a descoperit radioactivitatea uraniului.

Reacția în lanț a acestui element a fost cea care a stat la baza dezvoltării unor arme teribile. La sfârșitul secolului al XIX-lea și în primele decenii ale secolului al XX-lea, oamenii de știință au descoperit razele alfa, beta și gama și au descoperit mulți izotopi radioactivi. elemente chimice

Ca urmare a dezvoltării ulterioare, armele nucleare au devenit un fenomen militar-politic și strategic fără precedent, capabil să asigure securitatea națională a statului posesor și să minimizeze capacitățile tuturor celorlalte sisteme de arme.

Designul unei bombe atomice constă dintr-un număr de componente diferite, dintre care se disting două principale:

cadru,
sistem de automatizare.

Automatizarea, împreună cu încărcătura nucleară, este amplasată într-o carcasă care îi protejează de diverse influențe (mecanice, termice etc.). Sistemul de automatizare controlează ca explozia să aibă loc la un moment strict specificat. Se compune din următoarele elemente:

explozie de urgență;
dispozitiv de siguranță și armare;
alimentare electrică;
senzori de explozie de încărcare.

Livrare sarcini atomice efectuate cu rachete de aviație, balistice și de croazieră. În acest caz, armele nucleare pot fi un element al unei mine terestre, torpile, bombe aeriene etc.

Sistemele de detonare a bombelor nucleare variază. Cel mai simplu este dispozitivul de injecție, în care impulsul exploziei lovin ținta și formarea ulterioară a unei mase supercritice.

O altă caracteristică a armelor atomice este mărimea calibrului: mic, mediu, mare. Cel mai adesea, puterea unei explozii este caracterizată în echivalent TNT. O armă nucleară de calibru mic implică o putere de încărcare de câteva mii de tone de TNT. Calibru mediu este deja egal cu zeci de mii de tone de TNT, cel mare se măsoară în milioane.

Principiul de funcționare

Proiectarea bombei atomice se bazează pe principiul utilizării energiei nucleare eliberată în timpul unei reacții nucleare în lanț. Acesta este procesul de fisiune a nucleelor grele sau de fuziune a nucleelor ușoare. Datorită eliberării unei cantități uriașe de energie intranucleară în cea mai scurtă perioadă de timp, o bombă nucleară este clasificată drept armă de distrugere în masă.

În timpul acestui proces, există două locuri cheie:

centrul unei explozii nucleare în care procesul are loc direct;
epicentrul, care este proiecția acestui proces pe suprafața (de pământ sau apă).

O explozie nucleară eliberează o asemenea cantitate de energie care, atunci când este proiectată pe sol, provoacă tremurături seismice. Raza de răspândire a acestora este foarte mare, dar daune semnificative aduse mediului sunt cauzate la o distanță de doar câteva sute de metri.

Armele atomice au mai multe tipuri de distrugere:

radiații luminoase,
contaminare radioactiva,
unda de soc,
radiații penetrante,
impuls electromagnetic.

O explozie nucleară este însoțită de un fulger strălucitor, care se formează datorită eliberării unei cantități mari de lumină și energie termică. Puterea acestui bliț este de multe ori mai mare decât puterea razelor soarelui, astfel încât pericolul de deteriorare a luminii și a căldurii se extinde pe mai mulți kilometri.

Un alt factor foarte periculos în impactul unei bombe nucleare este radiația generată în timpul exploziei. Acționează doar în primele 60 de secunde, dar are putere maximă de penetrare.

Unda de șoc are o putere mare și un efect distructiv semnificativ, așa că în câteva secunde provoacă daune enorme oamenilor, echipamentelor și clădirilor.

Radiațiile penetrante sunt periculoase pentru organismele vii și provoacă dezvoltarea bolii radiațiilor la oameni. Pulsul electromagnetic afectează numai echipamentele.

Toate aceste tipuri de daune împreună fac din bomba atomică o armă foarte periculoasă.

Primele teste cu bombe nucleare

Statele Unite au fost primele care au manifestat cel mai mare interes pentru armele atomice. La sfârșitul anului 1941, țara a alocat fonduri și resurse enorme pentru crearea de arme nucleare. Rezultatul lucrării au fost primele teste ale unei bombe atomice cu dispozitivul exploziv Gadget, care au avut loc pe 16 iulie 1945 în statul american New Mexico.

A sosit momentul ca Statele Unite să acționeze. Pentru a pune capăt victorios celui de-al Doilea Război Mondial, s-a decis să se învingă Japonia, aliatul Germaniei lui Hitler.

Pentagonul a selectat ținte pentru primele lovituri nucleare, la care Statele Unite au vrut să demonstreze cât de puternice dețineau armele.

Pe 6 august a aceluiași an, prima bombă atomică, numită „Baby”, a fost aruncată asupra orașului japonez Hiroshima, iar pe 9 august, o bombă numită „Fat Man” a căzut asupra Nagasaki.

Lovitura de la Hiroshima a fost considerată perfectă: dispozitivul nuclear a explodat la o altitudine de 200 de metri. Valul de explozie a răsturnat sobele din casele japoneze, încălzite cu cărbuni. Acest lucru a dus la numeroase incendii chiar și în zonele urbane departe de epicentru.

Flashul inițial a fost urmat de un val de căldură care a durat câteva secunde, dar puterea sa, care acoperă o rază de 4 km, țiglă topită și cuarț în plăci de granit și stâlpi de telegraf incinerați. În urma valului de căldură a venit o undă de șoc. Viteza vântului a fost de 800 km/h, iar rafala lui a distrus aproape totul în oraș. Din cele 76 de mii de clădiri, 70 de mii au fost complet distruse.

Oamenii prinși în mingea de foc la o distanță de 800 de metri au fost arse și transformați în praf. Unii li s-a smuls pielea arsă de unda de șoc. Picături de ploaie radioactivă neagră au lăsat arsuri incurabile.

Supraviețuitorii s-au îmbolnăvit de o boală necunoscută anterior. Au început să aibă greață, vărsături, febră și atacuri de slăbiciune. Nivelul de celule albe din sânge a scăzut brusc. Acestea au fost primele semne de boală de radiații.

La 3 zile după bombardamentul de la Hiroshima, a fost aruncată o bombă asupra Nagasaki. A avut aceeași putere și a provocat consecințe similare.

Două bombe atomice au distrus sute de mii de oameni în câteva secunde. Primul oraș a fost practic șters de pe fața pământului de unda de șoc. Mai mult de jumătate dintre civili (aproximativ 240 de mii de oameni) au murit imediat din cauza rănilor. Mulți oameni au fost expuși la radiații, ceea ce a dus la radiații, cancer și infertilitate. În Nagasaki, 73 de mii de oameni au fost uciși în primele zile, iar după un timp alți 35 de mii de locuitori au murit în mare agonie.

Video: teste cu bombe nucleare

Testele RDS-37

Crearea bombei atomice în Rusia

Consecințele bombardamentelor și istoria locuitorilor orașelor japoneze l-au șocat pe I. Stalin. A devenit clar că crearea propriilor noastre arme nucleare este o chestiune de securitate națională. La 20 august 1945, Comitetul pentru Energie Atomică și-a început activitatea în Rusia, condus de L. Beria.

Cercetările privind fizica nucleară au fost efectuate în URSS din 1918. În 1938, la Academia de Științe a fost creată o comisie pentru nucleul atomic. Dar odată cu izbucnirea războiului, aproape toate lucrările în această direcție au fost suspendate.

În 1943 Ofițeri de informații sovietici transferat din Anglia închis lucrări științifice asupra energiei atomice, din care a rezultat că crearea bombei atomice în Occident a avansat mult înainte. În același timp, agenții de încredere au fost introduși în mai multe centre americane de cercetare nucleară din Statele Unite. Ei au transmis informații despre bomba atomică oamenilor de știință sovietici.

Termenii de referință pentru dezvoltarea a două versiuni ale bombei atomice au fost întocmiți de creatorul lor și unul dintre supraveghetorii științifici, Khariton. În conformitate cu acesta, s-a planificat crearea unui RDS („motor special cu reacție”) cu indexul 1 și 2:

RDS-1 este o bombă cu o încărcătură de plutoniu, care trebuia să fie detonată prin compresie sferică. Dispozitivul său a fost predat serviciilor secrete ruse.
RDS-2 este o bombă tun cu două părți dintr-o încărcătură de uraniu, care trebuie să convergă în țeava tunului până când se creează o masă critică.

În istoria celebrului RDS, cea mai comună decodare - „Rusia o face singură” - a fost inventată de adjunctul lui Khariton munca stiintifica K. Shchelkin.

Aceste cuvinte au transmis foarte exact esența lucrării.

Informația că URSS stăpânise secretele armelor nucleare a provocat o grabă în Statele Unite pentru a începe rapid un război preventiv. În iulie 1949, a apărut planul troian, conform căruia ostilitățile erau planificate să înceapă la 1 ianuarie 1950. Data atacului a fost apoi mutată la 1 ianuarie 1957, cu condiția ca toate țările NATO să intre în război.

Informațiile primite prin canalele de informații au accelerat activitatea oamenilor de știință sovietici. Potrivit experților occidentali, armele nucleare sovietice nu ar fi putut fi create mai devreme de 1954-1955. Cu toate acestea, testarea primei bombe atomice a avut loc în URSS la sfârșitul lunii august 1949.

La locul de testare din Semipalatinsk, pe 29 august 1949, a fost aruncat în aer dispozitivul nuclear RDS-1 - prima bombă atomică sovietică, care a fost inventată de o echipă de oameni de știință condusă de I. Kurchatov și Yu. Explozia a avut o putere de 22 kt. Designul încărcăturii a imitat „Omul gras” american, iar umplerea electronică a fost creată de oamenii de știință sovietici.

Planul troian, conform căruia americanii urmau să arunce bombe atomice asupra a 70 de orașe ale URSS, a fost dejucat din cauza probabilității unei lovituri de răzbunare. Evenimentul de la locul de testare de la Semipalatinsk a informat lumea că bomba atomică sovietică a pus capăt monopolului american asupra deținerii de noi arme. Această invenție a distrus complet planul militarist al SUA și NATO și a împiedicat dezvoltarea celui de-al treilea război mondial. A început o nouă istorie - o eră a păcii mondiale, care există sub amenințarea distrugerii totale.

„Clubul nuclear” al lumii

Clubul nuclear este un simbol pentru mai multe state care posedă arme nucleare. Astăzi avem astfel de arme:
în SUA (din 1945)
în Rusia (inițial URSS, din 1949)
în Marea Britanie (din 1952)
în Franța (din 1960)
în China (din 1964)
în India (din 1974)
în Pakistan (din 1998)

în Coreea de Nord (din 2006) Se consideră că Israelul are și arme nucleare, deși conducerea țării nu comentează prezența sa. În plus, pe teritoriul statelor membre NATO (Germania, Italia, Turcia, Belgia, Olanda, Canada) și aliaților (Japonia, Coreea de Sud

, în ciuda refuzului oficial) sunt localizate arme nucleare americane.

Armele atomice (nucleare) sunt cel mai puternic instrument al politicii globale, care a intrat ferm în arsenalul relațiilor dintre state. Pe de o parte, este mijloace eficiente

descurajarea, pe de altă parte, un argument puternic pentru prevenirea conflictelor militare și întărirea păcii între puterile care dețin aceste arme. Acesta este un simbol al unei întregi ere din istoria omenirii și a relațiilor internaționale, care trebuie tratată cu foarte multă înțelepciune.

Video: Muzeul Armelor Nucleare

Videoclip despre Bomba țarului rusesc

Dacă aveți întrebări, lăsați-le în comentariile de sub articol. Noi sau vizitatorii noștri vom fi bucuroși să le răspundem

S-au scris sute de cărți despre istoria confruntării nucleare dintre superputeri și despre proiectarea primelor bombe nucleare. Dar există multe mituri despre armele nucleare moderne. „Popular Mechanics” a decis să clarifice această problemă și să spună cum funcționează cea mai distructivă armă inventată de om.

Caracter exploziv Nucleul de uraniu conține 92 de protoni. Uraniul natural este în principal un amestec de doi izotopi: U238 (care are 146 de neutroni în nucleu) și U235 (143 de neutroni), cu doar 0,7% din ultimii în uraniu natural. Proprietățile chimice ale izotopilor sunt absolut identice, așa că separați-le metode chimice

imposibil, dar diferența de masă (235 și 238 de unități) permite ca acest lucru să fie realizat folosind metode fizice: un amestec de uraniu este transformat în gaz (hexafluorură de uraniu) și apoi pompat prin nenumărate partiții poroase. Deși izotopii uraniului nu se pot distinge nici ca aspect, nici din punct de vedere chimic, ei sunt separați printr-o prăpastie în proprietățile caracterelor lor nucleare.

Procesul de fisiune al U238 este un proces plătit: un neutron care sosește din exterior trebuie să aducă cu el energie - 1 MeV sau mai mult. Iar U235 este altruist: nu este necesar nimic de la neutronul primit pentru excitare și dezintegrarea ulterioară, energia sa de legare în nucleu este destul de suficientă.

Când un neutron lovește un nucleu capabil de fisiune, se formează un compus instabil, dar foarte repede (după 10−23−10−22 s) un astfel de nucleu se destramă în două fragmente care sunt inegale ca masă și „instantaneu” (în interval de 10 secunde). −16−10− 14 c) emiterea a doi sau trei neutroni noi, astfel încât în timp numărul de nuclee fisionabile să se poată multiplica (această reacție se numește reacție în lanț). Acest lucru este posibil doar în U235, deoarece lacomul U238 nu vrea să împărtășească din propriii neutroni, a căror energie este un ordin de mărime mai mică de 1 MeV. Energia cinetică a particulelor de produs de fisiune este cu multe ordine de mărime mai mare decât energia eliberată în timpul oricărei reacții chimice în care compoziția nucleelor nu se modifică.

Plutoniul metalic există în șase faze, ale căror densități sunt cuprinse între 14,7 și 19,8 kg/cm 3 . La temperaturi sub 119 grade Celsius, există o fază alfa monoclinică (19,8 kg/cm 3), dar un astfel de plutoniu este foarte fragil, iar în faza delta centrată pe fețe cubice (15,9) este plastic și bine prelucrat (este aceasta faza pe care încearcă să o păstreze folosind aditivi de aliaj). În timpul compresiei detonației, nu pot avea loc tranziții de fază – plutoniul este într-o stare de cvasi-lichid. Tranzițiile de fază sunt periculoase în timpul producției: când dimensiuni mari piese, chiar și cu o ușoară modificare a densității, este posibil să se ajungă la o stare critică. Desigur, acest lucru se va întâmpla fără explozie - piesa de prelucrat pur și simplu se va încălzi, dar placarea cu nichel poate fi eliberată (iar plutoniul este foarte toxic).

Asamblare critică

Produsele de fisiune sunt instabile și durează mult să se „recupereze”, emitând diferite radiații (inclusiv neutroni). Neutronii care sunt emiși un timp semnificativ (până la zeci de secunde) după fisiune sunt numiți întârziați și, deși ponderea lor este mică în comparație cu cei instantanei (sub 1%), rolul pe care îl joacă în funcționarea instalațiilor nucleare este cel mai mare. important.

Lentilele explozive au creat un val convergent. Fiabilitatea a fost asigurată de câte o pereche de detonatoare în fiecare bloc.

Produsele de fisiune, în timpul numeroaselor ciocniri cu atomii din jur, își renunță la energia lor, crescând temperatura. După ce neutronii apar într-un ansamblu care conține material fisionabil, puterea de eliberare a căldurii poate crește sau scădea, iar parametrii unui ansamblu în care numărul de fisiuni pe unitatea de timp este constant sunt numiți critici. Criticitatea ansamblului poate fi menținută atât cu un număr mare, cât și cu un număr mic de neutroni (la o putere de eliberare a căldurii în mod corespunzător mai mare sau mai mică). Puterea termică este mărită fie prin pomparea de neutroni suplimentari în ansamblul critic din exterior, fie făcând ansamblul supercritic (atunci neutroni suplimentari sunt furnizați de generații din ce în ce mai numeroase de nuclee fisionabile). De exemplu, dacă este necesară creșterea puterii termice a unui reactor, acesta este adus într-un regim în care fiecare generație de neutroni prompti este puțin mai puțin numeroasă decât cea anterioară, dar datorită neutronilor întârziați, reactorul trece abia vizibil într-un stare critică. Apoi nu accelerează, ci capătă putere încet – pentru ca creșterea sa să poată fi oprită la momentul potrivit prin introducerea de absorbanți de neutroni (tije care conțin cadmiu sau bor).

Ansamblul plutoniu (un strat sferic în centru) a fost înconjurat de o carcasă de uraniu-238 și apoi de un strat de aluminiu.

Neutronii produși în timpul fisiunii zboară adesea pe lângă nucleele înconjurătoare fără a provoca o fisiune suplimentară. Cu cât un neutron este mai aproape de suprafața unui material, cu atât este mai mare șansa acestuia de a scăpa din materialul fisionabil și de a nu se mai întoarce niciodată. Prin urmare, forma de asamblare, de economisire cel mai mare număr neutronii sunt o sferă: pentru o masă dată de materie are o suprafață minimă. O minge neînconjurat (solitară) de 94% U235 fără cavități în interior devine critică cu o masă de 49 kg și o rază de 85 mm. Dacă un ansamblu din același uraniu este un cilindru cu lungimea egală cu diametrul, acesta devine critic cu o masă de 52 kg. Suprafața scade și ea odată cu creșterea densității. De aceea, compresia explozivă, fără a modifica cantitatea de material fisionabil, poate aduce ansamblul într-o stare critică. Acest proces stă la baza designului comun al unei încărcături nucleare.

Primele arme nucleare au folosit poloniu și beriliu (în centru) ca surse de neutroni.

Asamblare bile

Dar cel mai adesea nu uraniul este folosit în armele nucleare, ci plutoniul-239. Este produs în reactoare prin iradierea uraniului-238 cu fluxuri puternice de neutroni. Plutoniul costă de aproximativ șase ori mai mult decât U235, dar atunci când se fisiază, nucleul Pu239 emite în medie 2.895 neutroni - mai mult decât U235 (2.452). În plus, probabilitatea fisiunii plutoniului este mai mare. Toate acestea duc la faptul că o minge solitară de Pu239 devine critică cu o masă de aproape trei ori mai mică decât o minge de uraniu și, cel mai important, cu o rază mai mică, ceea ce face posibilă reducerea dimensiunilor ansamblului critic.

Un strat de aluminiu a fost folosit pentru a reduce valul de rarefacție după detonarea explozivului.

Ansamblul este format din două jumătăți montate cu grijă sub formă de strat sferic (gol în interior); este evident subcritic – chiar și pentru neutronii termici și chiar și după ce a fost înconjurat de un moderator. O încărcătură este montată în jurul unui ansamblu de blocuri explozive montate foarte precis. Pentru a economisi neutroni, este necesar să se mențină forma nobilă a mingii în timpul unei explozii - pentru aceasta, stratul de exploziv trebuie să fie detonat simultan de-a lungul întregii sale suprafețe exterioare, comprimând ansamblul uniform. Se crede larg că acest lucru necesită o mulțime de detonatoare electrice. Dar acesta a fost cazul doar în zorii „construcției bombelor”: pentru a declanșa multe zeci de detonatoare, era nevoie de multă energie și de o dimensiune considerabilă a sistemului de inițiere. Încărcăturile moderne folosesc mai multe detonatoare selectate printr-o tehnică specială, asemănătoare ca caracteristici, din care se declanșează explozibili foarte stabili (din punct de vedere al vitezei de detonare) în șanțuri frezate într-un strat de policarbonat (a căror formă pe o suprafață sferică este calculată folosind geometria Riemann). metode). Detonația cu o viteză de aproximativ 8 km/s se va deplasa de-a lungul șanțurilor la distanțe absolut egale, în același moment de timp va ajunge la găuri și va detona sarcina principală - simultan în toate punctele solicitate.

Cifrele arată primele momente ale vieții unei mingi de foc cu o sarcină nucleară - difuzia radiației (a), extinderea plasmei fierbinți și formarea de „blistere” (b) și o creștere a puterii radiației în domeniul vizibil în timpul separării. a undei de şoc (c).

Explozie în interior

Explozia îndreptată spre interior comprimă ansamblul cu o presiune de peste un milion de atmosfere. Suprafața ansamblului scade, cavitatea internă din plutoniu aproape dispare, densitatea crește și foarte repede - în zece microsecunde, ansamblul compresibil trece de starea critică cu neutroni termici și devine semnificativ supercritic cu neutroni rapizi.

După o perioadă determinată de timpul nesemnificativ de încetinire nesemnificativă a neutronilor rapizi, fiecare din noua generație mai numeroasă a acestora adaugă o energie de 202 MeV prin fisiune substanței de asamblare, care este deja plină de presiune monstruoasă. Pe scara fenomenelor care au loc, rezistența chiar și a celor mai bune oțeluri aliate este atât de minusculă încât nimănui nu-i vine niciodată să ia în considerare atunci când calculează dinamica unei explozii. Singurul lucru care împiedică ansamblul să zboare este inerția: pentru a extinde o minge de plutoniu cu doar 1 cm în zeci de nanosecunde, este necesar să se acorde substanței o accelerație de zeci de trilioane de ori mai mare decât accelerația. cădere liberă, iar acest lucru nu este ușor.

În cele din urmă, materia încă se împrăștie, fisiunea se oprește, dar procesul nu se termină aici: energia este redistribuită între fragmentele ionizate ale nucleelor separate și alte particule emise în timpul fisiunii. Energia lor este de ordinul zecilor și chiar a sutelor de MeV, dar numai cuantele gamma de înaltă energie neutre din punct de vedere electric și neutronii au șansa de a evita interacțiunea cu materia și de a „scăpa”. Particulele încărcate pierd rapid energie în acte de ciocnire și ionizare. În acest caz, radiația este emisă - cu toate acestea, nu mai este radiație nucleară dură, ci mai moale, cu o energie cu trei ordine de mărime mai mică, dar totuși mai mult decât suficientă pentru a elimina electronii din atomi - nu numai din învelișurile exterioare, ci și din toate în general. Un amestec de nuclee goale, electroni stripați și radiații cu o densitate de grame pe centimetru cub (încearcă să-ți imaginezi cât de bine te poți bronza sub o lumină care a dobândit densitatea aluminiului!) - tot ceea ce cu o clipă în urmă era o sarcină - vine în oarecare aparență de echilibru. Într-o minge de foc foarte tânără, temperatura ajunge la zeci de milioane de grade.

Bolid

S-ar părea că chiar și radiația moale care se mișcă cu viteza luminii ar trebui să lase mult în urmă materia care a generat-o, dar nu este așa: în aer rece, intervalul de cuante ale energiilor Kev este de centimetri și nu se mișcă într-un linie dreaptă, dar schimbă direcția de mișcare, reemizând cu fiecare interacțiune. Quanta ionizează aerul și se răspândește prin el, ca sucul de cireșe turnat într-un pahar cu apă. Acest fenomen se numește difuzie radiativă.

O minge de foc tânără a unei explozii de 100 kt la câteva zeci de nanosecunde după terminarea exploziei de fisiune are o rază de 3 m și o temperatură de aproape 8 milioane Kelvin. Dar după 30 de microsecunde raza sa este de 18 m, deși temperatura scade sub un milion de grade. Mingea devorează spațiul, iar aerul ionizat din spatele față cu greu se mișcă: radiația nu poate transfera un impuls semnificativ în timpul difuziei. Dar pompează o energie enormă în acest aer, încălzindu-l, iar când energia radiației se epuizează, mingea începe să crească din cauza expansiunii plasmei fierbinți, izbucnind din interior cu ceea ce odinioară era o încărcare. Expandându-se, ca o bula umflată, învelișul de plasmă devine mai subțire. Spre deosebire de o bula, desigur, nimic nu o umflă: aproape că nu a mai rămas nicio substanță în interior, totul zboară din centru prin inerție, dar la 30 de microsecunde după explozie, viteza acestui zbor este mai mare de 100 km/s, iar presiunea hidrodinamică din substanță — mai mult de 150.000 atm! Cochilia nu este destinată să devină prea subțire, ea izbucnește, formând „bule”.

Într-un tub cu neutroni în vid, o tensiune de impuls de o sută de kilovolți este aplicată între o țintă saturată de tritiu (catod) 1 și ansamblul anod 2. Când tensiunea este maximă, este necesar ca ionii de deuteriu să fie între anod și catod, care trebuie accelerați. Pentru aceasta se folosește o sursă de ioni. Un impuls de aprindere este aplicat anodului său 3, iar descărcarea, care trece de-a lungul suprafeței ceramicii saturate cu deuteriu 4, formează ioni de deuteriu. După ce au accelerat, bombardează o țintă saturată cu tritiu, în urma căreia se eliberează o energie de 17,6 MeV și se formează neutroni și nuclee de heliu-4. În ceea ce privește compoziția particulelor și chiar producția de energie, această reacție este identică cu fuziunea - procesul de fuziune a nucleelor ușoare. În anii 1950, mulți credeau așa, dar mai târziu s-a dovedit că în tub are loc o „întrerupere”: fie un proton, fie un neutron (care formează ionul de deuteriu, accelerat de un câmp electric) „se blochează” în țintă. nucleu (tritiu). Dacă un proton se blochează, neutronul se desprinde și devine liber.

Care dintre mecanismele de transfer al energiei globului de foc în mediu predomină depinde de puterea exploziei: dacă este mare, rolul principal îl joacă difuzia radiației dacă este mică, expansiunea bulei de plasmă joacă a rol major. Este clar că un caz intermediar este posibil atunci când ambele mecanisme sunt eficiente.

Procesul captează noi straturi de aer, nu mai există suficientă energie pentru a îndepărta toți electronii din atomi. Energia stratului ionizat și fragmentele bulei de plasmă se epuizează, nu mai sunt capabile să miște masa uriașă din fața lor și să încetinească vizibil. Dar ce era aer înainte ca explozia să se miște, desprinzându-se de minge, absorbind tot mai multe straturi de aer rece... Începe formarea unei unde de șoc.

Undă de șoc și ciupercă atomică

Când unda de șoc se separă de globul de foc, caracteristicile stratului emitent se schimbă și puterea de radiație în partea optică a spectrului crește brusc (așa-numitul prim maxim). În continuare, concurează procesele de iluminare și modificări ale transparenței aerului înconjurător, ceea ce duce la realizarea unui al doilea maxim, mai puțin puternic, dar mult mai lung - atât de mult încât producția de energie luminoasă este mai mare decât în primul maxim. .

În apropierea exploziei, totul în jurul ei se evaporă, mai departe se topește, dar și mai departe, acolo unde fluxul de căldură nu mai este suficient pentru topire solide, pământul, pietrele, casele curg ca lichid sub presiunea monstruoasă a gazului, distrugând toate legăturile puternice, încălzite până la o strălucire insuportabilă pentru ochi.

În cele din urmă, unda de șoc merge departe de punctul de explozie, unde rămâne un nor liber și slăbit, dar extins de multe ori, de vapori condensați care s-a transformat în praf minuscul și foarte radioactiv din ceea ce era plasma încărcăturii și din ceea ce era aproape la ceasul ei groaznic de un loc de unde ar trebui să stai cât mai departe posibil. Norul începe să se ridice. Se răcește, schimbându-și culoarea, „își pune” un capac alb de umiditate condensată, urmat de praf de la suprafața pământului, formând „piciorul” a ceea ce se numește în mod obișnuit „ciupercă atomică”.

Initierea neutronilor

Cititorii atenți pot estima eliberarea de energie în timpul unei explozii cu un creion în mâini. Când timpul în care ansamblul se află într-o stare supercritică este de ordinul microsecundelor, vârsta neutronilor este de ordinul picosecundelor, iar factorul de multiplicare este mai mic de 2, se eliberează aproximativ un gigajoule de energie, ceea ce este echivalent cu ... 250 kg de TNT. Unde sunt kilogramele și megatonele?

Neutroni - lent și rapid

Într-o substanță nefisionabilă, care „revită” nucleele, neutronii le transferă o parte din energia lor, cu atât nucleele sunt mai ușoare (mai aproape de ei în masă). decât în Mai mult ciocniri, neutronii sunt implicați, cu atât încetinesc mai mult și în cele din urmă intră în echilibru termic cu materia înconjurătoare - sunt termicizați (aceasta durează milisecunde). Viteza neutronilor termici este de 2200 m/s (energie 0,025 eV). Neutronii pot scăpa de moderator și sunt capturați de nucleele acestuia, dar cu moderare capacitatea lor de a intra în reacții nucleare crește semnificativ, astfel încât neutronii care nu sunt „pierduți” compensează mai mult decât scăderea numărului.
Astfel, dacă o minge de material fisionabil este înconjurată de un moderator, mulți neutroni vor părăsi moderatorul sau vor fi absorbiți în acesta, dar vor exista și unii care se vor întoarce la minge („reflect”) și, după ce și-au pierdut energia, sunt mult mai probabil să provoace evenimente de fisiune. Dacă mingea este înconjurată de un strat de beriliu de 25 mm grosime, atunci 20 kg de U235 pot fi salvate și totuși se pot atinge starea critică a ansamblului. Dar astfel de economii vin cu prețul timpului: fiecare generație ulterioară de neutroni trebuie mai întâi să încetinească înainte de a provoca fisiunea. Această întârziere reduce numărul de generații de neutroni născut pe unitatea de timp, ceea ce înseamnă că eliberarea energiei este întârziată. Cu cât este mai puțin material fisionabil în ansamblu, cu atât este necesar mai mult moderator pentru a dezvolta o reacție în lanț, iar fisiunea are loc cu neutroni cu energie din ce în ce mai scăzută. În cazul extrem, când criticitatea este atinsă numai cu neutroni termici, de exemplu, într-o soluție de săruri de uraniu într-un moderator bun - apă, masa ansamblurilor este de sute de grame, dar soluția pur și simplu fierbe periodic. Bulele de abur emise sunt reduse densitate medie substanță fisionabilă, reacția în lanț se oprește, iar când bulele părăsesc lichidul, focarul de fisiune se repetă (dacă înfundați vasul, aburul îl va sparge - dar aceasta va fi o explozie termică, lipsită de toate „nuclearele” tipice). semne).

Faptul este că lanțul de fisiune din ansamblu nu începe cu un neutron: la microsecunda necesară, ele sunt injectate în ansamblul supercritic cu milioane de euro. În primele încărcări nucleare s-au folosit pentru aceasta surse de izotopi situate într-o cavitate din interiorul ansamblului de plutoniu: poloniul-210, în momentul comprimării, combinat cu beriliu și a provocat emisie de neutroni cu particulele sale alfa. Dar toate sursele izotopice sunt destul de slabe (primul produs american a generat mai puțin de un milion de neutroni pe microsecundă), iar poloniul este foarte perisabil - își reduce activitatea la jumătate în doar 138 de zile. Prin urmare, izotopii au fost înlocuiți cu alții mai puțin periculoși (care nu emit când nu sunt porniți), și cel mai important, tuburi cu neutroni care emit mai intens (vezi bara laterală): în câteva microsecunde (pulsul generat de tub durează atât de mult). ), se nasc sute de milioane de neutroni. Dar dacă nu funcționează sau funcționează la momentul nepotrivit, va avea loc un așa-zis bang sau „zilch” – o explozie termică de mică putere.

Inițierea neutronilor nu numai că mărește eliberarea de energie a unei explozii nucleare cu multe ordine de mărime, dar face și posibilă reglarea acesteia! Este clar că, după ce a primit o misiune de luptă, la stabilirea căreia trebuie să fie indicată puterea unei lovituri nucleare, nimeni nu dezasambla încărcarea pentru a o echipa cu un ansamblu de plutoniu optim pentru o anumită putere. În muniția cu un echivalent TNT comutabil, este suficient să schimbați pur și simplu tensiunea de alimentare a tubului cu neutroni. În consecință, randamentul de neutroni și eliberarea de energie se vor schimba (desigur, atunci când puterea este redusă în acest fel, se irosește o mulțime de plutoniu scump).

Dar au început să se gândească la necesitatea de a regla eliberarea de energie mult mai târziu, iar în primii ani postbelici nu se putea vorbi despre reducerea puterii. Mai puternic, mai puternic și mai puternic! Dar s-a dovedit că există restricții nucleare fizice și hidrodinamice asupra dimensiunilor permise ale sferei subcritice. Echivalentul TNT al unei explozii de o sută de kilotone este aproape de limita fizică pentru munițiile monofazate, în care are loc doar fisiunea. Ca urmare, fisiunea a fost abandonată ca principală sursă de energie și s-au bazat pe reacții de altă clasă - fuziunea.