Jak wygląda broń nuklearna? Jak działa bomba atomowa. Broń jądrowa w ZSRR - daty i wydarzenia
System patriotyczny„Obwód”, znany w USA i Zachodnia Europa jako "Martwa ręka" to kompleks automatycznej kontroli masowego odwetowego uderzenia nuklearnego. System powstał jeszcze w ZSRR u szczytu zimna wojna. Jego głównym celem jest zagwarantowanie zastosowania odpowiedzi strajk nuklearny nawet jeśli stanowiska dowodzenia i linie komunikacyjne Strategicznych Sił Rakietowych zostaną całkowicie zniszczone lub zablokowane przez wroga.
Wraz z rozwojem monstrualnej mocy jądrowej zasady prowadzenia globalna wojna przeszły poważne zmiany. Tylko jeden pocisk z głowicą nuklearną na pokładzie mógł trafić i zniszczyć centrum dowodzenia lub bunkier, w którym mieściło się najwyższe kierownictwo wroga. W tym miejscu należy przede wszystkim wziąć pod uwagę doktrynę Stanów Zjednoczonych, tzw. „cios dekapitacji”. To przeciwko takiemu strajkowi radzieccy inżynierowie i naukowcy stworzyli system gwarantowanego odwetowego uderzenia nuklearnego. Stworzony podczas zimnej wojny system Perimeter przejął służbę bojową w styczniu 1985 roku. Jest to bardzo złożony i duży organizm, który był rozproszony po całym terytorium Związku Radzieckiego i stale utrzymywał pod kontrolą wiele parametrów i tysiące sowieckich głowic. Jednocześnie około 200 nowoczesnych głowic nuklearnych wystarczy, aby zniszczyć kraj taki jak Stany Zjednoczone.
Rozpoczęto również rozwój systemu gwarantowanego uderzenia odwetowego w ZSRR, ponieważ stało się jasne, że w przyszłości środki walki elektronicznej będą tylko stale ulepszane. Istniało zagrożenie, że z czasem będą w stanie zablokować regularne kanały kontrolne dla strategicznych sił jądrowych. W związku z tym potrzebna była niezawodna zapasowa metoda komunikacji, która gwarantowałaby dostarczanie poleceń startu do wszystkich wyrzutni rakiet jądrowych.
Pojawił się pomysł wykorzystania specjalnych pocisków dowodzenia jako takiego kanału komunikacyjnego, który przenosiłby potężny sprzęt radiowy zamiast głowic. Przelatując nad terytorium ZSRR taki pocisk przekazywałby polecenia wystrzeliwania rakiet balistycznych nie tylko do stanowisk dowodzenia Strategicznych Sił Rakietowych, ale także bezpośrednio do licznych wyrzutni. 30 sierpnia 1974 r. Zamkniętym dekretem rządu sowieckiego rozpoczęto opracowywanie takiej rakiety, zadanie zostało wydane przez biuro projektowe Jużnoje w mieście Dniepropietrowsk, biuro projektowe specjalizujące się w opracowywaniu międzykontynentalnych rakiet balistycznych .
Pocisk dowodzenia 15A11 systemu Perimeter
Specjaliści Biura Projektowego Jużnoje jako podstawę przyjęli ICBM UR-100UTTH (wg kodyfikacji NATO - Spanker, Trotter). Specjalnie zaprojektowana dla rakiety dowodzenia głowica z potężnym sprzętem nadawczo-radiowym została zaprojektowana w Leningradzkim Instytucie Politechnicznym, a jej produkcję podjęła NPO Strela w Orenburgu. Do wycelowania pocisku dowodzenia w azymucie wykorzystano w pełni autonomiczny system z kwantowym żyrometrem optycznym i automatycznym żyrokompasem. Była w stanie obliczyć wymagany kierunek lotu w procesie umieszczania pocisku dowodzenia na służbie bojowej, obliczenia te zostały zapisane nawet w przypadku uderzenia nuklearnego w wyrzutnię takiego pocisku. Testy w locie nowej rakiety rozpoczęły się w 1979 roku, pierwszy start rakiety z nadajnikiem został pomyślnie zakończony 26 grudnia. Przeprowadzone testy dowiodły udanego współdziałania wszystkich elementów systemu Perimeter, a także zdolności głowicy rakiety dowodzenia do utrzymania zadanej trajektorii lotu, szczyt trajektorii znajdował się na wysokości 4000 metrów z zasięgiem 4500 kilometrów.
W listopadzie 1984 r. rakieta dowodzenia wystrzelona z okolic Połocka zdołała przekazać polecenie uruchomienia wyrzutni silosów w rejonie Bajkonuru. R-36M ICBM (zgodnie z kodyfikacją NATO SS-18 Satan) startujący z kopalni, po rozpracowaniu wszystkich etapów, z powodzeniem trafiał głowicą w cel na danym placu na poligonie Kura na Kamczatce. W styczniu 1985 roku system Perimeter został postawiony w stan pogotowia. Od tego czasu system ten był kilkakrotnie modernizowany, a obecnie jako pociski dowodzenia wykorzystywane są nowoczesne ICBM.
Najwyraźniej stanowiska dowodzenia tego systemu są strukturami podobnymi do standardowych bunkrów rakietowych Strategicznych Sił Rakietowych. Wyposażone są we wszystkie niezbędne do eksploatacji urządzenia sterujące, a także systemy łączności. Można przypuszczać, że można je zintegrować z wyrzutniami rakiet dowodzenia, ale najprawdopodobniej są one rozmieszczone w terenie na tyle daleko, aby zapewnić lepszą przeżywalność całego systemu.
Jedynym powszechnie znanym elementem systemu Perimeter są pociski dowodzenia 15P011, które mają indeks 15A11. To pociski są podstawą systemu. W przeciwieństwie do innych międzykontynentalnych pocisków balistycznych nie powinny lecieć w kierunku wroga, ale nad Rosją, zamiast głowic termojądrowych niosą potężne nadajniki, które wysyłają polecenie wystrzelenia do wszystkich dostępnych bojowych pocisków balistycznych różnych baz (posiadają specjalne odbiorniki dowodzenia). System jest w pełni zautomatyzowany, a czynnik ludzki w jego pracy został zminimalizowany.
Radar wczesnego ostrzegania Woroneż-M, fot. vpk-news.ru, Wadim Sawicki
Decyzję o wystrzeleniu pocisków dowodzenia podejmuje autonomiczny system sterowania i dowodzenia – bardzo złożony system oprogramowania oparty na sztucznej inteligencji. Ten system odbiera i analizuje ogromną ilość bardzo różnych informacji. Podczas dyżuru bojowego mobilne i stacjonarne centra kontroli na rozległym terytorium stale oceniają wiele parametrów: poziom promieniowania, aktywność sejsmiczną, temperaturę i ciśnienie powietrza, kontrolują częstotliwości wojskowe, ustalają natężenie ruchu radiowego i negocjacje, monitorują dane pocisku system ostrzegania przed atakami (EWS), a także telemetria kontrolna ze stanowisk obserwacyjnych Strategicznych Sił Rakietowych. System monitoruje punktowe źródła silnego promieniowania jonizującego i elektromagnetycznego, które zbiega się z zaburzeniami sejsmicznymi (dowody uderzeń jądrowych). Po przeanalizowaniu i przetworzeniu wszystkich napływających danych system Perimeter jest w stanie samodzielnie podjąć decyzję o przeprowadzeniu odwetowego uderzenia nuklearnego na wroga (oczywiście najwyżsi urzędnicy MON i państwa mogą również aktywować tryb bojowy) .
Na przykład, jeśli system wykryje wiele punktowych źródeł silnego promieniowania elektromagnetycznego i jonizującego i porówna je z danymi o zaburzeniach sejsmicznych w tych samych miejscach, może dojść do wniosku o masowym uderzeniu nuklearnym na terytorium kraju. W takim przypadku system będzie mógł zainicjować uderzenie odwetowe nawet z pominięciem Kazbeku (słynna „nuklearna teczka”). Inną opcją rozwoju wydarzeń jest to, że system Perimeter otrzymuje informacje z systemu wczesnego ostrzegania o wystrzeliwaniu rakiet z terytorium innych państw, rosyjskie kierownictwo wprowadza system w tryb bojowy. Jeśli po pewnym czasie nie zostanie wydane polecenie wyłączenia systemu, sam zacznie odpalać rakiety balistyczne. Rozwiązanie to eliminuje czynnik ludzki i gwarantuje odwetowy atak na wroga nawet przy całkowitym zniszczeniu załóg startowych oraz najwyższego dowództwa i dowództwa wojskowego w kraju.
Według jednego z twórców systemu Perimeter, Władimira Jarynicza, służył on również jako zabezpieczenie przed pochopną decyzją najwyższego kierownictwa państwa o atomowym uderzeniu odwetowym w oparciu o niezweryfikowane informacje. Po otrzymaniu sygnału z systemu wczesnego ostrzegania pierwsze osoby w kraju mogły uruchomić system Perimeter i spokojnie czekać dalszy rozwój wydarzeń, będąc jednocześnie absolutnie pewnym, że nawet przy zniszczeniu wszystkich tych, którzy mają prawo zarządzić atak odwetowy, nie można zapobiec uderzeniu odwetu. Tym samym całkowicie wykluczono możliwość podjęcia decyzji o odwetowym ataku nuklearnym w przypadku nierzetelnych informacji i fałszywego alarmu.
Zasada czterech, jeśli
Według Vladimira Yarynicha, nie zna on niezawodnego sposobu, w jaki mógłby wyłączyć system. System kontroli i dowodzenia Perimeter, wszystkie jego czujniki i pociski dowodzenia są zaprojektowane do pracy w warunkach prawdziwego ataku nuklearnego wroga. W czasie pokoju system jest w stanie spokoju, można powiedzieć, że jest w stanie „uśpienia”, nie przestając analizować ogromnego wachlarza napływających informacji i danych. Po przełączeniu systemu w tryb bojowy lub w przypadku odebrania sygnału alarmowego z systemów wczesnego ostrzegania, sił rakietowych i innych systemów uruchamiany jest monitoring sieci czujników, które powinny wykrywać oznaki wybuchów jądrowych.
Uruchomienie Topol-M ICBM
Przed uruchomieniem algorytmu, który zakłada, że „Perimeter” odpowiada, system sprawdza, czy występują 4 warunki, jest to „reguła czterech punktów”. W pierwszej kolejności sprawdza się, czy rzeczywiście doszło do ataku nuklearnego, system czujników analizuje sytuację pod kątem wybuchów nuklearnych na terenie kraju. Następnie sprawdza się obecność komunikacji ze Sztabem Generalnym, jeśli istnieje połączenie, system wyłącza się po chwili. Jeśli Sztab Generalny w żaden sposób nie odpowiada, „Obwód” prosi „Kazbek”. Jeśli i tutaj nie ma odpowiedzi, sztuczna inteligencja przenosi prawo do podjęcia decyzji o uderzeniu odwetowym na dowolną osobę w bunkrach dowodzenia. Dopiero po sprawdzeniu wszystkich tych warunków system zaczyna działać sam.
Amerykański odpowiednik „Perimeter”
Podczas zimnej wojny Amerykanie stworzyli analog Rosyjski system"Perimeter", ich system zapasowy nazywał się "Operacja Looking Glass" (Operacja Po drugiej stronie lustra lub po prostu Po drugiej stronie lustra). Wszedł w życie 3 lutego 1961 r. System został oparty na samolotach specjalnych – stanowiskach dowodzenia lotnictwa amerykańskiego Strategic Air Command, które zostały rozmieszczone na bazie jedenastu samolotów Boeing EC-135C. Maszyny te były nieprzerwanie w powietrzu przez 24 godziny na dobę. Ich służba bojowa trwała 29 lat od 1961 do 24 czerwca 1990. Samoloty latały na zmianę do różnych obszarów nad Oceanem Spokojnym i Atlantyckim. Operatorzy pracujący na pokładach tych samolotów kontrolowali sytuację i powielali system kontroli amerykańskich strategicznych sił jądrowych. W przypadku zniszczenia centrów naziemnych lub ich ubezwłasnowolnienia w jakikolwiek inny sposób, mogli powielać rozkazy odwetowego uderzenia nuklearnego. 24 czerwca 1990 r. zakończono ciągłą służbę bojową, podczas gdy samolot pozostawał w stanie ciągłej gotowości bojowej.
W 1998 roku Boeing EC-135C został zastąpiony nowym samolotem Boeing E-6 Mercury - samolotem sterującym i komunikacyjnym stworzonym przez Boeing Corporation na bazie samolotu pasażerskiego Boeing 707-320. Maszyna ta została zaprojektowana w celu zapewnienia zapasowego systemu łączności z okrętami podwodnymi z pociskami balistycznymi o napędzie jądrowym (SSBN) Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych, a samolot może być również wykorzystywany jako stanowisko dowodzenia powietrznego Dowództwa Strategicznego Stanów Zjednoczonych (USSTRATCOM). W latach 1989-1992 wojsko USA otrzymało 16 takich samolotów. W latach 1997-2003 wszystkie przeszły modernizację i dziś pracują w wersji E-6B. Załoga każdego takiego samolotu składa się z 5 osób, oprócz nich na pokładzie jest jeszcze 17 operatorów (łącznie 22 osoby).
Boeing E-6Merkury
Obecnie samoloty te latają na potrzeby Departamentu Obrony USA w strefach Pacyfiku i Atlantyku. Na pokładzie samolotu znajduje się imponujący zestaw niezbędnych do pracy sprzęt radioelektroniczny: zautomatyzowany kompleks kontrola startu ICBM; pokładowy wielokanałowy terminal systemu komunikacji satelitarnej Milstar, który zapewnia komunikację w zakresie milimetrowym, centymetrowym i decymetrowym; kompleks o dużej mocy ultra-długich fal, przeznaczony do komunikacji ze strategicznymi atomowymi okrętami podwodnymi; 3 stacje radiowe o zasięgu decymetrowym i metrowym; 3 stacje radiowe VHF, 5 stacji radiowych HF; zautomatyzowany system sterowania i komunikacji pasma VHF; sprzęt do śledzenia sytuacji awaryjnych. Aby zapewnić komunikację ze strategicznymi okrętami podwodnymi i nośnikami pocisków balistycznych w zakresie ultradługich fal, stosuje się specjalne holowane anteny, które można wystrzelić z kadłuba samolotu bezpośrednio w locie.
Działanie systemu obwodowego i jego aktualny stan
Po oddaniu do służby bojowej system Perimeter działał i był okresowo wykorzystywany w ramach ćwiczeń dowódczo-sztabowych. W tym samym czasie rozkaż system rakietowy 15P011 z pociskiem 15A11 (na bazie ICBM UR-100) pełnił służbę bojową do połowy 1995 roku, kiedy został wycofany ze służby bojowej na mocy podpisanej umowy START-1. Według magazynu Wired, który jest publikowany w Wielkiej Brytanii i USA, system Perimeter jest sprawny i gotowy do rozpoczęcia nuklearnego uderzenia odwetowego w przypadku ataku, w 2009 roku opublikowano artykuł. W grudniu 2011 r. dowódca Strategicznych Sił Rakietowych generał broni Siergiej Karakajew zauważył w wywiadzie dla Komsomolskiej Prawdy, że system obwodowy nadal istnieje i jest w pogotowiu.
Czy „Perimeter” ochroni przed koncepcją globalnego strajku niejądrowego?
Rozwój obiecujących systemów natychmiastowego globalnego uderzenia niejądrowego, nad którym pracuje armia amerykańska, jest w stanie zaburzyć istniejącą równowagę sił na świecie i zapewnić strategiczną dominację Waszyngtonu na arenie światowej. Mówił o tym przedstawiciel rosyjskiego Ministerstwa Obrony podczas briefingu rosyjsko-chińskiego na temat obrony przeciwrakietowej, który odbył się na marginesie pierwszego komitetu Zgromadzenia Ogólnego ONZ. Koncepcja szybkiego globalnego strajku zakłada, że armia amerykańska jest w stanie w ciągu godziny przeprowadzić rozbrajający atak na dowolny kraj i dowolne miejsce na świecie, używając swojej broni niejądrowej. W takim przypadku pociski manewrujące i balistyczne w sprzęcie niejądrowym mogą stać się głównym sposobem dostarczania głowic.
Start rakiety Tomahawk z amerykańskiego statku
Dziennikarz AiF Władimir Kozhemyakin zapytał Rusłana Puchowa, dyrektora Centrum Analizy Strategii i Technologii (CAST), jak bardzo amerykański natychmiastowy globalny atak nienuklearny zagraża Rosji. Zdaniem Puchowa groźba takiego strajku jest bardzo znacząca. Przy wszystkich rosyjskich sukcesach z Kalibrem nasz kraj stawia dopiero pierwsze kroki w tym kierunku. „Ile tych kalibrów możemy wystrzelić w jednej salwie? Powiedzmy, że kilkadziesiąt sztuk, a Amerykanie kilka tysięcy „Tomahawków”. Wyobraź sobie przez chwilę, że 5000 amerykańskich pocisków manewrujących leci w kierunku Rosji, omijając teren, a my ich nawet nie widzimy” – zauważył specjalista.
Wszystkie rosyjskie stacje wczesnego ostrzegania wykrywają tylko cele balistyczne: pociski będące odpowiednikami rosyjskich pocisków ICBM Topol-M, Sineva, Buława itp. Możemy śledzić pociski, które wzbiją się w niebo z min znajdujących się na amerykańskiej ziemi. Jednocześnie, jeśli Pentagon wyda polecenie wystrzeliwania pocisków manewrujących ze swoich okrętów podwodnych i okrętów rozmieszczonych wokół Rosji, będzie mógł całkowicie wymazać z powierzchni ziemi szereg obiektów strategicznych o pierwszorzędnym znaczeniu: w tym m.in. najwyższe kierownictwo polityczne, kwatera główna dowodzenia i kontroli.
W tej chwili jesteśmy prawie bezbronni wobec takiego ciosu. Oczywiście w Federacja Rosyjska istnieje i działa system podwójnej redundancji znany jako „Perimeter”. Gwarantuje możliwość przeprowadzenia odwetowego uderzenia nuklearnego na wroga w każdych okolicznościach. To nie przypadek, że w Stanach Zjednoczonych nazywano go „Martwą ręką”. System będzie w stanie zapewnić odpalenie rakiet balistycznych nawet przy całkowitym zniszczeniu linii komunikacyjnych i stanowiska dowodzenia rosyjski strategiczny siły nuklearne. USA nadal będą uderzony zemsta. Jednocześnie samo istnienie „Perymetru” nie rozwiązuje problemu naszej podatności na „natychmiastowy globalny atak niejądrowy”.
W związku z tym praca Amerykanów nad taką koncepcją oczywiście budzi niepokój. Ale Amerykanie nie mają skłonności samobójczych: dopóki zdadzą sobie sprawę, że istnieje co najmniej dziesięć procent szans, że Rosja będzie w stanie odpowiedzieć, ich „globalny strajk” nie nastąpi. A nasz kraj jest w stanie odpowiedzieć tylko bronią jądrową. Dlatego konieczne jest podjęcie wszelkich niezbędnych środków zaradczych. Rosja musi być w stanie zobaczyć wystrzelenie amerykańskich pocisków manewrujących i odpowiednio zareagować za pomocą nienuklearnych środków odstraszających bez rozpoczynania wojny nuklearnej. Ale na razie Rosja nie ma takich funduszy. Przy trwającym kryzysie gospodarczym i malejącym finansowaniu sił zbrojnych kraj może zaoszczędzić na wielu rzeczach, ale nie na naszym nuklearnym odstraszaniu. W naszym systemie bezpieczeństwa mają one absolutny priorytet.
Źródła informacji:
https://rg.ru/2014/01/22/perimeter-site.html
https://ria.ru/analytics/20170821/1500527559.html
http://www.aif.ru/politics/world/myortvaya_ruka_protiv_globalnogo_udara_chto_zashchitit_ot_novogo_oruzhiya_ssha
Materiały z otwartych źródeł
Broń jądrowa to broń o charakterze strategicznym, zdolna do rozwiązywania globalnych problemów. Jego użycie wiąże się ze straszliwymi konsekwencjami dla całej ludzkości. To sprawia, że bomba atomowa jest nie tylko zagrożeniem, ale także środkiem odstraszającym.
Pojawienie się broni zdolnej położyć kres rozwojowi ludzkości zapoczątkowało jej nową erę. Prawdopodobieństwo globalnego konfliktu lub nowej wojny światowej jest zminimalizowane ze względu na możliwość całkowitego zniszczenia całej cywilizacji.
Pomimo takich zagrożeń, broń nuklearna nadal jest w służbie wiodących krajów świata. W pewnym stopniu właśnie to staje się czynnikiem decydującym w międzynarodowej dyplomacji i geopolityce.
Historia bomby atomowej
Pytanie, kto wynalazł bombę atomową, nie ma w historii jednoznacznej odpowiedzi. Odkrycie radioaktywności uranu uważane jest za warunek wstępny do prac nad bronią atomową. W 1896 roku francuski chemik A. Becquerel odkrył reakcję łańcuchową tego pierwiastka, zapoczątkowując rozwój fizyki jądrowej.
W następnej dekadzie odkryto promienie alfa, beta i gamma, a także szereg radioaktywnych izotopów niektórych pierwiastków chemicznych. Późniejsze odkrycie prawa rozpadu promieniotwórczego atomu było początkiem badań izometrii jądrowej.
W grudniu 1938 r. niemieccy fizycy O. Hahn i F. Strassmann jako pierwsi mogli przeprowadzić reakcję rozszczepienia jądra w sztucznych warunkach. 24 kwietnia 1939 r. kierownictwo Niemiec poinformowano o prawdopodobieństwie utworzenia nowego potężnego materiał wybuchowy.
Jednak niemiecka program jądrowy był skazany na porażkę. Pomimo pomyślnego awansu naukowców, kraj z powodu wojny stale doświadczał trudności z zasobami, zwłaszcza z dostawą ciężkiej wody. Na późniejszych etapach eksplorację spowalniały ciągłe ewakuacje. 23 kwietnia 1945 r. rozwój niemieckich naukowców schwytano w Haigerloch i wywieziono do USA.
Stany Zjednoczone były pierwszym krajem, który wyraził zainteresowanie nowym wynalazkiem. W 1941 roku na jego rozwój i tworzenie przeznaczono znaczne środki. Pierwsze testy odbyły się 16 lipca 1945 roku. Niecały miesiąc później Stany Zjednoczone po raz pierwszy użyły broni jądrowej, zrzucając dwie bomby na Hiroszimę i Nagasaki.
Badania własne w dziedzinie fizyki jądrowej w ZSRR prowadzone są od 1918 roku. Komisja ds. Jądra Atomowego została powołana w 1938 roku przy Akademii Nauk. Jednak wraz z wybuchem wojny jej działania w tym kierunku zostały zawieszone.
W 1943 r. informacje o pracy naukowej w fizyce jądrowej otrzymali oficerowie wywiadu sowieckiego z Anglii. Agenci zostali wprowadzeni do kilku amerykańskich ośrodków badawczych. Uzyskane przez nich informacje umożliwiły przyspieszenie rozwoju własnej broni jądrowej.
Wynalezieniem radzieckiej bomby atomowej kierowali I. Kurchatov i Yu Khariton, uważani są za twórców radzieckiej bomby atomowej. Informacja o tym stała się impulsem do przygotowania Stanów Zjednoczonych do wojny wyprzedzającej. W lipcu 1949 r. opracowano plan trojański, zgodnie z którym planowano rozpoczęcie działań wojennych 1 stycznia 1950 r.
Później datę przesunięto na początek 1957 roku, biorąc pod uwagę, że wszystkie kraje NATO mogły przygotować się i przyłączyć do wojny. Według zachodniego wywiadu próba jądrowa w ZSRR mogła zostać przeprowadzona dopiero w 1954 roku.
Jednak przygotowania USA do wojny były znane z wyprzedzeniem, co zmusiło radzieckich naukowców do przyspieszenia badań. W krótkim czasie wymyślają i tworzą własną bombę atomową. 29 sierpnia 1949 roku na poligonie w Semipałatyńsku testowano pierwszą radziecką bombę atomową RDS-1 (silnik odrzutowy specjalny).
Takie testy udaremniły plan trojana. Od tego czasu Stany Zjednoczone przestały mieć monopol na broń jądrową. Niezależnie od siły uderzenia wyprzedzającego istniało ryzyko odwetu, który groził katastrofą. Od tego momentu najstraszniejsza broń stała się gwarantem pokoju między wielkimi mocarstwami.
Zasada działania
Zasada działania bomby atomowej opiera się na reakcji łańcuchowej rozpadu ciężkich jąder lub termojądrowej fuzji płuc. Podczas tych procesów uwalniana jest ogromna ilość energii, która zamienia bombę w broń masowego rażenia.
24 września 1951 r. testowano RDS-2. Mogły już zostać dostarczone do punktów startowych, aby dotarły do Stanów Zjednoczonych. 18 października testowany był RDS-3 dostarczony przez bombowiec.
Dalsze testy przeszły do fuzji termojądrowej. Pierwsze testy takiej bomby w Stanach Zjednoczonych odbyły się 1 listopada 1952 r. W ZSRR taką głowicę testowano po 8 miesiącach.
TX bomby atomowej
Bomby jądrowe nie mają wyraźnych cech ze względu na różnorodność zastosowań takiej amunicji. Istnieje jednak kilka ogólnych aspektów, które należy wziąć pod uwagę podczas tworzenia tej broni.
Obejmują one:
- osiowosymetryczna konstrukcja bomby – wszystkie bloki i układy umieszczone są parami w pojemnikach o kształcie cylindrycznym, kulistym lub stożkowym;
- przy projektowaniu zmniejszają masę bomby atomowej, łącząc jednostki napędowe, dobierając optymalny kształt pocisków i przedziałów, a także stosując trwalsze materiały;
- liczba przewodów i złączy jest zminimalizowana, a do przeniesienia uderzenia używany jest przewód pneumatyczny lub przewód wybuchowy;
- blokowanie głównych węzłów odbywa się za pomocą przegród zniszczonych ładunkami pirotechnicznymi;
- substancje aktywne pompowane są za pomocą oddzielnego pojemnika lub nośnika zewnętrznego.
Biorąc pod uwagę wymagania dotyczące urządzenia, bomba atomowa składa się z następujących elementów:
- łuska zapewniająca ochronę amunicji przed skutkami fizycznymi i termicznymi - podzielona na przedziały, może być wyposażona w ramę zasilającą;
- ładunek jądrowy z mocowaniem;
- system samozniszczenia wraz z jego integracją z ładunkiem jądrowym;
- źródło zasilania przeznaczone do długoterminowego przechowywania - jest aktywowane już po wystrzeleniu rakiety;
- czujniki zewnętrzne - do zbierania informacji;
- systemy napinania, sterowania i detonacji, te ostatnie są wbudowane w ładunek;
- systemy diagnostyki, ogrzewania i utrzymania mikroklimatu wewnątrz szczelnych pomieszczeń.
W zależności od rodzaju bomby atomowej integrowane są z nią inne systemy. Wśród nich może być czujnik lotu, konsola blokująca, kalkulacja opcji lotu, autopilot. Niektóre rodzaje amunicji wykorzystują również zakłócacze zaprojektowane w celu zmniejszenia oporu przeciwko bombie atomowej.
Konsekwencje użycia takiej bomby
„Idealne” konsekwencje użycia broni jądrowej zostały już odnotowane podczas bombardowania Hiroszimy. Ładunek eksplodował na wysokości 200 metrów, co wywołało silną falę uderzeniową. W wielu domach przewracano piece węglowe, powodując pożary nawet poza dotkniętym obszarem.
Po błysku światła nastąpił udar cieplny, który trwał kilka sekund. Jego moc wystarczyła jednak do stopienia kafli i kwarcu w promieniu 4 km, a także do natryskiwania słupów telegraficznych.
Po fali upałów nastąpiła fala uderzeniowa. Prędkość wiatru dochodziła do 800 km/h, jego podmuch zniszczył prawie wszystkie zabudowania w mieście. Z 76 tys. budynków ocalało ok. 6 tys. częściowo, reszta uległa całkowitemu zniszczeniu.
Fala upałów oraz unosząca się para i popiół spowodowały silną kondensację w atmosferze. Kilka minut później zaczął padać deszcz z czarnymi od popiołów kroplami. Ich kontakt ze skórą powodował ciężkie nieuleczalne oparzenia.
Ludzie, którzy znajdowali się w promieniu 800 metrów od epicentrum wybuchu, zostali spaleni na pył. Reszta była narażona na promieniowanie i chorobę popromienną. Jej objawami były osłabienie, nudności, wymioty i gorączka. Nastąpił gwałtowny spadek liczby białych krwinek we krwi.
W ciągu kilku sekund zginęło około 70 tysięcy osób. Ta sama liczba zmarła później z powodu ran i oparzeń.
3 dni później kolejna bomba została zrzucona na Nagasaki z podobnymi konsekwencjami.
Zapasy broni jądrowej na świecie
Główne zapasy broni jądrowej są skoncentrowane w Rosji i Stanach Zjednoczonych. Oprócz nich następujące kraje mają bomby atomowe:
- Wielka Brytania - od 1952 r.;
- Francja - od 1960;
- Chiny - od 1964 r.;
- Indie - od 1974;
- Pakistan - od 1998 r.;
- Korea Północna - od 2008 roku.
Izrael posiada również broń nuklearną, chociaż nie ma oficjalnego potwierdzenia ze strony przywódców tego kraju.
Korea Północna grozi USA supermocnymi testami bomby wodorowej Pacyfik. Japonia, która może ucierpieć w wyniku testów, nazwała plany Korei Północnej absolutnie nie do przyjęcia. Prezydenci Donald Trump i Kim Jong-un przeklinają w wywiadach i rozmawiają o otwartym konflikcie militarnym. Dla tych, którzy nie rozumieją broni jądrowej, ale chcą być w temacie, „Futurist” przygotował przewodnik.
Jak działa broń jądrowa?
Jak zwykła laska dynamitu, bomba atomowa zużywa energię. Tylko, że jest uwalniany nie w trakcie prymitywnej reakcji chemicznej, ale w złożonych procesach jądrowych. Istnieją dwa główne sposoby pozyskiwania energii jądrowej z atomu. W rozszczepienia jądrowego jądro atomu dzieli się na dwa mniejsze fragmenty za pomocą neutronu. Fuzja nuklearna - proces, w którym Słońce generuje energię - polega na łączeniu dwóch mniejszych atomów w jeden większy. W każdym procesie, rozszczepieniu lub fuzji, uwalniane są duże ilości energii cieplnej i promieniowania. W zależności od tego, czy stosuje się rozszczepienie jądrowe, czy fuzję, bomby dzielą się na jądrowy (atomowy) oraz termojądrowy .
Czy możesz rozwinąć temat rozszczepienia jądrowego?
Wybuch bomby atomowej nad Hiroszimą (1945)
Jak pamiętasz, atom składa się z trzech rodzajów cząstek subatomowych: protonów, neutronów i elektronów. Środek atomu nazywa się rdzeń , składa się z protonów i neutronów. Protony są naładowane dodatnio, elektrony są naładowane ujemnie, a neutrony w ogóle nie mają ładunku. Stosunek proton-elektron jest zawsze jeden do jednego, więc atom jako całość ma ładunek neutralny. Na przykład atom węgla ma sześć protonów i sześć elektronów. Cząstki są utrzymywane razem przez fundamentalną siłę - silna siła jądrowa .
Właściwości atomu mogą się znacznie różnić w zależności od tego, ile różnych cząstek zawiera. Jeśli zmienisz liczbę protonów, będziesz miał inną pierwiastek chemiczny. Jeśli zmienisz liczbę neutronów, otrzymasz izotop ten sam element, który masz w swoich rękach. Na przykład węgiel ma trzy izotopy: 1) węgiel-12 (sześć protonów + sześć neutronów), stabilna i często występująca forma pierwiastka, 2) węgiel-13 (sześć protonów + siedem neutronów), stabilny, ale rzadki, oraz 3) węgiel -14 (sześć protonów + osiem neutronów), który jest rzadki i niestabilny (lub radioaktywny).
Większość jąder atomowych jest stabilna, ale niektóre są niestabilne (radioaktywne). Jądra te spontanicznie emitują cząstki, które naukowcy nazywają promieniowaniem. Ten proces nazywa się rozpad radioaktywny . Istnieją trzy rodzaje rozpadu:
Rozpad alfa : Jądro wyrzuca cząstkę alfa - dwa związane ze sobą protony i dwa neutrony. rozpad beta : neutron zamienia się w proton, elektron i antyneutrino. Wyrzucony elektron jest cząstką beta. Podział spontaniczny: jądro rozpada się na kilka części i emituje neutrony, a także emituje impuls energii elektromagnetycznej – promieniowanie gamma. To właśnie ten ostatni rodzaj rozpadu jest używany w bombie atomowej. Zaczynają się wolne neutrony emitowane przez rozszczepienie reakcja łańcuchowa który uwalnia ogromną ilość energii.
Z czego zrobione są bomby atomowe?
Mogą być wykonane z uranu-235 i plutonu-239. Uran występuje w naturze jako mieszanina trzech izotopów: 238U (99,2745% naturalnego uranu), 235U (0,72%) i 234U (0,0055%). Najczęściej 238 U nie obsługuje reakcji łańcuchowej: jest do tego zdolne tylko 235 U. Aby osiągnąć maksymalną siłę wybuchu, konieczne jest, aby zawartość 235 U w „wypychaniu” bomby wynosiła co najmniej 80%. Dlatego uran spada sztucznie wzbogacać . W tym celu mieszaninę izotopów uranu dzieli się na dwie części, tak aby jedna z nich zawierała ponad 235 U.
Zwykle, gdy izotopy są rozdzielone, jest dużo zubożonego uranu, który nie może rozpocząć reakcji łańcuchowej - ale jest sposób, aby to zrobić. Faktem jest, że pluton-239 nie występuje w przyrodzie. Ale można to uzyskać, bombardując 238 U neutronami.
Jak mierzy się ich moc?
Moc ładunku jądrowego i termojądrowego mierzy się w ekwiwalencie TNT - ilości trinitrotoluenu, która musi zostać zdetonowana, aby uzyskać podobny wynik. Jest mierzony w kilotonach (kt) i megatonach (Mt). Moc ultramałej broni jądrowej wynosi mniej niż 1 kt, podczas gdy superpotężne bomby dają ponad 1 mln ton.
Moc radzieckiej bomby carskiej, według różnych źródeł, wahała się od 57 do 58,6 megaton trotylu, moc bomby termojądrowej, którą KRLD testowała na początku września, wynosiła około 100 kiloton.
Kto stworzył broń jądrową?
Amerykański fizyk Robert Oppenheimer i generał Leslie Groves
W latach 30. włoski fizyk Enrico Fermi wykazali, że pierwiastki bombardowane neutronami można przekształcić w nowe pierwiastki. Efektem tej pracy było odkrycie wolne neutrony , a także odkrycie nowych elementów, które nie są prezentowane na układ okresowy pierwiastków. Krótko po odkryciu Fermiego niemieccy naukowcy Otto Hahn oraz Fritz Strassmann bombardowany uran neutronami, w wyniku czego powstaje izotop promieniotwórczy bar. Doszli do wniosku, że neutrony o niskiej prędkości powodują rozpad jądra uranu na dwie mniejsze części.
Ta praca podnieciła umysły całego świata. Na Uniwersytecie Princeton Niels Bohr pracować z John Wheeler opracowanie hipotetycznego modelu procesu rozszczepienia. Zasugerowali, że uran-235 ulega rozszczepieniu. Mniej więcej w tym samym czasie inni naukowcy odkryli, że proces rozszczepienia wytwarza jeszcze więcej neutronów. To skłoniło Bohra i Wheelera do zadania ważnego pytania: czy wolne neutrony powstałe w wyniku rozszczepienia mogą wywołać reakcję łańcuchową, która uwolni ogromną ilość energii? Jeśli tak, to można by stworzyć broń o niewyobrażalnej mocy. Ich przypuszczenia potwierdził francuski fizyk Fryderyk Joliot-Curie . Jego wniosek był impulsem do rozwoju broni jądrowej.
Fizycy z Niemiec, Anglii, USA i Japonii pracowali nad stworzeniem broni atomowej. Przed wybuchem II wojny światowej Alberta Einsteina napisał do prezydenta Stanów Zjednoczonych Franklin Roosevelt że nazistowskie Niemcy planuje oczyścić uran-235 i zbudować bombę atomową. Teraz okazało się, że Niemcy są dalekie od przeprowadzenia reakcji łańcuchowej: pracują nad „brudną”, wysoce radioaktywną bombą. Tak czy inaczej, rząd USA dołożył wszelkich starań, aby w jak najkrótszym czasie stworzyć bombę atomową. Uruchomiono Projekt Manhattan, kierowany przez amerykańskiego fizyka Robert Oppenheimer i generał Leslie Groves . Uczestniczyli w nim wybitni naukowcy, którzy wyemigrowali z Europy. Do lata 1945 r. Stworzono broń atomową opartą na dwóch rodzajach materiałów rozszczepialnych - uranie-235 i plutonie-239. Podczas testów zdetonowano jedną bombę, pluton „Rzecz”, a dwie kolejne, uran „Kid” i pluton „Grubas”, zrzucono na japońskie miasta Hiroszima i Nagasaki.
Jak działa bomba termojądrowa i kto ją wymyślił?
Bomba termojądrowa opiera się na reakcji fuzja nuklearna . W przeciwieństwie do rozszczepienia jądrowego, które może zachodzić zarówno spontanicznie, jak i siłą, fuzja jądrowa jest niemożliwa bez dostarczenia energii z zewnątrz. Jądra atomowe są naładowane dodatnio, więc odpychają się nawzajem. Ta sytuacja nazywana jest barierą Coulomba. Aby przezwyciężyć odpychanie, konieczne jest rozproszenie tych cząstek do szalonych prędkości. Można to robić w bardzo wysokich temperaturach – rzędu kilku milionów kelwinów (stąd nazwa). Wyróżnia się trzy rodzaje reakcji termojądrowych: samopodtrzymujące się (zachodzą we wnętrzu gwiazd), kontrolowane i niekontrolowane lub wybuchowe – są wykorzystywane w bombach wodorowych.
Pomysł bomby termojądrowej zainicjowanej ładunkiem atomowym zaproponował swojemu koledze Enrico Fermi Edwarda Tellera w 1941 roku, na samym początku Projektu Manhattan. Jednak w tym czasie ten pomysł nie był pożądany. Poprawiono rozwój Tellera Stanisław Ulam , dzięki czemu idea bomby termojądrowej stała się możliwa do zrealizowania w praktyce. W 1952 roku podczas operacji Ivy Mike na atolu Enewetok przetestowano pierwsze termojądrowe urządzenie wybuchowe. Była to jednak próbka laboratoryjna, nienadająca się do walki. Rok później związek Radziecki zdetonował pierwszą na świecie bombę termojądrową, zmontowaną według projektu fizyków Andriej Sacharow oraz Julia Chariton . Urządzenie przypominało tort warstwowy, więc budzącą grozę broń nazywano „Sloika”. W trakcie dalszego rozwoju narodziła się najpotężniejsza bomba na Ziemi, „Car Bomba” lub „Matka Kuzkina”. W październiku 1961 został przetestowany na archipelagu Nowaja Ziemia.
Z czego wykonane są bomby termojądrowe?
Jeśli myślałeś, że wodór a bomby termojądrowe to różne rzeczy, myliłeś się. Te słowa są synonimami. To wodór (a raczej jego izotopy - deuter i tryt) jest niezbędny do przeprowadzenia reakcji termojądrowej. Jest jednak trudność: aby zdetonować bombę wodorową, trzeba najpierw uzyskać wysoką temperaturę podczas konwencjonalnej eksplozji jądrowej - dopiero wtedy jądra atomowe zaczną reagować. Dlatego w przypadku bomby termojądrowej projekt odgrywa ważną rolę.
Powszechnie znane są dwa schematy. Pierwszym z nich jest „puff” Sacharowa. W środku znajdował się detonator jądrowy, który był otoczony warstwami deuterku litu zmieszanego z trytem, które były przeplatane warstwami wzbogaconego uranu. Ten projekt umożliwił osiągnięcie mocy w granicach 1 Mt. Drugi to amerykański schemat Teller-Ulam, w którym bomba atomowa i izotopy wodoru znajdowały się osobno. Wyglądało to tak: od dołu - pojemnik z mieszaniną ciekłego deuteru i trytu, w środku którego znajdowała się „świeca zapłonowa” - pręt plutonu, a od góry - konwencjonalny ładunek jądrowy, a wszystko to w skorupa z metalu ciężkiego (na przykład zubożony uran). Szybkie neutrony wytworzone podczas wybuchu powodują reakcje rozszczepienia atomów w powłoce uranu i dodają energii do całkowitej energii wybuchu. Dodanie dodatkowych warstw deuterku litu-uranu-238 pozwala na tworzenie pocisków o nieograniczonej mocy. W 1953 sowiecki fizyk Wiktor Dawidenko przypadkowo powtórzył ideę Tellera-Ulama i na jego podstawie Sacharow wymyślił wieloetapowy schemat, który umożliwił stworzenie broni o niespotykanej mocy. Zgodnie z tym schematem pracowała matka Kuzkiny.
Jakie są inne bomby?
Są też neutronowe, ale generalnie jest to przerażające. W rzeczywistości bomba neutronowa jest bombą termojądrową o niskiej wydajności, której 80% energii wybuchu to promieniowanie (promieniowanie neutronowe). Wygląda jak zwykły ładunek jądrowy o niskiej wydajności, do którego dodaje się blok z izotopem berylu - źródło neutronów. Kiedy eksploduje broń jądrowa, rozpoczyna się reakcja termojądrowa. Ten rodzaj broni został opracowany przez amerykańskiego fizyka Samuel Cohen . Uważano, że broń neutronowa niszczy całe życie nawet w schronach, jednak zasięg rażenia takiej broni jest niewielki, ponieważ atmosfera rozprasza szybkie strumienie neutronów, a fala uderzeniowa jest silniejsza na dużych odległościach.
Ale co z bombą kobaltową?
Nie, synu, to fantastyczne. Żaden kraj oficjalnie nie ma bomb kobaltowych. Teoretycznie jest to bomba termojądrowa z powłoką kobaltową, która zapewnia silne skażenie radioaktywne obszaru nawet przy stosunkowo słabej eksplozji jądrowej. 510 ton kobaltu może zainfekować całą powierzchnię Ziemi i zniszczyć całe życie na planecie. Fizyk Leo Szilard , który opisał ten hipotetyczny projekt w 1950 roku, nazwał go „Maszyną Zagłady”.
Co jest fajniejsze: bomba atomowa czy termojądrowa?
Pełnowymiarowy model „Car-bomby”
Bomba wodorowa jest znacznie bardziej zaawansowana i technologicznie zaawansowana niż bomba atomowa. Jego siła wybuchowa znacznie przewyższa tę atomową i jest ograniczona tylko liczbą dostępnych komponentów. W reakcji termojądrowej na każdy nukleon (tzw. jądra składowe, protony i neutrony) uwalnia się znacznie więcej energii niż w reakcji jądrowej. Na przykład podczas rozszczepienia jądra uranu jeden nukleon odpowiada za 0,9 MeV (megaelektronowolt), a podczas syntezy jądra helu z jąder wodoru uwalniana jest energia równa 6 MeV.
Jak bomby dostarczyćdo celu?
Początkowo zrzucono je z samolotów, ale fundusze obrona powietrzna stale ulepszane, a dostarczanie broni jądrowej w ten sposób okazało się nierozsądne. Wraz ze wzrostem produkcji technologii rakietowej wszelkie prawa do dostarczania broni jądrowej zostały przeniesione na pociski balistyczne i manewrujące różnych baz. Dlatego bomba nie jest już bombą, ale głowicą.
Panuje opinia, że północnokoreańska bomba wodorowa jest zbyt duża, aby można ją było zainstalować na rakiecie – jeśli więc KRLD zdecyduje się sprowadzić zagrożenie do życia, zostanie ona przewieziona statkiem na miejsce wybuchu.
Jakie są konsekwencje wojny nuklearnej?
Hiroszima i Nagasaki to tylko niewielka część możliwej apokalipsy. Na przykład dobrze znana hipoteza „zimy nuklearnej”, którą wysunęli amerykański astrofizyk Carl Sagan i sowiecki geofizyk Georgy Golicyn. Zakłada się, że wraz z wybuchem kilku głowic nuklearnych (nie na pustyni lub w wodzie, ale w osadach) powstanie wiele pożarów i duża liczba dym i sadza, co doprowadzi do globalnego ochłodzenia. Hipoteza jest krytykowana przez porównanie efektu z aktywnością wulkaniczną, która ma niewielki wpływ na klimat. Ponadto niektórzy naukowcy zauważają, że globalne ocieplenie jest bardziej prawdopodobne niż ochłodzenie - jednak obie strony mają nadzieję, że nigdy się nie dowiemy.
Czy broń nuklearna jest dozwolona?
Po wyścigu zbrojeń w XX wieku kraje zmieniły zdanie i postanowiły ograniczyć użycie broni jądrowej. Organizacja Narodów Zjednoczonych przyjęła traktaty o nierozprzestrzenianiu broni jądrowej i zakazie prób jądrowych (ta ostatnia nie została podpisana przez młodych moce jądrowe Indie, Pakistan i Korea Północna). W lipcu 2017 r. przyjęto nowy traktat zakazujący broni jądrowej.
„Każde Państwo-Strona zobowiązuje się nigdy, pod żadnym pozorem, nie rozwijać, testować, produkować, wytwarzać, w inny sposób nabywać, posiadać ani gromadzić broni jądrowej lub innych urządzeń do wybuchu jądrowego” – czytamy w pierwszym artykule traktatu.
Dokument wejdzie jednak w życie dopiero po ratyfikowaniu go przez 50 państw.
broń atomowa - urządzenie, które otrzymuje ogromną moc wybuchową z reakcji rozszczepienia jądrowego i fuzji jądrowej.
O broni atomowej
Broń jądrowa jest najbardziej potężna broń dziś, który obsługuje pięć krajów: Rosję, USA, Wielką Brytanię, Francję i Chiny. Istnieje również szereg państw, które z większym lub mniejszym powodzeniem rozwijają broń atomową, ale ich badania albo nie są zakończone, albo kraje te nie mają niezbędnych środków na dostarczanie broni do celu. Indie, Pakistan, Korea Północna, Irak, Iran rozwijają broń nuklearną na różnych poziomach, Niemcy, Izrael, RPA i Japonia teoretycznie mają niezbędne zdolności do stworzenia broni jądrowej w stosunkowo krótkim czasie.
Trudno przecenić rolę broni jądrowej. Z jednej strony jest to potężny środek odstraszający, z drugiej jest to najskuteczniejsze narzędzie umacniania pokoju i zapobiegania konfliktom zbrojnym między mocarstwami posiadającymi tę broń. Minęły 52 lata od pierwszego użycia bomby atomowej w Hiroszimie. Światowa społeczność zbliżyła się do uświadomienia sobie, że wojna nuklearna nieuchronnie doprowadzi do globalnej katastrofy ekologicznej, która uniemożliwi dalsze istnienie ludzkości. Z biegiem lat wprowadzono mechanizmy prawne w celu rozładowania napięć i złagodzenia konfrontacji między mocarstwami jądrowymi. Na przykład podpisano wiele traktatów mających na celu zmniejszenie potencjału nuklearnego mocarstw, podpisano Konwencję o nierozprzestrzenianiu broni jądrowej, zgodnie z którą państwa posiadacze zobowiązały się nie przekazywać technologii produkcji tej broni innym państwom. , a kraje, które nie posiadają broni jądrowej, zobowiązały się nie podejmować kroków w celu rozwoju; Wreszcie, ostatnio supermocarstwa uzgodniły całkowity zakaz prób jądrowych. Jest oczywiste, że broń jądrowa jest najważniejszym instrumentem, który stał się symbolem regulacyjnym całej epoki w historii stosunków międzynarodowych i historii ludzkości.
broń atomowa
NUCLEAR WAPON, urządzenie, które czerpie ogromną moc wybuchową z reakcji rozszczepienia atomowego i fuzji jądrowej. Pierwsza broń nuklearna została użyta przez Stany Zjednoczone przeciwko japońskim miastom Hiroszima i Nagasaki w sierpniu 1945 roku. Te bomby atomowe składały się z dwóch stabilnych mas doktrynalnych URANU i PLUTONU, które przy silnym zderzeniu powodowały nadmiar MASY KRYTYCZNEJ, tym samym wywołanie niekontrolowanej REAKCJI ŁAŃCUCHOWEJ rozszczepienia atomów. W takich wybuchach uwalniana jest ogromna ilość energii i niszczącego promieniowania: siła wybuchu może równać się mocy 200 000 ton trinitrotoluenu. Znacznie potężniejsza bomba wodorowa (bomba termojądrowa), po raz pierwszy przetestowana w 1952 roku, składa się z bomby atomowej, która po zdetonowaniu wytwarza wystarczająco wysoką temperaturę, aby spowodować fuzję jądrową w pobliskiej warstwie stałej, zwykle deterycie litu. Moc wybuchu może być równa mocy kilku milionów ton (megaton) trinitrotoluenu. Obszar zniszczeń spowodowanych takimi bombami osiąga duże rozmiary: 15-megatonowa bomba eksploduje wszystkie palące się substancje w promieniu 20 km. Trzeci rodzaj broni jądrowej, bomba neutronowa, to mała bomba wodorowa, zwana również bronią o wysokim promieniowaniu. Powoduje słabą eksplozję, której jednak towarzyszy intensywne uwalnianie szybkich NEUTRONÓW. Słabość wybuchu sprawia, że budynki nie są zbytnio zniszczone. Neutrony powodują poważne choroba popromienna u ludzi w określonym promieniu od miejsca eksplozji i zabić wszystkich dotkniętych w ciągu tygodnia.
Początkowo wybuch bomby atomowej (A) tworzy kulę ognia (1) o temperaturze milionów stopni Celsjusza i emituje promieniowanie (?) Po kilku minutach (B) kula zwiększa swoją objętość i tworzy! wysokie ciśnienie(3). Kula ognia wznosi się (C), zasysając kurz i zanieczyszczenia i tworzy chmurę grzyba (D). Gdy rozszerza swoją objętość, kula ognia tworzy potężny prąd konwekcyjny (4), emitując gorące promieniowanie (5) i tworząc chmurę ( 6) Gdy wybucha bomba 15 megaton zniszczenie od fali uderzeniowej jest całkowite (7) w promieniu 8 km, poważne (8) w promieniu 15 km i zauważalne (I) w promieniu 30 km Nawet przy odległość 20 km (10) wybuchają wszystkie łatwopalne substancje, W ciągu dwóch dni po detonacji bomby dalej opad z dawką radioaktywną 300 rentgenów oddalony o 300 km Załączona fotografia pokazuje, jak duża eksplozja broni jądrowej na ziemi tworzy ogromną chmurę grzybów radioaktywny pył i gruz, który może osiągnąć wysokość kilku kilometrów. Niebezpieczny pył unoszący się w powietrzu jest wówczas swobodnie niesiony przez przeważające wiatry w dowolnym kierunku.Dewastacja obejmuje rozległy obszar.
Nowoczesne bomby i pociski atomowe
Promień działania
W zależności od mocy ładunku atomowego bomby atomowe dzielą się na kalibry: małe, średnie i duże . Aby uzyskać energię równą energii wybuchu bomby atomowej małego kalibru, trzeba wysadzić kilka tysięcy ton TNT. Odpowiednik TNT bomby atomowej średniego kalibru to dziesiątki tysięcy, a bomby dużego kalibru to setki tysięcy ton TNT. Broń termojądrowa (wodór) może mieć jeszcze większą moc, jej odpowiednik TNT może sięgać milionów, a nawet dziesiątek milionów ton. Bomby atomowe, których odpowiednik TNT wynosi 1-50 tysięcy ton, są klasyfikowane jako taktyczne bomby atomowe i są przeznaczone do rozwiązywania problemów operacyjno-taktycznych. Do broni taktycznej należą również: pociski artyleryjskie z ładunkiem atomowym o ładowności 10-15 tys. ton oraz ładunki atomowe (o ładowności ok. 5-20 tys. ton) do przeciwlotniczych pocisków kierowanych oraz pocisków służących do uzbrojenia myśliwców. Bomby atomowe i wodorowe o pojemności ponad 50 tys. ton zaliczane są do broni strategicznej.
Należy zauważyć, że taka klasyfikacja broni atomowej jest tylko warunkowa, ponieważ w rzeczywistości konsekwencje użycia taktycznej broni atomowej mogą być nie mniejsze niż te, których doświadcza ludność Hiroszimy i Nagasaki, a nawet większe. Jest teraz oczywiste, że eksplozja tylko jednej bomby wodorowej może spowodować tak poważne konsekwencje na rozległych terytoriach, że nie niosły ze sobą dziesiątki tysięcy pocisków i bomb użytych w poprzednich wojnach światowych. A kilka bomb wodorowych wystarczy, aby ogromne terytoria zamienić w strefę pustynną.
Broń jądrowa jest podzielona na 2 główne typy: atomowy i wodorowy (termonuklearny). W broń atomowa uwolnienie energii następuje w wyniku reakcji rozszczepienia jąder atomów ciężkich pierwiastków uranu lub plutonu. W broni wodorowej energia jest uwalniana w wyniku tworzenia (lub fuzji) jąder atomów helu z atomów wodoru.
broń termojądrowa
Nowoczesna broń termojądrowa zaliczana jest do broni strategicznej, która może być wykorzystana przez lotnictwo do niszczenia najważniejszych obiektów przemysłowych, wojskowych, dużych miast jako ośrodków cywilizacyjnych za liniami wroga. Najbardziej znanym rodzajem broni termojądrowej są bomby termojądrowe (wodór), które można dostarczyć do celu samolotem. Głowice termojądrowe mogą być również wykorzystywane do wystrzeliwania rakiet o różnym przeznaczeniu, w tym międzykontynentalnych rakiet balistycznych. Po raz pierwszy taki pocisk został przetestowany w ZSRR w 1957 r., a obecnie jest na wyposażeniu Oddziały rakietowe Cel strategiczny kilka typów pocisków bazuje na wyrzutniach mobilnych, wyrzutniach silosowych i okrętach podwodnych.
Bomba atomowa
Działanie broni termojądrowej opiera się na wykorzystaniu reakcji termojądrowej z wodorem lub jego związkami. W tych reakcjach zachodzących przy super wysokie temperatury ah i ciśnienie, energia jest uwalniana w wyniku tworzenia jąder helu z jąder wodoru lub z jąder wodoru i litu. Do tworzenia helu wykorzystywany jest głównie ciężki wodór - deuter, którego jądra mają niezwykłą strukturę - jeden proton i jeden neutron. Gdy deuter jest podgrzewany do temperatur kilkudziesięciu milionów stopni, jego atomy tracą powłokę elektronową już podczas pierwszych zderzeń z innymi atomami. W rezultacie okazuje się, że ośrodek składa się wyłącznie z protonów i elektronów poruszających się niezależnie od nich. Szybkość ruchu termicznego cząstek osiąga takie wartości, że jądra deuteru mogą zbliżać się do siebie i pod wpływem działania potężnych sił jądrowych łączyć się ze sobą, tworząc jądra helu. Rezultatem tego procesu jest uwolnienie energii.
Podstawowy schemat bomby wodorowej jest następujący. Deuter i tryt w stanie ciekłym umieszcza się w zbiorniku z nieprzepuszczalną dla ciepła powłoką, która służy do utrzymywania deuteru i trytu w stanie silnie schłodzonym przez długi czas (aby utrzymać je ze stanu skupienia w stanie ciekłym). Odporna na ciepło powłoka może zawierać 3 warstwy składające się z twardego stopu, stałego dwutlenku węgla i ciekłego azotu. W pobliżu rezerwuaru izotopów wodoru umieszczany jest ładunek atomowy. Kiedy ładunek atomowy zostaje zdetonowany, izotopy wodoru są podgrzewane do wysokich temperatur, powstają warunki do zajścia reakcji termojądrowej i wybuchu bomby wodorowej. Jednak w procesie tworzenia bomb wodorowych stwierdzono, że niepraktyczne jest stosowanie izotopów wodoru, ponieważ w tym przypadku bomba staje się zbyt ciężka (ponad 60 ton), co uniemożliwia nawet myślenie o użyciu takich ładunków na bombowce strategiczne, a tym bardziej in pociski balistyczne dowolny zakres. Drugim problemem, z jakim zmierzyli się twórcy bomby wodorowej, była radioaktywność trytu, która uniemożliwiała jej przechowywanie przez długi czas.
W badaniu 2 powyższe problemy zostały rozwiązane. Ciekłe izotopy wodoru zastąpiono stałym związkiem chemicznym deuteru z litem-6. Umożliwiło to znaczne zmniejszenie rozmiarów i masy bomby wodorowej. Ponadto zamiast trytu zastosowano wodorek litu, co umożliwiło umieszczenie ładunków termojądrowych na myśliwcach-bombowcach i pociskach balistycznych.
Stworzenie bomby wodorowej nie było końcem rozwoju broni termojądrowej, pojawiało się coraz więcej jej próbek, powstała bomba wodorowo-uranowa, a także niektóre jej odmiany - superpotężne i odwrotnie, małe- bomby kalibru. Ostatnim etapem doskonalenia broni termojądrowej było stworzenie tak zwanej „czystej” bomby wodorowej.
bomba wodorowa
Pierwsze opracowania tej modyfikacji bomby termojądrowej pojawiły się w 1957 r., W wyniku oświadczeń propagandowych USA o stworzeniu pewnego rodzaju „humanitarnej” broni termojądrowej, która nie wyrządza tak wiele szkód przyszłym pokoleniom, jak zwykła bomba termojądrowa. W twierdzeniach o „ludzkości” było trochę prawdy. Chociaż niszcząca moc bomby nie była mniejsza, jednocześnie można ją było zdetonować, aby stront-90, który w konwencjonalnej eksplozji wodoru zatruwał ziemską atmosferę na długi czas, nie rozprzestrzeniał się. Wszystko, co znajdzie się w zasięgu takiej bomby, zostanie zniszczone, ale zmniejszy się zagrożenie dla usuniętych z wybuchu organizmów żywych, a także dla przyszłych pokoleń. Jednak zarzuty te obalili naukowcy, którzy przypomnieli, że podczas wybuchów bomb atomowych lub wodorowych powstaje duża ilość pyłu radioaktywnego, który unosi się z potężnym przepływem powietrza na wysokość do 30 km, a następnie stopniowo opada na ziemię na dużym obszarze, zarażając ją. Badania naukowców pokazują, że upłynie od 4 do 7 lat, zanim połowa tego pyłu spadnie na ziemię.
Wideo
|
|
|
O historii konfrontacji nuklearnej między supermocarstwami i konstrukcji pierwszego bomby nuklearne napisano setki książek. 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 jest głównie mieszaniną 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 izotopy są absolutnie identyczne, dlatego nie można ich rozdzielić metodami chemicznymi, ale różnica mas (235 i 238 jednostek) pozwala to zrobić metodami fizycznymi: mieszanina uranu jest przekształcana w gaz (sześciofluorek uranu) i następnie pompowane przez niezliczone porowate przegrody. Chociaż izotopy uranu są nie do odróżnienia wygląd zewnętrzny, ani chemicznie, dzieli je przepaść we właściwościach postaci nuklearnych.
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 przychodzącego neutronu, wystarcza jego energia wiązania w jądrze.
Po uderzeniu neutronami jądro uranu-235 łatwo się rozpada, tworząc nowe neutrony. Na określone warunki rozpoczyna się reakcja łańcuchowa.
Kiedy neutron uderza w jądro zdolne do rozszczepienia, powstaje niestabilny związek, ale bardzo szybko (w 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 cząstki - produkty rozszczepienia o wiele rzędów wielkości przekraczają energię uwalnianą podczas dowolnego aktu reakcji chemicznej, w której skład jąder się nie zmienia.
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 plastyczny i dobrze przetworzony (to jest to faza, którą starają się zachować dzięki dodatkom stopowym). Podczas kompresji detonacyjnej nie może dojść do przejść fazowych - pluton znajduje się w stanie quasi-ciekłym. Przemiany fazowe są niebezpieczne w produkcji: przy dużych rozmiarach części, nawet przy niewielkiej zmianie gęstości, można osiągnąć stan krytyczny. Oczywiście stanie się to bez wybuchu - przedmiot po prostu się nagrzeje, ale niklowanie można zresetować (a pluton jest bardzo toksyczny).
Zespół 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 których 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 wchodzi 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 kształt zespołu, który oszczędza największą liczbę neutronów, 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.
Pierwszy ładunki nuklearne Jako źródła neutronów zastosowano polon i beryl (w środku).
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 mniejszy promień, 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 moderatorem. 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 sferycznej) wystrzeliwany jest wysoce stabilny (pod względem prędkości detonacji) materiał wybuchowy jest obliczana przy użyciu metod geometrii Riemanna). Detonacja z prędkością około 8 km/s przebiegnie wzdłuż rowków absolutnie równe odległości, dotrze do otworów w tym samym czasie i zdetonuje ładunek główny - jednocześnie we wszystkich wymaganych punktach.
Zdjęcia przedstawiają pierwsze chwile życia kula ogniaładunek jądrowy - dyfuzja radiacyjna (a), ekspansja gorącej plazmy i tworzenie „pęcherz” (b) oraz wzrost mocy promieniowania w zakresie widzialnym po oddzieleniu fali uderzeniowej (c).
Uderz do wewnątrz
Wybuch skierowany do wewnątrz ściska zespół pod ciśnieniem ponad miliona atmosfer. Powierzchnia zespołu zmniejsza się, 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 zapobiega rozerwaniu się zespołu, jest bezwładność: aby rozciągnąć kulkę plutonu tylko o 1 cm w ciągu dziesięciu nanosekund, konieczne jest nadanie substancji przyspieszenia dziesiątki bilionów razy większe niż przyspieszenie swobodnej upadek, a to nie jest łatwe.
Ostatecznie jednak materia rozlatuje się, rozszczepienie ustaje, ale na tym proces się nie kończy: energia jest redystrybuowana między zjonizowanymi fragmentami oddzielonych jąder i innymi cząstkami emitowanymi podczas rozszczepienia. Ich energia jest rzędu dziesiątek, a nawet setek MeV, ale tylko neutralne elektrycznie, 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 - nie jest to już jednak 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 gołych jąder, wyrwane z nich elektrony i promieniowanie o gęstości gramów na centymetr sześcienny (wyobraźcie sobie, jak dobrze można się opalać w świetle, 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, reemitowany 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: z w środku prawie nie ma materii, wszystko leci ze środka przez bezwładność, ale 30 mikrosekund po wybuchu prędkość tego lotu to ponad 100 km/s, a ciśnienie hydrodynamiczne w substancji to ponad 150 000 atm! Powłoka nie jest przeznaczona do zbyt cienkiej, 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 (w którym przyspieszany jest jon deuteru). pole elektryczne) „utknie” w rdzeniu docelowym (tryt). Jeśli proton ugrzęźnie, neutron odrywa się i staje się wolny.
Który z mechanizmów przekazywania energii kuli ognia? środowisko przeważa, zależy od siły wybuchu: jeśli jest duża, główną rolę odgrywa dyfuzja promieniowania, jeśli jest mała, 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 moc wyjściowa energii świetlnej jest większa 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, niszczącego wszelkie więzy siłowe, rozpalając się nieznośnym dla oczu blaskiem.
Wreszcie fala uderzeniowa przemieszcza się daleko od miejsca wybuchu, gdzie pozostaje luźna i osłabiona, ale wielokrotnie rozszerzana nad chmurą skondensowanych oparów, 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 nazywane jest „grzybem atomowym”.
inicjacja neutronowa
Uważni czytelnicy mogą z ołówkiem w ręku 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 się” jądra, neutrony przekazują im część swojej energii, im większe, tym lżejsze (bliższe masy) jądra. Im więcej zderzeń biorą udział neutrony, tym 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 z neutronami o coraz niższych energiach. 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 wrze okresowo. Uwolnione bąbelki pary zmniejszają średnią gęstość substancji rozszczepialnej, reakcja łańcuchowa ustaje, a gdy bąbelki opuszczają ciecz, błysk rozszczepienia jest powtarzany (jeśli naczynie jest zatkane, para rozbije je - ale będzie to termiczne eksplozja, pozbawiona wszystkich typowych „jądrowych” znaków).
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 połączony z berylem w momencie kompresji i powodujący 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 jest już bardzo nietrwały – 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 otrzymawszy misja bojowa, przy ustalaniu, która moc uderzenia nuklearnego jest koniecznie wskazana, 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.