Ядерное оружие: история создания, устройство и поражающие факторы

 

3.2 Строение ядерной бомбы

 

В качестве прототипа мной была взята плутониевая бомба "Толстяк" (рис.2.) сброшенная 9 августа 1945 года на японский город Нагасаки.

 

Рисунок 2 - Атомная бомба "Толстяк"

 

Схема этой бомбы (типичная для плутониевых однофазных боеприпасов) примерно следующая:

1. Нейтронный инициатор - шар диаметром порядка 2 см из бериллия, покрытый тонким слоем сплава иттрий-полоний или металлического полония-210 - первичный источник нейтронов для резкого снижения критической массы и ускорения начала реакции. Срабатывает в момент перевода боевого ядра в закритическое состояние (при сжатии происходит смешение полония и бериллия с выбросом большого количества нейтронов). В настоящее время помимо данного типа инициирования, больше распространено термоядерное инициирование (ТИ). Термоядерный инициатор (ТИ). Находится в центре заряда (подобно НИ) где размещается небольшое количество термоядерного материала, центр которого нагревается сходящейся ударной волной и в процессе термоядерной реакции на фоне возникших температур нарабатывается значимое количество нейтронов, достаточное для нейтронного инициирования цепной реакции (рис.3.).
2. Плутоний. Используют максимально чистый изотоп плутоний-239, хотя для увеличения стабильности физических свойств (плотности) и улучшения сжимаемости заряда плутоний легируется небольшим количеством галлия.
3. Оболочка (обычно из урана), служащая отражателем нейтронов.
4. Обжимающая оболочка из алюминия. Обеспечивает бо́льшую равномерность обжима ударной волной, в то же время предохраняя внутренние части заряда от непосредственного контакта со взрывчаткой и раскалёнными продуктами её разложения.
5. Взрывчатое вещество со сложной системой подрыва, обеспечивающей синхронность подрыва всего взрывчатого вещества. Синхронность необходима для создания строго сферической сжимающей (направленной внутрь шара) ударной волны. Несферическая волна приводит к выбросу материала шара через неоднородность и невозможность создания критической массы. Создание подобной системы расположения взрывчатки и подрыва являлось в своё время одной из наиболее трудных задач. Используется комбинированная схема (система линз) из "быстрой" и "медленной" взрывчаток.
6. Корпус, изготовленный из дюралевых штампованных элементов - две сферических крышки и пояс, соединяемые болтами.

 

Рисунок 3. - Принцип действия плутониевой бомбы

 

3.3 Устройство термоядерной бомбы

 

Строение термоядерной бомбы  лучше рассмотреть на схеме Теллера-Улама:

 

 

Сама идея водородной бомбы  чрезвычайно проста. Последовательность процессов, происходящих при взрыве водородной бомбы, можно представить  следующим образом:

Сначала взрывается находящийся  внутри оболочки заряд-инициатор термоядерной реакции - небольшая атомная бомба, в результате чего возникает нейтронная вспышка и создается высокая  температура, необходимая для инициации  термоядерного синтеза. Нейтроны бомбардируют вкладыш из дейтерия лития, который  представляет собой контейнер с  жидким дейтерием. Литий под действием  нейтронов расщепляется на гелий  и тритий. Плотности материала  капсулы возрастают в десятки  тысяч раз. Находящийся в центре урановый (плутониевый) стержень в результате сильной ударной волны также  сжимается в несколько раз  и переходит в надкритическое состояние. Быстрые нейтроны, образовавшиеся при взрыве ядерного заряда, замедлившись в дейтерии лития до тепловых скоростей, приводят к цепным реакциям деления  урана (плутония), что действует наподобие  дополнительного запала, вызывает дополнительные увеличения давления и температуры. Температура, возникающая в результате термоядерной реакции повышается до 300 млн. К, вовлекая в синтез все большее и большее количество водорода.

Таким образом, атомный запал  создает необходимые для синтеза  материалы непосредственно в  самой приведенной в действие бомбе.

Все реакции, конечно, протекают  настолько быстро, что воспринимаются как мгновенные.

 

3.4 Нейтронная бомба

 

Целью создания нейтронного  оружия в 60-х-70-х годах являлось получение  тактической боеголовки, главным  поражающим фактором в котором являлся  бы поток быстрых нейтронов, излучаемых из области взрыва.

Создание такого оружия обусловила низкая эффективность обычных тактических  ядерных зарядов против бронированных  целей, таких как танки, бронемашины  и т.п. Благодаря наличию бронированного корпуса и системы фильтрации воздуха бронетехника способна противостоять  всем поражающим факторам ядерного взрыва. Поток нейтронов же с легкостью  проходит даже через толстую стальную броню. При мощности в 1 кт смертельная доза облучения в 8000 рад, которая ведет к немедленной и быстрой смерти (минуты), будет получена экипажем танка на расстоянии в 700 м. Опасный для жизни уровень достигается на дистанции 1100. также дополнительно, нейтроны создают в конструкционных материалах (например, броне танка) наведенную радиоактивность.

Из-за очень сильного поглощения и рассеивания нейтронного излучения  в атмосфере делать мощные заряды с увеличенным выходом излучения  нецелесообразно. Максимальная мощность боеголовок составляет ~1 Кт. Хотя о нейтронных бомбах и говорят, что они оставляют материальные ценности неразрушенными, это не совсем так. В пределах радиуса нейтронного поражения (около 1 километра) ударная волна может уничтожить или сильно повредить большинство зданий.

Из особенностей конструкции  стоит отметить отсутствие плутониевого запального стержня. Из-за малого количества термоядерного топлива и низкой температуры начала реакции необходимость  в нем отсутствует. Весьма вероятно, что зажигание реакции происходит в центре капсулы, где в результате схождения ударной волны развивается  высокое давление и температура.

Нейтронный заряд конструктивно  представляет собой обычный ядерный  заряд малой мощности, к которому добавлен блок, содержащий небольшое  количество термоядерного топлива (смесь дейтерия и трития с большим  содержанием последнего, как источника  быстрых нейтронов). При подрыве  взрывается основной ядерный заряд, энергия которого используется для  запуска термоядерной реакции. При  этом нейтроны не должны поглощаться материалами бомбы и, что особо важно, необходимо предотвратить их захват атомами делящегося материала.

 

 

Большая часть энергии  взрыва при применении нейтронного  оружия выделяется в результате запущенной реакции синтеза. Конструкция заряда такова, что до 80 % энергии взрыва составляет энергия потока быстрых  нейтронов, и только 20 % приходится на остальные поражающие факторы (ударную  волну, электромагнитный импульс, световое излучение).

Общее количество делящихся  материалов для 1-кт нейтронной бомбы  где-то 10 кг.750-тонный энергетический выход синтеза означает наличие 10 граммов дейтерий-тритиевой смеси.

 

Заключение

 

Хиросима и Нагасаки - это предостережение на будущее. В современную эпоху в решении  вопросов войны и мира не должно быть места случайностям. Преступная по отношению ко всему человечеству, бессмысленная для решения спорных  международных проблем и политических конфликтов термоядерная война была лишь политикой национального самоубийства для тех, кто осмелился бы ее развязать. При любом ее исходе мир оказался бы в неизмеримо худшем положении, чем  до нее, так что участи погибших могли  бы, пожалуй, позавидовать оставшиеся в живых.

По мнению специалистов, наша планета опасно перенасыщена ядерным  оружием. Уже в начале XXI века в  мире накоплены огромные такие запасы ядерного оружия. Такие арсеналы таят в себе огромную опасность для  всей планеты, именно планеты, а не отдельных  стран. Их создание поглощает огромные материальные средства, которые можно  было бы использовать для борьбы с  болезнями, неграмотностью, нищетой.

Ученые считают, что при  нескольких крупномасштабных ядерных  взрывах, повлекших за собой сгорание лесных массивов, городов, огромные слоя дыма, гари поднялись бы к стратосфере, блокируя тем самым путь солнечной  радиации. Это явление носит название “ядерная зима”. Зима продлится несколько  лет, может даже всего пару месяцев, но за это время будет почти  полностью уничтожен озоновый слой Земли. На Землю хлынут потоки ультрафиолетовых лучей. Моделирование данной ситуации показывает, что в результате взрыва мощностью в 100 Кт температура понизится в среднем у поверхности Земли на 10-20 градусов. После ядерной зимы дальнейшее естественное продолжение жизни на Земле будет довольно проблематичным:

Окончание холодной войны  немного разрядило международную  политическую обстановку. Подписаны ряд договоров о прекращении ядерных испытаний и ядерном разоружении.

К сожалению, сейчас, в мире обстановка обострилась в связи  с войной в Ираке, но пока существуют организации Объединенных Наций (ООН) и Защиты прав человека, у нас  есть надежда на благоразумие и соблюдение США всех правовых резолюций.

Сегодня люди должны подумать о своем будущем, о том в  каком мире они будут жить уже  в ближайшие десятилетия.

 

Литература

 

1. Афанасьев Ю.Г. , Овчаренко А.Г. и др. Безопасность жизнедеятельности. - Бийск: Изд-во АГТУ, 2003. - 169 с.

2. Кукин П.П., Лапин В.Л. и др. Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 2002. - 319 с.

3. Гусев Н.Г., Беляев В.А. Радиоактивные выбросы в биосферу. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 256 с.

4. Боровской Ю.В., Шубина Е.П. и др. Гражданская оборона. - М.: Просвещение. 1991. 223 с.

5. Internet: http://www.nuclear-attack.com - наглядные материалы с испытательных полигонов

6. Internet: http://rhbz.ru/nuclear-weapon.html - сайт, ознакомляющий с оружием массового поражения