Ядерное оружие все о нем. Ядерное оружие третьего поколения. Действие ударной волны

Содержание статьи

ЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ, в отличие от обычного оружия, оказывает разрушающее действие за счет ядерной, а не механической или химической энергии. По разрушительной мощи только взрывной волны одна единица ядерного оружия может превосходить тысячи обычных бомб и артиллерийских снарядов. Кроме того, ядерный взрыв оказывает на все живое губительное тепловое и радиационное действие, причем иногда на больших площадях.

В это время велась подготовка к вторжению войск союзников в Японию. Чтобы обойтись без вторжения и избежать связанных с ним потерь – сотен тысяч жизней военнослужащих союзных войск, – 26 июля 1945 президент Трумэн из Потсдама предъявил ультиматум Японии: либо безоговорочная капитуляция, либо «быстрое и полное уничтожение». Японское правительство не ответило на ультиматум, и президент отдал приказ сбросить атомные бомбы.

6 августа самолет B-29 «Энола-Гэй», поднявшийся в воздух с базы на Марианских островах, сбросил на Хиросиму бомбу из урана-235 мощностью ок. 20 кт. Большой город состоял в основном из легких деревянных построек, но в нем было много и железобетонных зданий. Бомба, взорвавшаяся на высоте 560 м, опустошила зону площадью ок. 10 кв. км. Были разрушены практически все деревянные строения и многие даже самые прочные дома. Пожары нанесли городу непоправимый ущерб. Было убито и ранено 140 тыс. человек из 255-тысячного населения города.

Японское правительство и после этого не сделало недвусмысленного заявления о капитуляции, и поэтому 9 августа была сброшена вторая бомба – на этот раз на Нагасаки. Людские потери, хотя и не такие, как в Хиросиме, были тем не менее огромны. Вторая бомба убедила японцев в невозможности сопротивления, и император Хирохито предпринял шаги в направлении капитуляции Японии.

В октябре 1945 президент Трумэн законодательным порядком передал ядерные исследования под гражданский контроль. Законопроектом, принятым в августе 1946, была учреждена комиссия по атомной энергии из пяти членов, назначаемых президентом США.

Эта комиссия прекратила свою деятельность 11 октября 1974, когда президент Дж.Форд создал комиссию по ядерной регламентации и управление по энергетическим исследованиям и разработкам, причем на последнее возлагалась ответственность за дальнейшие разработки ядерного оружия. В 1977 было создано министерство энергетики США, которое должно было контролировать научные исследования и разработки в области ядерного оружия.

ИСПЫТАНИЯ

Ядерные испытания проводятся в целях общего исследования ядерных реакций, совершенствования оружейной техники, проверки новых средств доставки, а также надежности и безопасности методов хранения и обслуживания оружия. Одна из главных проблем при проведении испытаний связана с необходимостью обеспечения безопасности. При всей важности вопросов защиты от прямого воздействия ударной волны, нагрева и светового излучения первостепенное значение имеет все-таки проблема радиоактивных осадков. Пока что не создано «чистого» ядерного оружия, не приводящего к выпадению радиоактивных осадков.

Испытания ядерного оружия могут проводиться в космосе, в атмосфере, на воде или на суше, под землей или под водой. Если они проводятся над землей или над водой, то в атмосферу вносится облако мелкой радиоактивной пыли, которая затем широко рассеивается. При испытаниях в атмосфере образуется зона долго сохраняющейся остаточной радиоактивности. Соединенные Штаты, Великобритания и Советский Союз отказались от атмосферных испытаний, ратифицировав в 1963 договор о запрещении ядерных испытаний в трех средах. Франция последний раз провела атмосферное испытание в 1974. Самое последнее испытание в атмосфере было проведено в КНР в 1980. После этого все испытания проводились под землей, а Францией – под океанским дном.

ДОГОВОРЫ И СОГЛАШЕНИЯ

В 1958 Соединенные Штаты и Советский Союз договорились о моратории на испытания в атмосфере. Тем не менее СССР возобновил испытания в 1961, а США – в 1962. В 1963 комиссия ООН по разоружению подготовила договор о запрещении ядерных испытаний в трех средах: атмосфере, космическом пространстве и под водой. Договор ратифицировали Соединенные Штаты, Советский Союз, Великобритания и свыше 100 других государств-членов ООН. (Франция и КНР тогда его не подписали.)

В 1968 был открыт к подписанию договор о нераспространении ядерного оружия, подготовленный тоже комиссией ООН по разоружению. К середине 1990-х годов его ратифицировали все пять ядерных держав, а всего подписали 181 государство. В число 13 не подписавших входили Израиль, Индия, Пакистан и Бразилия. Договор о нераспространении ядерного оружия запрещает владеть ядерным оружием всем странам, кроме пяти ядерных держав (Великобритании, КНР, России, Соединенных Штатов и Франции). В 1995 этот договор был продлен на неопределенный срок.

Среди двусторонних соглашений, заключенных между США и СССР, были договоры об ограничении стратегических вооружений (ОСВ-I в 1972, ОСВ-II в 1979), об ограничении подземных испытаний ядерного оружия (1974) и о подземных ядерных взрывах в мирных целях (1976).

В конце 1980-х годов упор был перенесен со сдерживания роста вооружений и ограничения ядерных испытаний на сокращение ядерных арсеналов сверхдержав. Договор о ядерных вооружениях средней и меньшей дальности, подписанный в 1987, обязывал обе державы ликвидировать свои запасы ядерных ракет наземного базирования с дальностью 500–5500 км. Переговоры между США и СССР о сокращении наступательных вооружений (СНВ), проводившиеся как продолжение переговоров ОСВ, завершились в июле 1991 заключением договора (СНВ-1), по которому обе стороны согласились сократить примерно на 30% свои запасы ядерных баллистических ракет большой дальности. В мае 1992, когда распался Советский Союз, США подписали соглашение (т.н. Лиссабонский протокол) с бывшими республиками СССР, владевшими ядерным оружием, – Россией, Украиной, Белоруссией и Казахстаном, – в соответствии с которым все стороны обязаны выполнять договор СНВ-1. Был также подписан договор СНВ-2 между Россией и США. Им устанавливается предельное число боеголовок для каждой из сторон, равное 3500. Сенат США ратифицировал этот договор в 1996.

Договором по Антарктике от 1959 был введен принцип безъядерной зоны. С 1967 вошел в силу договор о запрещении ядерного оружия в Латинской Америке (Тлателолькский договор), а также договор о мирном исследовании и использовании космического пространства. Велись переговоры и о других безъядерных зонах.

РАЗРАБОТКИ В ДРУГИХ СТРАНАХ

Советский Союз взорвал свою первую атомную бомбу в 1949, а термоядерную – в 1953. В арсеналах СССР имелось тактическое и стратегическое ядерное оружие, в том числе совершенные системы доставки. После распада СССР в декабре 1991 российский президент Б.Ельцин стал добиваться того, чтобы ядерное оружие, размещенное на Украине, в Белоруссии и Казахстане, было перевезено для ликвидации или хранения в Россию. Всего к июню 1996 было приведено в неработоспособное состояние 2700 боеголовок в Белоруссии, Казахстане и Украине, а также 1000 – в России.

В 1952 Великобритания взорвала свою первую атомную бомбу, а в 1957 – водородную. Эта страна полагается на небольшой стратегический арсенал баллистических ракет подводного базирования БРПЛ (т.е. запускаемых с подлодок), а также на использование (до 1998) авиационных средств доставки.

Франция провела испытания ядерного оружия в пустыне Сахара в 1960, а термоядерного – в 1968. До начала 1990-х годов французский арсенал тактического ядерного оружия состоял из баллистических ракет малой дальности и ядерных бомб, доставляемых самолетами. Стратегические вооружения Франции – это баллистические ракеты промежуточной дальности и БРПЛ, а также ядерные бомбардировщики. В 1992 Франция приостановила проведение испытаний ядерного оружия, но в 1995 возобновила их – для модернизации боеголовок ракет подводного базирования. В марте 1996 французское правительство объявило, что полигон для запуска стратегических баллистических ракет, расположенный на плато д"Альбион в центральной Франции, будет поэтапно ликвидирован.

КНР в 1964 стала пятой ядерной державой, а в 1967 взорвала термоядерное устройство. Стратегический арсенал КНР состоит из ядерных бомбардировщиков и баллистических ракет промежуточной дальности, а тактический – из баллистических ракет средней дальности. В начале 1990-х годов КНР дополнила свой стратегический арсенал баллистическими ракетами подводного базирования. После апреля 1996 КНР оставалась единственной ядерной державой, не прекратившей ядерных испытаний.

Распространение ядерного оружия.

Кроме перечисленных выше, имеются и другие страны, располагающие технологией, необходимой для разработки и создания ядерного оружия, но те из них, которые подписали договор о нераспространении ядерного оружия, отказались от применения ядерной энергии в военных целях. Известно, что Израиль, Пакистан и Индия, не подписавшие названного договора, имеют ядерное оружие. КНДР, подписавшая договор, подозревается в скрытном проведении работ по созданию ядерного оружия. В 1992 ЮАР объявила, что в ее распоряжении имелось шесть единиц ядерного оружия, но они были уничтожены, и ратифицировала договор о нераспространении. Инспектирование, проведенное специальной комиссией ООН и МАГАТЭ в Ираке после войны в Персидском заливе (1990–1991), показало, что у Ирака имелась серьезно поставленная программа разработки ядерного, биологического и химического оружия. Что касается его ядерной программы, то ко времени войны в Персидском заливе Ираку оставалось лишь два-три года до создания готового к применению ядерного оружия. Правительства Израиля и США утверждают, что своя программа разработки ядерного оружия имеется у Ирана. Но Иран подписал договор о нераспространении, а в 1994 вошло в силу соглашение с МАГАТЭ о международном контроле. С тех пор инспекторы МАГАТЭ не сообщали фактов, свидетельствующих о работах по созданию ядерного оружия в Иране.

ДЕЙСТВИЕ ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА

Ядерное оружие предназначено для уничтожения живой силы и военных объектов противника. Важнейшими поражающими факторами для людей являются ударная волна, световое излучение и проникающая радиация; разрушающее действие на военные объекты обусловлено в основном ударной волной и вторичными тепловыми эффектами.

При детонации взрывчатых веществ обычного типа почти вся энергия выделяется в виде кинетической энергии, которая практически полностью переходит в энергию ударной волны. При ядерном и термоядерном взрывах по реакции деления ок. 50% всей энергии переходит в энергию ударной волны, а ок. 35% – в световое излучение. Остальные 15% энергии высвобождаются в форме разных видов проникающей радиации.

При ядерном взрыве образуется сильно нагретая, светящаяся, приблизительно сферическая масса – т.н. огненный шар. Он сразу же начинает расширяться, охлаждаться и подниматься вверх. По мере его охлаждения пары в огненном шаре конденсируются, образуя облако, содержащее твердые частицы материала бомбы и капельки воды, что придает ему вид обычного облака. Возникает сильная воздушная тяга, всасывающая в атомное облако подвижный материал с поверхности земли. Облако поднимается, но через некоторое время начинает медленно опускаться. Опустившись до уровня, на котором его плотность близка к плотности окружающего воздуха, облако расширяется, принимая характерную грибовидную форму.

Таблица 1. Действие ударной волны

Таблица 1. ДЕЙСТВИЕ УДАРНОЙ ВОЛНЫ
Объекты и избыточное давление, необходимое для их серьезного повреждения	Радиус серьезного повреждения, м
	5 кт	10 кт	20 кт
Танки (0,2 МПа)	120	150	200
Автомашины (0,085 МПа)	600	700	800
Люди в застроенной местности (вследствие предсказуемых вторичных эффектов)	600	800	1000
Люди на открытой местности (вследствие предсказуемых вторичных эффектов)	800	1000	1400
Железобетонные здания (0,055 МПа)	850	1100	1300
Самолеты на земле (0,03 МПа)	1300	1700	2100
Каркасные здания (0,04 МПа)	1600	2000	2500

Прямое энергетическое действие.

Действие ударной волны.

Через долю секунды после взрыва от огненного шара распространяется ударная волна – как бы движущаяся стена горячего сжатого воздуха. Толщина этой ударной волны значительно больше, чем при обычном взрыве, и поэтому она дольше воздействует на встречный объект. Скачок давления причиняет ущерб из-за увлекающего действия, приводящего к перекатыванию, обрушению и разметыванию объектов. Сила ударной волны характеризуется создаваемым ею избыточным давлением, т.е. превышением нормального атмосферного давления. При этом пустотелые структуры легче разрушаются, нежели сплошные или армированные. Приземистые и подземные сооружения в меньшей мере подвержены разрушительному действию ударной волны, чем высокие здания.
Тело человека обладает удивительной стойкостью к ударной волне. Поэтому прямое воздействие избыточного давления ударной волны не приводит к значительным людским потерям. Большей частью люди гибнут под обломками обрушивающихся зданий и получают травмы от быстро движущихся предметов. В табл. 1 представлен ряд различных объектов с указанием избыточного давления, вызывающего серьезные повреждения, и радиуса зоны, в которой наблюдается серьезное повреждение при взрывах мощностью 5, 10 и 20 кт тротилового эквивалента.

Действие светового излучения.

Как только возникает огненный шар, он начинает испускать световое излучение, в том числе инфракрасное и ультрафиолетовое. Происходят две вспышки светового излучения: интенсивная, но малой длительности, при взрыве, обычно слишком короткая, чтобы вызвать значительные людские потери, а затем вторая, менее интенсивная, но более длительная. Вторая вспышка оказывается причиной почти всех людских потерь, обусловленных световым излучением.
Световое излучение распространяется прямолинейно и действует в пределах видимости огненного шара, но не обладает сколько-нибудь значительной проникающей способностью. Надежной защитой от него может быть непрозрачная ткань, например палаточная, хотя сама она может загореться. Светлоокрашенные ткани отражают световое излучение, а поэтому требуют для воспламенения большей энергии излучения, чем темные. После первой вспышки света можно успеть спрятаться за тем или иным укрытием от второй вспышки. Степень поражения человека световым излучением зависит от того, в какой мере открыта поверхность его тела.
Прямое действие светового излучения обычно не приводит к большим повреждениям материалов. Но поскольку такое излучение вызывает возгорание, оно может причинять большой ущерб вследствие вторичных эффектов, о чем свидетельствуют колоссальные пожары в Хиросиме и Нагасаки.

Проникающая радиация .

Начальная радиация, состоящая в основном из гамма-излучения и нейтронов, испускается самим взрывом в течение примерно 60 с. Она действует в пределах прямой видимости. Ее поражающее действие можно уменьшить, если, заметив первую взрывную вспышку, сразу спрятаться в укрытие. Начальная радиация обладает значительной проникающей способностью, так что для защиты от нее требуется толстый лист металла или толстый слой грунта. Стальной лист толщиной 40 мм пропускает половину падающей на него радиации. Как поглотитель радиации сталь в 4 раза эффективнее бетона, в 5 раз – земли, в 8 раз – воды, и в 16 раз – дерева. Но она в 3 раза менее эффективна, чем свинец.
Остаточная радиация испускается длительное время. Она может быть связана с наведенной радиоактивностью и с радиоактивными осадками. В результате действия нейтронной составляющей начальной радиации на грунт вблизи эпицентра взрыва грунт становится радиоактивным. При взрывах на поверхности земли и на небольшой высоте наведенная радиоактивность особенно велика и может сохраняться длительное время.
«Радиоактивными осадками» называется загрязнение частицами, выпадающими из радиоактивного облака. Это частицы делящегося материала самой бомбы, а также материала, затянутого в атомное облако с земли и ставшего радиоактивным в результате облучения нейтронами, высвобождающимися в ходе ядерной реакции. Такие частицы постепенно оседают, что приводит к радиоактивному загрязнению поверхностей. Более тяжелые из них быстро оседают неподалеку от места взрыва. Более легкие радиоактивные частицы, уносимые ветром, могут оседать на расстоянии многих километров, заражая большие площади на протяжении длительного времени.
Прямые людские потери от радиоактивных осадков могут быть значительны вблизи эпицентра взрыва. Но с увеличением расстояния от эпицентра интенсивность радиации быстро уменьшается.

Виды поражающего действия радиации.

Радиация разрушает ткани тела. Поглощенная доза излучения – это энергетическая величина, измеряемая в радах (1 рад = 0,01 Дж/кг) для всех видов проникающего излучения. Разные виды излучения оказывают разное действие на организм человека. Поэтому экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучения измеряется в рентгенах (1Р = 2,58×10–4 Кл/кг). Вред, нанесенный человеческой ткани поглощением радиации, оценивается в единицах эквивалентной дозы излучения – бэрах (бэр – биологический эквивалент рентгена). Чтобы вычислить дозу в рентгенах, необходимо дозу в радах умножить на т.н. относительную биологическую эффективность рассматриваемого вида проникающей радиации.
Все люди на протяжении своей жизни поглощают некоторое природное (фоновое) проникающее излучение, а многие – искусственное, например рентгеновское. Человеческий организм, по-видимому, справляется с таким уровнем облучения. Вредные же последствия наблюдаются тогда, когда либо полная накопленная доза слишком велика, либо облучение произошло за короткое время. (Правда, доза, полученная в результате равномерного облучения на протяжении более длительного времени, тоже может приводить к тяжелым последствиям.)
Как правило, полученная доза облучения не приводит к немедленному поражению. Даже летальные дозы могут в течение часа и более никак не сказываться. Ожидаемые результаты облучения (всего тела) человека разными дозами проникающей радиации представлены в табл. 2.

Таблица 2. Биологическая реакция людей на проникающую радиацию

Таблица 2. БИОЛОГИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ ЛЮДЕЙ НА ПРОНИКАЮЩУЮ РАДИАЦИЮ
Номинальная доза, рад	Появление первых симптомов	Снижение боеспособности	Госпитализация и дальнейшее протекание
0–70	В пределах 6 ч легкие случаи проходящей головной боли и тошноты – до 5% группы в верхней части диапазона дозы.	Нет.	Госпитализация не требуется. Работоспособность сохраняется.
70–150	В пределах 3–6 ч проходящая слабая головная боль и тошнота. Слабая рвота – до 50% группы.	Небольшое снижение способности выполнять свои обязанности у 25% группы. До 5% могут быть небоеспособ-ными.	Возможна госпитализация (20–30 сут) менее чем 5% в верхней части диапазона дозы. Возвращение в строй, летальные исходы крайне маловероятны.
150–450	В пределах 3 ч головная боль, тошнота и слабость. Легкие случаи поноса. Рвота – до 50% группы.	Сохраняется способность выполнять простые задачи. Способность выполнять боевые и сложные задачи может быть снижена. Свыше 5% небоеспособных в нижней части диапазона дозы (больше – с увеличением дозы).	Показана госпитализация (30–90 сут) после латентного периода 10–30 сут. Смертельные исходы (от 5% и менее до 50% в верхней части диапазона дозы). При наибольших дозах возвращение в строй маловероятно.
450–800	В пределах 1 ч сильная тошнота и рвота. Понос, лихорадочное состояние в верхней части диапазона.	Сохраняется способность выполнять простые задачи. Значительное снижение боеспособности в верхней части диапазона на период более 24 ч.	Госпитализация (90–120 сут) для всей группы. Латентный период 7–20 сут. 50% смертельных исходов в нижней части диапазона с увеличением к верхнему пределу. 100% смертельных исходов в пределах 45 сут.
800–3000	В пределах 0,5–1 ч сильные и продолжительные рвота и понос, лихорадка	Значительное снижение боеспособности. В верхней части диапазона у некоторых период временной полной небоеспособности.	Показана госпитализация для 100%. Латентный период менее 7 сут. 100% смертельных исходов в пределах 14 сут.
3000–8000	В пределах 5 мин сильные и продолжительные понос и рвота, лихорадка и упадок сил. В верх-ней части диапазона дозы возможны судороги.	В пределах 5 мин полный выход из строя на 30–45 мин. После этого частичное восстановление, но с функциональными расстройствами до летального исхода.	Госпитализация для 100%, латентный период 1–2 сут. 100% смертельных исходов в пределах 5 сут.
> 8000	В пределах 5 мин. те же симптомы, что и выше.	Полный, необратимый выход из строя. В пределах 5 мин потеря способности выполнять задачи, требующие физических усилий.	Госпитализация для 100%. Латентного периода нет. 100% смертельных исходов через 15–48 ч.

Истории развития человечества всегда сопутствовали войны, как способ решения конфликтов насилием. Цивилизация перенесла более пятнадцати тысяч малых и больших вооруженных конфликтов, потери человеческих жизней исчисляются миллионами. Только в девяностых годах прошлого века случилось более ста военных столкновений, с участием девяноста стран мира.

Одновременно, научные открытия, технический прогресс позволили создавать оружие уничтожения все большей мощности и изощренности применения. В двадцатом веке пиком массового разрушительного воздействия и инструментом политики стало ядерное оружие.

Устройство атомной бомбы

Современные ядерные бомбы как средства поражения противника создаются на основе передовых технических решений, суть которых широкой огласке не придается. Но основные элементы присущие этому виду оружия, можно рассмотреть на примере устройства ядерной бомбы с кодовым названием «Толстяк», сброшенной в 1945 году на один из городов Японии.

Мощность взрыва равнялась 22.0 кт в тротиловом эквиваленте.

Она имела следующие конструктивные особенности:

• длинна изделия составляла 3250.0 мм, при диаметре объемной части — 1520.0 мм. Общий вес более 4.5 тонн;
• корпус представлен эллиптической формой. Во избежание преждевременного разрушения из — за попадания зенитных боеприпасов и нежелательных воздействий иного рода, для его изготовления использовалась 9.5 мм бронированная сталь;
• корпус разделен на четыре внутренние части: нос, две половины эллипсоида (основной — отсек для ядерной начинки), хвост.
• носовой отсек укомплектован аккумуляторными батареями;
• основной отсек, как носовой, для предупреждения попадания вредных сред, влаги, создания комфортных условий для работы бородатчика вакуумируются;
• в эллипсоиде размещалось плутониевое ядро, охваченное урановым тампером (оболочкой). Он играл роль инерционного ограничителя течением ядерной реакции, обеспечивая максимальную активности оружейного плутония, путем отражения нейтронов к стороне активной зоны заряда.

Внутри ядра размещали первичный источник нейтронов, носящий название инициатор или «ежик». Представлен бериллием шарообразной формы диаметром 20.0 мм с наружным покрытием на основе полония — 210.

Следует отметить, что экспертным сообществом такая конструкция ядерного боеприпаса определена, малоэффективной, ненадежной при использовании. Нейтронное инициирование неуправляемого типа в дальнейшем не использовалось.

Принцип действия

Процесс деления ядер урана 235 (233) и плутония 239 (это то, из чего состоит ядерная бомба) с огромным выделением энергии при ограничении объема — называют ядерным взрывом. Атомная структура радиоактивных металлов имеет неустойчивую форму — они постоянно делятся на другие элементы.

Процесс сопровождается отрывом нейронов, часть из которых, попадает на соседние атомы, инициируют дальнейшую реакцию, сопровождающуюся выделением энергии.

Принцип заключается следующим: сокращение время распада приводит к большей интенсивности процесса, а сосредоточение нейронов на бомбардировках ядер приводит к цепной реакции. При совмещении двух элементов до критической массы создастся сверхкритическая, приводящая к взрыву.

В бытовых условиях спровоцировать активную реакцию невозможно — нужны высокие скорости сближения элементов — не менее 2.5 км/с. Достижение этой скорости в бомбе возможно при применении комбинирующих друг друга типов взрывчатки (быстрой и медленной), балансирующих плотность сверхкритической массы, производящий атомный взрыв.

Ядерные взрывы относят к результатам деятельности человека на планете или ее орбите. Природные процессы такого рода возможны лишь на некоторых звездах космического пространства.

Атомные бомбы по праву считают самым мощным и разрушительным оружием массового поражения. Тактическое применение решает задачи по уничтожению стратегических, военных объектов наземного, а также глубинного базирования, поражения значительного скопления техники, живой силы противника.

Глобально применить можно только преследуя цель полного истребления населения и инфраструктуры на значительных территориях.

Для достижения определенных целей, выполнения задач тактического и стратегического характера подрывы атомных боеприпасов могут проводить:

• на критических и малых высотах (выше и ниже 30.0 км);
• в непосредственном прикосновении с земной корой (водой);
• подземно (или подводный взрыв).

Ядерный взрыв характеризуется мгновенным выделением огромной энергии.

Приводящей к поражению объектов и человека следующим образом:

• Ударная волна. При взрыве выше или на земной коре (воде) называют воздушной волной, под землей (водой) — сейсмовзрывной волной. Воздушная волна образуется после критичного сжатия воздушных масс и распространяется окружностью до затухания со скоростью, превышающей звук. Приводит как прямому поражению живой силы, так и косвенному (взаимодействием с осколками разрушенных объектов). Действие избыточного давления делает технику нефункциональной путем перемещения и ударов о поверхность земли;
• Световое излучение. Источник — световая часть, образованная испарением изделия с массами воздуха, при наземном применении — паров грунта. Воздействие происходит в ультрафиолетовом и инфракрасном спектрах. Его поглощение предметами и людьми провоцирует обугливание, плавление и горение. Степень поражения зависима от удаления эпицентра;
• Проникающая радиация — это движущееся от места разрыва нейтроны и гамма — лучи. Воздействие на биологические ткани приводит к ионизации молекул клеток, приводящих к лучевой болезни организма. Поражение имущества сопряжено с реакциями деления молекул в поражающих элементах боеприпасов.
• Радиоактивное заражение. При наземном взрыве происходит подъем паров грунта, пыли и прочего. Возникает облако, перемещающееся в направлении движения воздушных масс. Источники поражения представлены продуктами деления активной части ядерного боеприпаса, изотопами, не разрушенными частями заряда. При движении радиоактивного облака происходит сплошное радиационное заражение местности;
• Электромагнитный импульс. Взрыв сопровождает появление электромагнитных полей (от 1.0 до 1000 м) в виде импульса. Они приводят к выходу из строя электрических приборов, средств управления и связи.

Совокупность факторов ядерного взрыва наносит разно — уровневое поражение живой силе, технике и инфраструктуре противника, а фатальность последствий связана лишь с удалением от его эпицентра.

История создания ядерного оружия

Создание оружия с использованием ядерной реакции сопровождалось рядом научных открытий, теоретических и практических изысканий, в их числе:

• 1905 год — создана теория относительности, утверждающая, что небольшое количество вещества соотносится значительному выделению энергии по формуле E = mc2, где «с» представляет световую скорость (автор А. Эйнштейн);
• 1938 год — немецкими учеными проведен эксперимент по разделению атома на части путем атаки урана нейтронами, закончившийся успешно (О.Ханн и Ф. Страссманна), а физик из Великобритании дал объяснения факту выделения энергии (Р.Фриш);
• 1939 год — ученым из Франции, что при проведении цепи реакций молекул урана выделится энергия способная произвести взрыв огромной силы (Жолио — Кюри).

Последнее и стало отправной точкой для изобретения атомного оружия. Параллельной разработкой занимались Германия, Великобритания, США, Япония. Основная проблема заключалась в добычи урана потребными объемами для проведения экспериментов в этой области.

Быстрее задачу решили в США, закупив сырье у Бельгии в 1940 году.

В рамках проекта, получившего название Манхэттен, с тридцать девятого по сорок пятый год построен завод по урановой очистке, создан центр исследования ядерных процессов, привлечены для работы в нем лучшие специалисты — физики со всей части Западной Европы.

Великобритания, ведшая собственные разработки, вынуждена была, после немецкой бомбардировки, в добровольном порядке передать наработки по своему проекту военным США.

Считается, что американцы, первые, кто изобрел атомную бомбу. Испытания первого ядерного заряда проводились в штате Нью — Мехико в июле сорок пятого года. Вспышка от взрыва затмила небо, а песчаный ландшафт превратился в стекло. Через небольшой промежуток времени созданы ядерные заряды, именуемые «Малыш» и «Толстяк».

Ядерное оружие в СССР — даты и события

Становлению СССР, как ядерной державы, предшествовала длительная работа отдельных ученых и государственных институтов. Ключевые периоды и значимые даты событий представлены следующим:

• 1920 год считают началом работ советских ученых по делению атома;
• С тридцатых годов направление ядерной физики становиться приоритетным;
• Октябрь 1940 года — инициативная группа ученых — физиков выступила с предложением об использовании атомных разработок в военных целях;
• Летом 1941 года в связи с войной институты атомной энергетики переведены в тыл;
• Осенью 1941 года советская разведка проинформировала руководство страны о начале ядерных программ в Британии и Америке;
• Сентябрь 1942 года — исследования атома начали делаться полным объемом, работы по урану продолжились;
• Февраль 1943 года — создана специальная исследовательская лаборатория под руководством И. Курчатова, а общее руководство возложено на В. Молотова;

Руководил проектом В. Молотов.

• Август 1945 года — в связи проведением ядерного бомбометания в Японии, высокой важностью разработок для СССР, создан Специальный Комитет под руководство Л. Берии;
• Апрель 1946 года — создано КБ-11, ставшее разрабатывать образцы советского ядерного оружия в двух вариантах (с использованием плутония и урана);
• Средина 1948 года — работы по урану прекращены из — за малой эффективности при больших затратах;
• Август 1949 года — когда в СССР изобрели атомную бомбу, проведены испытания первой советской ядерной бомбы.

Сокращению сроков разработки изделия способствовала качественная работа разведывательных органов, сумевших получить информацию по американским ядерным разработкам. Среди тех, кто первый создал атомную бомбу в СССР, был коллектив ученых под руководством академика А. Сахарова. Они разработали более перспективные технические решения, чем используемые американцами.

Атомная бомба «РДС-1»

В 2015 — 2017 годах Россия сделала прорыв совершенствования ядерных боеприпасов и средств их доставки, тем самым заявив о государстве способном отразить любую агрессию.

Первые испытания атомной бомбы

После испытания экспериментального ядерной бомбы в штате Нью — Мексико летом сорок пятого года, последовали бомбежки японских городов Хиросимы и Нагасаки, шестого и девятого августа соответственно.

в этом году закончена разработка атомной бомбы

В 1949 году, при условиях повышенной секретности, советскими конструкторами КБ — 11 и ученым была закончена разработка атомной бомбы, носившей название РДС-1 (реактивный двигатель «С»). 29 августа на полигоне Семипалатинска прошло испытание первого советского ядерного устройства. Атомная бомба России — РДС-1 представляла собой изделие «каплевидной» формы, весом 4.6 тонн, диаметром объемной части 1.5 м, длинной 3.7 метра.

Активная часть включала плутониевый блок, позволивший достичь мощности взрыва 20.0 килотонн соразмерно тротилу. Площадка для испытаний занимала радиус двадцатью километрами. Особенности условий испытательного подрыва не обнародованы до настоящего времени.

Третьего сентября того же года американской авиационной разведкой установлено наличие в воздушных массах Камчатки следов изотопов, свидетельствующих об испытания ядерного заряда. Двадцать третьего числа, первое лицо США публично объявило, что СССР удалось испытывать атомную бомбу.

Советский Союз опроверг заявления американцев сообщением ТАСС, в котором говорилось о масштабном строительстве на территории СССР и больших объемах проведения строительных, в том числе взрывных, работ, послуживших причиной привлечения внимания иностранцев. Официальное заявление о том, что СССР располагает атомным оружием, сделано лишь в 1950 году. Поэтому до сих пор в мире не стихают споры, кто первый изобрел атомную бомбу.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и образования Украины

Одесский национальный университет имени И.И. Мечникова

на тему: «Ядерное оружие. Виды ядерного оружия»

студентки II курса 2 группы

Соценко Ирины

Одесса 2014

Введение

1. Ядерное оружие

2. Виды ядерного оружия

3. Принцип действия

4. Поражающие факторы

Список литературы

Введение

Оружие, действие которого основано на использовании ядерной (атомной) энергии, наз. ядерной или атомным оружием. Название "ядерное оружие" означает, что речь идет об оружии, которое основывается на использовании энергии, выделяющейся при преобразованиях атомных ядер. Итак, это название имеет общее, снятое значение. Термоядерная оружие - это оружие, основанное на термоядерных реакциях, т.е. на реакциях сочетания легких атомных ядер при очень высоких температурах. Водородная оружие основывается на термоядерной реакции, в которой участвует тяжелый водород - дейтерий и сверхтяжелой водород - тритий. Атомной оружием обычно называют оружие, содержащее в основном такую атомную взрывчатое вещество, как уран-233, уран-235 или плутоний-239. Однако сейчас основным типом оружия является такая, в которой при взрыве происходят разнообразные ядерные реакции в том или ином соотношении. Поэтому можно считать, что название "ядерное оружие" можно распространить на все виды оружия, в которой взрыв обусловлен ядекнимы реакциями. Во время Второй Мировой войны встал вопрос о возможности использования заранее приготовленных радиоактивных веществ в качестве наступательного оружия, то есть вопрос о так называемой радиологической войны. Основная идея этой войны заключалась в том, что радиоактивное заражение местности, промышленных предприятий и оборудования приведет к тому, что их использование станет либо невозможным, либо очень опасным, причем такое заражения не будет сопровождаться разрушением материальных ценностей. Для большей эффективности боевые средства, используемые как радиоактивные вещества, должны излучать гамма-лучи и иметь период полураспада - несколько недель или месяцев. Радиоактивные изотопы с длинным периодом полураспада излучают лучи различной интенсивности, для того чтобы они могли быть эффективными, их необходимо применять в очень больших количествах. Изотопы с коротким периодом полураспада распадаются слишком быстро и поэтому не могут проявлять своей вредного воздействия в течение долгого времени. Даже если удалось бы подобрать радиоактивный изотоп, что нужные свойства и нетрудную технологию производства, в качестве боевой радиоактивного вещества, решение проблемы производства, обращения и доставки этого изотопа, которому свойственно интенсивное гамма-излучения, с целью представляло бы значительную трудность. Кроме того, возникает проблема хранения запасов радиоактивных веществ: в результате естественного распада будет происходить непрерывная потеря их активности. Положение изменилось в результате разработки ядерных боеприпасов, которые образуют при взрыве большое количество продуктов деления. С открытием ядерного оружия взрывного действия отпала необходимость производить и хранить средства радиологической войны заранее, радиоактивные вещества образуются в результате деления в момент ядерного взрыва. Ядерное оружие по своей поражающим действием значительно превосходит обычные виды оружия. Это объясняется не только тем, что по энергии ядерный взрыв превышает обычный взрыв во много тысяч и миллионов раз, но также и тем, что ядерному оружию в отличие от обычной присущ не один, а несколько поражающих факторов.

1. Ядерное оружие

Я м дерное оружие -- совокупность ядерных боеприпасов, средств их доставки к цели и средств управления. Относится к оружию массового поражения наряду с биологическим ихимическим оружием. Ядерный боеприпас -- оружие взрывного действия, основанное на использовании ядерной энергии, высвобождающейся в результате лавинообразно протекающихцепной ядерной реакции деления тяжёлых ядер и/или термоядерной реакции синтеза лёгких ядер. Впервые ядерное оружие появилось в 1945 г. в авиации в виде ядерных бомб. Проведенное 16 июля 1945 в пустыне Аламогордо (штат Нью-Мексико США) испытание первой атомной бомбы подтвердило практическую возможность создания и последующего промышленного производства атомного оружия. В обоих бомбах, взорванных над японскими городами, были использованы процессы ядерного деления. В бомбе, сброшенной на Хиросиму, - ей было дано кодовое имя "Тонкий" - взрывчатым веществом был уран-235 (присутствует в природном уране в количестве 0,7%), а на Нагасаки была сброшена бомба из плутония (искусственно созданного элемента) - ее назвали "Толстый". Дальнейшее развитие ядерного оружия привело к появлению ее в наземных войсках и на флоте. В основе всех видов ядерного оружия взрывного действия лежат физические принципы, использованные впервые при создании атомных и водородных бомб. Поэтому ознакомление с этими бомбами позволит понять действие и других видов ядерного оружия. Ядерный взрыв осуществляется путем перевода заряда с критическому состоянию в критический, точнее в надкритичное. Вот один из вариантов схемы устройства атомного заряда. К момента взрыва общий заряд в бомбе может быть разделен на две или более частей; величина каждой части меньше критической, что исключает преждевременный взрыв в каждой из них в отдельности. Чтобы осуществить взрыв, нужно соединить все части заряда в одно целое. Сближение частей должно происходить очень быстро, чтобы за счет энергии, выделяющейся в начале ядерной реакции, не успели бы разлететься еще прореагировавших части заряда. От этого зависит количество ядер, разделились в результате цепной ядерной реакции, а следовательно, и мощность взрыва. При сближении масс ядерного заряда цепная реакция начинается не в момент их столкновения, а в момент, когда они еще разделены небольшим промежутком. При медленном сближении масс вследствие перегрева они могут разрушиться и разлететься в разные стороны - бомба разрушится, не взорвавшись. Поэтому необходимо сократить период сближения, переводя большую скорость массам соединяемых элементов. Для соединения частей заряда в бомбе можно использовать действие взрыва обычного взрывчатого вещества. Чтобы увеличить степень использования делящегося, при ядерном взрыве, ее окружают видбивником нейтронов и располагают в оболочку из прочного материала. Другой способ сделать массу критической или сверхкритической: когда тонкую сферическую оболочку из урана или плутония сжать в шар. Для этого вокруг тонкой урановой или плутониевой сферической оболочки размещают обычное взрывчатое вещество, которое в нужный момент взрывается. В результате воздействия газов урановая или плутониевая оболочка сжимается в шар, образуя сверхкритических массу, в которой начинается цепная реакция, которая завершается взрывом материала делится. Энергия взрыва ядерных зарядов (основанные на делении ядер) может быть разной. Их тротиловый эквивалент может колебаться в пределах от 50 т до 200 т. Нижняя граница определяется коэффициентом использования делящегося. Верхняя граница определяется тем, что нельзя бесконечно увеличивать вес отдельных частей заряда, поскольку их масса должна быть меньше критической. ядерный нейтронный оружие взрыв

2. Виды ядерного оружия

1. Атомная бомба

Все слышали, что есть некая критическая масса, которую нужно набрать, чтобы началась цепная ядерная реакция. Вот только для того, чтобы произошел настоящий ядерный взрыв, одной критической массы недостаточно -- реакция прекратится практически мгновенно, до того как успеет выделиться заметная энергия. Для полномасштабного взрыва в несколько килотонн или десятков килотонн нужно одномоментно собрать две-три, а лучше четыре-пять критических масс. Кажется очевидным, что нужно сделать две или несколько деталей из урана или плутония и в требуемый момент соединить их. Справедливости ради надо сказать, что так же думали и физики, когда брались за конструирование ядерной бомбы. Но действительность внесла свои коррективы. Дело в том, что если бы у нас был очень чистый уран-235 или плутоний-239, то можно было бы так и сделать, но ученым пришлось иметь дело с реальными металлами. Обогащая природный уран, можно сделать смесь, содержающую 90% урана-235 и 10% урана-238, попытки избавиться от остатка урана-238 ведут к очень быстрому удорожанию этого материала (его называют высокообогащенным ураном). Плутоний-239, который получают в атомном реакторе из урана238 при делении урана-235, обязательно содержит примесь плутония-240.Изотопы уран235 и плутоний239 называются четно-нечетными, так как ядра их атомов содержат четное число протонов (92 для урана и 94 для плутония) и нечетное число нейтронов (143 и 145 соответственно). Все четно-нечетные ядра тяжелых элементов обладают общим свойством: они редко делятся самопроизвольно (ученые говорят: «спонтанно»), но легко делятся при попадании в ядро нейтрона.Уран-238 и плутоний-240 -- четно-четные. Они, наоборот, практически не делятся нейтронами малых и умеренных энергий, которые вылетают из делящихся ядер, но зато в сотни или десятки тысяч раз чаще делятся спонтанно, образуя нейтронный фон. Этот фон очень сильно затрудняет создание ядерных боеприпасов, потому что вызывает преждевременное начало реакции, до того как встретятся две детали заряда. Из-за этого в подготовленном к взрыву устройстве части критической массы должны быть расположены достаточно далеко друг от друга, а соединяться с большой скоростью.

Пушечная бомба

Тем не менее, бомба, сброшенная на Хиросиму 6 августа 1945 года, была сделана именно по вышеописанной схеме. Две ее детали, мишень и пуля, были изготовлены из высокообогащенного урана. Мишень была цилиндром диаметром 16 см и высотой тоже 16 см. В ее центре было отверстие диаметром 10 см. В соответствии с этим отверстием и была изготовлена пуля. Всего бомба содержала 64 кг уранаМ ишень была окружена оболочкой, внутренний слой которой был изготовлен из карбида вольфрама, наружный -- из стали. Назначение у оболочки было двойным: удержать пулю, когда она воткнется в мишень, и отразить хотя бы часть вылетающих из урана нейтронов обратно. С учетом отражателя нейтронов 64 кг составляли 2,3 критических массы. Как же это выходило, ведь каждый из кусков был субкритическим? Дело в том, что, вынимая из цилиндра среднюю часть, мы уменьшаем его среднюю плотность и значение критической массы повышается. Таким образом, масса этой части может превышать критическую массу для сплошного куска металла. А вот увеличить массу пули таким образом невозможно, ведь она должна быть сплошной.И мишень, и пуля были собраны из кусочков: мишень из нескольких колец малой высоты, а пуля из шести шайб. Причина проста -- заготовки из урана должны были быть небольшими по размеру, ведь при изготовлении (отливке, прессовании) заготовки общее количество урана не должно приближаться к критической массе. Пуля была заключена в тонкостенную оболочку из нержавеющей стали, с крышкой из карбида вольфрама, как у оболочки мишени. Для того чтобы направить пулю в центр мишени, решили использовать ствол обычной зенитной пушки калибра 76,2 мм. Вот почему бомбу такого типа называют иногда бомбой пушечной сборки. Ствол был расточен изнутри до 100 мм, чтобы в него вошел столь необычный снаряд. Длина ствола составляла 180 см. В его зарядную камеру загружался обычный бездымный порох, который выстреливал пулю со скоростью примерно в 300 м/с. А другой конец ствола запрессовали в отверстие в оболочке мишени. У этой конструкции была масса недостатков.Она была чудовищно опасной: после того как порох был загружен в зарядную камеру, любая авария, которая могла его воспламенить, привела бы к взрыву бомбы на полную мощность. Из-за этого зарядка пироксилина происходила уже в воздухе, когда самолет подлетал к цели.При аварии самолета урановые детали могли соединиться и без пороха, просто от сильного удара о землю. Чтобы избежать этого, диаметр пули был на долю миллиметра больше диаметра канала в стволе.Если бы бомба упала в воду, то из-за замедления нейтронов в воде реакция могла бы начаться даже и без соединения частей. Правда, при этом ядерный взрыв маловероятен, но произошел бы тепловой взрыв, с распылением урана на большую территорию и радиоактивным заражением. Длина бомбы такой конструкции превышала два метра, и это фактически непреодолимо. Ведь критическое состояние достигалось, и реакция начиналась, когда до остановки пули было еще добрых полметра!Наконец, эта бомба была очень расточительной: прореагировать в ней успевало меньше 1% урана!Достоинство же у пушечной бомбы было ровно одно: она не могла не сработать. Ее даже не собирались испытывать! А вот плутониевую бомбу американцы должны были испытать: уж слишком нова и сложна была ее конструкция.

2. Водородная бомба

Термоя м дерное ору м жие (оно же водородная бомба ) -- тип ядерного оружия, разрушительная сила которого основана на использовании энергии реакции ядерного синтеза лёгких элементов в более тяжёлые (например, синтеза одного ядра атома гелия из двух ядер атомовдейтерия), при которой выделяется колоссальное количество энергии.

Имея те же поражающие факторы, что и у ядерного оружия, термоядерное оружие имеет намного бомльшую возможную мощность взрыва (теоретически, она ограничена только количеством имеющихся в наличии компонентов). Следует отметить, что часто упоминаемое утверждение о том, что радиоактивное заражение от термоядерного взрыва гораздо слабее, чем от атомного, касается реакций синтеза, которые используются только совместно с гораздо более «грязными» реакциями деления. Термин «чистое оружие», появившийся в англоязычной литературе, к концу 1970-х годов вышел из употребления. На деле всё зависит от выбранного типа реакции, используемой в том или ином изделии. Так, включение в термоядерный заряд элементов из урана-238 (при этом используемый уран-238 делится под действием быстрых нейтронов и даёт радиоактивные осколки. Сами нейтроны производят наведённую радиоактивность) позволяет намного (до пяти раз) повысить общую мощность взрыва, но и значительно (в 5--10 раз) увеличивает количество радиоактивных осадков.

3. Нейтронное оружие

Разновидность ядерного оружия, у которого увеличена доля энергии взрыва, выделяющаяся в виде нейтронного излучения для поражения живой силы, вооружения противника и радиоактивного заражения местности при ограниченных поражающих воздействиях ударной волны и светового излучения. Из-за быстрого поглощения нейтронов атмосферой малоэффективны нейтронные боеприпасы большой мощности; мощность нейтронных боезарядов обычно не превышает нескольких килотонн тротилового эквивалента и их относят к тактическому ядерному оружию. Нейтронное оружие, как и другие виды ядерного оружия, является неизбирательным оружием массового поражения. Мощный поток нейтронов не задерживается обычной стальной бронёй и намного сильнее проникает сквозь преграды, чем рентгеновское или гамма-излучение, не говоря уже об альфа- и бета- частицах. В частности, 150 мм броневой стали задерживают до 90 % гамма-излучения и лишь 20 % быстрых нейтронов. Считалось, что благодаря этому нейтронное оружие способно поражать живую силу противника на значительном расстоянии от эпицентра взрыва и в бронетехнике, где обеспечивается надёжная защита от поражающих факторов обычного ядерного взрыва. Наиболее сильными защитными свойствами обладают материалы, в состав которых входит водород -- например, вода, парафин, полиэтилен, полипропилен и т. д. По конструктивным и экономическим соображениям защиту часто выполняют из бетона, влажного грунта -- 25--35 см этих материалов ослабляют поток быстрых нейтронов в 10 раз, а 50 см -- до 100 раз, поэтому стационарные фортификационные сооружения обеспечивают надёжную защиту как от обычных, так и от нейтронных ядерных боеприпасов.

3 . Принцип действия

В основу ядерного оружия положены неуправляемые цепная реакция деления тяжелых ядер и реакции термоядерного синтеза. Для осуществления цепной реакции деления используются либо уран-235, либо плутоний-239, либо, в отдельных случаях, уран-233. Уран в природе встречается в виде двух основных изотопов -- уран-235 (0,72 % природного урана) и уран-238 -- всё остальное (99,2745 %). Обычно встречается также примесь из урана-234(0,0055 %), образованная распадом урана-238. Однако, в качестве делящегося вещества можно использовать только уран-235. В уране-238 самостоятельное развитие цепной ядерной реакции невозможно (поэтому он и распространен в природе). Для обеспечения «работоспособности» ядерной бомбы содержание урана-235 должно быть не ниже 80 %. Поэтому при производстве ядерного топлива для повышения доли урана-235 и применяют сложный и крайне затратный процесс обогащения урана. В США степень обогащенности оружейного урана (доля изотопа 235) превышает 93 % и иногда доводится до 97,5 %. Альтернативой процессу обогащения урана служит создание «плутониевой бомбы» на основе изотопа плутоний-239, который для увеличения стабильности физических свойств и улучшения сжимаемости заряда обычно легируется небольшим количеством галлия. Плутоний вырабатывается в ядерных реакторах в процессе длительного облучения урана-238 нейтронами. Аналогично уран-233 получается при облучении нейтронами тория. В США ядерные боеприпасы снаряжаются сплавом 25 илиOraloy, название которого происходит от Oak Ridge (завод по обогащению урана) и alloy (сплав). В состав этого сплава входит 25 % урана-235 и 75 % плутония-239.

4 . Поражающие факторы ядерного взрыва

При наземном ядерном взрыве около 50 % энергии идёт на образование ударной волны и воронки в земле, 30-- 40 % в световое излучение, до 5 % на проникающую радиацию и электромагнитное излучение и до 15 % в радиоактивное заражение местности. При воздушном взрыве нейтронного боеприпаса доли энергии распределяются своеобразно: ударная волна до 10 %, световое излучение 5 -- 8 % и примерно 85 % энергии уходит в проникающую радиацию (нейтронное и гамма-излучения). Ударная волна и световое излучение аналогичны поражающим факторам традиционных взрывчатых веществ, но световое излучение в случае ядерного взрыва значительно мощнее. Ударная волна разрушает строения и технику, травмирует людей и оказывает отбрасывающее действие быстрым перепадом давления и скоростным напором воздуха. Последующие за волной разрежение (падение давления воздуха) и обратный ход воздушных масс в сторону развивающегося ядерного гриба также могут нанести некоторые повреждения. Световое излучение действует только на неэкранированные, то есть ничем не прикрытые от взрыва объекты, может вызвать воспламенение горючих материалов и пожары, а также ожоги и поражение зрения человека и животных. Проникающая радиация оказывает ионизирующее и разрушающее воздействие на молекулы тканей человека, вызывает лучевую болезнь. Особенно большое значение имеет при взрыве нейтронного боеприпаса. От проникающей радиации могут защитить подвалы многоэтажных каменных и железобетонных зданий, подземные убежища с заглублением от 2-х метров (погреб, например или любое укрытие 3-4 класса и выше), некоторой защитой обладает бронированная техника. Радиоактивное заражение -- при воздушном взрыве относительно «чистых» термоядерных зарядов (деление-синтез) этот поражающий фактор сведён к минимуму. И наоборот, в случае взрыва «грязных» вариантов термоядерных зарядов, устроенных по принципу деление-синтез-деление, наземного, заглублённого взрыва, при которых происходит нейтронная активация содержащихся в грунте веществ, а тем более взрыва так называемой «грязной бомбы» может иметь решающее значение. Электромагнитный импульс выводит из строя электрическую и электронную аппаратуру, нарушает радиосвязь. В зависимости от типа заряда и условий взрыва энергия взрыва распределяется по-разному. Например, при взрыве обычного ядерного заряда без повышенного выхода нейтронного излучения или радиоактивного загрязнения может быть следующее соотношение долей энергетического выхода на различных высотах.

Выводы

Накопление запасов ядерного оружия достигло ужасающей величины: в течение Второй Мировой войны всеми странами, которые принимали в ней участие, было потрачено около 5 млн. т обычного взрывчатого вещества, - накопленные же сейчас на нашей планете запасы ядерного оружия в 10-ки тысяч раз превышают эту величину. Комплекс поражающих факторов ядерного взрыва делает атомное оружие особенно разрушающим, опасным для человечества и природы видом оружия, подобного которому еще не знала история. И не случайно известный индийский юрист еще в конце 50-х годов в своей книге "Ядерное оружие и международное право" дал такую характеристику этому оружию массового уничтожения: "Ядерное оружие незаконная не только вследствие радиоактивного яда, но также и в силу присущего ей элемента терроризации; сверхмощные термоядерные бомбы отвергают старое понятие "военного объекта" и ставят на его место "населения" или "человеческий объект ", превращая средства войны в инструмент террора. В результате отрицаются все законы сухопутной, морской и воздушной войны, так же как и нормы, регулирующие режим больных, раненых и военнопленных. Дух гуманности, которым проникнуты положения конвенции 1948 о запрете геноцида и принципы Устава Международного военного трибунала, который признал военным преступлением уничтожение гражданского населения, были бы нарушены применением этой бесчеловечной оружия массового уничтожения ". Между прочим, когда были написаны эти строки, мир еще не знал во всей полноте о человеконенавистнические замыслы конструкторов нейтронного оружия.

Литература

1. В.А.Михайлов, И.А.Науменко. Ядерная физика и ядерное оружие

2. В.С.Емельянов. Нейтронная бомба - угроза человечеству (об особой опасности ядерного нейтронного оружия)

3. С.Петров. Ядерное оружие

4. https://ru.wikipedia.org/wiki

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Разработка физических принципов осуществления ядерного взрыва. Характеристика ядерного оружия. Устройство атомной бомбы. Поражающие факторы ядерного взрыва: воздушная (ударная) волна, проникающая радиация, световое излучение, радиоактивное заражение.

презентация , добавлен 12.02.2014


Что такое ядерное оружие, история его создания. Характеристика ядерных взрывов. Боевые свойства ядерного оружия, виды ядерных взрывов, их поражающие факторы. Что такое очаг ядерного поражения, зоны радиоактивного заражения. Развитие ядерного оружия.

презентация , добавлен 25.06.2010


Поражающие факторы ядерного оружия. Атомный, термоядерный и комбинированный виды ядерных боеприпасов. Виды ядерных взрывов. Способы защиты человека от влияния ядерного оружия. Использование населением коллективных и индивидуальных средств защиты.

курсовая работа , добавлен 25.10.2011


Краткая история создания атомной бомбы, особенности ее устройства. Первые испытания ядерного оружия, факторы его поражения. Атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки - единственный в истории человечества пример боевого использования ядерного оружия.

презентация , добавлен 06.05.2014


Роль ядерного оружия в безопасности России. История развития ядерного и нейтронного оружия в США. Первый взрыв нейтронного зарядного устройства. Создание ядерного оружия третьего поколения - Супер-ЭМИ с усиленным выходом электромагнитного излучения.

реферат , добавлен 03.04.2011


Понятие и принцип действия ядерного оружия, его компоненты и порядок приведения в рабочее состояние. Характеристика частей ядерного боеприпаса и его поражающие факторы. Последствия ядерной войны для окружающей среды и людей, попавших в зону ее действия.

реферат , добавлен 22.04.2010


Ядерное оружие - взрывное устройство, в котором источником энергии является ядерная реакция, его отличия от термоядерного оружия. Принадлежность ядерного оружия к средствам массового поражения. Формирование атомного гриба, поражающие факторы взрыва.

презентация , добавлен 25.02.2011


Поражающее действие ядерного взрыва, его зависимость от мощности боеприпаса, вида, типа ядерного заряда. Характеристика пяти поражающих факторов (ударная волна, световое излучение, радиоактивное заражение, проникающая радиация и электромагнитный импульс).

реферат , добавлен 11.10.2014


Ядерное оружие, характеристики очага ядерного поражения. Поражающие факторы ядерного взрыва. Воздействие воздушной ударной волны и проникающей радиации. Химическое и биологическое оружие и возможные последствия их применения. Обычные средства поражения.

презентация , добавлен 24.06.2012


Краткая характеристика ядерного оружия, его воздействие на объекты и человека. Поражающие факторы ядерного взрыва: световое излучение, проникающая радиация. Четыре степени лучевой болезни. Правила поведения и действия населения в очаге ядерного поражения.

Великобритания Румыния Германия Саудовская Аравия Египет Сирия Израиль США Индия Норвегия Ирак Украина Иран Франция Канада Казахстан Швеция Китай ЮАР КНДР Япония Польша

При подрыве ядерного боеприпаса происходит ядерный взрыв , поражающими факторами которого являются:

Люди, непосредственно подвергшиеся воздействию поражающих факторов ядерного взрыва, кроме физических повреждений, испытывают мощное психологическое воздействие от ужасающего вида картины взрыва и разрушений. Электромагнитный импульс непосредственного влияния на живые организмы не оказывает, но может нарушить работу электронной аппаратуры.

Классификация ядерных боеприпасов

Все ядерные боеприпасы могут быть разделены на две основные категории:

• «Атомные» - однофазные или одноступенчатые взрывные устройства, в которых основной выход энергии происходит от ядерной реакции деления тяжелых ядер (урана-235 или плутония) с образованием более лёгких элементов.

• Термоядерное оружие (также «водородные») - двухфазные или двухступенчатые взрывные устройства, в которых последовательно развиваются два физических процесса, локализованных в различных областях пространства: на первой стадии основным источником энергии является реакция деления тяжелых ядер, а на второй реакции деления и термоядерного синтеза используются в различных пропорциях, в зависимости от типа и настройки боеприпаса.

Реакция термоядерного синтеза, как правило, развивается внутри делящейся сборки и служит мощным источником дополнительных нейтронов. Только ранние ядерные устройства в 40-х годах XX в., немногочисленные бомбы пушечной сборки в 1950-х, некоторые ядерные артиллерийские снаряды, а также изделия ядерно-технологически слаборазвитых государств (ЮАР, Пакистан, КНДР) не используют термоядерный синтез в качестве усилителя мощности ядерного взрыва. Вопреки устойчивому стереотипу, в термоядерных (то есть двухфазных) боеприпасах бо́льшая часть энергии (до 85%) выделяется за счет деления ядер урана-235/плутония-239 и/или урана-238. Вторая ступень любого такого устройства может быть оснащена тампером из урана-238, который эффективно делится от быстрых нейтронов реакции синтеза. Так достигается многократное увеличение мощности взрыва и чудовищный рост количества радиоактивных осадков. С легкой руки Р. Юнга, автора знаменитой книги Ярче тысячи солнц, написанной в 1958 году по «горячим следам» Манхэттенского проекта , такого рода «грязные» боеприпасы принято называть FFF (fusion-fission-fusion) или трехфазными. Однако этот термин не является вполне корректным. Почти все «FFF» относится к двухфазным и отличаются только материалом тампера, который в «чистом» боеприпасе может быть выполнен из свинца, вольфрама и т. д. Исключением являются устройства типа «Слойки» Сахарова , которые следует отнести к однофазным, хотя они имеют слоистую структуру взрывчатого вещества (ядро из плутония - слой дейтерида лития-6 - слой урана 238). В США такое устройство получило название Alarm Clock (Часы с будильником). Схема последовательного чередования реакций деления и синтеза реализована в двухфазных боеприпасах, в которых можно насчитать до 6 слоев при весьма «умеренной» мощности. Примером служит относительно современная боеголовка W88, в которой первая секция (primary) содержит два слоя, вторая секция (secondary) имеет три слоя, и ещё одним слоем является общая для двух секций оболочка из урана-238 (см. рисунок).

• Иногда в отдельную категорию выделяется нейтронное оружие - двухфазный боеприпас малой мощности (от 1 кт до 25 кт), в котором 50-75% энергии получается за счет термоядерного синтеза. Поскольку основным переносчиком энергии при синтезе являются быстрые нейтроны, то при взрыве такого боеприпаса выход нейтронов может в несколько раз превышать выход нейтронов при взрывах однофазных ядерных взрывных устройств сравнимой мощности. За счет этого достигается существенно больший вес поражающих факторов нейтронное излучение и наведённая радиоактивность (до 30% от общего энерговыхода), что может быть важным с точки зрения задачи уменьшения радиоактивных осадков и снижения разрушений на местности при высокой эффективности применения против танков и живой силы. Следует отметить мифический характер представлений о том, что нейтронное оружие поражает исключительно людей и оставляет в сохранности строения. По разрушительному воздействию взрыв нейтронного боеприпаса в сотни раз превосходит любой неядерный боеприпас.

Пушечная схема

«Пушечная схема» использовалась в некоторых моделях ядерного оружия первого поколения. Суть пушечной схемы заключается в выстреливании зарядом пороха одного блока делящегося вещества докритической массы («пуля») в другой - неподвижный («мишень»). Блоки рассчитаны так, что при соединении их общая масса становится сверхкритической.

Данный способ детонации возможен только в урановых боеприпасах, так как плутоний имеет на два порядка более высокий нейтронный фон, что резко повышает вероятность преждевременного развития цепной реакции до соединения блоков. Это приводит к неполному выходу энергии (fizzle или «пшик»). Для реализации пушечной схемы в плутониевых боеприпасах требуется увеличение скорости соединения частей заряда до технически недостижимого уровня. Кроме того, уран лучше, чем плутоний, выдерживает механические перегрузки.

Классическим примером такой схемы является бомба «Малыш » («Little Boy»), сброшенная на Хиросиму 6 августа г. Уран для её производства был добыт в Бельгийском Конго (ныне Демократическая Республика Конго), в Канаде (Большое Медвежье озеро) и в США (штат Колорадо). В бомбе «Little Boy» для этой цели использовался укороченный до 1,8 м ствол морского орудия калибра 16,4 см, при этом урановая «мишень» представляла собой цилиндр диаметром 100 мм, на который при «выстреле» надвигалась цилиндрическая «пуля» сверхкритической массы (38,5 кг) с соответствующим внутренним каналом. Такой «интуитивно непонятный» дизайн был сделан для снижения нейтронного фона мишени: в нём она находилась не вплотную, а на расстоянии 59 мм от нейтронного отражателя («тампера»). В результате риск преждевременного начала цепной реакции деления с неполным энерговыделением снижался до нескольких процентов.

Имплозивная схема

Эта схема детонации подразумевает получение сверхкритического состояния путём обжатия делящегося материала сфокусированной ударной волной, создаваемой взрывом химической взрывчатки. Для фокусировки ударной волны используются так называемые взрывные линзы, и подрыв производится одновременно во многих точках с прецизионной точностью. Создание подобной системы расположения взрывчатки и подрыва являлось в своё время одной из наиболее трудных задач. Формирование сходящейся ударной волны обеспечивалось использованием взрывных линз из «быстрой» и «медленной» взрывчаток - ТАТВ (Триаминотринитробензол) и баратола (смесь тринитротолуола с нитратом бария), и некоторыми добавками) (см. анимацию).

По такой схеме был исполнен и первый ядерный заряд (ядерное устройство «Gadget» (англ. gadget - приспособление), взорванный на башне в испытательных целях в ходе испытаний с выразительным названием «Trinity» («Троица») 16 июля 1945 года на полигоне неподалеку от местечка Аламогордо в штате Нью-Мексико), и вторая из примененных по назначению атомных бомб - «Толстяк » («Fat Man»), сброшенная на Нагасаки. Фактически, «Gadget» был лишенным внешней оболочки прототипом бомбы «Толстяк». В этой первой атомной бомбе в качестве нейтронного инициатора был использован так называемый «ёжик» (англ. urchin ). (Технические подробности см. в статье «Толстяк ».) Впоследствии эта схема была признана малоэффективной, и неуправляемый тип нейтронного инициирования почти не применялся в дальнейшем.

В ядерных зарядах на основе реакции деления в центре полой сборки обычно размещается небольшое количество термоядерного топлива (дейтерий и тритий), которое нагревается и сжимается в процессе деления сборки до такого состояния, что в нём начинается термоядерная реакция синтеза. Эту газовую смесь необходимо непрерывно обновлять, чтобы скомпенсировать непрерывно идущий самопроизвольный распад ядер трития. Выделяющиеся при этом дополнительные нейтроны инициируют новые цепные реакции в сборке и возмещают убыль нейтронов, покидающих активную зону, что приводит к многократному росту энергетического выхода от взрыва и более эффективному использованию делящегося вещества. Варьируя содержание газовой смеси в заряде получают боеприпасы с регулируемой в широких пределах мощностью взрыва.

Следует отметить, что описанная схема сферической имплозии является архаичной и с середины 1950-х годов почти не применяется. Реально применяемый дизайн Swan (англ. swan - лебедь), основан на использовании эллипсоидальной делящейся сборки, которая в процессе двухточечной, то есть инициированной в двух точках имплозии сжимается в продольном направлении и превращается в надкритическую сферу. Как таковые, взрывные линзы при этом не используются. Детали этого дизайна до сих пор засекречены, но, предположительно, формирование сходящейся ударной волны осуществляется за счет эллипсоидальной формы имплозирующего заряда, так что между ним и находящейся внутри ядерной сборкой остается заполненное воздухом пространство. Тогда равномерное обжатие сборки осуществляется за счет того, что скорость детонации взрывчатки превышает скорость движения ударной волны в воздухе. Существенно более легкий тампер выполняется не из урана-238, а из хорошо отражающего нейтроны бериллия. Можно предположить, что необычное название данного дизайна - «Лебедь» (первое испытание - Inca в 1956 г.) было подсказано образом взмахнувшего крыльями лебедя, который отчасти ассоциируется с фронтом ударной волны, плавно охватывающим с двух сторон сборку. Таким образом оказалось возможным отказаться от сферической имплозии и, тем самым, уменьшить диаметр имплозивного ядерного боеприпаса с 2 м у бомбы «Толстяк » до 30 см и менее. Для самоликвидации такого боеприпаса без ядерного взрыва инициируется только один из двух детонаторов, и плутониевый заряд разрушается несимметричным взрывом безо всякого риска его имплозии.

Мощность ядерного заряда, работающего исключительно на принципе деления тяжёлых элементов, ограничивается десятками килотонн. Энерговыход (англ. yield ) однофазного боеприпаса, усиленного термоядерным зарядом внутри делящейся сборки, может достигать сотен килотонн. Создать однофазное устройство мегатонного класса практически невозможно, увеличение массы делящегося вещества не решает проблему. Дело в том, что энергия, выделяющаяся в результате цепной реакции, раздувает сборку со скоростью порядка 1000 км/с, поэтому она быстро становится докритической и бо́льшая часть делящегося вещества не успевает прореагировать. Например, в сброшенной на город Нагасаки бомбе «Толстяк » успело прореагировать не более 20 % из 6,2 кг заряда плутония, а в уничтожившей Хиросиму бомбе «Малыш » с пушечной сборкой распалось только 1,4 % из 64 кг обогащенного примерно до 80 % урана. Самый мощный в истории однофазный (британский) боеприпас, взорванный в ходе испытаний Orange Herald в г., достиг мощности 720 кт.

Двухфазные боеприпасы позволяют повысить мощность ядерных взрывов до десятков мегатонн. Однако ракеты с разделяющимися боеголовками, высокая точность современных средств доставки и спутниковая разведка сделали устройства мегатонного класса практически ненужными. Тем более, что носители сверхмощных боеприпасов более уязвимы для систем ПРО и ПВО.

Дизайн Теллера-Улама для двухфазного боеприпаса («термоядерная бомба»).

В двухфазном устройстве первая стадия физического процесса (primary ) используется для запуска второй стадии (secondary ), в ходе которой выделяется наибольшая часть энергии. Такую схему принято называть дизайном Теллера-Улама.

Энергия от детонации primary передаётся через специальный канал (interstage ) в процессе радиационной диффузии квантов рентгеновского излучения и обеспечивает детонацию secondary посредством радиационной имплозии тампера/пушера, внутри которого находится дейтерид лития-6 и запальный плутониевый стержень. Последний также служит дополнительным источником энергии вместе с пушером и/или тампером из урана-235 или урана-238, причем совместно они могут давать до 85 % от общего энерговыхода ядерного взрыва. При этом термоядерный синтез служит в большей мере источником нейтронов для деления ядер. Под действием нейтронов деления на ядра Li в составе дейтерида лития образуется тритий , который сразу вступает в реакцию термоядерного синтеза с дейтерием.

В первом двухфазном экспериментальном устройстве Ivy Mike (10,5 Мт в испытании 1952 г.) вместо дейтерида лития использовались сжиженный дейтерий и тритий, но в последующем крайне дорогой чистый тритий непосредственно в термоядерной реакции второй стадии не применялся. Интересно отметить, что только термоядерный синтез обеспечил 97 % основного энерговыхода экспериментальной советской «Царь-бомбе » (она же «Кузькина мать»), взорванной в 1961 г. с абсолютно рекордным выходом энергии около 58 Мт. Наиболее эффективным по отношению мощность/вес двухфазным боеприпасом стал американский «монстр» Mark 41 с мощностью 25 Мт, который выпускался серийно для развертывания на бомбардировщиках B-47 , B-52 и в варианте моноблока для МБР Титан-2. Тампер этой бомбы выполнен из урана-238, поэтому она никогда не испытывалась в полном масштабе. При замене тампера на свинцовый мощность данного устройства понижалась до 3 Мт.

Средства доставки

Средством доставки ядерного боеприпаса к цели может быть практически любое тяжелое вооружение. В частности, тактическое ядерное оружие с 1950-х существует в форме артиллерийских снарядов и мин - боеприпасов для ядерной артиллерии . Носителями ядерного оружия могут быть реактивные снаряды РСЗО , но пока ядерных снарядов для РСЗО не существует . Однако, габариты многих современных ракет РЗСО позволяют разместить в них ядерный заряд, аналогичный применяемому ствольной артиллерией, в то время как некоторые РСЗО, например российский «Смерч », по дальности практически сравнялись с тактическими ракетами, другие же (например, американская система MLRS) способны запускать со своих установок тактические ракеты . Тактические ракеты и ракеты большей дальности являются носителями ядерного оружия. В Договорах по ограничению вооружений в качестве средств доставки ядерного оружия рассматриваются баллистические ракеты , крылатые ракеты и самолеты . Исторически самолеты были первыми средствами доставки ядерного оружия, и именно с помощью самолетов было выполнено единственное в истории боевое ядерное бомбометание :

1. На японский город Хиросима 6 августа 1945 года. В 08:15 местного времени самолёт B-29 «Enola Gay» под командованием полковника Пола Тиббетса, находясь на высоте свыше 9 км, произвёл сброс атомной бомбы «Малыш » («Little Boy») на центр Хиросимы. Взрыватель был установлен на высоту 600 метров над поверхностью; взрыв, эквивалентом от 13 до 18 килотонн тротила, произошёл через 45 секунд после сброса.
2. На японский город Нагасаки 9 августа 1945 года. В 10:56 самолёт В-29 «Bockscar» под командованием пилота Чарльза Суини прибыл к Нагасаки. Взрыв произошёл в 11:02 местного времени на высоте около 500 метров. Мощность взрыва составила 21 килотонну.

Развитие систем ПВО и ракетного оружия выдвинуло на первый план именно ракеты.

«Старые» ядерные державы США, Россия, Великобритания, Франция и Китай являются т. н. ядерной пятёркой - то есть государствами, которые считаются «легитимными» ядерными державами согласно Договору о нераспространении ядерного оружия . Остальные страны, обладающие ядерным оружием, называются «молодыми» ядерными державами.

Кроме того, на территории нескольких государств, которые являются членами НАТО и другими союзниками, находится или может находиться ядерное оружие США. Некоторые эксперты считают, что в определенных обстоятельствах эти страны могут им воспользоваться .

Испытание термоядерной бомбы на атолле Бикини, 1954 г. Мощность взрыва 11 Мт, из которых 7 Мт выделилось от деления тампера из урана-238

Взрыв первого советского ядерного устройства на Семипалатинском полигоне 29 августа 1949 года. 10 часов 05 минут.

СССР испытал своё первое ядерное устройство мощностью 22 килотонны 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне . Испытание первой в мире термоядерной бомбы - там же 12 августа 1953 года. Россия стала единственным международно-признанным наследником ядерного арсенала Советского Союза.

Израиль не комментирует информацию о наличии у него ядерного оружия, однако, по единодушному мнению всех экспертов, владеет ядерными боезарядами собственной разработки с конца 1960-х - начала 1970-х гг.

Небольшой ядерный арсенал был у ЮАР , но все шесть собранных ядерных зарядов были добровольно уничтожены при демонтаже режима апартеида в начале 1990-х годов . Полагают, что ЮАР проводила собственные или совместно с Израилем ядерные испытания в районе острова Буве в 1979 году . ЮАР - единственная страна, которая самостоятельно разработала ядерное оружие и при этом добровольно от него отказалась.

По различным причинам добровольно отказались от своих ядерных программ Бразилия , Аргентина , Ливия . В разные годы подозревалось, что ядерное оружие могут разрабатывать ещё несколько стран. В настоящее время предполагается, что наиболее близок к созданию собственного ядерного оружия Иран . Также по мнению многих специалистов, некоторые страны (например, Япония и Германия), не обладающие ядерным оружием, по своим научно-производственным возможностям способны создать его в течение короткого времени после принятия политического решения и финансирования.

Исторически потенциальную возможность создать ядерное оружие второй или даже первой имела нацистская Германия . Однако Урановый проект до разгрома Третьего Рейха завершён не был по ряду причин.

Запасы ядерного оружия в мире

Количество боеголовок (активных и в резерве)

	1947	1952	1957	1962	1967	1972	1977	1982	1987	1989	1992	2002	2010
США	32	1005	6444	≈26000	>31255	≈27000	≈25000	≈23000	≈23500	22217	≈12000	≈10600	≈8500
СССР/Россия	-	50	660	≈4000	8339	≈15000	≈25000	≈34000	≈38000		≈25000	≈16000	≈11000
Великобритания	-	-	20		270							512	≈225

Великобритания Румыния Германия Саудовская Аравия Египет Сирия Израиль США Индия Норвегия Ирак Украина Иран Франция Канада Казахстан Швеция Китай ЮАР КНДР Япония Польша

При подрыве ядерного боеприпаса происходит ядерный взрыв , поражающими факторами которого являются:

Люди, непосредственно подвергшиеся воздействию поражающих факторов ядерного взрыва, кроме физических повреждений, испытывают мощное психологическое воздействие от ужасающего вида картины взрыва и разрушений. Электромагнитный импульс непосредственного влияния на живые организмы не оказывает, но может нарушить работу электронной аппаратуры.

Классификация ядерных боеприпасов

Все ядерные боеприпасы могут быть разделены на две основные категории:

• «Атомные» - однофазные или одноступенчатые взрывные устройства, в которых основной выход энергии происходит от ядерной реакции деления тяжелых ядер (урана-235 или плутония) с образованием более лёгких элементов.

• Термоядерное оружие (также «водородные») - двухфазные или двухступенчатые взрывные устройства, в которых последовательно развиваются два физических процесса, локализованных в различных областях пространства: на первой стадии основным источником энергии является реакция деления тяжелых ядер, а на второй реакции деления и термоядерного синтеза используются в различных пропорциях, в зависимости от типа и настройки боеприпаса.

Реакция термоядерного синтеза, как правило, развивается внутри делящейся сборки и служит мощным источником дополнительных нейтронов. Только ранние ядерные устройства в 40-х годах XX в., немногочисленные бомбы пушечной сборки в 1950-х, некоторые ядерные артиллерийские снаряды, а также изделия ядерно-технологически слаборазвитых государств (ЮАР, Пакистан, КНДР) не используют термоядерный синтез в качестве усилителя мощности ядерного взрыва. Вопреки устойчивому стереотипу, в термоядерных (то есть двухфазных) боеприпасах бо́льшая часть энергии (до 85%) выделяется за счет деления ядер урана-235/плутония-239 и/или урана-238. Вторая ступень любого такого устройства может быть оснащена тампером из урана-238, который эффективно делится от быстрых нейтронов реакции синтеза. Так достигается многократное увеличение мощности взрыва и чудовищный рост количества радиоактивных осадков. С легкой руки Р. Юнга, автора знаменитой книги Ярче тысячи солнц, написанной в 1958 году по «горячим следам» Манхэттенского проекта , такого рода «грязные» боеприпасы принято называть FFF (fusion-fission-fusion) или трехфазными. Однако этот термин не является вполне корректным. Почти все «FFF» относится к двухфазным и отличаются только материалом тампера, который в «чистом» боеприпасе может быть выполнен из свинца, вольфрама и т. д. Исключением являются устройства типа «Слойки» Сахарова , которые следует отнести к однофазным, хотя они имеют слоистую структуру взрывчатого вещества (ядро из плутония - слой дейтерида лития-6 - слой урана 238). В США такое устройство получило название Alarm Clock (Часы с будильником). Схема последовательного чередования реакций деления и синтеза реализована в двухфазных боеприпасах, в которых можно насчитать до 6 слоев при весьма «умеренной» мощности. Примером служит относительно современная боеголовка W88, в которой первая секция (primary) содержит два слоя, вторая секция (secondary) имеет три слоя, и ещё одним слоем является общая для двух секций оболочка из урана-238 (см. рисунок).

• Иногда в отдельную категорию выделяется нейтронное оружие - двухфазный боеприпас малой мощности (от 1 кт до 25 кт), в котором 50-75% энергии получается за счет термоядерного синтеза. Поскольку основным переносчиком энергии при синтезе являются быстрые нейтроны, то при взрыве такого боеприпаса выход нейтронов может в несколько раз превышать выход нейтронов при взрывах однофазных ядерных взрывных устройств сравнимой мощности. За счет этого достигается существенно больший вес поражающих факторов нейтронное излучение и наведённая радиоактивность (до 30% от общего энерговыхода), что может быть важным с точки зрения задачи уменьшения радиоактивных осадков и снижения разрушений на местности при высокой эффективности применения против танков и живой силы. Следует отметить мифический характер представлений о том, что нейтронное оружие поражает исключительно людей и оставляет в сохранности строения. По разрушительному воздействию взрыв нейтронного боеприпаса в сотни раз превосходит любой неядерный боеприпас.

Пушечная схема

«Пушечная схема» использовалась в некоторых моделях ядерного оружия первого поколения. Суть пушечной схемы заключается в выстреливании зарядом пороха одного блока делящегося вещества докритической массы («пуля») в другой - неподвижный («мишень»). Блоки рассчитаны так, что при соединении их общая масса становится сверхкритической.

Данный способ детонации возможен только в урановых боеприпасах, так как плутоний имеет на два порядка более высокий нейтронный фон, что резко повышает вероятность преждевременного развития цепной реакции до соединения блоков. Это приводит к неполному выходу энергии (fizzle или «пшик»). Для реализации пушечной схемы в плутониевых боеприпасах требуется увеличение скорости соединения частей заряда до технически недостижимого уровня. Кроме того, уран лучше, чем плутоний, выдерживает механические перегрузки.

Классическим примером такой схемы является бомба «Малыш » («Little Boy»), сброшенная на Хиросиму 6 августа г. Уран для её производства был добыт в Бельгийском Конго (ныне Демократическая Республика Конго), в Канаде (Большое Медвежье озеро) и в США (штат Колорадо). В бомбе «Little Boy» для этой цели использовался укороченный до 1,8 м ствол морского орудия калибра 16,4 см, при этом урановая «мишень» представляла собой цилиндр диаметром 100 мм, на который при «выстреле» надвигалась цилиндрическая «пуля» сверхкритической массы (38,5 кг) с соответствующим внутренним каналом. Такой «интуитивно непонятный» дизайн был сделан для снижения нейтронного фона мишени: в нём она находилась не вплотную, а на расстоянии 59 мм от нейтронного отражателя («тампера»). В результате риск преждевременного начала цепной реакции деления с неполным энерговыделением снижался до нескольких процентов.

Имплозивная схема

Эта схема детонации подразумевает получение сверхкритического состояния путём обжатия делящегося материала сфокусированной ударной волной, создаваемой взрывом химической взрывчатки. Для фокусировки ударной волны используются так называемые взрывные линзы, и подрыв производится одновременно во многих точках с прецизионной точностью. Создание подобной системы расположения взрывчатки и подрыва являлось в своё время одной из наиболее трудных задач. Формирование сходящейся ударной волны обеспечивалось использованием взрывных линз из «быстрой» и «медленной» взрывчаток - ТАТВ (Триаминотринитробензол) и баратола (смесь тринитротолуола с нитратом бария), и некоторыми добавками) (см. анимацию).

По такой схеме был исполнен и первый ядерный заряд (ядерное устройство «Gadget» (англ. gadget - приспособление), взорванный на башне в испытательных целях в ходе испытаний с выразительным названием «Trinity» («Троица») 16 июля 1945 года на полигоне неподалеку от местечка Аламогордо в штате Нью-Мексико), и вторая из примененных по назначению атомных бомб - «Толстяк » («Fat Man»), сброшенная на Нагасаки. Фактически, «Gadget» был лишенным внешней оболочки прототипом бомбы «Толстяк». В этой первой атомной бомбе в качестве нейтронного инициатора был использован так называемый «ёжик» (англ. urchin ). (Технические подробности см. в статье «Толстяк ».) Впоследствии эта схема была признана малоэффективной, и неуправляемый тип нейтронного инициирования почти не применялся в дальнейшем.

В ядерных зарядах на основе реакции деления в центре полой сборки обычно размещается небольшое количество термоядерного топлива (дейтерий и тритий), которое нагревается и сжимается в процессе деления сборки до такого состояния, что в нём начинается термоядерная реакция синтеза. Эту газовую смесь необходимо непрерывно обновлять, чтобы скомпенсировать непрерывно идущий самопроизвольный распад ядер трития. Выделяющиеся при этом дополнительные нейтроны инициируют новые цепные реакции в сборке и возмещают убыль нейтронов, покидающих активную зону, что приводит к многократному росту энергетического выхода от взрыва и более эффективному использованию делящегося вещества. Варьируя содержание газовой смеси в заряде получают боеприпасы с регулируемой в широких пределах мощностью взрыва.

Следует отметить, что описанная схема сферической имплозии является архаичной и с середины 1950-х годов почти не применяется. Реально применяемый дизайн Swan (англ. swan - лебедь), основан на использовании эллипсоидальной делящейся сборки, которая в процессе двухточечной, то есть инициированной в двух точках имплозии сжимается в продольном направлении и превращается в надкритическую сферу. Как таковые, взрывные линзы при этом не используются. Детали этого дизайна до сих пор засекречены, но, предположительно, формирование сходящейся ударной волны осуществляется за счет эллипсоидальной формы имплозирующего заряда, так что между ним и находящейся внутри ядерной сборкой остается заполненное воздухом пространство. Тогда равномерное обжатие сборки осуществляется за счет того, что скорость детонации взрывчатки превышает скорость движения ударной волны в воздухе. Существенно более легкий тампер выполняется не из урана-238, а из хорошо отражающего нейтроны бериллия. Можно предположить, что необычное название данного дизайна - «Лебедь» (первое испытание - Inca в 1956 г.) было подсказано образом взмахнувшего крыльями лебедя, который отчасти ассоциируется с фронтом ударной волны, плавно охватывающим с двух сторон сборку. Таким образом оказалось возможным отказаться от сферической имплозии и, тем самым, уменьшить диаметр имплозивного ядерного боеприпаса с 2 м у бомбы «Толстяк » до 30 см и менее. Для самоликвидации такого боеприпаса без ядерного взрыва инициируется только один из двух детонаторов, и плутониевый заряд разрушается несимметричным взрывом безо всякого риска его имплозии.

Мощность ядерного заряда, работающего исключительно на принципе деления тяжёлых элементов, ограничивается десятками килотонн. Энерговыход (англ. yield ) однофазного боеприпаса, усиленного термоядерным зарядом внутри делящейся сборки, может достигать сотен килотонн. Создать однофазное устройство мегатонного класса практически невозможно, увеличение массы делящегося вещества не решает проблему. Дело в том, что энергия, выделяющаяся в результате цепной реакции, раздувает сборку со скоростью порядка 1000 км/с, поэтому она быстро становится докритической и бо́льшая часть делящегося вещества не успевает прореагировать. Например, в сброшенной на город Нагасаки бомбе «Толстяк » успело прореагировать не более 20 % из 6,2 кг заряда плутония, а в уничтожившей Хиросиму бомбе «Малыш » с пушечной сборкой распалось только 1,4 % из 64 кг обогащенного примерно до 80 % урана. Самый мощный в истории однофазный (британский) боеприпас, взорванный в ходе испытаний Orange Herald в г., достиг мощности 720 кт.

Двухфазные боеприпасы позволяют повысить мощность ядерных взрывов до десятков мегатонн. Однако ракеты с разделяющимися боеголовками, высокая точность современных средств доставки и спутниковая разведка сделали устройства мегатонного класса практически ненужными. Тем более, что носители сверхмощных боеприпасов более уязвимы для систем ПРО и ПВО.

Дизайн Теллера-Улама для двухфазного боеприпаса («термоядерная бомба»).

В двухфазном устройстве первая стадия физического процесса (primary ) используется для запуска второй стадии (secondary ), в ходе которой выделяется наибольшая часть энергии. Такую схему принято называть дизайном Теллера-Улама.

Энергия от детонации primary передаётся через специальный канал (interstage ) в процессе радиационной диффузии квантов рентгеновского излучения и обеспечивает детонацию secondary посредством радиационной имплозии тампера/пушера, внутри которого находится дейтерид лития-6 и запальный плутониевый стержень. Последний также служит дополнительным источником энергии вместе с пушером и/или тампером из урана-235 или урана-238, причем совместно они могут давать до 85 % от общего энерговыхода ядерного взрыва. При этом термоядерный синтез служит в большей мере источником нейтронов для деления ядер. Под действием нейтронов деления на ядра Li в составе дейтерида лития образуется тритий , который сразу вступает в реакцию термоядерного синтеза с дейтерием.

В первом двухфазном экспериментальном устройстве Ivy Mike (10,5 Мт в испытании 1952 г.) вместо дейтерида лития использовались сжиженный дейтерий и тритий, но в последующем крайне дорогой чистый тритий непосредственно в термоядерной реакции второй стадии не применялся. Интересно отметить, что только термоядерный синтез обеспечил 97 % основного энерговыхода экспериментальной советской «Царь-бомбе » (она же «Кузькина мать»), взорванной в 1961 г. с абсолютно рекордным выходом энергии около 58 Мт. Наиболее эффективным по отношению мощность/вес двухфазным боеприпасом стал американский «монстр» Mark 41 с мощностью 25 Мт, который выпускался серийно для развертывания на бомбардировщиках B-47 , B-52 и в варианте моноблока для МБР Титан-2. Тампер этой бомбы выполнен из урана-238, поэтому она никогда не испытывалась в полном масштабе. При замене тампера на свинцовый мощность данного устройства понижалась до 3 Мт.

Средства доставки

Средством доставки ядерного боеприпаса к цели может быть практически любое тяжелое вооружение. В частности, тактическое ядерное оружие с 1950-х существует в форме артиллерийских снарядов и мин - боеприпасов для ядерной артиллерии . Носителями ядерного оружия могут быть реактивные снаряды РСЗО , но пока ядерных снарядов для РСЗО не существует . Однако, габариты многих современных ракет РЗСО позволяют разместить в них ядерный заряд, аналогичный применяемому ствольной артиллерией, в то время как некоторые РСЗО, например российский «Смерч », по дальности практически сравнялись с тактическими ракетами, другие же (например, американская система MLRS) способны запускать со своих установок тактические ракеты . Тактические ракеты и ракеты большей дальности являются носителями ядерного оружия. В Договорах по ограничению вооружений в качестве средств доставки ядерного оружия рассматриваются баллистические ракеты , крылатые ракеты и самолеты . Исторически самолеты были первыми средствами доставки ядерного оружия, и именно с помощью самолетов было выполнено единственное в истории боевое ядерное бомбометание :

1. На японский город Хиросима 6 августа 1945 года. В 08:15 местного времени самолёт B-29 «Enola Gay» под командованием полковника Пола Тиббетса, находясь на высоте свыше 9 км, произвёл сброс атомной бомбы «Малыш » («Little Boy») на центр Хиросимы. Взрыватель был установлен на высоту 600 метров над поверхностью; взрыв, эквивалентом от 13 до 18 килотонн тротила, произошёл через 45 секунд после сброса.
2. На японский город Нагасаки 9 августа 1945 года. В 10:56 самолёт В-29 «Bockscar» под командованием пилота Чарльза Суини прибыл к Нагасаки. Взрыв произошёл в 11:02 местного времени на высоте около 500 метров. Мощность взрыва составила 21 килотонну.

Развитие систем ПВО и ракетного оружия выдвинуло на первый план именно ракеты.

«Старые» ядерные державы США, Россия, Великобритания, Франция и Китай являются т. н. ядерной пятёркой - то есть государствами, которые считаются «легитимными» ядерными державами согласно Договору о нераспространении ядерного оружия . Остальные страны, обладающие ядерным оружием, называются «молодыми» ядерными державами.

Кроме того, на территории нескольких государств, которые являются членами НАТО и другими союзниками, находится или может находиться ядерное оружие США. Некоторые эксперты считают, что в определенных обстоятельствах эти страны могут им воспользоваться .

Испытание термоядерной бомбы на атолле Бикини, 1954 г. Мощность взрыва 11 Мт, из которых 7 Мт выделилось от деления тампера из урана-238

Взрыв первого советского ядерного устройства на Семипалатинском полигоне 29 августа 1949 года. 10 часов 05 минут.

СССР испытал своё первое ядерное устройство мощностью 22 килотонны 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне . Испытание первой в мире термоядерной бомбы - там же 12 августа 1953 года. Россия стала единственным международно-признанным наследником ядерного арсенала Советского Союза.

Израиль не комментирует информацию о наличии у него ядерного оружия, однако, по единодушному мнению всех экспертов, владеет ядерными боезарядами собственной разработки с конца 1960-х - начала 1970-х гг.

Небольшой ядерный арсенал был у ЮАР , но все шесть собранных ядерных зарядов были добровольно уничтожены при демонтаже режима апартеида в начале 1990-х годов . Полагают, что ЮАР проводила собственные или совместно с Израилем ядерные испытания в районе острова Буве в 1979 году . ЮАР - единственная страна, которая самостоятельно разработала ядерное оружие и при этом добровольно от него отказалась.

По различным причинам добровольно отказались от своих ядерных программ Бразилия , Аргентина , Ливия . В разные годы подозревалось, что ядерное оружие могут разрабатывать ещё несколько стран. В настоящее время предполагается, что наиболее близок к созданию собственного ядерного оружия Иран . Также по мнению многих специалистов, некоторые страны (например, Япония и Германия), не обладающие ядерным оружием, по своим научно-производственным возможностям способны создать его в течение короткого времени после принятия политического решения и финансирования.

Исторически потенциальную возможность создать ядерное оружие второй или даже первой имела нацистская Германия . Однако Урановый проект до разгрома Третьего Рейха завершён не был по ряду причин.

Запасы ядерного оружия в мире

Количество боеголовок (активных и в резерве)

	1947	1952	1957	1962	1967	1972	1977	1982	1987	1989	1992	2002	2010
США	32	1005	6444	≈26000	>31255	≈27000	≈25000	≈23000	≈23500	22217	≈12000	≈10600	≈8500
СССР/Россия	-	50	660	≈4000	8339	≈15000	≈25000	≈34000	≈38000		≈25000	≈16000	≈11000
Великобритания	-	-	20		270							512	≈225