Free Student HQ / FSHQ / "Штаб-Квартира свободного Студента"

Атомная бомба

Два открытия 1930-х гг. привели к созданию атомной бомбы: деление урана и возможность осуществления цепной реакции. Наиболее сильно подвержены делению нечетные изотопы тяжелых элементов — уран-233, уран-235, плутоний-239. Они делятся нейтронами любой энергии, тогда как для четных изотопов (напр, урана-238) реакция деления требует определенной, пороговой энергии. Когда нейтрон попадает в среду, состоящую из урана-235, он может вылететь, не испытав соударения, может столкнуться с ядром и поменять направление своего движения, т. е. рассеяться, но может и поглотиться ядром урана-235, вызвав или не вызвав его деление. Если вследствие этого процесса общее число нейтронов нарастает, система находится в сверхкритическом состоянии, при их убывании — в подкритическом. Система в сверхкритическом состоянии способна к взрыву.

Условно считают, что расход делящегося материала на одну бомбу составляет 20 кг урана-235 либо 5 кг плутония-239. При полном делении 1 кг урана-235 выделяется такое же количество энергии, как при взрыве 20 кт тринитротолуола (тротила). Это принято считать номинальной атомной бомбой. Именно такие бомбы использовались в Хиросиме и Нагасаки (см. «Боевое применение ядерного оружия в Хиросиме и Нагасаки»). В настоящее время вес и габариты различных видов атомного оружия мало отличаются от аналогов обычного вооружения, поэтому оно применяется во всех видах вооруженных сил: от крупнокалиберной артиллерии до авиационных бомб, от ракетных систем тактического назначения до морских торпед и мин (см. «Ядерное вооружение», «Военный атомный флот»).

В результате взрыва атомной бомбы выделяется большое количество энергии и в центре взрыва возникает огромная температура и давление. Вещество превращается в плазму, разлетается, теряет сверхкритичность, и выделение энергии прекращается.

Для цепных реакций деления температура среды не играет роли. Для реакций синтеза (термоядерных реакций), протекающих на заряженных частицах, она, наоборот, очень существенна. Термоядерные реакции протекают исключительно за счет изотопов водорода (отсюда название «водородная бомба»). Для еамоподде ржания термоядерной реакции необходимо, чтобы температура превосходила некоторую критическую величину, когда тепловая энергия реакции превышает теплоотдачу на излучение. Чтобы вещество полностью прореагировало, требуется определенное время пребывания системы в этом высокотемпературном состоянии. Другими словами, для осуществления термоядерного взрыва необходимы высокая температура и плотность вещества. Это достигается при помощи атомной бомбы, служащей детонатором. Наилучшим исходным материалом для него оказался твердый — гидрид лития. Нейтроны, образованные в результате реакции деления, поглощаются гидридом лития с образованием трития (радиоактивный изотоп водорода). Тритий немедленно вступает в реакцию с дейтерием (стабильный изотоп водорода) с выделением нейтронов, которые вновь поглощаются гидридом лития с образованием трития и т. д. Таким образом осуществляется неразветвленный цепной процесс, который может принять лавинообразный характер, если перемешать легкие слои (гидрид лития) с тяжелыми (делящийся материал). Сочетание термоядерного вещества с делящимся, когда один слой способствует горению другого, является оптимальным для энерговыделения системы в целом.

Для действия водородной бомбы характерно выделение огромного количества энергии, равного в тротиловом эквиваленте взрыву в сотни килотонн и даже мегатонны. Основное назначение водородного заряда оснащение стратегических ракет для поражения крупных по площади или сильно укрепленных объектов.

Образующаяся при взрыве атомной бомбы ударная волна вызывает разрушения на поверхности земли. Наиболее сильные разрушения от действия номинальной атомной бомбы наблюдаются в пределах 600 м от эпицентра, средние и слабые — на расстоянии нескольких километров. Скорость распространения ударной волны (усредненная по радиусу поражения) — около 1 км/с. На первых стадиях атмосферного ядерного взрыва в его центральной области образуется огненный шар — сильно перегретый ярко светящийся воздух. За время свечения (несколько секунд) в световое излучение может перейти до 10—20% энергии взрыва, что вызывает пожары и ожоги живых существ. В целом область поражения приблизительно равна радиусу ударной волны. Последствия взрыва зависят от того, коснется огненный шар земной поверхности или нет. Светящийся огненный шар за доли секунды достигает своего максимального размера — около 150 м в диаметре (для бомбы мощностью 20 кт ТНТ).

Если взрыв произведен на высоте больше радиуса огненного шара (высотный взрыв), через несколько минут разряженный горячий воздух, насыщенный продуктами взрыва, поднимается в верхние слои атмосферы (10—15 км) и там рассеивается.

Если высота, на которой произведен взрыв, меньше радиуса огненного шара (наземный взрыв), в общее движение вовлекается огромное количество испарившейся земли, масса которой в численном выражении близка к значению энергии взрыва в тротиловом эквиваленте, т. е. сотни тысяч тонн для мегатонного взрыва. Радиоактивные продукты деления образуют на поверхности земли радиоактивный след — несколько десятков километров в ширину и сотни километров в длину. Загрязняется территория в десятки тысяч квадратных километров. В зависимости от мощности взрыва и высоты, на которой он произведен, преобладающими являются либо разрушения, вызванные ударной волной и пожарами (атомные заряды, высотный взрыв), либо радиоактивность, наиболее сильная в первые дни после взрыва (мощный водородный заряд, наземный взрыв).

При определенных условиях существенным оказывается поражение живых организмов в результате воздействия ионизирующего излучения (быстрые нейтроны, гамма-излучение). Поражающими факторами ядерного взрыва в известной степени можно управлять. Например, т. н. «чистая» термоядерная бомба имеет резко сниженную (в десятки и сотни раз) осколочную радиоактивность; детонатором является небольшой по мощности атомный запал, преобладающее энерговыделение происходит в процессе термоядерной реакции. В тротиловом эквиваленте мощность подобного ядерного заряда значительно уступает мощности «обычных» водородных бомб. Такие ядерные заряды предназначены прежде всего для использования в мирных целях (интенсификация добычи нефти, дробление руды и т. д.).

Нейтронная бомба — это вариант водородной (тритиевой) бомбы, цель которой — уничтожение живой силы противника посредством воздействия усиленным нейтронным потоком. Она состоит из двух узлов — инициирующего атомного устройства (детонатора) и термоядерного устройства, основанного на горении трития. Мощность нейтронной бомбы небольшая, причем не менее половины энергии взрыва приходится на инициирующее устройство. Поэтому можно говорить о несколько сниженном ударном действии на фоне повышенного облучения нейтронным потоком.

 

 

Сайт создан в 2012 г. © Все права на материалы сайта принадлежат его автору!
Копирование любых материалов сайта возможно только с разрешения автора и при указании ссылки на первоисточник.
Яндекс.Метрика