Боевые свойства и поражающие факторы ядерного оружия. виды ядерных взрывов и их отличие по внешним признакам. краткая характеристика поражающих факторов ядерного взрыва и их воздействие на организм че

Важнейшие ядерные взрывы

Следующий список — это знаковые ядерные взрывы. В дополнение к атомным бомбардировкам Хиросимы и Нагасаки , включено первое ядерное испытание данного типа оружия для страны, а также испытания, которые в остальном были примечательными (например, крупнейшее испытание в истории). Все выходы (взрывная мощность) даны в их расчетных эквивалентах энергии в килотоннах в тротиловом эквиваленте (см. Эквивалент в тротиловом эквиваленте ). (например, Vela Incident ) не были включены.

Примечание

«Поэтапный» относится к тому, было ли это «настоящим» термоядерным оружием так называемой конфигурации Теллера-Улама или просто формой усиленного оружия деления . Для более полного списка серий ядерных испытаний см. Список ядерных испытаний . Некоторые точные оценки мощности, такие как « Царь Бомба» и испытания, проведенные Индией и Пакистаном в 1998 году, в некоторой степени оспариваются специалистами.

Ядерные/термоядерные реакции

Итак, теперь уже можно дать необходимые определения:

Термоядерная реакция (она же реакция синтеза или по-английски nuclear fusion) — такой вид ядерной реакции, где более лёгкие ядра атомов за счёт энергии их кинетического движения (тепла) сливаются в более тяжёлые.

Термоядерная реакция

Ядерная реакция деления (она же реакция распада или по-английски nuclear fission) — такой вид ядерной реакции, где ядра атомов спонтанно либо под действием частицы «снаружи» распадаются на осколки (обычно две-три более лёгкие частицы либо ядра).

Ядерная реакция деления

В принципе, в обеих типах реакций высвобождается энергия: в первом случае из-за прямой энергетической выгодности процесса, а во втором — высвобождается та энергия, которая во время «смерти» звезды потратилась на возникновение атомов тяжелее железа.

Зоны очага ядерного взрыва

Для определения характера возможных разрушений, объема и условий проведения аварийно-спасательных и других неотложных работ очаг ядерного поражения условно делят на четыре зоны: полных, сильных, средних и слабых разрушений.

Зона полных разрушений характеризуется массовыми безвозвратными потерями среди незащищенного населения (до 100 %), полными разрушениями зданий и сооружений, а также части убежищ гражданской обороны, образованием сплошных завалов в населенных пунктах. Лес полностью уничтожается.

Зона сильных разрушений характеризуется массовыми безвозвратными потерями (до 90 %) среди незащищенного населения, полными разрушениями зданий и сооружений, образованием местных и сплошных завалов в населенных пунктах и лесах, сохранением убежищ и большинства противорадиационных укрытий подвального типа.

Зона средних разрушений характеризуется безвозвратными потерями среди населения (до 20 %), средними разрушениями зданий и сооружений, сплошных пожаров, сохранением коммунально-энергетических сетей, убежищ и большинства противорадиационных укрытий.

Зона слабых разрушений характеризуется слабыми и средними разрушениями зданий и сооружений.

Таблица 2. Зависимость степени лучевой болезни от величины дозы облучения

Поражающие факторы

Атомное оружие имеет такие факторы поражения:

1. Радиоактивное заражение.
2. Световое излучение.
3. Ударная волна.
4. Электромагнитный импульс.
5. Проникающая радиация.

Последствия взрыва атомной бомбы губительны для всего живого. Из-за высвобождения огромного количества световой и теплой энергии взрыв ядерного снаряда сопровождается яркой вспышкой. По мощности эта вспышка в несколько раз сильнее, чем солнечные лучи, поэтому опасность поражения световым и тепловым излучение есть в радиусе нескольких километров от точки взрыва.

Еще одним опаснейшим поражающим фактором атомного оружия является образующаяся при взрыве радиация. Она действует всего минуту после взрыва, но имеет максимальную проникающую способность.

Ударная волна обладает сильнейшим разрушающим действием. Она буквально стирает с лица земли все, что стоит у нее на пути. Проникающая радиация несет опасность для всех живых существ. У людей она вызывает развитие лучевой болезни. Ну а электромагнитный импульс наносит вред только технике. В совокупности же поражающие факторы атомного взрыва несут в себе огромную опасность.

Создание атомной бомбы в России

Последствия бомбардировок и история жителей японских городов потрясли И. Сталина. Стало понятно, что создание собственного ядерного оружия – это вопрос национальной безопасности. 20 августа 1945 года в России начал свою работу комитет по атомной энергии, который возглавил Л. Берия.

Исследования по ядерной физике велись в СССР еще с 1918 года. В 1938 году при Академии наук была создана комиссия по атомному ядру. Но с началом войны были прекращены практически все работы в этом направлении.

В 1943 году советские разведчики передали из Англии закрытые научные труды по атомной энергии, из которых было видно, что создание атомной бомбы продвинулось далеко вперед. В это же время с помощью резидентов в США были внедрены надежные агенты в несколько центров американских ядерных исследований. Они передавали информацию по атомной бомбе советским ученым.

Техническое задание на разработку двух вариантов атомной бомбы составил их создатель и один из научных руководителей Ю. Харитон. 1 июня 1946 года задание было подписано. В соответствии с ним планировалось создание РДС («реактивного двигателя специального») с индексом 1 и 2:

1. РДС-1 – бомба с зарядом из плутония, который предполагалось подрывать путем сферического обжатия. Его устройство передала русская разведка.
2. РДС-2 – пушечная бомба с двумя частями уранового заряда, которые должны сближаться в стволе пушки до создания критической массы.

В истории знаменитого РДС самую распространенную расшифровку – «Россия делает сама» – придумал заместитель Ю. Харитона по научной работе К. Щeлкин. Эти слова очень точно передавали суть работ.

Информация о том, что СССР овладел секретами ядерного оружия, вызвало в США стремление к быстрейшему началу превентивной войны. В июле 1949 появился план «Троян», по которому боевые действия планировалось начать 1 января 1950 года. Затем дата нападения была перенесена на 1 января 1957 года с тем условием, чтобы в войну вступили все страны НАТО.

Сведения, поступившие по каналам разведки, ускорили работу советских ученых. По мнению западных специалистов, в России ядерное оружие могло быть создано не раньше 1954-1955 года. Однако испытание первой атомной бомбы произошло в СССР в конце августа 1949 года.

На полигоне в Семипалатинске 29 августа 1949 года было подорвано ядерное устройство РДС-1 – первая советская атомная бомба, которую изобрел коллектив ученых, возглавляемый И. Курчатовым и Ю. Харитоном. Этот взрыв имел мощность 22 Кт. Конструкция заряда принадлежала американскому «Толстяку», а электронная начинка была создана советскими учеными.

План «Троян», согласно которому американцы собирались сбросить атомные бомбы на 70 городов СССР, был сорван из-за вероятности ответного удара. Событие на Семипалатинском полигоне сообщило миру о том, что советская атомная бомба положила конец американской монополии на владение новым оружием. Это изобретение полностью разрушило милитаристский план США и НАТО и предупредило развитие Третьей мировой войны. Началась новая история – эпоха мира во всем мире, существующего под угрозой тотального уничтожения.

При чем тут Эйнштейн?

Одним из создателей Пагуошского движения ученых был Альберт Эйнштейн. До конца жизни он корил себя за то, что косвенно поспособствовал гонке вооружений и ускоренной работе американцев над собственной ядерной программой. В 1933 году он переехал из Германии в Америку и накануне Второй мировой войны, в августе 1939-го, составил письмо вместе с другими учеными-эмигрантами, в котором извещал президента США Франклина Делано Рузвельта об открытии цепной реакции в уране и возможности для нацистской Германии создать атомную бомбу.

«Соединенные Штаты обладают лишь незначительным количеством урана, — написано в петиции, подписанной Эйнштейном. — Ввиду этого не сочтете ли вы желательным установление постоянного контакта между правительством и группой физиков, исследующих в Америке проблемы цепной реакции». Это письмо послужило началом широкомасштабных атомных исследований в США. Рузвельт после некоторых раздумий открыл собственный проект по созданию атомного оружия в 1941 году. Первое испытание прошло в Нью-Мексико в июле 1945 года, а уже в августе жертвами бомбардировок стали японские города Хиросима и Нагасаки.

Эйнштейн не принимал непосредственного участия в атомных проектах, но все равно чувствовал свою вину. Возможно, потому что в 1905 году он разработал формулу эквивалентности массы и энергии E = mc², где масса (m) связана с количеством энергии (E), равной этой массе, умноженной на квадрат скорости света (c). Так человечеству впервые стало понятно, что из очень малого количества вещества можно получить очень большое количество энергии. Формула натолкнула физиков на мысль раздробить атом урана и получить энергию, что привело в итоге к открытию цепной реакции и созданию ядерного оружия. К концу Второй мировой войны Эйнштейн переживал такое развитие событий как личную катастрофу. Пытаясь положить конец гонке вооружений, он стал одним из создателей Пагуошского движения в 1955 году и неоднократно публично осуждал применение атомного оружия, говоря: «Мы выиграли войну, но не мир», «Если третья мировая война будет вестись атомными бомбами, то четвертая — камнями и палками». В прессе Эйнштейна называли отцом атомной бомбы, а после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в 1945 году его портрет напечатали на обложке журнала Time вместе с формулой E = mc² и грибом от ядерного взрыва.

Виды АБ в дикой природе

Собственно обычный атомный (ядерный) взрыв

Бомбы бывают разные. Существующие IRL:

• Ядерные (ядрёные!). Это как раз классическая схема.
• Термоядерные. Там реакция многоступенчатая. Начинается с ядерного заряда, но добавляется этап синтеза тяжелых ядер из более легких. Говорят, мощнее. Кажется, не врут. Широко известны две схемы. Cахаровская лидочка — слойка из ядерного детонатора в центре и от 7 до 16 слоёв дейтерида лития-6, перемежающегося со слоями из делящегося вещества — урана; мощность в пределах 1 Мт. И расовый америкосовский дизайн — ядрёна бонба и стержень из плутония, обёрнутый дейтеридом лития, залитые полиэтиленом и закатанные в оболочку из тяжёлого металла, например вольфрама, свинца или обеднённого урана; мощность до нескольких мегатонн, в многоступенчатом варианте Сахарова — не ограничена.

Теоретические:

• Бомба нейтронная. Маломощная термоядерная бомба (порядка килотонны) с повышенным удельным выходом нейтронов (примерно 70 — 80% полного выхода энергии взрыва). Состоит из ядерного запала и отдельной от него капсулы с газообразными дейтерием и тритием в сжатом виде. Используется для борьбы с танками и пехотой в укрытиях, против которых обычные ядерные бомбы работают плохо. Вопреки расхожему мнению неплохо уничтожает и материальные ценности, так как радиус поражения взрывной волной больше радиуса сильного нейтронного облучения. На военном языке называется «оружие третьего поколения», в котором ядерные реакции идут в определенном направлении, с увеличенным выходом какого-то нужного поражающего фактора. Самый известный представитель и есть нейтронная бомба. Но есть и другие: рентгеновский лазер, разрекламированный в ходе работ по СОИ, и представляющий собой ядерный боеприпас, который перед разрушением успевает поработать генератором гамма-квантов для кучи пристроенных на нем лазеров, которые, тоже до разрушения, должны сбить определенное количество боеголовок «империи зла». Теоретически. В общем, устройство одноразовое. Еще к этому же виду должна относится разрабатываемая пиндосами «чистая» микро-боньба, без радиоактивного загрязнения и прочих негуманных вещей, для борьбы с пиндосскими недоброжелателями, навроде Усамы. Сюда же относятся генераторы электромагнитного импульса, навроде тех, что в фильме «Золотой глаз».
• Бомба грязная. Термоядерная бомба с оболочкой из урана-238 или материала, дающего сильный наведенную радиоактивность. Обильно высерает продукты деления обедненного урана в первом варианте, во втором варианте — средне- или долгоживущие радиоактивные изотопы. Пример: кобальтовая бомба.
• Бомба грязная (ещё один вариант). Любимое оружие немытых арабских террористов, но пока они только спят и видят его. Это радиоактивные отходы с АЭС, помещенные в бочкотару, плюс пиротехника, делающая «бабах» и, как опция, формирующая большой дымовой гриб. Эффект целиком и полностью зависит от используемых в устройстве веществ, к примеру, те же цезий-137 или кобальт-60 доставят немало радости окружающим. Ввиду отсутствия цепной ядерной реакции, несмотря на свою ядреность для очевидцев, труЪ-ядерной бомбой считаться не может.

Классификация зарядов по мощности

Современная:

• до 1 кт — сверхмалые;
• 1 — 10 кт — малые;
• 10 — 100 кт — средние;
• 100—1000 кт — крупные;
• свыше 1 Мт — сверхкрупные.

Классификация, данная в Военной энциклопедии 1973 г.:

• до 15 кт — малого калибра;
• 15 — 100 кт — среднего калибра;
• 100—500 кт — крупного калибра;
• свыше 500 кт — сверхкрупного калибра.

В середине 1950-х годов, когда чёткой классификации ещё не было, в США было принято подразделять заряды по мощности и назначению на тактические бомбы и артиллерийские снаряды от 5 до 50 кт и стратегические от 50 до 200 кт и более. В качестве стандартного эталона была принята так называемая «номинальная» атомная бомба 20 кт, сброшенная на Хиросиму. Она же обычно подразумевалась в тогдашней советской литературе как «бомба среднего калибра».

Что такое атомная бомба?

Принцип действия атомной бомбы основан на использовании энергии, возникающей в результате нарастающей цепной реакции, вызванной делением (расщеплением) тяжелых ядер плутония или урана-235 с последующим образованием более легких ядер.

Сам процесс называют однофазным, и протекает он следующим образом:

После детонации заряда вещество, находящееся внутри бомбы (изотопы урана или плутония), переходит в стадию распада и начинает захват нейтронов.

Процесс распада нарастает, как снежная лавина. Расщепление одного атома приводит к распаду нескольких. Возникает цепная реакция, ведущая к разрушению всех атомов, находящихся в бомбе.

Начинается ядерная реакция. Весь заряд бомбы превращается в единое целое, и его масса переходит свою критическую отметку. Причем вся эта вакханалия длится очень недолго и сопровождается мгновенным выделением огромного количества энергии, что в конечном итоге и приводит к грандиозному взрыву.

Кстати, эта особенность атомного однофазного заряда – быстро набирать критическую массу – не позволяет бесконечно увеличивать мощность данного вида боеприпаса. Заряд может быть мощностью сотни килотонн, но чем ближе он к мегатонному уровню, тем меньше его эффективность. Он просто не успеет полностью расщепиться: произойдет взрыв и часть заряда так и останется неиспользованной – ее разметает взрывом. Эта проблема была решена в следующем виде атомного боеприпаса – в водородной бомбе, которая также называется термоядерной.

Опасность ядерной войны

Еще в середине прошлого века опасность ядерной войны была маловероятна. В своем арсенале атомное оружие имели две страны – СССР и США. Лидеры двух супердержав прекрасно понимали опасность применения оружия массового поражения, и гонка вооружений велась, скорее всего, как «соревнующее» противостояние.

Безусловно напряженные моменты в отношении держав были, но здравый смысл всегда брал верх над амбициями.

Ситуация изменилась в конце 20 века. «Ядерной дубинкой» завладели не только развитые страны западной Европы, но и представители Азии.

Но, как вы наверное знаете, «ядерный клуб» состоит из 10 стран. Неофициально считается, что ядерные боеголовки имеет Израиль, и возможно Иран. Хотя последние, после наложения на них экономических санкций, отказались от развития ядерной программы.

Виды ядерных взрывов и их характеристика

Ядерный взрыв – это процесс быстрого освобождения большого количества внутриядерной энергии в ограниченном объеме.

В зависимости от задач, решаемых путем применения ядерного оружия, вида и места нахождения объектов, ядерные взрывы могут осуществляться (рис. 6):

§ в воздухе на различной высоте;

§ у поверхности земли (воды);

§ под землей (водой).

Высотным взрывом называется взрыв, произведенный на высоте от 10 км и более от поверхности земли.

Основные поражающие факторы этого взрыва: проникающая радиация, рентгеновское излучение, газовый поток, ионизация среды, электромагнитный импульс, светоизлучение и слабое радиоактивное заражение среды.

Высотные взрывы создают области повышенной ионизации, которые могут влиять на распространение радиоволн и средства связи (кроме УКВ). Высотные ядерные взрывы применяются для уничтожения головных частей ракет, самолетов и других летательных аппаратов, создания помех радиосвязи и управлению.

Воздушным взрывом называется взрыв на такой высоте, когда светящаяся область не касается поверхности земли (не выше 10 км). Точка на поверхности земли (воды), над которой произошел взрыв, называется эпицентром взрыва.

Внешними признаками воздушного ядерного взрыва являются сферическая (шаровая) светящаяся область при высоком воздушном взрыве и деформированная снизу область при низком воздушном взрыве. Образуется грибовидное облако.

Основные поражающие факторы: ударная волна, световое излучение, электромагнитный импульс, проникающая радиация и незначительное заражение местности в районе взрыва.

Воздушные ядерные взрывы применяются для уничтожения личного состава, техники, расположенной открыто или в сооружениях полевого (простейшего) типа, воздушных целей, а также не особо прочных наземных сооружений.

Наземным (надводным) взрывом называется взрыв на поверхности земли (воды) (контактный) или в воздухе на высоте, при котором светящаяся область касается поверхности земли (воды).

Внешне светящаяся область имеет форму усеченного шара или полусферы у поверхности земли. Грибовидное облако взрыва темных тонов. Характерной особенностью наземного взрыва является сильное радиоактивное заражение местности.

Основные поражающие факторы: ударная волна, световое излучение, электромагнитный импульс, проникающая радиация, радиоактивное заражение местности и сейсмовзрывные волны.

Наземные ядерные взрывы применяются для уничтожения личного состава, расположенного в прочных укрытиях и находящегося открыто, в зонах сильного радиоактивного заражения, укрытой техники, а также для разрушения сооружений большой прочности.

Подземным (подводным) взрывом называется взрыв, произведенный под землей (под водой). Световое излучение не наблюдается, характерного грибовидного облака не образуется, а наблюдается выброс большого количества грунта (воды).

Основные поражающие факторы: сейсмовзрывные волны в грунте и сильное радиоактивное заражение в районе взрыва.

Подземные ядерные взрывы применяются для разрушения особо прочных подземных сооружений, для создания заграждений, затоплений и зон заражения.

Рождение ядерного оружия

Еще в 1939 году французу Жолио-Кюри стало понятно, что воздействие на ядра урана в определенных условиях может привести к взрывной реакции огромной мощности. В результате цепной ядерной реакции начинается спонтанное экспоненциальное деление ядер урана, происходит выделение энергии в огромном количестве. В одно мгновение радиоактивное вещество взрывалось, при этом образующийся взрыв обладал огромным поражающим эффектом. В результате опытов стало ясно, что уран (U235) можно превратить из химического элемента в мощную взрывчатку.

В мирных целях, при работе ядерного реактора, процесс ядерного деления радиоактивных компонентов носит спокойный и контролируемый характер. При ядерном взрыве основным отличием является то, что колоссальный объем энергии выделяется мгновенно и это продолжается до тех пор, пока не иссякнет запас радиоактивной взрывчатки. Впервые человек узнал о боевых возможностях новой взрывчатки 16 июля 1945 года. В то время, когда в Потсдаме проходила заключительная встреча Глав государств победителей войны с Германией, на полигоне в Аламогордо штата Нью-Мексико состоялось первое испытание атомного боевого заряда. Параметры первого ядерного взрыва были достаточно скромными. Мощность атомного заряда в тротиловом эквиваленте равнялась массе тринитротолуола в 21 килотонну, однако сила взрыва и его воздействие на окружающие объекты произвели на всех, кто наблюдал за испытаниями, неизгладимое впечатление.

Это интересно: Гидроклин. Определение.

Радиация

Вместе со световым излучением возникает проникающая радиация. Это — потоки гамма-лучевых компонентов, способных ионизировать любое вещество, в том числе живую плоть. Попадая в клетки тканей человеческого тела, они негативно действуют на атомы, из которых те состоят. Это приводит к быстрой гибели и дальнейшей нежизнеспособности целых органов и систем, что влечет за собой мучительную смерть. Но даже если человек находится на достаточно удаленном расстоянии от эпицентра взрыва и проникающей радиации, он все равно окажется в месте, где распространится ядерное загрязнение.

В книге К. Зигбана, «Альфа, бета и гамма-спектроскопия. Методы ядерной спектрометрии», говорится, что в некоторых боезарядах может использоваться наведенная радиоактивность. То есть, после удара ядерной бомбы в грунте специально образуются вещества, способные излучать радиацию. Но главную опасность для людей и животных, оказавшихся весьма далеко от эпицентра такого взрыва, является возникновение радиоактивных облаков, которые на значительное расстояние разносит ветер. В результате радиоактивные частицы затем выпадают с осадками, загрязняют землю, озера и реки. Ну, а далее вместе с дыханием и использованием растительных культур и воды, радиация проникает в живой организм и вызывает лучевую болезнь различной степени тяжести.

Ядерная зима

1. Падение температуры на один градус на один год, не оказывающее значительного влияния на человеческую популяцию.
2. Ядерная осень — снижение температуры на 2-4 °C в течение нескольких лет; имеют место неурожаи, ураганы. Про ядерную осень см. ниже.
3. Год без лета — интенсивные, но относительно короткие холода в течение года, гибель значительной части урожая, голод и эпидемии следующей зимой, исторический пример — следующий, 1816 год, после извержения вулкана Тамбора..
4. Десятилетняя ядерная зима — падение температуры на всей Земле в течение 10 лет примерно на 15-20 °C. Этот сценарий подразумевается многими моделями ядерной зимы. Выпадение снега на большей части Земли, за исключением некоторых экваториальных приморских территорий. Массовая гибель людей от голода, холода, а также от того, что снег будет накапливаться и образовывать многометровые толщи, разрушающие строения и перекрывающие дороги.Вероятна гибель большей части населения Земли, однако 10-50 % (по разным оценкам) людей выживут и сохранят большинство технологий.В среднем, такой сценарий отбросит цивилизацию в развитии примерно на 20, максимум 50 лет. Риски: продолжение войны за тёплые места, неудачные попытки согреть Землю с помощью новых ядерных взрывов и искусственных извержений вулканов, переход в неуправляемый нагрев ядерного лета.Однако даже если допустить этот сценарий, окажется, что одного только мирового запаса рогатого скота (который замёрзнет на своих фермах и будет храниться в таких естественных «холодильниках») хватит на всё время прокорма всего выжившего человечества, а Финляндия и Норвегия, например, имеют стратегические запасы зерна для быстрого восстановления сельского хозяйства.
5. Новый ледниковый период. Является крайне маловероятным сценарием продолжения предыдущего, в ситуации, когда отражающая способность Земли возрастает за счёт снега, и начнут нарастать новые ледяные шапки от полюсов и вниз, к экватору. Однако часть суши у экватора остаётся пригодной для жизни и сельского хозяйства. В результате цивилизации придётся радикально измениться. Трудно представить огромные переселения народов без войн. Много видов живых существ вымрет, но большая часть разнообразия биосферы уцелеет. Люди уже пережили несколько ледниковых периодов, которые могли начаться весьма резко в результате извержений супервулканов и падений астероидов (извержение вулкана Тоба). При таком развитии событий, возврат к исходному состоянию может занять около ста лет.
6. Необратимое глобальное похолодание. Оно может быть следующей фазой ледникового периода, при наихудшем, но практически невероятном развитии событий. На всей Земле на геологически длительное время установится температурный режим, как в Антарктиде, океаны замёрзнут, суша покроется толстым слоем льда. Только высокотехнологичная цивилизация, способная строить огромные сооружения подо льдом, может пережить такое бедствие, но такая цивилизация могла бы, вероятно, найти способ обратить вспять этот процесс. Жизнь может уцелеть только в океанах.