Создание атомной бомбы в ссср

Факторы поражения при ядерном взрыве

Типы поражения атомной бомбой:

• ударная волна;
• световое и тепловое излучение;
• электромагнитное воздействие;
• радиоактивное заражение;
• проникающая радиация.

Ударная взрывная волна разрушает строения и технику, наносит повреждения людям. Этому способствует резкий перепад давления и высокая скорость воздушного потока.

В процессе взрыва высвобождается огромное количество световой и тепловой энергии. Поражение этой энергией может распространяться на несколько тысяч метров. Ярчайший свет поражает зрительный аппарат, а высокая температура вызывает воспламенение горючих веществ и наносит ожоги.

Электромагнитные импульсы выводят из строя электронику, и повреждает радиосвязь.

Радиация заражает поверхность земли в очаге поражения и вызывает нейтронную активацию веществ, находящихся в почве. Проникающая радиация разрушает все системы человеческого организма и вызывает лучевую болезнь.

«Это и есть атомная молния»

В плутониевый «Толстяк», сброшенный на Нагасаки 9 августа 1945 года, американские учёные заложили 10 килограммов радиоактивного металла. Такое количество вещества СССР удалось накопить к июню 1949 года. Руководитель эксперимента Курчатов сообщил куратору атомного проекта Лаврентию Берии о готовности испытать РДС-1 29 августа.

Также по теме

Трагедия Хиросимы: 70 лет назад США впервые в истории применили ядерную бомбу

6 августа 1945 года США сбросили ядерную бомбу на японский город Хиросима, уничтожив, по разным оценкам, от 90 до 160 тыс. человек….

В качестве полигона для испытаний выбрали часть казахстанской степи площадью около 20 километров. В её центральной части специалисты соорудили металлическую башню высотой почти 40 метров. Именно на ней установили РДС-1, масса которого составляла 4,7 тонны.

Советский физик Игорь Головин так описывает обстановку, царившую на полигоне за несколько минут до начала испытаний: «Всё хорошо. И вдруг при общем молчании за десять минут до «часа» раздаётся голос Берии: «А ничего у вас, Игорь Васильевич, не получится!» — «Что вы, Лаврентий Павлович! Обязательно получится!» — восклицает Курчатов и продолжает наблюдать, только шея его побагровела и лицо сделалось мрачно-сосредоточенным».

Крупному учёному в сфере атомного права Абраму Иойрышу состояние Курчатова кажется схожим с религиозным переживанием: «Курчатов бросился вон из каземата, взбежал на земляной вал и с криком «Она!» широко взмахнул руками, повторяя: «Она, она!» — и просветление разлилось по его лицу. Столб взрыва клубился и уходил в стратосферу. К командному пункту приближалась ударная волна, ясно видимая на траве. Курчатов бросился навстречу ей. За ним рванулся Флёров, схватил его за руку, насильно увлёк в каземат и закрыл дверь». Автор биографии Курчатова Пётр Асташенков наделяет своего героя следующими словами: «Это и есть атомная молния. Теперь она в наших руках…»

Сразу после взрыва металлическая башня разрушилась до основания, а на её месте осталась лишь воронка. Мощная ударная волна отбросила на пару десятков метров шоссейные мосты, а находившиеся рядом машины разлетелись по просторам почти на 70 метров от места взрыва.

• Ядерный гриб наземного взрыва РДС-1 29 августа 1949 года

Однажды после очередного испытания Курчатова спросили: «А вас не тревожит моральная сторона этого изобретения?»

«Вы задали закономерный вопрос, — ответил он. — Но мне кажется, он неправильно адресован. Его лучше адресовать не нам, а тем, кто развязал эти силы… Страшна не физика, а авантюристическая игра, не наука, а использование её подлецами… Когда наука совершает рывок и открывает возможность для действий, затрагивающих миллионы людей, возникает необходимость переосмыслить нормы морали, чтобы поставить эти действия под контроль. Но ничего похожего не произошло. Скорее наоборот. Вы вдумайтесь — речь Черчилля в Фултоне, военные базы, бомбардировщики вдоль наших границ. Намерения предельно ясны. Науку превратили в орудие шантажа и главный решающий фактор политики. Неужто вы полагаете, что их остановит мораль? А если дело обстоит так, а оно обстоит именно так, приходится разговаривать с ними на их языке. Да, я знаю: оружие, которое создали мы, является инструментом насилия, но нас вынудили его создать во избежание более отвратительного насилия!» — описывается ответ учёного в книге Абрама Иойрыша и физика-атомщика Игоря Морохова «А-бомба».

Всего было изготовлено пять бомб РДС-1. Все они хранились в закрытом городе Арзамас-16. Сейчас увидеть макет бомбы можно в музее ядерного оружия в Сарове (бывший Арзамас-16).

Испытание первой советской атомной бомбы

Работа шла ударными темпами, поэтому, после начала запуска проекта в 42 году, уже 29 августа 1949 года было произведено первое успешное испытание.

Испытал бомбу ученый и военный коллектив под организацией Харитона. Ответственность за любые промашки была самой жесткой, поэтому все участники работы относились к своему делу предельно аккуратно.

Ядерный полигон, на котором случилось это историческое событие, называется Семипалатинский полигон, и находится он на просторах территории нынешнего Казахстана, а в то время Казахской ССР. В дальнейшем появились и другие места для таких испытаний.

Мощность РДС-1 составила 22 килотонны, при ее взрыве состоялось огромное количество разрушений. Их хронология и сегодня представляет большой интерес.

Вот некоторые нюансы подготовки взрыва:

1. Для проверки силы воздействия на полигоне были построены дома гражданского типа из дерева и бетонных панелей. Там же было размещено около 1500 животных, на которых планировалось проверить воздействие бомбы.
2. Также при эксперименте использовались сектора с различными типами вооружения, укрепленные объекты и защищенные сооружения.
3. Сама бомба была установлена на металлической башне высотой почти 40 метров.

Когда взрыв был произведен, то металлическая башня, где стояла бомба, просто исчезла, а на ее месте образовалась дыра в земле на 1,5 метра. Из 1500 животных погибло около 400.

Многие бетонные конструкции, дома, мосты, гражданский и военный транспорт были безнадежно испорчены. Курирование работой проводилось на высшем уровне, поэтому никаких незапланированных неприятностей не возникло.

Поражающий фактор

Данный фактор заключается в площади, которая подвергнется удару и будет заражена радиацией. У каждой ядерной ракеты этот фактор различный. Поражающий фактор напрямую зависит от мощности ядерной ракеты, которая характеризуется в тротиловом эквиваленте.
Рис. 1. Взрыв однофазной ядерной бомбы мощностью 23 кт. Полигон в Неваде. 1953 годВ свою очередь, фактор поражения состоит из несколько подпунктов:

• Ядерная волна
• Световое излучение
• Электромагнитный импульс

Ядерная волна

Данная волна представляет собой движение воздушных масс параллельно поверхности земли. Вызвана она огромным выбросом энергии. Ядерная волна — это один из самых страшных подпунктов поражающего фактора. Даже перед ядерной волной самой маленькой ракеты не устоит ни одно здание. Волна взрыва распространяется на огромные расстояния, начиная с нескольких километров и заканчивая несколькими десятками, в исключительных случаях в радиусе 100 километров не остается ничего живого. Все превращается в прах.

Световое излучение

Второй по мощности подпункт поражающего фактора. Он является кратковременным и возникает только в момент соприкосновения боеголовки с землей. После контакта происходит выброс энергии невероятной силы. Он сопровождается яркой вспышкой света, которая сравнивается с яркостью солнца. Казалось бы, ничего страшного в этом нет. Однако свет такой яркости способен сжечь все вокруг себя в радиусе нескольких десятков километров.
Рис. 2. Тополь-М на Тверской улице Москвы во время репетиции парадаЕсли в момент взрыва человек, находившийся в 15 километрах от него, смотрел в ту сторону, то ему гарантированно сожжет сетчатку глаза.Скорость света огромна — почти 300000000 м/с. С такой же скоростью он распространяется и в момент взрыва. Световой поток состоит из таких излучений, как инфракрасное, видимое и даже ультрафиолетовое.

Излучение радиации (проникающая радиация)

Так как ядерная бомба состоит из химических элементов, которые излучают радиацию, в частности это уран и цезий, соответственно — взрыв такого оружия будет вызывать моментальное распространение радиации на огромные территории. Такая радиация представляет собой поток направленных гамма-лучей, а также нейтронов. Длительность проникающей радиации, как правило, составляет 10-15 секунд. Данный тип радиации опасен тем, что он способен проникать в любые помещения и здания. Однако чем прочнее материал, через который она проходит, тем меньше будет ее сила.Так, например, пройдя через сталь толщиной 2,8 см, сила радиации ослабевает примерно в 2 раза.

Рис. 3. PC-24 Ярс

Радиоактивное заражение

После взрыва ядерного оружия образуется светящаяся область с температурой в 1700 градусов по Цельсию в эпицентре. Светится она от переизбытка радиоактивных веществ. Однако после того, как температура упадет, эта область превратится в темное облако, как правило, грибовидной формы. Оно будет двигаться вместе с потоком ветра. В это время на землю, где прошло это облако, будут падать радиоактивные вещества. В свою очередь зона заражения делится на 4 участка:

1. Зона А. Она располагается дальше всех от эпицентра взрыва. Допустимая доза в ней составляет от 40 до 400 рад. Такая зона называется зоной умеренного заражения.
2. Зона Б. Статус зоны сильного заражения носит участок, где допустимая радиация находится в промежутке от 400 до 1200 рад.
3. Зона В. Называется зоной опасного заражения. Допустимые значения радиации на этом участке могут находится от 1200 до 4000 рад.
4. Зона Г. Считается чрезвычайно опасной. Здесь доза излучения может достигать 7000 рад.

Данный импульс возникает в процессе ионизации при гамма-излучении. Его длительность не превышает пару миллисекунд. Однако этот импульс распространяется со сверхзвуковой скоростью. Поэтому нескольких миллисекунд ему хватит, чтобы в радиусе нескольких десятков километров вывести всю электронику из строя. Именно по этой простой причине вся военная техника оснащена не бензиновыми, а дизельными силовыми агрегатами. Для того, чтобы воспламенилось бензиновое топливо, необходима искра. В двигатель она поступает только в том случае, если повернуть замок зажигания. Но он не сможет выдать необходимое количество электричества, так как электромагнитный импульс вывел его из строя. Дизель же воспламеняется за счет сжатия. Для того чтобы мотор запустился, достаточно просто толкнуть автомобиль.
Рис. 4. Ракета Р-36М Сатана

Государства указали, что обладают ядерным оружием

Израиль

Широко распространено мнение, что Израиль был шестой страной в мире, разработавшей ядерное оружие, но он не признал наличие своих ядерных сил. У него было «элементарное, но пригодное для доставки» ядерное оружие, доступное еще в 1966 году. Израиль не является участником ДНЯО. Израиль допускает стратегическую двусмысленность , заявляя, что он не будет первой страной, которая «внедрит» ядерное оружие в регион, но отказывается иным образом подтвердить или опровергнуть программу или арсенал ядерного оружия. Эта политика «ядерной непрозрачности» была интерпретирована как попытка получить преимущества сдерживания с минимальными политическими издержками.

По данным Совета по защите природных ресурсов и Федерации американских ученых , Израиль, вероятно, обладает примерно 75–200 ядерными боеприпасами. По оценкам Стокгольмского международного института исследования проблем мира , у Израиля есть около 80 неповрежденных ядерных боеприпасов, из которых 50 предназначены для доставки баллистическими ракетами средней дальности Jericho II, а 30 являются гравитационными бомбами для доставки с самолетов. SIPRI также сообщает, что в 2012 году возобновились предположения о том, что Израиль, возможно, также разработал крылатые ракеты, запускаемые с подводных лодок с ядерными боеголовками .

Опасность войны и катастрофы, связанные с атомом

Ядерные энергетика и оружие были и остаются предметов самых острых споров. Поскольку невозможно реально оценить безопасность в этой сфере. Наличие сверхмощного оружия с одной стороны, является сдерживающим фактором, однако, с другой — его применение может вызвать масштабную мировую катастрофу.

Опасность любой атомной отрасли в первую очередь связана с утилизацией отходов, которые еще долгое время излучают высокий радиационный фон. А также с безопасной и эффективной работой всех производственных отсеков. Существует более 20 случаев, когда «мирный атом» выходил из под контроля, и приносил колоссальные потери. Одной из самых больших катастроф считается авария на Чернобыльской АЭС.

Термоядерное оружие

Современное термоядерное оружие относится к стратегическому оружию, которое может применяться авиацией для разрушения в тылу противника
важнейших промышленных, военных объектов, крупных городов как цивилизационных центров. Наиболее известным типом термоядерного оружия являются термоядерные (водородные) бомбы, которые могут доставляться к цели самолетами. Термоядерными зарядами могут начиняться также боевые части ракет различного назначения, в том числе межконтинентальных баллистических ракет. Впервые подобная ракета была испытана в СССР еще в 1957 году, в настоящее время на вооружения Ракетных Войск Стратегического Назначения состоят ракеты нескольких типов, базирующиеся на мобильных пусковых установках, в шахтных пусковых установках, на подводных лодках.

Атомная бомба

В основе действия термоядерного оружия лежит использование термоядерной реакции с водородом или его соединениями. В этих реакциях,
протекающих при сверхвысоких температурах и давлении, энергия выделяется за счет образования ядер гелия из ядер водорода, или из ядер водорода и лития. Для образования гелия используется, в основном, тяжелый водород – дейтерий, ядра которого имеют необычную структуру – один протон и один нейтрон. При нагревании дейтерия до температур в несколько десятков миллионов градусов его атому теряют свои электронные оболочки при первых же столкновениях с другими атомами. В результате этого среда оказывается состоящей лишь из протонов и движущихся независимо от них электронов. Скорость теплового движения частиц достигает таких величин, что ядра дейтерия могут сближаться и благодаря действию мощных ядерных сил соединяться друг с другом, образуя ядра гелия. Результатом этого процесса и становится выделения энергии.

Принципиальная схема водородной бомбы такова. Дейтерий и тритий в жидком состоянии помещаются в резервуар с теплонепроницаемой оболочкой,
которая служит для длительного сохранения дейтерия и трития в сильно охлажденном состоянии (для поддержания из жидкостного агрегатного состояния). Теплонепроницаемая оболочка может содержать 3 слоя, состоящих из твердого сплава, твердой углекислоты и жидкого азота. Вблизи резервуара с изотопами водорода помещается атомный заряд. При подрыве атомного заряда изотопы водорода нагреваются до высоких температур, создаются условия для протекания термоядерной реакции и взрыва водородной бомбы. Однако, в процессе создания водородных бомб было установлено, что непрактично использовать изотопы водорода, так как в таком случае бомба приобретает слишком большой вес (более 60 т.), из-за чего нельзя было и думать об использовании таких зарядов на стратегических бомбардировщиках, а уж тем более в баллистических ракетах любой дальности. Второй проблемой, с которой столкнулись разработчики водородной бомбы была радиоактивность трития, которая делала невозможным его длительное хранение.

В ходе исследования 2 вышеуказанные проблемы были решены. Жидкие изотопы водорода были заменены твердым химическим соединением дейтерия с
литием-6. Это позволило значительно уменьшить размеры и вес водородной бомбы. Кроме того, гидрид лития был использован вместо трития, что позволило размещать термоядерные заряды на истребителях бомбардировщиках и баллистических ракетах.

Создание водородной бомбы не стало концом развития термоядерного оружия, появлялись все новые и новые его образцы, была создана водородно-
урановая бомба, а также некоторые ее разновидности – сверхмощные и, наоборот, малокалиберные бомбы. Последним этапом совершенствования термоядерного оружия стало создания так называемой «чистой» водородной бомбы.

Молодой, но перспективный

Необходимость скорейшего создания советского ядерного оружия стала очевидна, когда в 1942 году из донесений разведки выяснилось, что ученые в США далеко продвинулись в ядерных исследованиях. Косвенно говорило об этом и полное прекращение научных публикаций по данной тематике ещё в 1940. Все указывало на то, что работы по на созданию самой мощной в мире бомбы идут полным ходом.

28 сентября 1942 года Сталин подписал секретный документ «Об организации работ по урану».

Бомба_12

Игорь Васильевич Курчатов

Фото: пресс-служба НИЦ «Курчатовский институт»

Руководство советским атомным проектом поручили молодому и энергичному физику Игорю Курчатову, который, как позже вспоминал его друг и соратник академик Анатолий Александров, «уже давно воспринимался как организатор и координатор всех работ в области ядерной физики». Однако сам масштаб тех работ, о которых упомянул ученый, был тогда еще невелик — в то время в СССР, в специально созданной в 1943 году Лаборатории № 2 (ныне Курчатовский институт) разработкой ядерного оружия занимались лишь 100 человек, тогда как в США над аналогичным проектом трудилось около 50 тыс. специалистов.

Поэтому работа в Лаборатории № 2 велась авральными темпами, которые требовали как поставок и создания новейших материалов и оборудования (и это в военное время!), так и изучения данных разведки, которой удавалось заполучить часть информации об американских исследованиях.

— Разведка помогла ускорить работу и приблизительно на год сократить наши усилия, — отметил советник директора НИЦ «Курчатовский институт» Андрей Гагаринский. — В «отзывах» Курчатова о разведматериалах Игорь Васильевич по существу давал разведчикам задания, о чем именно хотелось бы узнать ученым.

Классификация ядерных боеприпасов

Существует два класса боеголовок:

• атомные;
• термоядерные.

Первые — это устройства одноступенчатого (однофазного) типа, образование энергии в которых происходит при делении тяжелых ядер (использование урана или плутония) с получением более легких элементов.

Вторые — устройства, имеющие двухступенчатый (двухфазный) механизм действия, происходит последовательное развитие двух физических процессов (цепная реакция и термоядерный синтез).

Еще одним важным показателем ядерного оружия является его мощность, которую измеряют в тротиловом эквиваленте.

На сегодняшний день существует пять таких групп:

• менее 1 кт (килотонн) — сверхмалая мощность;
• от 1 до 10 кт — малая;
• от 10 до 100 кт — средняя;
• от 100 до 1 Мт (мегатонн) — крупная;
• более 1 Мт — сверхкрупная.

Устройство ядерной бомбы

Конструкция атомной бомбы состоит из целого ряда различных компонентов, среди которых выделяют два основных:

• корпус,
• система автоматики.

Автоматика вместе с ядерным зарядом располагается в корпусе, который защищает их от различных воздействий (механического, теплового и др.). Система автоматики контролирует, чтобы взрыв произошел в строго установленное время. Она состоит из следующих элементов:

• аварийный подрыв;
• устройство предохранения и взведения;
• источник питания;
• датчики подрыва и подрыва заряда.

Доставка атомных бомб осуществляется с помощью зенитных, баллистических и крылатых ракет. При этом ядерные боеприпасы могут быть элементом фугаса, торпеды, авиабомбы и др.

Системы детонирования для ядерных бомб бывают разными. Самым простым является инжекторное устройство, при котором толчком для взрыва становится попадание в цель и последующее образование сверхкритической массы.

Еще одной характеристикой атомного оружия является размер калибра: малый, средний, крупный. Чаще всего мощность взрыва характеризуют в тротиловом эквиваленте. Малый калибр ядерного оружия подразумевает мощность заряда в несколько тысяч тонн тротила. Средний калибр равен уже десяткам тысяч тонн тротила, крупный – измеряется миллионами.

Первые испытания

На протяжении всей истории атомной бомбы наибольшую заинтересованность в ее создании проявляла Америка. В конце 1941 года руководство страны выделило на это направление огромное количество денег и ресурсов. Руководителем проекта был назначен Роберт Оппенгеймер, которого многие считают создателем атомной бомбы. По сути, он был первым, кто смог воплотить идею ученых в жизнь. В результате 16 июля 1945 года в пустыне штата Нью-Мексико состоялось первое испытание атомной бомбы. Тогда Америка решила, что для полного окончания войны ей необходимо разгромить Японию – союзника гитлеровской Германии. Пентагон быстро выбрал цели для первых ядерных атак, которые должны были стать яркой иллюстрацией мощности американского вооружения.

6 августа 1945 год атомная бомба США, цинично названная «Малышом», была сброшена на город Хиросима. Выстрел получился просто идеальным – бомба взорвалась на высоте 200 метров от земли, благодаря чему ее взрывная волна нанесла городу ужасающий ущерб. В районах, отдаленных от центра, были опрокинуты печи с углем, что привело к сильным пожарам.

Следом за яркой вспышкой последовала тепловая волна, которая за 4 секунды действия успела расплавить черепицу на крышах домов и испепелить телеграфные столбы. За тепловой волной последовала ударная. Ветер, пронесшийся по городу со скоростью порядка 800 км/ч, сносил все на своем пути. Из 76 000 зданий, расположенных в городе до взрыва, полностью разрушено было около 70 000. Спустя несколько минут после взрыва с неба пошел дождь, крупные капли которого имели черный цвет. Дождь выпал из-за образования в холодных слоях атмосферы огромного количества конденсата, состоящего из пара и пепла.

Люди, которые попали под действие огненного шара в радиусе 800 метров от точки взрыва, превратились в пыль. У тех, кто находился немного дальше от взрыва, обгорела кожа, остатки который сорвала ударная волна. Черный радиоактивный дождь оставлял на коже уцелевших неизлечимые ожоги. У тех, кто чудом сумел спастись, вскоре стали проявляться признаки лучевой болезни: тошнота, лихорадка и приступы слабости.

Спустя три дня после бомбардировки Хиросимы, Америка атаковала еще один японский город – Нагасаки. Второй взрыв имел такие же пагубные последствия, как и первый.

За считаные секунды, две атомные бомбы уничтожили сотни тысяч человек. Ударная волна практически стерла с лица земли Хиросиму. Более половины местных жителей (около 240 тысяч человек) погибло сразу же от полученных ранений. В городе Нагасаки, от взрыва погибло порядка 73 тысяч человек. Многие из тех, кто уцелел, подверглись сильнейшему облучению, которое вызывало бесплодие, лучевую болезнь и рак. В результате часть из уцелевших умерла в страшных муках. Использование атомной бомбы в Хиросиме и Нагасаки проиллюстрировало ужасную силу этого оружия.

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

Советский проект

Только на второй год Великой Отечественной войны руководство СССР было вынуждено обратить внимание на сообщения разведки о зарубежных разработках нового оружия. Лишь 28 сентября 1942 года Государственный комитет обороны (ГКО) принял совершенно секретное распоряжение «Об организации работ по урану», которое, впрочем, целых полгода «висело» без реализации, поскольку все силы страны в это время были направлены на отражение гитлеровского наступления на Сталинград и Северный Кавказ

Но сразу же после завершения Сталинградской битвы в кабинете Сталина прошло совещание по урановой проблеме, итогом которого стало распоряжение ГКО от 11 февраля 1943 года о создании Лаборатории №2 АН СССР под руководством профессора Игоря Курчатова. Тогда же в числе задач, поставленных правительством перед физиками, главной была обозначена следующая: «раскрытие путей овладения энергией деления урана и исследования возможности военного применения энергии урана». Организационной частью этих работ руководил генерал Авраамий Завенягин, а общее руководство атомным проектом Государственный комитет обороны (ГКО СССР) поручил главе НКВД Лаврентию Берии.