Armi nucleari. Come funziona una testata nucleare?

Yu.G.Afanasyev, A.G.Ovcharenko, S.L.Rasko, L.I.Trutneva

Le armi nucleari sono munizioni la cui azione si basa sull'utilizzo dell'energia intranucleare rilasciata durante le reazioni di fissione o fusione nucleare. Il centro di un'esplosione nucleare è il punto in cui si verifica il lampo o si trova il centro della palla di fuoco, e l'epicentro è la proiezione del centro dell'esplosione sulla terra o sulla superficie dell'acqua.

1. Tipi di cariche nucleari

Cariche atomiche

L'azione delle armi atomiche si basa sulla reazione di fissione dei nuclei pesanti (uranio-235, plutonio-239, ecc.). La reazione a catena di fissione non si sviluppa in nessuna quantità di sostanza fissile, ma solo in una certa massa per ciascuna sostanza. La più piccola quantità di materiale fissile in cui è possibile una reazione nucleare a catena autopropagante è chiamata massa critica. Si osserverà una diminuzione della massa critica con un aumento della densità della sostanza.

La sostanza fissile in una carica atomica è in uno stato subcritico. Secondo il principio del suo trasferimento in uno stato supercritico, le cariche atomiche sono divise in tipi di cannone e implosione.

Nelle cariche di tipo pistola, due o più parti di materiale fissile, ciascuna delle quali ha una massa inferiore a quella critica, si combinano rapidamente tra loro in una massa supercritica a seguito dell'esplosione di un esplosivo convenzionale (sparando una parte contro un'altra). .

Quando si creano accuse secondo questo schema, è difficile garantire un'elevata supercriticità, per cui la sua efficienza è bassa. Il vantaggio dello schema di tipo cannone è la capacità di creare cariche di piccolo diametro e elevata resistenza ai carichi meccanici, che ne consente l'uso in proiettili e miniere di artiglieria.

Nelle cariche di tipo implosivo, la sostanza fissile, che a densità normale ha una massa inferiore a quella critica, viene trasferita in uno stato supercritico aumentando la sua densità a seguito della compressione mediante l'esplosione di un esplosivo convenzionale. In tali cariche è possibile ottenere un'elevata supercriticità e, di conseguenza, un'elevata efficienza del materiale fissile.

Oneri di fusione

Azione del termo armi nucleari si basa sulla reazione di sintesi dei nuclei di elementi leggeri. Perché avvenga una reazione termonucleare a catena è necessaria una temperatura molto elevata (dell'ordine di diversi milioni di gradi), che viene raggiunta dall'esplosione di una carica atomica convenzionale. Il deuteruro di litio-6 (una sostanza solida che è un composto di litio-6 e deuterio) viene solitamente utilizzato come combustibile termonucleare.

Cariche neutroniche

La carica del neutrone è tipo speciale carica termonucleare a bassa potenza con maggiore radiazione di neutroni. Come è noto, durante un'esplosione arma nucleare l'onda d'urto trasporta circa il 50% dell'energia e la radiazione penetrante non più del 5%. Lo scopo di una carica nucleare di tipo neutronico è ridistribuire il rapporto dei fattori dannosi a favore della radiazione penetrante, o più precisamente, del flusso di neutroni.

Secondo quanto riportato dalla stampa estera, gli specialisti americani sono riusciti a creare proiettili simili per le testate dei missili tattici Lance e dei sistemi di artiglieria da 155 mm. Quando un proiettile di neutroni esplode, l'onda d'urto e radiazione luminosa causare la completa distruzione entro un raggio di 200-300 m. E la dose di radiazioni neutroniche che si verifica a una distanza di 800 m dal punto di esplosione della testata neutronica del missile Lees priva quasi immediatamente il corpo umano della vitalità.

Tassa "pulita".

Una carica pulita è una carica nucleare nell'esplosione della quale la resa di isotopi radioattivi a lunga vita è significativamente ridotta.

Le munizioni nucleari vengono utilizzate per equipaggiare bombe aeree, mine terrestri, siluri e proiettili di artiglieria.

I mezzi per trasportare armi nucleari possono essere missili balistici, missili da crociera e antiaerei e aerei.

Energia nucleare

Le armi nucleari hanno un potere enorme. La fissione dell'uranio del peso di circa un chilogrammo rilascia la stessa quantità di energia dell'esplosione di TNT del peso di circa 20mila tonnellate. Le reazioni di fusione richiedono ancora più energia. La potenza di esplosione delle armi nucleari viene solitamente misurata in unità equivalenti a TNT. L'equivalente TNT è inteso come l'energia caratteristica dell'esplosione di una carica nucleare o termonucleare. In altre parole, l’equivalente TNT è la massa di trinitrotoluene che fornirebbe un’esplosione di potenza equivalente all’esplosione di una data arma nucleare. Di solito viene misurato in kilotoni (kT) o megatoni (MgT).

A seconda della loro potenza, le armi nucleari si dividono in calibri:

ultra-piccolo (meno di 1 kT);

piccolo (da 1 a 10 kT);

medio (da 10 a 100 kT);

grande (da 100 kT a 1 MgT);

extra-large (oltre 1 MgT).

Le cariche termonucleari vengono utilizzate per munizioni di calibro super grande, grande e medio; nucleare - calibri ultrapiccoli, piccoli e medi, neutronico - calibri ultrapiccoli e piccoli.

Tipi di esplosioni nucleari

A seconda dei compiti svolti dalle armi nucleari, del tipo e della posizione degli oggetti su cui sono previste le esplosioni nucleari, nonché della natura delle imminenti ostilità, le esplosioni nucleari possono essere effettuate nell'aria, vicino alla superficie del pianeta. terra (acqua) e sotterraneo (acqua). In base a ciò, si distinguono i seguenti tipi di esplosioni nucleari: aeree, ad alta quota (negli strati rarefatti dell'atmosfera), a terra (sopra l'acqua), sotterranee (sott'acqua).

2. Fattori dannosi esplosione nucleare

Un'esplosione nucleare può distruggere o disabilitare istantaneamente persone non protette, attrezzature, strutture e vari beni materiali in piedi apertamente. I principali fattori dannosi di un’esplosione nucleare (NFE) sono:

onda d'urto;

radiazione luminosa;

radiazioni penetranti;

contaminazione radioattiva dell'area;

impulso elettromagnetico (EMP).

Durante un'esplosione nucleare nell'atmosfera, la distribuzione dell'energia rilasciata tra i reattori nucleari è approssimativamente la seguente: circa il 50% per onda d'urto, 35% per radiazioni luminose, 10% per contaminazione radioattiva e 5% per radiazioni penetranti ed EMR.

Onda d'urto

L'onda d'urto nella maggior parte dei casi è il principale fattore dannoso di un'esplosione nucleare. Per sua natura, è simile all'onda d'urto di un'esplosione del tutto normale, ma dura più a lungo e ha un potere distruttivo molto maggiore. L'onda d'urto di un'esplosione nucleare può ferire persone, distruggere strutture e danneggiare attrezzature militari a notevole distanza dal centro dell'esplosione.

Un'onda d'urto è un'area di forte compressione dell'aria che si diffonde ad alta velocità in tutte le direzioni dal centro dell'esplosione. La sua velocità di propagazione dipende dalla pressione dell'aria nella parte anteriore dell'onda d'urto; vicino al centro dell'esplosione è molte volte superiore alla velocità del suono, ma con l'aumentare della distanza dal luogo dell'esplosione diminuisce drasticamente. Nei primi 2 s, l'onda d'urto percorre circa 1000 m, in 5 s - 2000 m, in 8 s - circa 3000 m.

Gli effetti dannosi di un'onda d'urto sulle persone e l'effetto distruttivo su attrezzature militari, strutture ingegneristiche e materiale sono determinati principalmente dall'eccesso di pressione e dalla velocità del movimento dell'aria nella sua parte anteriore. Le persone non protette possono inoltre essere colpite da schegge di vetro che volano a grande velocità e da frammenti di edifici distrutti, alberi caduti, nonché parti sparse di attrezzature militari, zolle di terra, pietre e altri oggetti messi in movimento dall'alta quota. pressione-velocità dell’onda d’urto. I maggiori danni indiretti si osserveranno nelle aree popolate e nelle foreste; in questi casi, le perdite di popolazione potrebbero essere maggiori rispetto all’effetto diretto dell’onda d’urto. I danni causati da un’onda d’urto si dividono in leggeri, medi, gravi ed estremamente gravi.

Lesioni lievi si verificano con una pressione eccessiva di 20-40 kPa (0,2-0,4 kgf/cm2) e sono caratterizzate da danni temporanei agli organi uditivi, lieve contusione generale, contusioni e lussazioni degli arti. Lesioni medie si verificano con una pressione eccessiva di 40-60 kPa (0,4-0,6 kgf/cm2). Ciò può provocare la lussazione degli arti, la contusione del cervello, danni agli organi uditivi e sanguinamento dal naso e dalle orecchie. Sono possibili lesioni gravi con una pressione eccessiva delle onde d'urto di 60-100 kPa (0,6-1,0 kgf/cm2) e sono caratterizzate da gravi contusioni di tutto il corpo; In questo caso possono verificarsi danni al cervello e agli organi addominali, gravi emorragie dal naso e dalle orecchie, gravi fratture e lussazioni degli arti. Lesioni estremamente gravi possono portare alla morte se la pressione eccessiva supera i 100 kPa (1,0 kgf/cm2).

L'entità del danno derivante da un'onda d'urto dipende principalmente dalla potenza e dal tipo di esplosione nucleare. In un'esplosione in aria con una potenza di 20 kT sono possibili lesioni leggere alle persone a distanze fino a 2,5 km, medie - fino a 2 km, gravi - fino a 1,5 km, estremamente gravi - fino a 1,0 km dall'epicentro dell'esplosione. l'esplosione. All’aumentare del calibro di un’arma nucleare, il raggio del danno dell’onda d’urto aumenta in proporzione alla radice cubica della potenza dell’esplosione.

La protezione garantita delle persone dall'onda d'urto è fornita riparandole nei rifugi. In assenza di ripari vengono utilizzati ripari naturali e terreno.

Durante un'esplosione sotterranea, si verifica un'onda d'urto nel terreno e durante un'esplosione subacquea si verifica nell'acqua. L'onda d'urto, propagandosi nel terreno, provoca danni alle strutture sotterranee, alle fognature e alle condotte idriche; quando si diffonde nell'acqua si osservano danni alle parti sottomarine delle navi situate anche a notevole distanza dal luogo dell'esplosione.

In relazione agli edifici civili e industriali, i gradi di distruzione sono caratterizzati da distruzione debole, media, grave e completa.

La debole distruzione è accompagnata dalla distruzione dei rivestimenti di finestre e porte e delle partizioni leggere, il tetto è parzialmente distrutto e sono possibili crepe nelle pareti dei piani superiori. I seminterrati e i piani inferiori sono completamente conservati.

Dopo la fine della seconda guerra mondiale, i paesi della coalizione anti-Hitler cercarono rapidamente di anticiparsi a vicenda nello sviluppo di una bomba nucleare più potente.

Il primo test, effettuato dagli americani su oggetti reali in Giappone, ha riscaldato al limite la situazione tra URSS e USA. Le potenti esplosioni che tuonarono nelle città giapponesi e praticamente distrussero tutta la vita in esse costrinsero Stalin ad abbandonare molte pretese sulla scena mondiale. La maggior parte dei fisici sovietici furono urgentemente “gettati” nello sviluppo di armi nucleari.

Quando e come sono apparse le armi nucleari?

L'anno 1896 può essere considerato l'anno di nascita della bomba atomica. Fu allora che il chimico francese A. Becquerel scoprì che l'uranio è radioattivo. La reazione a catena dell'uranio crea un'energia potente, che funge da base per una terribile esplosione. È improbabile che Becquerel immaginasse che la sua scoperta avrebbe portato alla creazione di armi nucleari, l'arma più terribile del mondo intero.

La fine del XIX e l'inizio del XX secolo rappresentarono un punto di svolta nella storia dell'invenzione delle armi nucleari. Fu durante questo periodo che gli scienziati vari paesi mondo sono stati in grado di scoprire le seguenti leggi, raggi ed elementi:

• Raggi alfa, gamma e beta;
• Furono scoperti molti isotopi di elementi chimici con proprietà radioattive;
• È stata scoperta la legge del decadimento radioattivo, che determina il tempo e la dipendenza quantitativa dell'intensità del decadimento radioattivo, a seconda del numero di atomi radioattivi nel campione di prova;
• Nacque l'isometria nucleare.

Negli anni '30 furono in grado di dividere per la prima volta il nucleo atomico dell'uranio assorbendo neutroni. Allo stesso tempo furono scoperti positroni e neuroni. Tutto ciò diede un potente impulso allo sviluppo di armi che utilizzavano l'energia atomica. Nel 1939 fu brevettato il primo progetto di bomba atomica al mondo. Ciò è stato fatto da un fisico francese, Frederic Joliot-Curie.

Come risultato di ulteriori ricerche e sviluppi in questo settore, è nata una bomba nucleare. La potenza e il raggio di distruzione delle moderne bombe atomiche sono così grandi che un paese che le possiede potenziale nucleare, praticamente non ha bisogno di un esercito potente, poiché una bomba atomica può distruggere un intero stato.

Come funziona una bomba atomica?

Una bomba atomica è composta da molti elementi, i principali sono:

• Corpo della bomba atomica;
• Sistema di automazione che controlla il processo di esplosione;
• Carica nucleare o testata.

Il sistema di automazione si trova nel corpo della bomba atomica, insieme alla carica nucleare. Il design dell'alloggiamento deve essere sufficientemente affidabile da proteggere la testata da varie aggressioni fattori esterni e impatti. Ad esempio, vari influssi meccanici, termici o simili, che possono portare a un'esplosione non pianificata di enorme potenza in grado di distruggere tutto intorno.

Il compito dell'automazione è il controllo completo sull'esplosione che si verifica momento giusto, pertanto il sistema è composto dai seguenti elementi:

• Un dispositivo responsabile della detonazione di emergenza;
• Alimentazione sistema di automazione;
• Sistema di sensori di detonazione;
• Dispositivo di armamento;
• Dispositivo di sicurezza.

Quando furono effettuati i primi test, le bombe nucleari furono lanciate sugli aerei che riuscirono a lasciare la zona colpita. Le moderne bombe atomiche sono così potenti che possono essere lanciate solo utilizzando missili da crociera, balistici o almeno antiaerei.

Le bombe atomiche utilizzano vari sistemi di detonazione. Il più semplice è dispositivo normale, che viene attivato quando un proiettile colpisce un bersaglio.

Una delle caratteristiche principali delle bombe e dei missili nucleari è la loro divisione in calibri, che sono di tre tipi:

• Piccola, la potenza delle bombe atomiche di questo calibro equivale a diverse migliaia di tonnellate di TNT;
• Medio (potenza di esplosione – diverse decine di migliaia di tonnellate di TNT);
• Grande, la cui potenza di carica è misurata in milioni di tonnellate di TNT.

È interessante notare che molto spesso la potenza di tutte le bombe nucleari viene misurata proprio nell'equivalente TNT, poiché le armi atomiche non hanno una propria scala per misurare la potenza dell'esplosione.

Algoritmi per il funzionamento delle bombe nucleari

Qualsiasi bomba atomica funziona secondo il principio dell'utilizzo dell'energia nucleare, che viene rilasciata durante una reazione nucleare. Questa procedura si basa sulla divisione dei nuclei pesanti o sulla sintesi di quelli leggeri. Poiché questa reazione rilascia quantità enorme energia e in tempo più breve, il raggio di distruzione di una bomba nucleare è davvero impressionante. A causa di questa caratteristica, le armi nucleari sono classificate come armi distruzione di massa.

Durante il processo che si innesca con l’esplosione di una bomba atomica, ci sono due punti principali:

• Questo è il centro immediato dell'esplosione, dove avviene la reazione nucleare;
• L'epicentro dell'esplosione, che si trova nel luogo in cui è esplosa la bomba.

L'energia nucleare rilasciata durante l'esplosione di una bomba atomica è così forte che sulla terra iniziano tremori sismici. Allo stesso tempo, questi tremori provocano la distruzione diretta solo a una distanza di diverse centinaia di metri (anche se se si tiene conto della forza dell'esplosione della bomba stessa, questi tremori non influiscono più su nulla).

Fattori di danno durante un'esplosione nucleare

L'esplosione di una bomba nucleare non provoca solo una terribile distruzione istantanea. Le conseguenze di questa esplosione saranno avvertite non solo dalle persone sorprese nella zona colpita, ma anche dai loro figli nati dopo l'esplosione atomica. I tipi di distruzione mediante armi atomiche sono suddivisi nei seguenti gruppi:

• Radiazione luminosa che si verifica direttamente durante un'esplosione;
• L'onda d'urto propagata dalla bomba subito dopo l'esplosione;
• Impulso elettromagnetico;
• Radiazione penetrante;
• Contaminazione radioattiva che può durare decenni.

Sebbene a prima vista un lampo di luce sembri il meno minaccioso, in realtà è il risultato del rilascio di enormi quantità di calore ed energia luminosa. La sua potenza e forza superano di gran lunga la potenza dei raggi del sole, quindi i danni causati dalla luce e dal calore possono essere fatali a una distanza di diversi chilometri.

Anche le radiazioni rilasciate durante un'esplosione sono molto pericolose. Sebbene non agisca a lungo, riesce a infettare tutto ciò che lo circonda, poiché il suo potere penetrante è incredibilmente elevato.

Onda d'urto a esplosione atomica agisce in modo simile alla stessa onda durante le normali esplosioni, solo che la sua potenza e il raggio di distruzione sono molto maggiori. In pochi secondi provoca danni irreparabili non solo alle persone, ma anche alle attrezzature, agli edifici e all’ambiente circostante.

Le radiazioni penetranti provocano lo sviluppo di malattie da radiazioni e l'impulso elettromagnetico rappresenta un pericolo solo per le apparecchiature. La combinazione di tutti questi fattori, più la potenza dell'esplosione, rende la bomba atomica la più potente arma pericolosa nel mondo.

I primi test sulle armi nucleari al mondo

Il primo paese a sviluppare e testare armi nucleari sono stati gli Stati Uniti d'America. È stato il governo degli Stati Uniti a stanziare ingenti sussidi finanziari per lo sviluppo del nuovo armi promettenti. Alla fine del 1941 furono invitati negli Stati Uniti molti scienziati eccezionali nel campo dello sviluppo atomico, che nel 1945 furono in grado di presentare prototipo bomba atomica, adatta per i test.

I primi test al mondo di una bomba atomica dotata di un ordigno esplosivo furono effettuati nel deserto del New Mexico. La bomba, chiamata "Gadget", fu fatta esplodere il 16 luglio 1945. Il risultato del test è stato positivo, sebbene i militari abbiano chiesto che la bomba nucleare fosse testata in condizioni di combattimento reali.

Vedendo che mancava solo un passo prima della vittoria della coalizione nazista, e che un'opportunità del genere non si sarebbe ripresentata, il Pentagono decise di lanciare un attacco nucleare contro l'ultimo alleato della Germania hitleriana, il Giappone. Inoltre, l'uso di una bomba nucleare avrebbe dovuto risolvere diversi problemi contemporaneamente:

• Per evitare l’inutile spargimento di sangue che inevitabilmente si verificherebbe se le truppe statunitensi mettessero piede sul suolo imperiale giapponese;
• Con un colpo solo, mettere in ginocchio gli inflessibili giapponesi, costringendoli ad accettare condizioni favorevoli agli Stati Uniti;
• Mostra all'URSS (come possibile rivale in futuro) che l'esercito americano ha arma unica, capace di cancellare qualunque città dalla faccia della terra;
• E, naturalmente, per vedere in pratica di cosa sono capaci le armi nucleari in condizioni di combattimento reali.

Il 6 agosto 1945, la prima bomba atomica al mondo, utilizzata in operazioni militari, fu sganciata sulla città giapponese di Hiroshima. Questa bomba fu chiamata "Baby" perché pesava 4 tonnellate. Lo sgancio della bomba fu attentamente pianificato e colpì esattamente dove era stato previsto. Quelle case che non furono distrutte dall'onda d'urto bruciarono, poiché le stufe cadute nelle case provocarono incendi e l'intera città fu avvolta dalle fiamme.

Il lampo luminoso è stato seguito da un'ondata di calore che ha bruciato tutta la vita in un raggio di 4 chilometri e la successiva ondata d'urto ha distrutto la maggior parte degli edifici.

Coloro che hanno subito un colpo di calore nel raggio di 800 metri sono stati bruciati vivi. L'onda d'urto ha strappato la pelle bruciata di molti. Un paio di minuti dopo cominciò a cadere una strana pioggia nera, composta di vapore e cenere. Coloro che furono sorpresi dalla pioggia nera riportarono ustioni incurabili sulla pelle.

Quei pochi che ebbero la fortuna di sopravvivere soffrirono di malattie da radiazioni, che a quel tempo non solo non erano state studiate, ma erano anche completamente sconosciute. Le persone iniziarono ad avere febbre, vomito, nausea e attacchi di debolezza.

Il 9 agosto 1945 il secondo fu sganciato sulla città di Nagasaki. Bomba americana, che si chiamava "Fat Man". Questa bomba aveva all'incirca la stessa potenza del primo e le conseguenze della sua esplosione furono altrettanto distruttive, anche se morì la metà delle persone.

Le due bombe atomiche sganciate sulle città giapponesi furono i primi e unici casi al mondo di utilizzo di armi atomiche. Nei primi giorni dopo i bombardamenti morirono più di 300.000 persone. Circa 150mila altri morirono per malattie da radiazioni.

Dopo il bombardamento nucleare delle città giapponesi, Stalin ricevette un vero shock. Gli divenne chiaro che la questione dello sviluppo di armi nucleari era in corso Russia sovietica- Questa è una questione di sicurezza per l'intero Paese. Già il 20 agosto 1945 un comitato speciale iniziò a lavorare sulle questioni energia atomica, che è stato creato con urgenza da I. Stalin.

Sebbene la ricerca sulla fisica nucleare fosse condotta da un gruppo di appassionati nella Russia zarista, in epoca sovietica non ricevette la dovuta attenzione. Nel 1938 tutte le ricerche in questo settore furono completamente interrotte e molti scienziati nucleari furono repressi come nemici del popolo. Dopo le esplosioni nucleari in Giappone, il governo sovietico iniziò improvvisamente a ripristinare l’industria nucleare nel paese.

Ci sono prove che lo sviluppo di armi nucleari fu effettuato nella Germania nazista, e furono gli scienziati tedeschi a modificare la bomba atomica americana "grezza", quindi il governo degli Stati Uniti rimosse dalla Germania tutti gli specialisti nucleari e tutti i documenti relativi allo sviluppo delle armi nucleari armi.

La scuola di intelligence sovietica, che durante la guerra riuscì a bypassare tutti i servizi di intelligence stranieri, trasferì all'URSS documenti segreti relativi allo sviluppo di armi nucleari nel 1943. Allo stesso tempo, agenti sovietici furono infiltrati in tutti i principali centri di ricerca nucleare americani.

Come risultato di tutte queste misure, già nel 1946 erano pronte le specifiche tecniche per la produzione di due bombe nucleari di fabbricazione sovietica:

• RDS-1 (con carica di plutonio);
• RDS-2 (con due parti di carica di uranio).

L’abbreviazione “RDS” stava per “La Russia fa da sola”, il che era quasi completamente vero.

La notizia che l’URSS era pronta a rilasciare le sue armi nucleari costrinse il governo degli Stati Uniti a prendere misure drastiche. Nel 1949 fu sviluppato il piano Troiano, secondo il quale si prevedeva di sganciare bombe atomiche su 70 delle più grandi città dell'URSS. Solo i timori di uno sciopero di ritorsione hanno impedito che questo piano si realizzasse.

Queste informazioni allarmanti provenienti dagli ufficiali dell’intelligence sovietica costrinsero gli scienziati a lavorare in modalità di emergenza. Già nell'agosto 1949 ebbero luogo i test della prima bomba atomica prodotta nell'URSS. Quando gli Stati Uniti vennero a conoscenza di questi test, il piano troiano fu rinviato a tempo indeterminato. Iniziò l'era dello scontro tra due superpotenze, conosciuta nella storia come Guerra Fredda.

La bomba nucleare più potente del mondo, conosciuta come Bomba dello Zar, appartiene specificamente al periodo della Guerra Fredda. Gli scienziati dell'URSS hanno creato la bomba più potente della storia umana. La sua potenza era di 60 megatoni, sebbene si prevedesse di creare una bomba con una potenza di 100 kilotoni. Questa bomba fu testata nell'ottobre 1961. Il diametro della palla di fuoco durante l'esplosione era di 10 chilometri e l'onda d'urto fece il giro del globo tre volte. È stato questo test che ha costretto la maggior parte dei paesi del mondo a firmare un accordo per fermare i test nucleari non solo nell’atmosfera terrestre, ma anche nello spazio.

Sebbene le armi atomiche siano un ottimo mezzo per intimidire i paesi aggressivi, dall'altro sono in grado di stroncare sul nascere qualsiasi conflitto militare, poiché un'esplosione atomica può distruggere tutte le parti in conflitto.

La Corea del Nord minaccia gli Stati Uniti di testare una bomba all’idrogeno super potente nell’Oceano Pacifico. Il Giappone, che potrebbe soffrire a causa dei test, ha definito i piani della Corea del Nord del tutto inaccettabili. I presidenti Donald Trump e Kim Jong-un discutono nelle interviste e parlano di conflitto militare aperto. Per coloro che non capiscono le armi nucleari, ma vogliono essere informati, The Futurist ha compilato una guida.

Come funzionano le armi nucleari?

Come un normale candelotto di dinamite, una bomba nucleare utilizza energia. Solo che non viene rilasciato durante una reazione chimica primitiva, ma in complessi processi nucleari. Esistono due modi principali per estrarre energia nucleare da un atomo. IN fissione nucleare il nucleo di un atomo decade in due frammenti più piccoli con un neutrone. Fusione nucleare – il processo mediante il quale il Sole produce energia – prevede l’unione di due atomi più piccoli per formarne uno più grande. In qualsiasi processo, fissione o fusione, vengono rilasciate grandi quantità di energia termica e radiazioni. A seconda che si utilizzi la fissione o la fusione nucleare, le bombe si dividono in nucleare (atomico) E termonucleare .

Potete dirmi di più sulla fissione nucleare?

Esplosione della bomba atomica su Hiroshima (1945)

Come ricorderete, un atomo è composto da tre tipi di particelle subatomiche: protoni, neutroni ed elettroni. Il centro dell'atomo, chiamato nucleo , è costituito da protoni e neutroni. I protoni hanno carica positiva, gli elettroni hanno carica negativa e i neutroni non hanno alcuna carica. Il rapporto protone-elettrone è sempre uno a uno, quindi l'atomo nel suo insieme ha una carica neutra. Ad esempio, un atomo di carbonio ha sei protoni e sei elettroni. Le particelle sono tenute insieme da una forza fondamentale: forza nucleare forte .

Le proprietà di un atomo possono cambiare in modo significativo a seconda di quante particelle diverse contiene. Se cambi il numero di protoni, ne avrai uno diverso elemento chimico. Se cambi il numero di neutroni, ottieni isotopo lo stesso elemento che hai tra le mani. Ad esempio, il carbonio ha tre isotopi: 1) carbonio-12 (sei protoni + sei neutroni), che è una forma stabile e comune dell'elemento, 2) carbonio-13 (sei protoni + sette neutroni), che è stabile ma raro , e 3) carbonio -14 (sei protoni + otto neutroni), che è raro e instabile (o radioattivo).

La maggior parte dei nuclei atomici sono stabili, ma alcuni sono instabili (radioattivi). Questi nuclei emettono spontaneamente particelle che gli scienziati chiamano radiazione. Questo processo si chiama decadimento radioattivo . Esistono tre tipi di decadimento:

Decadimento alfa : Il nucleo emette una particella alfa: due protoni e due neutroni legati insieme. Decadimento beta : Un neutrone si trasforma in un protone, un elettrone e un antineutrino. L'elettrone espulso è una particella beta. Fissione spontanea: il nucleo si disintegra in più parti ed emette neutroni ed emette anche un impulso di energia elettromagnetica: un raggio gamma. È quest'ultimo tipo di decadimento utilizzato in una bomba nucleare. Iniziano i neutroni liberi emessi a seguito della fissione reazione a catena , che rilascia una quantità colossale di energia.

Di cosa sono fatte le bombe nucleari?

Possono essere costituiti da uranio-235 e plutonio-239. L'uranio si presenta in natura come una miscela di tre isotopi: 238 U (99,2745% dell'uranio naturale), 235 U (0,72%) e 234 U (0,0055%). Il 238 U più comune non supporta una reazione a catena: solo il 235 U è in grado di farlo. Per ottenere la massima potenza di esplosione, è necessario che il contenuto di 235 U nel “riempimento” della bomba sia almeno dell'80%. Pertanto, l'uranio viene prodotto artificialmente arricchire . Per fare ciò, la miscela di isotopi di uranio viene divisa in due parti in modo che una di esse contenga più di 235 U.

In genere, la separazione isotopica lascia dietro di sé una grande quantità di uranio impoverito che non è in grado di subire una reazione a catena, ma esiste un modo per farlo. Il fatto è che il plutonio-239 non si trova in natura. Ma può essere ottenuto bombardando 238 U con neutroni.

Come viene misurata la loro potenza?

​La potenza di una carica nucleare e termonucleare viene misurata in equivalente TNT, la quantità di trinitrotoluene che deve essere fatta esplodere per ottenere un risultato simile. Si misura in kilotoni (kt) e megatoni (Mt). La potenza delle armi nucleari ultra-piccole è inferiore a 1 kt, mentre bombe super potenti dare più di 1 Mt.

La potenza della “Bomba dello Zar” sovietica era, secondo varie fonti, compresa tra 57 e 58,6 megatoni in equivalente TNT; la potenza della bomba termonucleare, testata dalla RPDC all’inizio di settembre, era di circa 100 kilotoni.

Chi ha creato le armi nucleari?

Il fisico americano Robert Oppenheimer e il generale Leslie Groves

Negli anni '30, fisico italiano Enrico Fermi dimostrò che gli elementi bombardati dai neutroni potevano essere trasformati in nuovi elementi. Il risultato di questo lavoro è stata la scoperta neutroni lenti , nonché la scoperta di nuovi elementi non presentati su tavola periodica. Subito dopo la scoperta di Fermi, scienziati tedeschi Otto Hahn E Fritz Strassmann bombardò l'uranio con neutroni, dando luogo alla formazione di un isotopo radioattivo del bario. Conclusero che i neutroni a bassa velocità provocano la rottura del nucleo di uranio in due pezzi più piccoli.

Questo lavoro ha eccitato le menti di tutto il mondo. All'Università di Princeton Niels Bohr lavorato con John Wheeler sviluppare un modello ipotetico del processo di fissione. Hanno suggerito che l'uranio-235 subisca la fissione. Nello stesso periodo altri scienziati scoprirono che il processo di fissione produceva ancora più neutroni. Ciò spinse Bohr e Wheeler a porre una domanda domanda importante: I neutroni liberi creati dalla fissione potrebbero avviare una reazione a catena che rilascerebbe enormi quantità di energia? Se è così, allora è possibile creare armi di potenza inimmaginabile. Le loro ipotesi furono confermate da un fisico francese Frédéric Joliot-Curie . La sua conclusione divenne l'impulso per gli sviluppi nella creazione di armi nucleari.

Fisici provenienti da Germania, Inghilterra, Stati Uniti e Giappone hanno lavorato alla creazione di armi atomiche. Prima dell'inizio della seconda guerra mondiale Albert Einstein ha scritto al presidente degli Stati Uniti Franklin Roosevelt che la Germania nazista intende purificare l'uranio-235 e creare una bomba atomica. Ora si scopre che la Germania era ben lungi dall’attuare una reazione a catena: stavano lavorando su una bomba “sporca” e altamente radioattiva. Comunque sia, il governo degli Stati Uniti ha dedicato tutti i suoi sforzi alla creazione di una bomba atomica il prima possibile. Fu lanciato il Progetto Manhattan, guidato da un fisico americano Robert Oppenheimer e generale Leslie Groves . Vi hanno partecipato eminenti scienziati emigrati dall'Europa. Nell'estate del 1945 furono create armi atomiche basate su due tipi di materiale fissile: uranio-235 e plutonio-239. Una bomba, la “Thing” al plutonio, fu fatta esplodere durante i test, e altre due, la “Baby” all’uranio e la “Fat Man” al plutonio, furono sganciate sulle città giapponesi di Hiroshima e Nagasaki.

Come funziona bomba termonucleare e chi l'ha inventato?

La bomba termonucleare si basa sulla reazione fusione nucleare . A differenza della fissione nucleare, che può avvenire spontaneamente o forzatamente, la fusione nucleare è impossibile senza l’apporto di energia esterna. I nuclei atomici sono carichi positivamente, quindi si respingono a vicenda. Questa situazione è chiamata barriera di Coulomb. Per superare la repulsione, queste particelle devono essere accelerate a velocità folli. Ciò può essere fatto a temperature molto elevate, dell'ordine di diversi milioni di Kelvin (da cui il nome). Esistono tre tipi di reazioni termonucleari: autosufficienti (si verificano nelle profondità delle stelle), controllate e incontrollate o esplosive: vengono utilizzate nelle bombe all'idrogeno.

L'idea di una bomba a fusione termonucleare avviata da una carica atomica fu proposta da Enrico Fermi al collega Edoardo Teller nel 1941, proprio all'inizio del Progetto Manhattan. Tuttavia, questa idea non era richiesta in quel momento. Gli sviluppi di Teller sono stati migliorati Stanislav Ulam , rendendo realizzabile nella pratica l'idea di una bomba termonucleare. Nel 1952, il primo ordigno esplosivo termonucleare fu testato sull'atollo di Enewetak durante l'operazione Ivy Mike. Si trattava però di un campione di laboratorio, inadatto al combattimento. Un anno dopo, l'Unione Sovietica fece esplodere la prima bomba termonucleare al mondo, assemblata secondo il progetto dei fisici Andrej Sacharov E Yulia Kharitona . Il dispositivo somigliava torta a strati, ecco perché la formidabile arma fu soprannominata “Puff”. Nel corso dell’ulteriore sviluppo nacque la bomba più potente sulla Terra, la “Bomba dello Zar” o “Madre di Kuzka”. Nell'ottobre 1961 fu testato nell'arcipelago di Novaya Zemlya.

Di cosa sono fatte le bombe termonucleari?

Se lo pensassi idrogeno e le bombe termonucleari sono cose diverse, ti sbagliavi. Queste parole sono sinonimi. È l'idrogeno (o meglio i suoi isotopi: deuterio e trizio) che è necessario per effettuare una reazione termonucleare. Tuttavia, c'è una difficoltà: per far esplodere una bomba all'idrogeno, è prima necessario ottenere un'alta temperatura durante un'esplosione nucleare convenzionale - solo allora i nuclei atomici inizieranno a reagire. Pertanto, nel caso di una bomba termonucleare, il design gioca un ruolo importante.

Due schemi sono ampiamente conosciuti. Il primo è la “pasta sfoglia” di Sakharov. Al centro c'era un detonatore nucleare, circondato da strati di deuteruro di litio mescolato con trizio, intervallati da strati di uranio arricchito. Questo disegno ha permesso di raggiungere una potenza entro 1 Mt. Il secondo è lo schema American Teller-Ulam, in cui la bomba nucleare e gli isotopi dell'idrogeno erano localizzati separatamente. Appariva così: sotto c'era un contenitore con una miscela di deuterio liquido e trizio, al centro del quale c'era una "candela" - un'asta di plutonio, e sopra - una carica nucleare convenzionale, e tutto questo in un guscio di metalli pesanti (ad esempio, uranio impoverito). I neutroni veloci prodotti durante l'esplosione provocano reazioni di fissione atomica nel guscio di uranio e aggiungono energia all'energia totale dell'esplosione. L'aggiunta di ulteriori strati di deuteruro di litio uranio-238 consente di creare proiettili di potenza illimitata. Nel 1953, fisico sovietico Vittorio Davidenko ripeté accidentalmente l'idea di Teller-Ulam e, sulla base di essa, Sakharov elaborò uno schema in più fasi che permise di creare armi di potenza senza precedenti. "La madre di Kuzka" ha funzionato esattamente secondo questo schema.

Quali altre bombe ci sono?

Ce ne sono anche di neutroni, ma questo generalmente fa paura. Essenzialmente, una bomba ai neutroni è una bomba termonucleare a bassa potenza, la cui energia di esplosione è costituita per l'80% da radiazioni (radiazioni di neutroni). Sembra una normale carica nucleare a bassa potenza, alla quale è stato aggiunto un blocco con un isotopo di berillio, una fonte di neutroni. Quando una carica nucleare esplode, si innesca una reazione termonucleare. Questo tipo di arma è stata sviluppata da un fisico americano Samuel Cohen . Si credeva che le armi a neutroni distruggessero tutti gli esseri viventi anche nei rifugi, ma il raggio di distruzione di tali armi è piccolo, poiché l'atmosfera disperde flussi di neutroni veloci e l'onda d'urto è più forte a grandi distanze.

E la bomba al cobalto?

No, figliolo, è fantastico. Ufficialmente nessun paese possiede bombe al cobalto. Teoricamente, si tratta di una bomba termonucleare con un guscio di cobalto, che garantisce una forte contaminazione radioattiva dell'area anche con un'esplosione nucleare relativamente debole. 510 tonnellate di cobalto possono infettare l'intera superficie della Terra e distruggere tutta la vita sul pianeta. Fisico Leo Szilard , che descrisse questo ipotetico progetto nel 1950, lo chiamò "Doomsday Machine".

Cos'è più interessante: una bomba nucleare o termonucleare?

Modello in scala reale della "Bomba dello Zar"

La bomba all'idrogeno è molto più avanzata e tecnologicamente avanzata della bomba atomica. La sua potenza esplosiva supera di gran lunga quella atomica ed è limitata solo dal numero di componenti disponibili. In una reazione termonucleare per ciascun nucleone (i cosiddetti nuclei costituenti, protoni e neutroni) viene rilasciata molta più energia che in una reazione nucleare. Ad esempio, la fissione di un nucleo di uranio produce 0,9 MeV (megaelettronvolt) per nucleone e la fusione di un nucleo di elio da nuclei di idrogeno rilascia un'energia di 6 MeV.

Come le bombe consegnareall'obiettivo?

All'inizio furono lanciati dagli aerei, ma i mezzi difesa aerea costantemente migliorato e fornire armi nucleari in questo modo si è rivelato poco saggio. Con la crescita della produzione missilistica, tutti i diritti per la fornitura di armi nucleari furono trasferiti ai missili balistici e da crociera di varie basi. Pertanto, una bomba ora non significa una bomba, ma una testata.

C'è un'opinione secondo cui il nordcoreano bomba all'idrogeno troppo grande per essere montato su un razzo, quindi se la Corea del Nord decide di mettere in atto la minaccia, verrà trasportato via nave fino al luogo dell'esplosione.

Quali sono le conseguenze di una guerra nucleare?

Hiroshima e Nagasaki sono giuste piccola parte possibile apocalisse. ​Ad esempio, è nota l'ipotesi dell'“inverno nucleare”, avanzata dall'astrofisico americano Carl Sagan e Geofisico sovietico Georgy Golitsyn. Si presume che l'esplosione di diverse testate nucleari (non nel deserto o nell'acqua, ma nelle aree popolate) causerà molti incendi e una grande quantità di fumo e fuliggine si riverserà nell'atmosfera, il che porterà al raffreddamento globale. L'ipotesi è stata criticata confrontando l'effetto con l'attività vulcanica, che ha scarso effetto sul clima. Inoltre, alcuni scienziati sottolineano che è più probabile che si verifichi il riscaldamento globale che il raffreddamento, anche se entrambe le parti sperano che non lo sapremo mai.

Le armi nucleari sono consentite?

Dopo la corsa agli armamenti del 20° secolo, i paesi sono tornati in sé e hanno deciso di limitare l’uso delle armi nucleari. L’ONU ha adottato i trattati sulla non proliferazione delle armi nucleari e sul divieto dei test nucleari (quest’ultimo non è stato firmato dai giovani potenze nucleari India, Pakistan e Corea del Nord). Nel luglio 2017 è stato adottato un nuovo trattato sulla proibizione delle armi nucleari.

“Ciascuno Stato parte si impegna a non sviluppare, testare, produrre, fabbricare, altrimenti acquisire, possedere o immagazzinare armi nucleari o altri dispositivi esplosivi nucleari”, si legge nel primo articolo del trattato.

Tuttavia, il documento non entrerà in vigore finché non sarà ratificato da 50 stati.

Tutti i creatori di armi nucleari credevano sinceramente di fare una buona azione, salvando il mondo dalla “peste bruna”, dall’“infezione comunista” e dall’“espansione imperialista”. Per i paesi che cercavano di acquisire l'energia atomica, questo era un compito estremamente importante: la bomba fungeva da simbolo e garante della loro sicurezza nazionale e di un futuro tranquillo. La più mortale di tutte le armi del delitto inventate dall'uomo, agli occhi dei suoi creatori, era anche il più potente garante della pace sulla Terra.

Le basi della fissione e della fusione

I decenni trascorsi dai tristi eventi dell'inizio dell'agosto 1945 - le esplosioni delle bombe atomiche americane sulle città giapponesi di Hiroshima e Nagasaki - hanno confermato la ragione degli scienziati che hanno messo nelle mani dei politici un'arma di attacco e ritorsione senza precedenti. Due usi di combattimento sono bastati per vivere 60 anni senza l'uso di armi nucleari nelle operazioni militari. E voglio davvero sperarlo questo tipo le armi rimarranno il principale deterrente per una nuova guerra mondiale e non saranno mai utilizzate per scopi di combattimento.

Le armi nucleari sono definite come “armi di distruzione di massa ad azione esplosiva basata sull’utilizzo dell’energia liberata durante reazioni di fissione o fusione nucleare”. Di conseguenza, le cariche nucleari sono divise in nucleari e termonucleari. I modi per liberare l'energia del nucleo atomico attraverso la fissione o la fusione erano chiari ai fisici entro la fine degli anni '30. Il primo percorso prevedeva una reazione a catena di fissione dei nuclei di elementi pesanti, il secondo - la fusione di nuclei di elementi leggeri per formare un nucleo più pesante. La potenza di una carica nucleare è solitamente espressa in termini di "equivalente TNT", cioè la quantità di TNT esplosivo convenzionale che deve essere fatto esplodere per rilasciare la stessa energia. Una bomba nucleare può equivalere, su questa scala, a un milione di tonnellate di TNT, ma le conseguenze della sua esplosione potrebbero essere molto peggiori dell’esplosione di un miliardo di tonnellate di esplosivi convenzionali.

Conseguenze dell'arricchimento

Per ottenere energia nucleare mediante fissione, di particolare interesse sono i nuclei degli isotopi dell'uranio con pesi atomici 233 e 235 (233 U e 235 U) e del plutonio - 239 (239 Pu), che si scindono sotto l'influenza dei neutroni. La connessione delle particelle in tutti i nuclei è dovuta alla forte interazione, che è particolarmente efficace a brevi distanze. Nei grandi nuclei di elementi pesanti questo legame è più debole, poiché le forze repulsive elettrostatiche tra i protoni sembrano “sciogliere” il nucleo. La disintegrazione del nucleo di un elemento pesante sotto l'influenza di un neutrone in due frammenti che volano rapidamente è accompagnata dal rilascio grande quantità energia, emissione di quanti gamma e neutroni - in media 2,46 neutroni per nucleo di uranio decaduto e 3,0 per nucleo di plutonio. A causa del fatto che durante il decadimento dei nuclei il numero di neutroni aumenta notevolmente, la reazione di fissione può coprire istantaneamente tutto il combustibile nucleare. Ciò accade quando viene raggiunta una “massa critica”, quando inizia una reazione a catena di fissione, che porta ad un’esplosione atomica.

1 - corpo
2 - meccanismo esplosivo
3 - esplosivo ordinario
4 - detonatore elettrico
5 - riflettore di neutroni
6 - combustibile nucleare (235U)
7 - sorgente di neutroni
8 - il processo di compressione del combustibile nucleare mediante un'esplosione diretta verso l'interno

A seconda del metodo per ottenere la massa critica, viene fatta una distinzione tra munizioni atomiche di tipo cannone e di tipo implosione. In una semplice munizione di tipo pistola, due masse di 235 U, ciascuna inferiore a quella critica, vengono combinate utilizzando una carica esplosiva convenzionale (HE) sparando da una sorta di cannone interno. Il combustibile nucleare può essere suddiviso in numero maggiore parti che verranno collegate dall'esplosione dell'esplosivo che le circonda. Questo schema è più complicato, ma consente di ottenere potenze di carica più elevate.

In una munizione di tipo implosivo, l'uranio 235 U o il plutonio 239 Pu vengono compressi dall'esplosione di un esplosivo convenzionale situato attorno ad essi. Sotto l'influenza di un'onda d'urto, la densità dell'uranio o del plutonio aumenta notevolmente e la "massa supercritica" viene raggiunta con meno materiale fissile. Per rendere la reazione a catena più efficiente, il carburante in entrambi i tipi di munizioni è circondato da un riflettore di neutroni, ad esempio, a base di berillio, e per avviare la reazione, una sorgente di neutroni viene posizionata al centro della carica.

L'isotopo 235 U, necessario per creare una carica nucleare, è contenuto nell'uranio naturale solo per lo 0,7%, il resto è isotopo stabile 238 U. Per ottenere una quantità sufficiente di materiale fissile, l'uranio naturale viene arricchito, e questo è stato uno dei compiti tecnicamente più difficili nella creazione di una bomba atomica. Il plutonio è prodotto artificialmente: si accumula nei reattori nucleari industriali, a causa della trasformazione di 238 U in 239 Pu sotto l'influenza di un flusso di neutroni.

Club della mutua intimidazione
L’esplosione di una bomba nucleare sovietica il 29 agosto 1949 annunciò la fine del monopolio nucleare americano. Ma la corsa al nucleare era appena iniziata e ben presto nuovi partecipanti vi si unirono.

Il 3 ottobre 1952, con l'esplosione della propria carica, la Gran Bretagna annunciò il suo ingresso nel "club nucleare", il 13 febbraio 1960 la Francia e il 16 ottobre 1964 la Cina.

L’impatto politico delle armi nucleari come mezzo di ricatto reciproco è ben noto. La minaccia di sferrare rapidamente un potente attacco nucleare di ritorsione al nemico è stata e rimane il principale deterrente, costringendo l'aggressore a cercare altri modi per condurre operazioni militari. Ciò si manifestò anche nella specificità della terza guerra mondiale, che fu cautamente chiamata “guerra fredda”.

Anche la “strategia nucleare” ufficiale rifletteva bene la valutazione complessiva potere militare. Pertanto, se lo stato dell'URSS, completamente fiducioso nella sua forza, annunciò nel 1982 il "non primo utilizzo di armi nucleari", la Russia di Eltsin fu costretta ad annunciare la possibilità di utilizzare armi nucleari anche contro un nemico "non nucleare". Lo “scudo missilistico nucleare” resta la principale garanzia contro l’attacco pericolo esterno e uno dei pilastri principali della politica indipendente. Nel 2003, quando l’aggressione contro l’Iraq era già cosa fatta, gli Stati Uniti passarono dalle chiacchiere sulle armi “non letali” alla minaccia del “possibile uso di armi nucleari tattiche”. Un altro esempio. Già nei primi anni del 21° secolo, India e Pakistan entrarono a far parte del “club nucleare”. E quasi immediatamente si è verificata una forte escalation dello scontro al confine.

Gli esperti dell’AIEA e la stampa sostengono da tempo che Israele è “capace” di produrre diverse dozzine di armi nucleari. Gli israeliani preferiscono sorridere misteriosamente: la possibilità stessa di possedere armi nucleari rimane un potente mezzo di pressione anche nei conflitti regionali.

Secondo lo schema di implosione

Quando i nuclei degli elementi leggeri sono sufficientemente vicini, iniziano ad agire forze nucleari attrazione, che consente di sintetizzare nuclei di elementi più pesanti, che, come è noto, è più produttivo del decadimento. La sintesi completa in 1 kg della miscela, ottimale per una reazione termonucleare, fornisce energia 3,7-4,2 volte superiore al decadimento completo di 1 kg di uranio 235 U. Inoltre, per una carica termonucleare non esiste il concetto di massa critica, e questo è ciò che limita la possibilità che la potenza di una carica nucleare sia di diverse centinaia di kilotoni. La sintesi consente di raggiungere un livello di potenza pari a megatoni di TNT equivalente. Ma per questo, i nuclei devono essere avvicinati ad una distanza alla quale appariranno forti interazioni - 10 -15 m. L'avvicinamento è impedito dalla repulsione elettrostatica tra nuclei carichi positivamente. Per superare questa barriera è necessario riscaldare la sostanza fino a una temperatura di decine di milioni di gradi (da qui il nome “reazione termonucleare”). Una volta raggiunto alte temperature e lo stato del plasma ionizzato denso, la probabilità dell'inizio di una reazione di fusione aumenta notevolmente. I nuclei degli isotopi dell'idrogeno pesanti (deuterio, D) e superpesanti (trizio, T) hanno le maggiori possibilità, motivo per cui le prime cariche termonucleari furono chiamate "idrogeno". Quando sintetizzati, formano l'isotopo dell'elio 4He. L'unica cosa che resta da fare è raggiungere temperature e pressioni elevate come quelle che si trovano all'interno delle stelle. Le munizioni termonucleari sono divise in due fasi (fissione-fusione) e tre fasi (fissione-fusione). La fissione monofase è considerata una carica nucleare o “atomica”. Il primo circuito di ricarica a due fasi fu trovato all'inizio degli anni '50 da Ya.B. Zeldovich, AD Sakharov e Yu.A. Trutnev in URSS e E. Teller e S. Ulam negli USA. Si basava sull'idea di "implosione delle radiazioni", un metodo in cui il riscaldamento e la compressione di una carica termonucleare avvengono a causa dell'evaporazione del guscio che la circonda. Nel processo, si è verificata un'intera cascata di esplosioni: gli esplosivi ordinari hanno lanciato una bomba atomica e una bomba atomica ha dato fuoco a una bomba termonucleare. Il deuteruro di litio-6 (6 LiD) è stato quindi utilizzato come combustibile termonucleare. Durante un'esplosione nucleare, l'isotopo 6 Li catturò attivamente i neutroni di fissione, decadendo in elio e trizio, formando la miscela di deuterio e trizio necessaria per la reazione di fusione.

Il 22 novembre 1955 fu fatta esplodere la prima bomba termonucleare sovietica con una potenza di progetto di circa 3 Mt (sostituendo la parte 6 LiD con materiale passivo, la potenza fu ridotta a 1,6 Mt). Si trattava di un'arma più avanzata dell'ingombrante ordigno fisso che gli americani avevano fatto saltare in aria tre anni prima. E il 23 febbraio 1958, la successiva carica più potente progettata da Yu.A. fu testata su Novaya Zemlya. Trutneva e Yu.N. Babaev, che divenne la base per l'ulteriore sviluppo delle accuse termonucleari nazionali.

In uno schema trifase, la carica termonucleare è anche circondata da un guscio di 238 U. Sotto l'influenza dei neutroni ad alta energia generati durante un'esplosione termonucleare, si verifica la fissione di nuclei di 238 U, che fornisce un ulteriore contributo all'energia di l'esplosione.

La detonazione delle armi nucleari è assicurata da complessi sistemi multistadio, inclusi dispositivi di blocco, unità di attuazione, ausiliarie e di backup. Il fatto che nessuno dei tanti incidenti con armi nucleari verificatisi negli ultimi 60 anni abbia causato un'esplosione o una fuga radioattiva è una prova della loro affidabilità e della robustezza dei bossoli delle munizioni. Le bombe bruciarono, colpirono automobili e incidenti ferroviari, scese dagli aerei e caddero al suolo e in mare, ma nessuna esplose spontaneamente.

Le reazioni termonucleari convertono solo l'1-2% della massa della sostanza reagente in energia di esplosione, e questo è lontano dal limite dal punto di vista fisica moderna. Potenze significativamente più elevate possono essere ottenute utilizzando la reazione di annichilazione (distruzione reciproca di materia e antimateria). Ma per ora, l’implementazione di tali processi su “scala macro” è una questione di teoria.

L'effetto dannoso di un'esplosione nucleare nell'aria con una potenza di 20 kt. Per chiarezza, i fattori dannosi di un'esplosione nucleare sono "organizzati" in "linee" separate. È consuetudine distinguere tra zone moderate (zona A, la dose di radiazioni ricevuta durante il decadimento completo, da 40 a 400 r), forti (zona B, 400-1.200 r), pericolose (zona B, 1.200–4.000 r), infezione particolarmente pericolosa (zona G, emergenza, 4.000-10.000 rubli).

Deserti morti
I fattori dannosi delle armi nucleari, i possibili modi per rafforzarle, da un lato, e proteggersi dall'altro, sono stati testati durante numerosi test, anche con la partecipazione delle truppe. IN Esercito sovietico condusse due esercitazioni militari con l'uso effettivo di armi nucleari - 14 settembre 1954 presso il campo di addestramento di Totsky ( Regione di Orenburg) e il 10 settembre 1956 a Semipalatinsk. Negli ultimi anni ci sono state molte pubblicazioni al riguardo nella stampa nazionale, che per qualche motivo non ha notato il fatto che otto esercitazioni militari simili si sono svolte negli Stati Uniti. Uno di questi - "Desert Rock-IV" - ha avuto luogo più o meno nello stesso periodo di Totskoye, a Yucca Flat (Nevada).

1 - avvio della carica nucleare (con combustibile nucleare diviso in parti)
2 - combustibile termonucleare (miscela di D e T)
3 - combustibile nucleare (238U)
4 - avvio di una carica nucleare dopo la detonazione di esplosivi convenzionali
5 - sorgente di neutroni. La radiazione causata dalla detonazione di una carica nucleare genera l'implosione (evaporazione) del guscio 238U, comprimendo e accendendo il combustibile termonucleare

Catapulta a getto

Ogni arma deve contenere un metodo per consegnare le munizioni al bersaglio. Per le cariche nucleari e termonucleari, sono stati inventati molti metodi simili per diversi tipi di forze armate e rami dell'esercito. Le armi nucleari sono generalmente divise in “strategiche” e “tattiche”. Le “armi offensive strategiche” (START) sono destinate principalmente a distruggere obiettivi sul territorio nemico che sono più importanti per la sua economia e le sue forze armate. Gli elementi principali di START sono i missili balistici intercontinentali terrestri (ICBM), i missili balistici lanciati da sottomarini (SLBM) e bombardieri strategici. Negli Stati Uniti questa combinazione veniva chiamata “triade nucleare”. Nell'URSS il ruolo principale è stato assegnato a Forze missilistiche scopo strategico, il cui gruppo di missili balistici intercontinentali strategici fungeva da principale deterrente per il nemico. I sottomarini missilistici, considerati meno vulnerabili a un attacco nucleare nemico, avevano il compito di sferrare un attacco di ritorsione. I bombardieri avrebbero dovuto continuare la guerra dopo uno scambio nucleare. Armi tattiche- arma da campo di battaglia.

Gamma di potenza
In base alla potenza delle armi nucleari, si dividono in ultrapiccole (fino a 1 kt), piccole (da 1 a 10 kt), medie (da 10 a 100 kt), grandi (da 100 kt a 1 Mt), e super-grandi (oltre 1 Mt). Cioè, Hiroshima e Nagasaki si trovano all’estremità inferiore della scala delle munizioni “medie”.

In URSS, la carica termonucleare più potente fu fatta esplodere nel sito di test di Novaya Zemlya il 30 ottobre 1961 (i principali sviluppatori furono V.B. Adamsky, Yu.N. Babaev, A.D. Sakharov, Yu.N. Smirnov e Yu.A. Trutnev ). La potenza di progetto della "superbomba" del peso di circa 26 tonnellate raggiunse i 100 Mt, ma per i test fu "dimezzata" a 50 Mt, e la detonazione ad un'altitudine di 4.000 me un numero di misure aggiuntive esclusa una pericolosa contaminazione radioattiva dell'area. INFERNO. Sakharov suggerì ai marinai di costruire un siluro gigante con una carica di cento megatoni per colpire i porti nemici e le città costiere. Secondo le sue memorie: “Il contrammiraglio P.F. Fokin... è rimasto scioccato dalla “natura cannibalistica” del progetto e in una conversazione con me ha notato che i marinai militari erano abituati a combattere un nemico armato in battaglia aperta e che il solo pensiero di un simile omicidio di massa era disgustoso per lui” ( citato da A.B. Koldobsky “Strategico flotta sottomarina URSS e Russia, passato, presente, futuro"). Il famoso progettista di armi nucleari L.P. Feoktistov parla di questa idea: "Nei nostri ambienti era ampiamente conosciuta e provocava sia ironia per la sua irrealizzabilità, sia completo rifiuto per la sua essenza blasfema e profondamente disumana".

Gli americani produssero la loro più potente esplosione di 15 megatoni il 1 marzo 1954 sull'atollo di Bikini nell'Oceano Pacifico. E ancora, non senza conseguenze per i giapponesi: la pioggia radioattiva ha coperto il peschereccio giapponese Fukuryu Maru, situato a più di 200 km da Bikini. 23 pescatori hanno ricevuto un'elevata dose di radiazioni, uno è morto per malattie da radiazioni.

Può essere considerata la più piccola arma nucleare tattica Sistema americano"Davy Crocket" 1961 - Fucili senza rinculo da 120 e 155 mm con proiettile nucleare da 0,01 kt. Tuttavia il sistema venne presto abbandonato. L'idea di un "proiettile atomico" basato sul California-254 (un elemento prodotto artificialmente con una massa critica molto bassa) non è stata implementata.

Inverno nucleare
Entro la fine degli anni '70 parità nucleare superpotenze opposte in tutte le componenti e il vicolo cieco della “strategia nucleare” divenne evidente. E poi, di grande attualità, è entrata nell’arena la teoria dell’“inverno nucleare”. Da parte sovietica, gli accademici N.N. Moiseev e G.S. Golitsyn, dall'astronomo americano K. Sagan. G.S. Golitsyn delinea brevemente le conseguenze di una guerra nucleare: “Incendi di massa. Il cielo è nero di fumo. Cenere e fumo assorbono la radiazione solare. L'atmosfera si riscalda e la superficie si raffredda - raggi del sole non la raggiungono. Tutti gli effetti associati all'evaporazione sono ridotti. I monsoni, che trasportano l’umidità dagli oceani ai continenti, cessano. L'atmosfera diventa secca e fredda. Tutti gli esseri viventi periscono." Cioè, indipendentemente dalla disponibilità di rifugi e dal livello di radiazioni, i sopravvissuti a una guerra nucleare sono condannati a morire semplicemente di fame e freddo. La teoria ha ricevuto la sua conferma numerica “matematica” e ha suscitato grande entusiasmo negli anni ’80, anche se ha subito incontrato il rifiuto negli ambienti scientifici. Molti esperti concordano sul fatto che nella teoria dell’inverno nucleare l’affidabilità scientifica è stata sacrificata alle aspirazioni umanitarie, o meglio politiche, per accelerare il disarmo nucleare. Questo spiega la sua popolarità.

Limitazione armi nucleari era abbastanza logico ed è stato un successo non della diplomazia e degli “ecologisti” (che spesso diventano semplicemente uno strumento della politica attuale), ma della tecnologia militare. Armi ad alta precisione in grado di “distribuire” una carica convenzionale a una distanza di diverse centinaia di chilometri con una precisione di decine di metri, generatori di potenti impulsi elettromagnetici che disabilitano mezzi radioelettronici, le munizioni volumetriche a detonazione e termobariche, che creano estese zone di distruzione, consentono di risolvere gli stessi problemi delle armi nucleari tattiche, senza il rischio di provocare una catastrofe nucleare generale.

Inizia Variazioni

I missili guidati sono il principale vettore di armi nucleari. I missili a raggio intercontinentale con testate nucleari sono la componente più formidabile arsenali nucleari. La testata (testata) viene consegnata al bersaglio in un tempo minimo, pur essendo un bersaglio difficile da colpire. Con crescente precisione, i missili balistici intercontinentali sono diventati un mezzo per distruggere obiettivi ben difesi, comprese installazioni militari e civili vitali. Le testate multiple hanno aumentato significativamente l’efficacia delle armi missilistiche nucleari. Quindi, 20 munizioni da 50 kt equivalgono in efficacia a una da 10 mt. Le singole teste di guida divise penetrano più facilmente nel sistema difesa missilistica(PRO) rispetto al monoblocco. Lo sviluppo di testate di manovra, la cui traiettoria il nemico non può calcolare, ha ulteriormente complicato il lavoro di difesa missilistica.

I missili balistici intercontinentali a terra sono ora installati in silos o su installazioni mobili. L'impianto minerario è il più protetto e pronto per l'avvio immediato. Razzo americano Il Minuteman-3 basato su silo può lanciare una testata multipla con tre blocchi da 200 kt ciascuno fino a una distanza di 13.000 km, il russo R-36M può lanciare una testata di blocchi di classe 8 megaton a 10.000 km (una testata monoblocco è anche possibile). Un lancio "mortaio" (senza una fiamma brillante del motore) e un potente set di mezzi per superare la difesa missilistica migliorano l'aspetto formidabile dei missili R-36M e N, chiamati SS-18 "Satana" in Occidente. Ma la mina è stazionaria, non importa come la nascondi, e col tempo le sue coordinate esatte appariranno nel programma di volo delle testate nemiche. Un'altra opzione per basare i missili strategici è un complesso mobile, con l'aiuto del quale puoi tenere il nemico all'oscuro del sito di lancio. Ad esempio, una ferrovia da combattimento sistema missilistico, travestito da treno normale con vagoni passeggeri e frigoriferi. Un missile (ad esempio RT-23UTTH con 10 testate e un raggio di tiro fino a 10.000 km) può essere lanciato da qualsiasi punto del percorso ferrovia. Il pesante telaio con ruote fuoristrada ha permesso il posizionamento lanciatori ICBM e loro. Ad esempio, il missile universale russo Topol-M (RS-12M2 o SS-27) con una testata monoblocco e un'autonomia di volo fino a 10.000 km, messo in servizio alla fine degli anni '90, è destinato a silo e installazioni terrestri mobili , a condizione che si basasse anche sui sottomarini. La testata di questo missile, del peso di 1,2 tonnellate, ha una potenza di 550 kt, ovvero ogni chilogrammo di carica nucleare in questo caso equivale a quasi 500 tonnellate di esplosivo.

Il modo principale per aumentare la sorpresa di un attacco e lasciare al nemico meno tempo per reagire è ridurre il tempo di volo posizionando i lanciatori più vicini a lui. Le parti opposte sono state molto attive in questo, creando missili tattici-operativi. Il trattato, firmato da M. Gorbachev e R. Reagan l'8 dicembre 1987, portò alla riduzione dei missili a medio raggio (da 1.000 a 5.500 km) e a corto raggio (da 500 a 1.000 km). Inoltre, su insistenza degli americani, il complesso Oka con un raggio non superiore a 400 km, che non era soggetto a restrizioni, fu incluso nel Trattato: il complesso unico finì sotto i ferri. Ma ora è già stato sviluppato un nuovo complesso russo Iskander.

Missili che sono stati tagliati medio raggio raggiungevano l'obiettivo in soli 6-8 minuti di volo, mentre i restanti missili balistici intercontinentali in servizio viaggiano solitamente in 25-35 minuti.

Da ormai trent’anni i missili cruise svolgono un ruolo importante nella strategia nucleare americana. I loro vantaggi sono l'elevata precisione, il volo furtivo a bassa quota con contorni del terreno, una bassa firma radar e la capacità di sferrare un attacco massiccio da diverse direzioni. Un missile da crociera Tomahawk lanciato da una nave di superficie o da un sottomarino può trasportare una testata nucleare o convenzionale fino a 2.500 km, coprendo la distanza in circa 2,5 ore.

Sito di lancio di razzi sott'acqua

Base marina forze strategiche sono costituiti da sottomarini nucleari con sistemi missilistici di lancio subacquei. Nonostante sistemi perfetti il tracciamento dei sottomarini, i “siti mobili di lancio di missili sottomarini” mantengono i vantaggi della segretezza e della sorpresa. Missile balistico il lancio subacqueo è un prodotto unico in termini di posizionamento e utilizzo. Un lungo raggio di tiro con ampia autonomia consente alle imbarcazioni di operare più vicino alle coste, riducendo il rischio che il nemico distrugga l'imbarcazione prima di lanciare i missili.

È possibile confrontare due complessi SLBM. nucleare sovietico sottomarino Il tipo Akula trasporta 20 missili R-39, ciascuno con 10 testate mirate individualmente con una potenza di 100 kt ciascuna e una gittata di 10.000 km. La nave americana classe Ohio trasporta 24 missili Trident-D5, ciascuno dei quali può trasportare 8 testate da 475 kt, o 14 testate da 100-150 kt, a 11.000-12.000 km.

Bomba al neutrone
Le munizioni ai neutroni, caratterizzate da una maggiore resa della radiazione iniziale, sono diventate un tipo di arma termonucleare. Maggior parte L'energia dell'esplosione "va" nella radiazione penetrante e il contributo principale ad essa è dato dai neutroni veloci. Quindi, se accettiamo che durante un'esplosione aerea di un'arma nucleare convenzionale, il 50% dell'energia "va" nell'onda d'urto, il 30-35% nella radiazione luminosa e nell'EMR, il 5-10% nella radiazione penetrante e il resto nella contaminazione radioattiva, quindi il neutrone (nel caso in cui la sua carica iniziale e quella principale danno un contributo uguale alla formazione di energia) vengono spesi rispettivamente per gli stessi fattori 40, 25, 30 e 5%. Risultato: con un'esplosione in superficie di una munizione di neutroni da 1 kt, la distruzione delle strutture avviene entro un raggio fino a 430 m, incendi boschivi - fino a 340 m, ma il raggio in cui una persona “afferra” istantaneamente 800 rad è 760 m, 100 rad (malattia da radiazioni) - 1.650 m La zona di distruzione della manodopera sta crescendo, la zona di distruzione sta diminuendo. Negli Stati Uniti, le munizioni a neutroni sono state rese tattiche, sotto forma, ad esempio, di proiettili da 203 e 155 mm con una resa da 1 a 10 kt.

Strategia del bombardiere

I bombardieri strategici - l'americano B-52, il sovietico Tu-95 e l'M4 - furono i primi mezzi intercontinentali di attacco nucleare. Gli ICBM li hanno significativamente sostituiti in questo ruolo. Armato di bombardieri strategici missili da crociera- come l'americano AGM-86B o l'X-55 sovietico (entrambi trasportano una carica fino a 200 kt a una distanza massima di 2.500 km), consentendo attacchi senza entrare nel raggio della difesa aerea nemica - la loro importanza è aumentata.

L'aviazione ha ancora un'arma così "semplice" come una bomba nucleare a caduta libera, ad esempio l'americana B-61/83 con una carica da 0,3 a 170 kt. Le testate nucleari furono create per la difesa aerea e i sistemi di difesa missilistica, ma con il miglioramento dei missili e delle testate convenzionali, tali accuse furono abbandonate. Ma hanno deciso di "innalzare gli ordigni esplosivi nucleari più in alto" - al livello spaziale della difesa missilistica. Uno dei suoi elementi pianificati da tempo è sistemi laser, in cui esplosione nucleare funge da potente fonte di energia pulsata per pompare più laser a raggi X contemporaneamente.

Sono disponibili anche armi nucleari tattiche vari tipi forze armate e rami dell'esercito. Le bombe nucleari, ad esempio, possono essere trasportate non solo da bombardieri strategici, ma anche da molti aerei di prima linea o imbarcati su portaerei.

Nella Marina per attacchi ai porti, basi navali, le grandi navi erano dotate di siluri nucleari, come il sovietico T-5 da 533 mm con una carica di 10 kt e l'americano Mk 45 ASTOR, con uguale potenza di carica. A loro volta, gli aerei antisommergibili potrebbero trasportare bombe di profondità nucleari.

Il sistema missilistico mobile tattico russo Tochka-U (su telaio flottante) fornisce una carica nucleare o convenzionale a una distanza di “soli” fino a 120 km.

I primi esempi di artiglieria atomica furono il voluminoso cannone americano da 280 mm del 1953 e il cannone sovietico da 406 mm e il mortaio da 420 mm apparsi poco dopo. Successivamente, hanno preferito creare "proiettili speciali" per i convenzionali missili a terra sistemi di artiglieria- agli obici da 155 mm e 203 mm negli USA (con potenza da 1 a 10 kt), obici e cannoni da 152 mm, cannoni da 203 mm e mortai da 240 mm nell'URSS. Furono creati anche proiettili nucleari speciali per l'artiglieria navale, ad esempio il proiettile americano da 406 mm con una potenza di 20 kt ("un Hiroshima" in un proiettile di artiglieria pesante).

Zaino nucleare

Gli “zaini nucleari” che attirano così tanta attenzione non sono stati creati per essere messi sotto Casa Bianca o il Cremlino. Si tratta di mine terrestri ingegneristiche che servono a creare barriere a causa della formazione di crateri, macerie in catene montuose e zone di distruzione e inondazioni in combinazione con ricadute radioattive (in un'esplosione del terreno) o radiazioni residue nell'area del cratere (in un'esplosione sotterranea ). Inoltre, uno "zaino" può contenere sia un intero ordigno esplosivo nucleare di calibro ultra-piccolo sia parte di un ordigno di maggiore potenza. Lo "zaino" americano Mk-54 ha una capacità di 1 kiloton e pesa solo 68 kg.

Le mine terrestri furono sviluppate anche per altri scopi. Negli anni '60, ad esempio, gli americani proposero l'idea di creare una cosiddetta cintura di mine nucleari lungo il confine tra la DDR e la Repubblica Federale Tedesca. E gli inglesi, se avessero lasciato le loro basi in Germania, avrebbero piazzato potenti cariche nucleari, che avrebbero dovuto essere fatte esplodere tramite segnale radio nella parte posteriore dell '"avanzata armata sovietica".

Si è creato il pericolo di una guerra nucleare diversi paesi programmi di costruzione statali colossali in termini di portata e costi: rifugi sotterranei, posti di comando, strutture di stoccaggio, comunicazioni di trasporto e sistemi di comunicazione. L’umanità deve molto allo sviluppo dello spazio vicino alla Terra, all’emergere e allo sviluppo di armi missilistiche nucleari. Pertanto, il famoso razzo reale R-7, che lanciò in orbita sia il primo satellite artificiale che la navicella spaziale Vostok-1, fu progettato per "lanciare" una carica termonucleare. Molto più tardi, il razzo R-36M divenne la base per i veicoli di lancio Zenit-1 e Zenit-2. Ma l’influenza delle armi nucleari è stata molto più ampia. La stessa presenza di armi missilistiche nucleari a raggio intercontinentale ha reso necessaria la creazione di un complesso di mezzi di ricognizione e controllo che coprissero quasi l'intero pianeta e si basassero su una costellazione di satelliti orbitali. Continua a lavorare armi termonucleari ha contribuito allo sviluppo della fisica delle alte pressioni e temperature, all'astrofisica significativamente avanzata, spiegando una serie di processi che si verificano nell'Universo.