Hårvård

Vem uppfann atombomben? Historien om uppfinningen och skapandet av den sovjetiska atombomben. Konsekvenser av en atombombsexplosion

Låt oss titta på en typisk stridsspets (i verkligheten kan det finnas designskillnader mellan stridsspetsar). Detta är en kon gjord av lätta, hållbara legeringar - vanligtvis titan. Inuti finns det skott, ramar, en kraftram – nästan som i ett flygplan. Kraftramen är täckt med slitstarkt metallhölje. Ett tjockt lager av värmeskyddande beläggning appliceras på höljet. Den ser ut som en gammal neolitisk korg, generöst belagd med lera och bränd i människans första experiment med värme och keramik. Likheten är lätt att förklara: både korgen och stridsspetsen måste stå emot extern värme.

Stridshuvud och dess fyllning

Inuti konen, fästa vid sina "säten", finns två huvud "passagerare" för vars skull allt startade: en termonukleär laddning och en laddningskontrollenhet, eller automationsenhet. De är otroligt kompakta. Automationsenheten är storleken på en fem-liters burk med inlagda gurkor, och laddningen är storleken på en vanlig trädgårdshink. Tung och tung, föreningen av en burk och en hink kommer att explodera trehundrafemtio till fyrahundra kiloton. Två passagerare är kopplade till varandra genom en förbindelse, som siamesiska tvillingar, och genom denna förbindelse byter de ständigt något. Deras dialog pågår hela tiden, även när missilen är i stridstjänst, även när dessa tvillingar just transporteras från fabriken.

Det finns också en tredje passagerare - en enhet för att mäta stridsspetsens rörelse eller generellt kontrollera dess flygning. I det senare fallet är arbetskontroller inbyggda i stridsspetsen, vilket gör att banan kan ändras. Till exempel aktiverande pneumatiska system eller pulversystem. Och även ett elektriskt nätverk ombord med strömförsörjning, kommunikationslinjer med scenen, i form av skyddade ledningar och kontakter, skydd mot elektromagnetiska pulser och ett termostatsystem - upprätthåller den erforderliga laddningstemperaturen.

Bilden visar uppfödningsstadiet för MX (Peacekeeper) raketen och tio stridsspetsar. Denna missil har länge tagits ur bruk, men samma stridsspetsar används fortfarande (och till och med äldre). Amerikanerna har ballistiska missiler med flera stridsspetsar installerade endast på ubåtar.

Efter att ha lämnat bussen fortsätter stridsspetsarna att ta höjd och rusar samtidigt mot sina mål. De stiger till de högsta punkterna i sina banor, och sedan, utan att sakta ner sin horisontella flygning, börjar de glida ner snabbare och snabbare. På en höjd av exakt hundra kilometer över havet korsar varje stridsspets den formellt av människan angivna gränsen för yttre rymden. Stämning framåt!

Elektrisk vind

Nedanför framför stridsspetsen ligger en enorm, kontrasterande glänsande från de hotfulla höga höjderna, täckt av ett blått syredis, täckt med aerosolupphängningar, det stora och gränslösa femte havet. Långsamt och knappt märkbart vänder sig från de kvarvarande effekterna av separation, fortsätter stridsspetsen sin nedstigning längs en mjuk bana. Men sedan blåste en mycket ovanlig bris försiktigt mot henne. Han rörde lite vid den - och det blev märkbar och täckte kroppen med en tunn, avtagande våg av blekt vitblått sken. Denna våg är hisnande hög temperatur, men den bränner inte stridsspetsen ännu, eftersom den är för eterisk. Vinden som blåser över stridsspetsen är elektriskt ledande. Hastigheten på konen är så hög att den bokstavligen krossar luftmolekyler med dess stöt till elektriskt laddade fragment, och stötjonisering av luften sker. Denna plasmabris kallas hypersoniskt flöde med högt Mach-tal, och dess hastighet är tjugo gånger ljudets hastighet.

På grund av den höga sällsyntheten är vinden nästan omärklig under de första sekunderna. Växer och blir tätare när den går djupare in i atmosfären, den värmer till en början mer än trycker på stridsspetsen. Men så småningom börjar den klämma ihop hennes kotte med kraft. Flödet vänder stridshuvudets nos först. Den vecklas inte ut omedelbart - konen svajar något fram och tillbaka, saktar gradvis ner dess svängningar och stabiliserar sig till slut.

Värm på hypersonisk

När det kondenserar när det sjunker, sätter flödet mer och mer press på stridsspetsen och saktar ner dess flygning. När den saktar ner, minskar temperaturen gradvis. Från de enorma värdena i början av inlägget, det blåvita skenet från tiotusentals Kelvin, till det gulvita skenet på fem till sex tusen grader. Detta är temperaturen på solens ytskikt. Glöden blir bländande eftersom luftens densitet snabbt ökar, och med det värmeflödet in i stridsspetsens väggar. Den värmeskyddande beläggningen blir förkolnad och börjar brinna.

Det brinner inte alls av friktion med luften, som det ofta sägs felaktigt. På grund av den enorma hypersoniska rörelsehastigheten (nu femton gånger snabbare än ljud) divergerar en annan kon i luften från toppen av kroppen - en stötvåg, som om den omsluter en stridsspets. Den inkommande luften, som kommer in i stötvågskonen, komprimeras omedelbart många gånger om och pressas tätt mot stridsspetsens yta. Från plötslig, omedelbar och upprepad kompression, hoppar dess temperatur omedelbart till flera tusen grader. Anledningen till detta är den galna hastigheten på vad som händer, den extrema dynamiken i processen. Gasdynamisk kompression av flödet, och inte friktion, är det som nu värmer upp stridsspetsens sidor.

Det värsta är näsan. Där bildas den största packningen av det mötande flödet. Området för denna tätning rör sig något framåt, som om det kopplas bort från kroppen. Och den stannar framme och tar formen av en tjock lins eller kudde. Denna formation kallas en "fristående bågechockvåg." Den är flera gånger tjockare än resten av ytan på stötvågskonen runt stridsspetsen. Frontkompressionen av det mötande flödet är starkast här. Därför har den frånkopplade bågchockvågen den högsta temperaturen och högsta värmedensiteten. Denna lilla sol bränner stridsspetsens näsa på ett strålande sätt - framhäver, strålar värme direkt in i näsan på skrovet och orsakar allvarliga brännskador i näsan. Därför finns det det tjockaste lagret av termiskt skydd. Det är bågchockvågen som lyser upp området en mörk natt i många kilometer runt en stridsspets som flyger i atmosfären.

Det blir väldigt osötande för sidorna. De steks nu också av den outhärdliga strålglansen från huvudchockvågen. Och det brinner med varm komprimerad luft, som har förvandlats till plasma från krossningen av dess molekyler. Men vid en så hög temperatur joniseras luften helt enkelt genom uppvärmning - dess molekyler faller isär från värmen. Resultatet är en blandning av stötjonisering och temperaturplasma. Genom sin friktionsverkan polerar denna plasma den brinnande ytan på det termiska skyddet, som med sand eller sandpapper. Gasdynamisk erosion uppstår, vilket förbrukar den värmeskyddande beläggningen.

Vid denna tidpunkt passerade stridsspetsen stratosfärens övre gräns - stratopausen - och gick in i stratosfären på en höjd av 55 km. Den rör sig nu i hypersoniska hastigheter, tio till tolv gånger snabbare än ljud.

Omänskliga överbelastningar

Svår sveda förändrar näsans geometri. Bäcken, som en skulptörs mejsel, bränner ett spetsigt centralt utsprång i näshöljet. Andra ytegenskaper uppträder också på grund av ojämn utbrändhet. Förändringar i form leder till förändringar i flödet. Detta ändrar fördelningen av tryckluftstrycket på stridsspetsens yta och temperaturfältet. Variationer i luftens kraftverkan uppstår i jämförelse med det beräknade flödet, vilket ger upphov till en avvikelse av slagpunkten - en miss bildas. Även om den är liten - säg tvåhundra meter, men den himmelska projektilen kommer att träffa fiendens missilsilo med en avböjning. Eller så slår den inte alls.

Dessutom förändras mönstret av stötvågsytor, bogvågor, tryck och temperaturer ständigt. Hastigheten minskar gradvis, men luftdensiteten ökar snabbt: konen faller lägre och lägre in i stratosfären. På grund av ojämna tryck och temperaturer på stridsspetsens yta, på grund av snabbheten i deras förändringar, kan termiska stötar uppstå. De kan bryta av bitar och bitar från den värmeskyddande beläggningen, vilket introducerar nya förändringar i flödesmönstret. Och ökar avvikelsen för islagspunkten.

Samtidigt kan stridsspetsen gå in i spontana täta svängningar med en förändring i riktningen för dessa svängningar från "upp-ner" till "höger-vänster" och tillbaka. Dessa självsvängningar skapar lokala accelerationer i olika delar av stridsspetsen. Accelerationerna varierar i riktning och storlek, vilket komplicerar bilden av stridsspetsens påverkan. Den tar emot fler belastningar, asymmetri av stötvågor runt sig, ojämna temperaturfält och andra små nöjen som omedelbart växer till stora problem.

Men det mötande flödet tömmer sig inte heller med detta. På grund av ett så kraftigt tryck från den mötande tryckluften upplever stridsspetsen en enorm bromseffekt. En stor negativ acceleration uppstår. Stridsspetsen med alla dess inre delar är under snabbt ökande överbelastning, och det är omöjligt att skydda mot överbelastning.

Astronauter upplever inte sådana överbelastningar under nedstigning. Det bemannade fordonet är mindre strömlinjeformat och fylls inte lika tätt inuti som stridsspetsen. Astronauterna har ingen brådska att gå ner snabbt. Stridsspetsen är ett vapen. Hon måste nå målet så snabbt som möjligt innan hon skjuts ner. Och ju snabbare den flyger, desto svårare är det att fånga upp den. Konen har formen av det bästa överljudsflödet. Efter att ha hållit en hög hastighet till de lägre skikten av atmosfären möter stridsspetsen en mycket stor inbromsning där. Därför behövs starka skott och en bärande ram. Och bekväma "säten" för två ryttare - annars kommer de att slitas från sina säten av överbelastning.

Dialog mellan siamesiska tvillingar

Förresten, hur är det med dessa ryttare? Det är dags att komma ihåg de viktigaste passagerarna, för nu sitter de inte passivt, utan går igenom sin egen svåra väg, och deras dialog blir mest meningsfull i just dessa ögonblick.

Laddningen plockades isär i delar under transporten. När den är installerad i en stridsspets monteras den, och när stridsspetsen installeras i en missil är den utrustad till en fullständig stridsfärdig konfiguration (en pulsad neutroninitiator sätts in, utrustad med sprängkapslar, etc.). Laddningen är redo att resa till målet ombord på stridsspetsen, men är ännu inte redo att explodera. Logiken här är klar: konstant beredskap för laddningen att explodera är onödig och teoretiskt farlig.

Det måste överföras till ett tillstånd av beredskap för explosion (nära målet) med komplexa sekventiella algoritmer baserade på två principer: tillförlitlighet för rörelse mot explosionen och kontroll över processen. Detonationssystemet överför laddningen till allt högre beredskapsnivåer på ett strikt sätt. Och när den fullt förberedda laddningen kommer från kontrollenheten för att detonera kommer explosionen att inträffa omedelbart, omedelbart. En stridsspets som flyger med hastigheten av en prickskytts kula kommer bara att färdas ett par hundradelar av en millimeter och hinner inte skifta i rymden ens tjockleken på ett människohår, när den termonukleära reaktionen i dess laddning börjar, utvecklas, helt passerar och är klar och släpper all normal kraft.

Final Flash

Efter att ha förändrats mycket både utanför och inuti, passerade stridsspetsen in i troposfären - de sista tio kilometerna på höjden. Hon saktade ner mycket. Hypersonisk flygning har urartat till överljudshastighet på tre till fyra Mach-enheter. Stridsspetsen lyser redan svagt, bleknar bort och närmar sig målpunkten.

En explosion på jordens yta planeras sällan - bara för föremål som är begravda i marken, som missilsilos. De flesta målen ligger på ytan. Och för deras största förstörelse utförs detonationen på en viss höjd, beroende på laddningens kraft. För taktiska tjugo kiloton är detta 400−600 m. För en strategisk megaton är den optimala explosionshöjden 1200 m. Varför? Explosionen får två vågor att färdas över området. Närmare epicentrum kommer sprängvågen att slå tidigare. Den kommer att falla och reflekteras, studsande åt sidorna, där den kommer att smälta samman med den färska våg som precis har anlänt hit från ovan, från explosionspunkten. Två vågor - som faller in från explosionens centrum och reflekteras från ytan - lägger samman och bildar den mest kraftfulla stötvågen i marklagret, den främsta förstörelsefaktorn.

Vid provuppskjutningar når stridsspetsen vanligtvis obehindrat till marken. Ombord finns en halv hundra vikt sprängämnen, som detoneras när den faller. För vad? För det första är stridsspetsen ett hemligt föremål och måste förstöras säkert efter användning. För det andra är detta nödvändigt för testplatsens mätsystem - för snabb detektering av islagspunkten och mätning av avvikelser.

En rökkrater på flera meter fullbordar bilden. Men innan dess, ett par kilometer före nedslaget, avfyras en bepansrad lagringskassett från teststridsspetsen som registrerar allt som spelades in ombord under flygningen. Denna bepansrade flashenhet kommer att skydda mot förlust av information ombord. Hon kommer att hittas senare, när en helikopter anländer med en särskild sökgrupp. Och de kommer att spela in resultaten av en fantastisk flygning.

Den första interkontinentala ballistiska missilen med en kärnstridsspets

Världens första ICBM med en kärnstridsspets var den sovjetiska R-7. Den bar en stridsspets på tre megaton och kunde träffa mål på en räckvidd på upp till 11 000 km (modifiering 7-A). Utvecklingen av S.P. Även om Korolev togs i bruk, visade det sig vara ineffektivt som en militär missil på grund av oförmågan att förbli i stridstjänst under lång tid utan ytterligare tankning med en oxidator (flytande syre). Men R-7 (och dess många modifieringar) spelade en enastående roll i rymdutforskningen.

Den första ICBM-stridsspetsen med flera stridsspetsar

Världens första ICBM med en multipel stridsspets var den amerikanska missilen LGM-30 Minuteman III, vars utplacering började 1970. Jämfört med den tidigare modifieringen ersattes W-56-stridsspetsen av tre lätta W-62-stridsspetsar installerade på avelsstadiet. Således kan missilen träffa tre separata mål eller koncentrera alla tre stridsspetsarna för att träffa ett. För närvarande har alla Minuteman III-missiler som en del av nedrustningsinitiativet bara en stridsspets kvar.

Stridsspets med variabel avkastning

Sedan början av 1960-talet har teknologier utvecklats för att skapa termonukleära stridsspetsar med variabel avkastning. Dessa inkluderar till exempel stridsspetsen W80, som installerades i synnerhet på Tomahawk-missilen. Dessa teknologier skapades för termonukleära laddningar byggda enligt Teller-Ulam-schemat, där fissionsreaktionen av uran- eller plutoniumisotoper utlöser en fusionsreaktion (det vill säga en termonukleär explosion). Effektförändringen skedde genom att man gjorde justeringar av samspelet mellan de två stegen.

PS. Jag vill också tillägga att där uppe arbetar även störningsenheterna med sin uppgift, lockbeten släpps och dessutom sprängs boosterenheterna och/eller bussen i luften efter frikoppling för att öka antalet mål på radarerna och överbelasta missilförsvarssystemet.

Hundratals böcker har skrivits om historien om kärnvapenkonfrontation mellan supermakter och utformningen av de första kärnvapenbomberna. Men det finns många myter om moderna kärnvapen. "Popular Mechanics" bestämde sig för att klargöra denna fråga och berätta hur det mest destruktiva vapnet som uppfunnits av människan fungerar.

Explosiv karaktär

Urankärnan innehåller 92 protoner. Naturligt uran är huvudsakligen en blandning av två isotoper: U238 (som har 146 neutroner i sin kärna) och U235 (143 neutroner), med endast 0,7 % av de senare i naturligt uran. De kemiska egenskaperna hos isotoper är helt identiska, därför är det omöjligt att separera dem med kemiska metoder, men skillnaden i massor (235 och 238 enheter) gör att detta kan göras med fysikaliska metoder: en blandning av uran omvandlas till gas (uran). hexafluorid), och pumpas sedan genom otaliga porösa skiljeväggar. Även om isotoper av uran är omöjliga att särskilja vare sig till utseendet eller kemiskt, är de åtskilda av en klyfta i egenskaperna hos deras nukleära karaktärer.

Klyvningsprocessen för U238 är en betald process: en neutron som kommer utifrån måste ta med sig energi - 1 MeV eller mer. Och U235 är osjälvisk: ingenting krävs från den inkommande neutronen för excitation och efterföljande sönderfall dess bindningsenergi i kärnan är helt tillräcklig.

När den träffas av neutroner splittras uran-235-kärnan lätt och producerar nya neutroner. Under vissa förhållanden börjar en kedjereaktion.

När en neutron träffar en kärna som kan klyvning bildas en instabil förening, men mycket snabbt (efter 10−23−10−22 s) faller en sådan kärna sönder i två fragment som är olika i massa och "omedelbart" (inom 10 −16−10− 14 c) sända ut två eller tre nya neutroner, så att antalet klyvbara kärnor med tiden kan förökas (denna reaktion kallas en kedjereaktion). Detta är bara möjligt i U235, eftersom giriga U238 inte vill dela från sina egna neutroner, vars energi är en storleksordning mindre än 1 MeV. Den kinetiska energin hos fissionsproduktpartiklar är många storleksordningar högre än den energi som frigörs under någon kemisk reaktion där sammansättningen av kärnorna inte förändras.

Metalliskt plutonium finns i sex faser, vars densiteter sträcker sig från 14,7 till 19,8 kg/cm 3 . Vid temperaturer under 119 grader Celsius finns det en monoklin alfafas (19,8 kg/cm 3), men sådant plutonium är mycket bräckligt, och i den kubiska ansiktscentrerade deltafasen (15,9) är det plastiskt och välbearbetat (det är detta) fas som de försöker konservera med hjälp av legeringstillsatser). Under detonationskompression kan inga fasövergångar inträffa - plutonium är i ett tillstånd av nästan vätska. Fasövergångar är farliga under produktion: med stora delar, även med en liten förändring i densitet, kan ett kritiskt tillstånd uppnås. Naturligtvis kommer detta att ske utan en explosion - arbetsstycket kommer helt enkelt att värmas upp, men nickelplätering kan släppas (och plutonium är mycket giftigt).

Kritisk församling

Fissionsprodukter är instabila och tar lång tid att "återhämta sig" och avger olika strålning (inklusive neutroner). Neutroner som emitteras en betydande tid (upp till tiotals sekunder) efter fission kallas fördröjda, och även om deras andel är liten jämfört med momentana (mindre än 1%), är den roll de spelar i driften av kärnkraftsanläggningar mest viktig.

Explosiva linser skapade en konvergerande våg. Tillförlitligheten säkerställdes av ett par detonatorer i varje block.

Fissionsprodukter, under många kollisioner med omgivande atomer, ger upp sin energi till dem, vilket ökar temperaturen. Efter att neutroner dyker upp i en sammansättning som innehåller klyvbart material kan värmeavgivningseffekten öka eller minska, och parametrarna för en sammansättning där antalet klyvningar per tidsenhet är konstant kallas kritiska. Sammansättningens kritikalitet kan upprätthållas med både ett stort och ett litet antal neutroner (vid en motsvarande högre eller lägre värmeavgivningseffekt). Den termiska effekten ökas antingen genom att pumpa in ytterligare neutroner in i den kritiska enheten från utsidan, eller genom att göra enheten superkritisk (då tillförs ytterligare neutroner av allt fler generationer av klyvbara kärnor). Till exempel, om det är nödvändigt att öka en reaktors termiska effekt, förs den till en regim där varje generation av snabba neutroner är något färre än den föregående, men tack vare fördröjda neutroner går reaktorn knappt märkbart över i en kritiskt tillstånd. Då accelererar den inte, utan får kraft långsamt – så att dess ökning kan stoppas i rätt ögonblick genom att introducera neutronabsorbatorer (stavar som innehåller kadmium eller bor).

Plutoniumaggregatet (ett sfäriskt skikt i mitten) omgavs av ett hölje av uran-238 och sedan ett skikt av aluminium.

Neutronerna som produceras under fission flyger ofta förbi omgivande kärnor utan att orsaka ytterligare fission. Ju närmare ytan av ett material en neutron produceras, desto större chans har den att fly från det klyvbara materialet och aldrig återvända. Därför är den form av sammansättning som sparar det största antalet neutroner en sfär: för en given materia har den en minsta yta. En oomringad (ensam) boll av 94 % U235 utan håligheter inuti blir kritisk med en massa på 49 kg och en radie på 85 mm. Om en sammansättning av samma uran är en cylinder med en längd som är lika med diametern blir den kritisk med en massa på 52 kg. Ytan minskar också med ökande densitet. Det är därför explosiv kompression, utan att ändra mängden klyvbart material, kan föra sammansättningen i ett kritiskt tillstånd. Det är denna process som ligger till grund för den gemensamma utformningen av en kärnladdning.

De första kärnvapnen använde polonium och beryllium (mitten) som neutronkällor.

Kul montering

Men oftast är det inte uran som används i kärnvapen, utan plutonium-239. Den produceras i reaktorer genom att bestråla uran-238 med kraftfulla neutronflöden. Plutonium kostar ungefär sex gånger mer än U235, men när det klyvs avger Pu239-kärnan i genomsnitt 2.895 neutroner – mer än U235 (2.452). Dessutom är sannolikheten för plutoniumklyvning högre. Allt detta leder till det faktum att en ensam kula av Pu239 blir kritisk med nästan tre gånger mindre massa än en kula av uran, och viktigast av allt, med en mindre radie, vilket gör det möjligt att minska dimensionerna på den kritiska enheten.

Ett lager av aluminium användes för att minska sällsynthetsvågen efter sprängämnets detonation.

Monteringen är gjord av två noggrant inpassade halvor i form av ett sfäriskt lager (ihåligt inuti); det är uppenbarligen underkritiskt - även för termiska neutroner och även efter att ha varit omgiven av en moderator. En laddning är monterad runt en sammansättning av mycket exakt monterade explosiva block. För att spara neutroner är det nödvändigt att bibehålla bollens ädla form under explosionen - för detta måste sprängämnesskiktet detoneras samtidigt längs hela dess yttre yta, och komprimera enheten jämnt. Det är allmänt trott att detta kräver mycket elektriska sprängkapslar. Men detta var bara fallet i början av "bombkonstruktionen": för att utlösa många dussintals sprängkapslar krävdes mycket energi och en avsevärd storlek på initieringssystemet. Moderna laddningar använder flera detonatorer valda med en speciell teknik, liknande egenskaper, från vilka mycket stabila (i termer av detonationshastighet) sprängämnen utlöses i spår frästa i ett polykarbonatskikt (vars form på en sfärisk yta beräknas med Riemann-geometrin metoder). Detonation med en hastighet av cirka 8 km/s kommer att färdas längs spåren på absolut lika avstånd, i samma ögonblick kommer den att nå hålen och detonera huvudladdningen - samtidigt vid alla nödvändiga punkter.

Figurerna visar de första ögonblicken av livet för ett eldklot av en kärnladdning - strålningsdiffusion (a), expansion av het plasma och bildandet av "blåsor" (b) och en ökning av strålningskraften i det synliga området under separationen av stötvågen (c).

Explosion inombords

Explosionen riktad inåt komprimerar enheten med ett tryck på mer än en miljon atmosfärer. Monteringens yta minskar, den inre kaviteten i plutonium försvinner nästan, densiteten ökar, och mycket snabbt - inom tio mikrosekunder passerar den komprimerbara sammansättningen det kritiska tillståndet med termiska neutroner och blir signifikant superkritiskt med snabba neutroner.

Efter en period som bestäms av den obetydliga tiden för obetydlig nedbromsning av snabba neutroner, tillför var och en av den nya, mer talrika generationen av dem en energi på 202 MeV genom fission till sammansättningssubstansen, som redan sprängs av monstruöst tryck. På omfattningen av de fenomen som inträffar är hållfastheten hos även de bästa legerade stålen så liten att det aldrig faller någon in att ta hänsyn till det när man beräknar dynamiken i en explosion. Det enda som hindrar enheten från att flyga isär är tröghet: för att expandera en plutoniumkula med bara 1 cm på tiotals nanosekunder är det nödvändigt att ge en acceleration till ämnet som är tiotals biljoner gånger större än accelerationen fritt fall, och detta är inte lätt.

I slutändan sprids fortfarande materien, klyvningen upphör, men processen slutar inte där: energin omfördelas mellan de joniserade fragmenten av de separerade kärnorna och andra partiklar som emitteras under klyvning. Deras energi är i storleksordningen tiotals och till och med hundratals MeV, men endast elektriskt neutrala högenergi-gammakvantor och neutroner har en chans att undvika interaktion med materia och "rymma". Laddade partiklar förlorar snabbt energi vid kollisioner och jonisering. I det här fallet sänds strålning ut - dock är det inte längre hård kärnstrålning, utan mjukare, med en energi som är tre storleksordningar mindre, men ändå mer än tillräcklig för att slå ut elektroner från atomer - inte bara från de yttre skalen, utan från allt i allmänhet. En blandning av kala kärnor, avskalade elektroner och strålning med en densitet på gram per kubikcentimeter (försök föreställa dig hur bra du kan garva under ljus som har fått densiteten av aluminium!) - allt som för ett ögonblick sedan var en laddning - kommer in i något sken av jämvikt. I ett mycket ungt eldklot når temperaturen tiotals miljoner grader.

Eldkula

Det verkar som att även mjuk strålning som rör sig med ljusets hastighet borde lämna materia som genererade den långt bakom sig, men så är det inte: i kall luft är intervallet för kvanta av Kev-energier centimeter, och de rör sig inte i en rak linje, men ändrar rörelseriktningen, återutsänder vid varje interaktion. Kvanta jonisera luften och sprid genom den, som körsbärsjuice hälld i ett glas vatten. Detta fenomen kallas strålningsdiffusion.

Ett ungt eldklot av en 100 kt explosion några tiotals nanosekunder efter slutet av fissionssprängningen har en radie på 3 m och en temperatur på nästan 8 miljoner Kelvin. Men efter 30 mikrosekunder är dess radie 18 m, även om temperaturen sjunker under en miljon grader. Bollen slukar rymden och den joniserade luften bakom dess front rör sig knappt: strålning kan inte överföra betydande fart till den under diffusion. Men den pumpar in enorm energi i den här luften, värmer upp den, och när strålningsenergin tar slut börjar bollen växa på grund av expansionen av het plasma, spricker från insidan med vad som brukade vara en laddning. Expanderande, som en uppblåst bubbla, blir plasmaskalet tunnare. Till skillnad från en bubbla, naturligtvis, blåser ingenting upp den: det finns nästan ingen substans kvar på insidan, allt flyger från centrum av tröghet, men 30 mikrosekunder efter explosionen är hastigheten för denna flygning mer än 100 km/s, och det hydrodynamiska trycket i ämnet - mer än 150 000 atm! Skalet är inte avsett att bli för tunt, det spricker och bildar "blåsor".

I ett vakuumneutronrör appliceras en pulsspänning på hundra kilovolt mellan ett tritiummättat mål (katod) 1 och anodenheten 2. När spänningen är maximal är det nödvändigt att deuteriumjoner finns mellan anoden och katoden, som behöver accelereras. En jonkälla används för detta. En tändpuls appliceras på dess anod 3, och urladdningen, som passerar längs ytan av deuteriummättad keram 4, bildar deuteriumjoner. Efter att ha accelererat bombarderar de ett mål mättat med tritium, som ett resultat av vilket en energi på 17,6 MeV frigörs och neutroner och helium-4 kärnor bildas. När det gäller partikelsammansättning och till och med energiproduktion är denna reaktion identisk med fusion - processen för fusion av lätta kärnor. På 1950-talet trodde många det, men senare visade det sig att en "störning" uppstår i röret: antingen en proton eller en neutron (som utgör deuteriumjonen, accelererad av ett elektriskt fält) "fastnar" i målet kärna (tritium). Om en proton fastnar bryter neutronen loss och blir fri.

Vilken av mekanismerna för att överföra eldbollens energi till miljön som råder beror på explosionens kraft: om den är stor, spelas huvudrollen av strålningsdiffusion om den är liten, utvidgningen av plasmabubblan spelar en stor roll. Det är tydligt att ett mellanliggande fall är möjligt när båda mekanismerna är effektiva.

Processen fångar upp nya lager av luft, det finns inte längre tillräckligt med energi för att ta bort alla elektroner från atomerna. Energin i det joniserade lagret och fragmenten av plasmabubblan tar slut, de kan inte längre flytta den enorma massan framför dem och saktar märkbart ner. Men det som var luft innan explosionen rör sig, bryts loss från bollen, absorberar fler och fler lager av kall luft... Bildandet av en stötvåg börjar.

Chockvåg och atomsvamp

När stötvågen separeras från eldklotet ändras egenskaperna hos det emitterande lagret och strålningseffekten i den optiska delen av spektrumet ökar kraftigt (det så kallade första maximum). Därefter konkurrerar processerna för belysning och förändringar i transparensen av den omgivande luften, vilket leder till förverkligandet av ett andra maximum, mindre kraftfullt, men mycket längre - så mycket att uteffekten av ljusenergi är större än i det första maximum .

Nära explosionen avdunstar allt runt omkring, längre bort smälter det, men ännu längre, där värmeflödet inte längre räcker till för att smälta fasta ämnen, flyter jorden, stenarna, husen som vätska, under ett monstruöst gastryck som förstör alla starka bindningar , uppvärmd till den grad av outhärdlig för ögonens utstrålning.

Slutligen går chockvågen långt från explosionspunkten, där det finns kvar ett löst och försvagat, men utvidgat många gånger, moln av kondenserade ångor som förvandlades till litet och mycket radioaktivt damm från det som var laddningens plasma och från vad var nära vid sin fruktansvärda stund en plats från vilken man borde stanna så långt som möjligt. Molnet börjar stiga. Den svalnar, ändrar färg, "sätter på" ett vitt lock av kondenserad fukt, följt av damm från jordens yta, och bildar "benet" till vad som vanligtvis kallas en "atomsvamp".

Neutroninitiering

Uppmärksamma läsare kan uppskatta energiutsläppet under en explosion med en penna i händerna. När tiden som aggregatet är i ett superkritiskt tillstånd är i storleksordningen mikrosekunder, neutronernas ålder är i storleksordningen pikosekunder, och multiplikationsfaktorn är mindre än 2, frigörs ungefär en gigajoule energi, vilket motsvarar ... 250 kg TNT. Var är kilon och megaton?

Neutroner - långsamt och snabbt

I ett icke-klyvbart ämne, som "studsar" från kärnor, överför neutroner till dem en del av sin energi, ju större desto lättare (närmare dem i massa) är kärnorna. Ju fler kollisioner neutroner deltar i, desto mer saktar de ner, och slutligen kommer de i termisk jämvikt med den omgivande materien - de termaliseras (detta tar millisekunder). Termisk neutronhastighet är 2200 m/s (energi 0,025 eV). Neutroner kan fly från moderatorn och fångas upp av dess kärnor, men med måtta ökar deras förmåga att ingå kärnreaktioner avsevärt, så de neutroner som inte "försvinner" mer än kompenserar för minskningen i antalet.
Således, om en boll av klyvbart material omges av en moderator, kommer många neutroner att lämna moderatorn eller absorberas i den, men det kommer också att finnas några som kommer att återvända till bollen ("reflektera") och, efter att ha förlorat sin energi, är mycket mer benägna att orsaka fissionshändelser. Om bollen är omgiven av ett lager beryllium 25 mm tjockt, kan 20 kg U235 sparas och ändå uppnå det kritiska tillståndet för monteringen. Men sådana besparingar kommer på bekostnad av tid: varje efterföljande generation av neutroner måste först sakta ner innan de orsakar fission. Denna fördröjning minskar antalet generationer neutroner som föds per tidsenhet, vilket innebär att energiutsläppet försenas. Ju mindre klyvbart material i aggregatet, desto mer moderator krävs för att utveckla en kedjereaktion, och klyvning sker med neutroner med allt lägre energi. I det begränsade fallet, när kritikalitet uppnås endast med termiska neutroner, till exempel i en lösning av uransalter i en bra moderator - vatten, är massan av sammansättningarna hundratals gram, men lösningen kokar helt enkelt periodiskt. De frigjorda ångbubblorna minskar medeldensiteten för det klyvbara ämnet, kedjereaktionen stoppas, och när bubblorna lämnar vätskan upprepas fissionsutbrottet (om du täpper till kärlet kommer ångan att spränga det - men detta kommer att vara en termisk explosion, utan alla typiska "kärntekniska" tecken).

Faktum är att klyvningskedjan i enheten inte börjar med en neutron: vid den erforderliga mikrosekunden injiceras de i den superkritiska enheten i miljoner. I de första kärnladdningarna användes isotopkällor belägna i ett hålrum inuti plutoniumaggregatet för detta: polonium-210, i kompressionsögonblicket, kombinerat med beryllium och orsakade neutronemission med dess alfapartiklar. Men alla isotopkällor är ganska svaga (den första amerikanska produkten genererade mindre än en miljon neutroner per mikrosekund), och polonium är mycket lättförgängligt – det minskar sin aktivitet med hälften på bara 138 dagar. Därför har isotoper ersatts av mindre farliga (som inte avger när de inte är påslagna), och viktigast av allt, neutronrör som avger mer intensivt (se sidofältet): på några mikrosekunder (längden på pulsen som bildas av röret ) hundratals miljoner neutroner föds. Men om det inte fungerar eller fungerar vid fel tidpunkt kommer en så kallad smäll eller "zilch" att inträffa - en termisk explosion med låg effekt.

Neutroninitiering ökar inte bara energiutsläppet från en kärnvapenexplosion med många storleksordningar, utan gör det också möjligt att reglera den! Det är tydligt att ingen, efter att ha fått ett stridsuppdrag, när man ställer in vilken kraft en kärnvapenattack ska indikeras, demonterar laddningen för att förse den med en plutoniumenhet som är optimal för en given makt. I ammunition med en omkopplingsbar TNT-ekvivalent räcker det att helt enkelt ändra matningsspänningen till neutronröret. Följaktligen kommer neutronutbytet och energifrisättningen att förändras (naturligtvis, när effekten reduceras på detta sätt går mycket dyrt plutonium till spillo).

Men man började fundera på behovet av att reglera energiutsläppet långt senare och under de första efterkrigsåren kunde det inte vara tal om att minska kraften. Kraftfullare, kraftfullare och mer kraftfull! Men det visade sig att det finns kärnfysikaliska och hydrodynamiska begränsningar för de tillåtna dimensionerna av den subkritiska sfären. TNT-motsvarigheten till en explosion på hundra kiloton är nära den fysiska gränsen för enfas ammunition, där endast fission förekommer. Som ett resultat övergavs fission som den huvudsakliga energikällan, och fokus låg på reaktioner av en annan klass - fusion.

För att förstå driftprincipen och strukturen för en kärnreaktor måste du ta en kort utflykt till det förflutna. En kärnreaktor är en månghundraårig, om än inte fullt realiserad dröm om mänskligheten om en outtömlig energikälla. Dess uråldriga "fader" är en eld gjord av torra grenar, som en gång belyst och värmde valven i grottan där våra avlägsna förfäder fann räddning från kylan. Senare behärskade människor kolväten - kol, skiffer, olja och naturgas.

En turbulent men kortlivad era av ånga började, som ersattes av en ännu mer fantastisk era av elektricitet. Städer fylldes av ljus, och verkstäder fylldes av brummandet av hittills osynliga maskiner som drivs av elmotorer. Då verkade det som om framstegen hade nått sin höjdpunkt.

Allt förändrades i slutet av 1800-talet, när den franske kemisten Antoine Henri Becquerel av misstag upptäckte att uransalter är radioaktiva. Två år senare fick hans landsmän Pierre Curie och hans fru Maria Sklodowska-Curie radium och polonium från dem, och deras radioaktivitetsnivå var miljontals gånger högre än för torium och uran.

Stafettpinnen plockades upp av Ernest Rutherford, som i detalj studerade radioaktiva strålars natur. Så började atomens ålder, som födde sitt älskade barn - atomreaktorn.

Första kärnreaktorn

"Firstborn" kommer från USA. I december 1942 producerades den första strömmen av reaktorn, som fick sitt namn efter sin skapare, en av århundradets största fysiker, E. Fermi. Tre år senare vaknade kärnkraftsanläggningen ZEEP till liv i Kanada. "Brons" gick till den första sovjetiska reaktorn F-1, som lanserades i slutet av 1946. I.V. Kurchatov blev chef för det inhemska kärnkraftsprojektet. Idag är mer än 400 kärnkraftverk framgångsrikt i drift i världen.

Typer av kärnreaktorer

Deras huvudsakliga syfte är att stödja en kontrollerad kärnreaktion som producerar elektricitet. Vissa reaktorer producerar isotoper. Kort sagt, de är enheter i vars djup vissa ämnen omvandlas till andra med frigöring av en stor mängd värmeenergi. Detta är en slags "ugn" där, istället för traditionella bränslen, uranisotoper - U-235, U-238 och plutonium (Pu) - bränns.

Till skillnad från till exempel en bil designad för flera typer av bensin, har varje typ av radioaktivt bränsle sin egen typ av reaktor. Det finns två av dem - på långsamma (med U-235) och snabba (med U-238 och Pu) neutroner. De flesta kärnkraftverk har långsamma neutronreaktorer. Förutom kärnkraftverk ”fungerar” installationer i forskningscentra, på atomubåtar m.m.

Hur reaktorn fungerar

Alla reaktorer har ungefär samma krets. Dess "hjärta" är den aktiva zonen. Det kan grovt jämföras med eldstaden i en konventionell kamin. Endast i stället för ved finns kärnbränsle i form av bränsleelement med en moderator - bränslestavar. Den aktiva zonen ligger inuti en slags kapsel - en neutronreflektor. Bränslestavar "tvättas" av kylvätskan - vattnet. Eftersom ”hjärtat” har en mycket hög nivå av radioaktivitet är det omgivet av ett pålitligt strålskydd.

Operatörer styr driften av anläggningen med hjälp av två kritiska system - kedjereaktionskontroll och ett fjärrkontrollsystem. Om en nödsituation inträffar aktiveras nödskyddet omedelbart.

Hur fungerar en reaktor?

Den atomära "flamman" är osynlig, eftersom processerna sker på nivån av kärnklyvning. Under en kedjereaktion sönderfaller tunga kärnor till mindre fragment, som, i ett exciterat tillstånd, blir källor till neutroner och andra subatomära partiklar. Men processen slutar inte där. Neutroner fortsätter att "delas", vilket gör att mycket energi frigörs, det vill säga vad som händer för vilka kärnkraftverk byggs.

Personalens huvuduppgift är att hålla kedjereaktionen med hjälp av styrstavar på en konstant, justerbar nivå. Detta är dess huvudsakliga skillnad från en atombomb, där processen av kärnkraftsförfall är okontrollerbar och fortskrider snabbt, i form av en kraftig explosion.

Vad hände vid kärnkraftverket i Tjernobyl

En av huvudorsakerna till katastrofen vid kärnkraftverket i Tjernobyl i april 1986 var ett grovt brott mot driftssäkerhetsreglerna under rutinunderhåll vid den fjärde kraftenheten. Sedan togs 203 grafitstavar samtidigt bort från kärnan istället för de 15 som tillåts enligt bestämmelserna. Som ett resultat slutade den okontrollerbara kedjereaktionen som började i en termisk explosion och fullständig förstörelse av kraftenheten.

Ny generation reaktorer

Under det senaste decenniet har Ryssland blivit en av de ledande inom global kärnenergi. För tillfället bygger det statliga bolaget Rosatom kärnkraftverk i 12 länder, där 34 kraftaggregat byggs. En så hög efterfrågan är bevis på den höga nivån på modern rysk kärnteknik. Näst på tur är de nya 4:e generationens reaktorer.

"Brest"

En av dem är Brest, som utvecklas som en del av projektet Breakthrough. Nuvarande system med öppen kretslopp körs på låganrikat uran, vilket gör att stora mängder använt bränsle kan omhändertas till enorma kostnader. "Brest" - en snabb neutronreaktor är unik i sin slutna cykel.

I den blir använt bränsle, efter lämplig bearbetning i en snabb neutronreaktor, återigen fullvärdigt bränsle, som kan laddas tillbaka i samma installation.

Brest kännetecknas av en hög säkerhetsnivå. Den kommer aldrig att "explodera" ens i den allvarligaste olyckan, den är mycket ekonomisk och miljövänlig, eftersom den återanvänder sitt "förnyade" uran. Det kan inte heller användas för att tillverka plutonium av vapenkvalitet, vilket öppnar för de bredaste utsikterna för dess export.

VVER-1200

VVER-1200 är en innovativ generation 3+ reaktor med en kapacitet på 1150 MW. Tack vare dess unika tekniska kapacitet har den nästan absolut driftsäkerhet. Reaktorn är rikligt utrustad med passiva säkerhetssystem som kommer att fungera automatiskt även i frånvaro av strömförsörjning.

En av dem är ett passivt värmeavledningssystem, som automatiskt aktiveras när reaktorn är helt strömlös. I detta fall tillhandahålls nödhydrauliktankar. Om det finns ett onormalt tryckfall i primärkretsen börjar en stor mängd vatten innehållande bor tillföras reaktorn, vilket släcker kärnreaktionen och absorberar neutroner.

En annan know-how finns i den nedre delen av skyddsskalet - smält-"fällan". Om kärnan "läcker" till följd av en olycka kommer "fällan" inte att tillåta inneslutningsskalet att kollapsa och kommer att förhindra att radioaktiva produkter kommer in i marken.

Hela huvuddelen av en interkontinental ballistisk missil, tiotals meter och ton ultrastarka legeringar, högteknologiskt bränsle och sofistikerad elektronik behövs för bara en sak - för att leverera stridsspetsen till sin destination: en kon på en och en halv meter hög och lika tjock vid basen som en mänsklig överkropp.

Låt oss titta på en typisk stridsspets (i verkligheten kan det finnas designskillnader mellan stridsspetsar). Detta är en kon gjord av lätta hållbara legeringar. Inuti finns det skott, ramar, en kraftram - nästan allt är som i ett flygplan. Kraftramen är täckt med slitstarkt metallhölje. Ett tjockt lager av värmeskyddande beläggning appliceras på höljet. Den ser ut som en gammal neolitisk korg, generöst belagd med lera och bränd i människans första experiment med värme och keramik. Likheten är lätt att förklara: både korgen och stridsspetsen måste stå emot extern värme.

Tekniken genom vilken stridsspetsar separeras från missilen och sätts på sina egna kurser är ett separat stort ämne om vilka böcker som kan skrivas.

Låt oss först förklara vad "bara en stridsenhet" är. Detta är en anordning som fysiskt rymmer en termonukleär laddning ombord på en interkontinental ballistisk missil. Raketen har en så kallad stridsspets, som kan innehålla en, två eller flera stridsspetsar. Om det finns flera av dem kallas stridsspetsen en multipel stridsspets (MIRV).

Inuti MIRV finns en mycket komplex enhet (den kallas även en plattform för frikoppling), som efter att ha skjutits upp av en bärraket utanför atmosfären börjar utföra ett antal programmerade åtgärder för individuell styrning och separation av stridsspetsar placerade på det; i rymden byggs stridsformationer av block och lockbeten, som också initialt ligger på plattformen. Således placeras varje block på en bana som säkerställer att det träffar ett givet mål på jordens yta.

Stridsförband är olika. De som rör sig längs ballistiska banor efter separation från plattformen kallas okontrollerbara. Kontrollerade stridsspetsar, efter separation, börjar "leva sina egna liv." De är utrustade med attitydkontrollmotorer för manövrering i yttre rymden, aerodynamiska kontrollytor för att styra flygning i atmosfären, de har ett tröghetskontrollsystem ombord, flera datorenheter, en radar med egen dator... Och, naturligtvis, en stridsladdning.

En praktiskt taget kontrollerbar stridsspets kombinerar egenskaperna hos ett obemannat rymdfarkost och ett hypersoniskt obemannat flygplan. Denna enhet måste utföra alla åtgärder både i rymden och under flygning i atmosfären autonomt.

Efter separation från avelsplattformen flyger stridsspetsen under en relativt lång tid på mycket hög höjd - i rymden. Vid denna tidpunkt utför enhetens kontrollsystem en hel serie omorienteringar för att skapa förutsättningar för att exakt bestämma sina egna rörelseparametrar, vilket gör det lättare att övervinna zonen med möjliga kärnvapenexplosioner av antimissilmissiler...
Innan den går in i den övre atmosfären beräknar omborddatorn den erforderliga orienteringen av stridsspetsen och utför den. Ungefär under samma period hålls sessioner för att fastställa den faktiska platsen med hjälp av radar, för vilka ett antal manövrar också behöver göras. Sedan avfyras lokaliseringsantennen, och den atmosfäriska delen av rörelsen börjar för stridsspetsen.

Förenad med ett mål

Den termonukleära laddningen och styrenheten kommunicerar kontinuerligt med varandra. Denna "dialog" börjar omedelbart efter installation av en stridsspets på en missil, och den slutar i ögonblicket av en kärnvapenexplosion. Hela denna tid förbereder kontrollsystemet laddningen för drift, som en tränare förbereder en boxare för en viktig kamp. Och i rätt ögonblick ger han det sista och viktigaste kommandot.

När man placerar en missil i stridstjänst är dess laddning utrustad till sin fulla konfiguration: en pulsad neutronaktivator, detonatorer och annan utrustning installeras. Men han är inte redo för explosionen än. Att förvara en kärnvapenmissil i en silo eller på en mobil bärraket i årtionden, redo att explodera när som helst, är helt enkelt farligt.

Därför, under flygning, sätter styrsystemet laddningen i ett tillstånd av explosionsberedskap. Detta sker gradvis, med hjälp av komplexa sekventiella algoritmer baserade på två huvudvillkor: tillförlitlighet för rörelse mot målet och kontroll över processen. Om någon av dessa faktorer avviker från de beräknade värdena kommer förberedelsen att stoppas. Elektroniken överför laddningen till en allt högre grad av beredskap för att ge ett kommando att arbeta vid den beräknade punkten.

Och när den fullt förberedda laddningen kommer från kontrollenheten för att detonera kommer explosionen att inträffa omedelbart, omedelbart. En stridsspets som flyger med hastigheten av en prickskytts kula kommer bara att färdas ett par hundradelar av en millimeter och hinner inte skifta i rymden ens tjockleken på ett människohår, när den termonukleära reaktionen i dess laddning börjar, utvecklas, helt passerar och är klar och släpper all normal kraft.

Uppkomsten av atomvapen (kärnvapen) berodde på en mängd objektiva och subjektiva faktorer. Objektivt sett kom skapandet av atomvapen tack vare den snabba utvecklingen av vetenskapen, som började med grundläggande upptäckter inom fysikområdet under första hälften av 1900-talet. Den huvudsakliga subjektiva faktorn var den militärpolitiska situationen, när anti-Hitler-koalitionens stater inledde en hemlig kapplöpning för att utveckla sådana kraftfulla vapen. Idag ska vi ta reda på vem som uppfann atombomben, hur den utvecklades i världen och Sovjetunionen, och också bekanta oss med dess struktur och konsekvenserna av dess användning.

Skapandet av atombomben

Ur vetenskaplig synvinkel var året för skapandet av atombomben det avlägsna 1896. Det var då som den franske fysikern A. Becquerel upptäckte uranets radioaktivitet. Därefter började kedjereaktionen av uran ses som en källa till enorm energi och blev grunden för utvecklingen av de farligaste vapnen i världen. Becquerel är dock sällan ihågkommen när man pratar om vem som uppfann atombomben.

Under de kommande decennierna upptäcktes alfa-, beta- och gammastrålar av forskare från olika delar av jorden. Samtidigt upptäcktes ett stort antal radioaktiva isotoper, lagen om radioaktivt sönderfall formulerades och början av studiet av kärnisomeri lades.

På 1940-talet upptäckte forskare neuronen och positronen och genomförde för första gången klyvningen av kärnan i en uranatom, åtföljd av absorptionen av neuroner. Det var denna upptäckt som blev en vändpunkt i historien. 1939 patenterade den franske fysikern Frederic Joliot-Curie världens första atombomb, som han utvecklade tillsammans med sin fru av rent vetenskapligt intresse. Det var Joliot-Curie som anses vara skaparen av atombomben, trots att han var en stark försvarare av världsfreden. 1955 organiserade han tillsammans med Einstein, Born och ett antal andra kända vetenskapsmän Pugwash-rörelsen, vars medlemmar förespråkade fred och nedrustning.

Snabbt utvecklande har atomvapen blivit ett oöverträffat militärt-politiskt fenomen, vilket gör det möjligt att garantera säkerheten för sin ägare och reducera till ett minimum kapaciteten hos andra vapensystem.

Hur fungerar en atombomb?

Strukturellt består en atombomb av ett stort antal komponenter, de viktigaste är kroppen och automatiseringen. Huset är utformat för att skydda automation och kärnladdning från mekaniska, termiska och andra influenser. Automation styr tidpunkten för explosionen.

Det inkluderar:

Nödexplosion.
Kran- och säkerhetsanordningar.
Strömförsörjning.
Olika sensorer.

Transport av atombomber till attackplatsen utförs med missiler (luftvärns-, ballistiska eller kryssningsfartyg). Kärnvapenammunition kan vara en del av en landmina, torped, flygbomb och andra element. Olika detonationssystem används för atombomber. Den enklaste är en anordning där en projektil som träffar ett mål, vilket orsakar bildandet av en superkritisk massa, stimulerar en explosion.

Kärnvapen kan vara av stor, medelstor och liten kaliber. Explosionens kraft uttrycks vanligtvis i TNT-ekvivalenter. Småkalibriga atomskal har en avkastning på flera tusen ton TNT. Medelkalibriga sådana motsvarar redan tiotusentals ton, och kapaciteten för storkaliber når miljontals ton.

Funktionsprincip

Funktionsprincipen för en kärnvapenbomb är baserad på användningen av energi som frigörs under en kärnkedjereaktion. Under denna process delas tunga partiklar och lätta partiklar syntetiseras. När en atombomb exploderar frigörs en enorm mängd energi över ett litet område på kortast tid. Det är därför sådana bomber klassas som massförstörelsevapen.

Det finns två nyckelområden i området för en kärnvapenexplosion: centrum och epicentrum. I centrum av explosionen sker processen för energifrisättning direkt. Epicentret är projektionen av denna process på jorden eller vattenytan. Energin från en kärnvapenexplosion, som projiceras på marken, kan leda till seismiska skakningar som sprider sig över en avsevärd sträcka. Dessa skakningar orsakar skada på miljön endast inom en radie av flera hundra meter från explosionspunkten.

Skadliga faktorer

Atomvapen har följande förstörelsefaktorer:

Radioaktiv förorening.
Ljusstrålning.
Stötvåg.
Elektromagnetisk puls.
Penetrerande strålning.

Konsekvenserna av en atombombsexplosion är förödande för allt levande. På grund av frigörandet av en enorm mängd ljus och värmeenergi åtföljs explosionen av en kärnprojektil av en ljus blixt. Kraften hos denna blixt är flera gånger starkare än solens strålar, så det finns risk för skador från ljus och termisk strålning inom en radie av flera kilometer från explosionspunkten.

En annan farlig skadlig faktor för atomvapen är strålningen som genereras under explosionen. Den varar bara en minut efter explosionen, men har maximal penetrerande kraft.

Stötvågen har en mycket stark destruktiv effekt. Hon utplånar bokstavligen allt som står i hennes väg. Inträngande strålning utgör en fara för alla levande varelser. Hos människor orsakar det utvecklingen av strålningssjuka. Tja, en elektromagnetisk puls skadar bara tekniken. Sammantaget utgör de skadliga faktorerna av en atomexplosion en enorm fara.

Första proven

Under hela atombombens historia visade Amerika det största intresset för dess skapelse. I slutet av 1941 anslog landets ledning en enorm summa pengar och resurser till detta område. Robert Oppenheimer, som av många anses vara skaparen av atombomben, utsågs till projektledare. I själva verket var han den första som kunde förverkliga forskarnas idé. Som ett resultat, den 16 juli 1945, ägde det första atombombtestet rum i öknen i New Mexico. Sedan beslutade Amerika att för att fullständigt avsluta kriget behövde det besegra Japan, en allierad till Nazityskland. Pentagon valde snabbt ut mål för de första kärnvapenattackerna, som var tänkta att bli en levande illustration av kraften hos amerikanska vapen.

Den 6 augusti 1945 släpptes den amerikanska atombomben, cyniskt kallad "Little Boy", över staden Hiroshima. Skottet visade sig helt enkelt vara perfekt - bomben exploderade på en höjd av 200 meter från marken, på grund av vilken dess sprängvåg orsakade fruktansvärda skador på staden. I områden långt från centrum välte kolkaminer, vilket ledde till svåra bränder.

Den ljusa blixten följdes av en värmebölja, som på 4 sekunder lyckades smälta tegelpannorna på hustaken och förbränna telegrafstolpar. Värmeböljan följdes av en stötvåg. Vinden, som svepte genom staden med en hastighet av cirka 800 km/h, raserade allt i dess väg. Av de 76 000 byggnader som fanns i staden före explosionen var cirka 70 000 helt förstörda. Några minuter efter explosionen började regn falla från himlen, varav stora droppar var svarta. Regnet föll på grund av bildandet av en enorm mängd kondens, bestående av ånga och aska, i de kalla lagren av atmosfären.

Människor som påverkades av eldklotet inom en radie av 800 meter från explosionspunkten förvandlades till damm. De som befann sig lite längre bort från explosionen hade bränd hud, vars rester slets bort av stötvågen. Svart radioaktivt regn lämnade obotliga brännskador på huden på överlevande. De som mirakulöst lyckades fly började snart visa tecken på strålsjuka: illamående, feber och svaghetsattacker.

Tre dagar efter bombningen av Hiroshima attackerade Amerika en annan japansk stad - Nagasaki. Den andra explosionen fick samma katastrofala konsekvenser som den första.

På några sekunder förstörde två atombomber hundratusentals människor. Chockvågen utplånade praktiskt taget Hiroshima från jordens yta. Mer än hälften av de lokala invånarna (cirka 240 tusen människor) dog omedelbart av sina skador. I staden Nagasaki dog cirka 73 tusen människor av explosionen. Många av de som överlevde utsattes för svår strålning, vilket orsakade infertilitet, strålsjuka och cancer. Som ett resultat dog några av de överlevande i fruktansvärda vånda. Användningen av atombomben i Hiroshima och Nagasaki illustrerade den fruktansvärda kraften hos dessa vapen.

Du och jag vet redan vem som uppfann atombomben, hur den fungerar och vilka konsekvenser den kan leda till. Nu ska vi ta reda på hur det var med kärnvapen i Sovjetunionen.

Efter bombningen av japanska städer insåg J.V. Stalin att skapandet av en sovjetisk atombomb var en fråga om nationell säkerhet. Den 20 augusti 1945 skapades en kommitté för kärnenergi i Sovjetunionen, och L. Beria utsågs till chef för den.

Det är värt att notera att arbete i denna riktning har utförts i Sovjetunionen sedan 1918, och 1938 skapades en speciell kommission för atomkärnan vid Vetenskapsakademien. Med andra världskrigets utbrott frystes allt arbete i denna riktning.

1943 överförde Sovjetunionens underrättelseofficerare material från England från slutna vetenskapliga verk inom kärnenergiområdet. Dessa material illustrerade att utländska forskares arbete med att skapa en atombomb hade gjort allvarliga framsteg. Samtidigt bidrog amerikanska invånare till införandet av pålitliga sovjetiska agenter i USA:s viktigaste kärnforskningscentra. Agenterna vidarebefordrade information om ny utveckling till sovjetiska vetenskapsmän och ingenjörer.

Tekniska specifikationer

När 1945 frågan om att skapa en sovjetisk kärnvapenbomb blev nästan en prioritet, utarbetade en av projektledarna, Yu Khariton, en plan för utvecklingen av två versioner av projektilen. Den 1 juni 1946 undertecknades planen av högsta ledningen.

Enligt uppdraget behövde konstruktörerna bygga en RDS (special jet engine) av två modeller:

RDS-1. En bomb med en plutoniumladdning som detoneras genom sfärisk kompression. Apparaten lånades av amerikanerna.
RDS-2. En kanonbomb med två uranladdningar som konvergerar i pistolpipan innan de når en kritisk massa.

I historien om den ökända RDS var den vanligaste, om än humoristiska, formuleringen frasen "Ryssland gör det själv." Den uppfanns av Yu Kharitons ställföreträdare, K. Shchelkin. Denna fras förmedlar mycket exakt essensen av arbetet, åtminstone för RDS-2.

När Amerika fick reda på att Sovjetunionen hade hemligheterna med att skapa kärnvapen, började man önska en snabb upptrappning av förebyggande krig. Sommaren 1949 dök den "troyanska" planen upp, enligt vilken det den 1 januari 1950 planerades att påbörja militära operationer mot Sovjetunionen. Då flyttades datumet för attacken till början av 1957, men med villkoret att alla Nato-länder ansluter sig till det.

Tester

När information om USA:s planer kom via underrättelsekanaler i Sovjetunionen, accelererade sovjetiska forskares arbete avsevärt. Västerländska experter trodde att atomvapen skulle skapas i Sovjetunionen tidigast 1954-1955. Faktum är att testerna av den första atombomben i Sovjetunionen ägde rum redan i augusti 1949. Den 29 augusti sprängdes en RDS-1-enhet i luften på en testplats i Semipalatinsk. Ett stort team av forskare deltog i dess skapelse, ledd av Igor Vasilievich Kurchatov. Utformningen av laddningen tillhörde amerikanerna, och den elektroniska utrustningen skapades från grunden. Den första atombomben i Sovjetunionen exploderade med en kraft på 22 kt.

På grund av sannolikheten för ett vedergällningsanfall omintetgjordes den trojanska planen, som innebar en kärnvapenattack på 70 sovjetiska städer. Testerna i Semipalatinsk markerade slutet på det amerikanska monopolet på innehav av atomvapen. Uppfinningen av Igor Vasilyevich Kurchatov förstörde helt Amerikas och Natos militära planer och förhindrade utvecklingen av ett annat världskrig. Så började en era av fred på jorden, som existerar under hot om absolut förstörelse.

"Nuclear Club" i världen

Idag har inte bara Amerika och Ryssland kärnvapen, utan även ett antal andra stater. Samlingen av länder som äger sådana vapen kallas konventionellt för "kärnkraftsklubben".

Det inkluderar:

Amerika (sedan 1945).
Sovjetunionen och nu Ryssland (sedan 1949).
England (sedan 1952).
Frankrike (sedan 1960).
Kina (sedan 1964).
Indien (sedan 1974).
Pakistan (sedan 1998).
Korea (sedan 2006).

Israel har också kärnvapen, även om landets ledning vägrar att kommentera deras närvaro. Dessutom finns amerikanska kärnvapen på NATO-ländernas territorium (Italien, Tyskland, Turkiet, Belgien, Nederländerna, Kanada) och allierade (Japan, Sydkorea, trots den officiella vägran).

Ukraina, Vitryssland och Kazakstan, som ägde en del av Sovjetunionens kärnvapen, överförde sina bomber till Ryssland efter unionens kollaps. Hon blev den enda arvtagaren till Sovjetunionens kärnvapenarsenal.

Slutsats

Idag fick vi veta vem som uppfann atombomben och vad den är. Sammanfattningsvis kan vi dra slutsatsen att kärnvapen idag är det mest kraftfulla instrumentet för global politik, fast förankrat i relationerna mellan länder. Å ena sidan är det ett effektivt medel för avskräckning, och å andra sidan ett övertygande argument för att förhindra militär konfrontation och stärka fredliga relationer mellan stater. Atomvapen är en symbol för en hel era som kräver särskilt noggrann hantering.