Ядерное оружие и его поражающие факторы: что ими является

Рождение ядерного оружия

Уже в 1939 году француз Жолио-Кюри понял, что воздействие ядер урана при определенных условиях может привести к взрывной реакции огромной силы. В результате ядерной цепной реакции начинается спонтанное экспоненциальное деление ядер урана с выделением огромного количества энергии. В одно мгновение радиоактивное вещество взорвалось, при этом возникший взрыв имел колоссальный разрушительный эффект. В результате экспериментов выяснилось, что уран (U235) можно превратить из химического элемента в мощное взрывчатое вещество.

Физики-ядерщики

В мирных целях при работе ядерного реактора процесс ядерного деления радиоактивных компонентов протекает спокойно и контролируется. При ядерном взрыве главное отличие состоит в том, что колоссальное количество энергии высвобождается мгновенно, и это продолжается до тех пор, пока не исчерпается запас радиоактивных взрывчатых веществ. Впервые о боевых возможностях нового взрывчатого вещества человек узнал 16 июля 1945 года. В то время, когда в Потсдаме проходила финальная встреча глав государств-победителей войны с Германией, состоялось первое испытание атомной боеголовки произошло на полигоне Аламогордо в Нью-Мексико. Параметры первого ядерного взрыва были довольно скромными. Мощность атомного заряда в тротиловом эквиваленте равнялась массе тринитротолуола в 21 килотонну, но сила взрыва и его воздействие на окружающие предметы производили неизгладимое впечатление на всех, кто был свидетелем испытаний.

Поражающие факторы ядерного взрыва

Повреждающими факторами ядерного оружия являются физические процессы и явления, происходящие при ядерном взрыве и определяющие его поражающее действие.

Характер, степень и продолжительность воздействия поражающих факторов зависят от мощности ядерного оружия, типа взрыва, удаленности от его эпицентра, степени защищенности объектов, погодных условий и характера местности.

Основные поражающие факторы ядерного взрыва:

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

Ударная волна

Ударная волна — главный повреждающий фактор ядерного взрыва; удар в среде (воздух, вода, земля), движущийся со сверхзвуковой скоростью (более 350 м / с).

Ударная волна является основным поражающим фактором ядерного взрыва, поскольку большая часть разрушений и повреждений конструкций, зданий, а также травм людей, как правило, вызваны ее ударом. Его источником является огромное давление, которое образуется в центре взрыва и в первые моменты достигает миллиардов атмосфер. Он, быстро распространяясь, поражает все живые существа и вызывает разрушения.

Кроме того, вблизи эпицентра очень низкого земного или воздушного взрыва генерируются мощные сейсмические колебания, которые могут разрушить или повредить подземные сооружения и коммуникации, травмировать находящихся в них людей.

Основные параметры ударной волны, определяющие её поражающее действие:

  1. Избыточное давление.
  2. Давление с высокой скоростью.
  3. Продолжительность фазы сжатия.

Фронт скачка уплотнения — это передняя граница скачка уплотнения, на котором происходит скачок физических параметров — температуры, плотности и давления воздуха.

Повреждающее действие ударной волны критически зависит от величины избыточного давления.

Избыточное давление — это разница между максимальным давлением на фронте скачка и нормальным атмосферным давлением перед фронтом волны (Па, 1 кПа = 0,01 кгс / см2).

Степень поражения людей и различных предметов ударной волной зависит от мощности и типа взрыва, а также от расстояния, на котором произошел взрыв, от земли и расположения на ней предметов.

Непосредственно за фронтом ударной волны происходит уменьшение давления и плотности воздуха от небольшого уменьшения вдали от центра взрыва и почти до вакуума внутри огненного шара. Следствием этого снижения является обратный поток воздуха и сильный ветер по поверхности со скоростью до 100 км / ч и более к эпицентру (следовательно, на видеохронике видно, что здания разрушаются как бы изнутри, взрываясь. А в зоне вакуума все рядом с эпицентром, унесет в гриб и сожжет).

Понятие очага ядерного поражения

Очаг ядерного разрушения — территория, непосредственно пораженная поражающими факторами ядерного взрыва.

для него характерны массовые разрушения зданий, сооружений, завалы, аварии в сетях муниципальных и энергетических объектов, пожары, радиоактивное заражение и значительные потери среди населения.

Чем мощнее ядерный взрыв, тем больше внимания. Характер разрушения в очаге зависит от прочности конструкций зданий и сооружений, их этажности и плотности застройки.

Внешняя граница пожара ядерного разрушения — условная линия на местности, проведенная на таком расстоянии от эпицентра (центра) взрыва, где величина избыточного давления ударной волны составляет 10 кПа.

Очаг ядерного поражения условно разделен на зоны — области с примерно одинаковыми разрушениями. Принято выделять 4 зоны:

  1. зона полного разрушения;
  2. область сильного разрушения;
  3. зона средней деструкции;
  4. зона слабого разрушения.

Световое излучение

Световое излучение — это поток лучистой энергии, который включает ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра.

Источником светового излучения является яркая зона взрыва, нагретая до высоких температур и испаряющая части окружающих боеприпасов, грунт и воздух.

При воздушном взрыве яркая область представляет собой шар, при земном взрыве — полусфера.

Максимальная температура поверхности светового участка обычно составляет 5700-7700 ° C. При понижении температуры до 1700 ° C свечение прекращается. Световой импульс длится от долей секунды до нескольких десятков секунд (20-40 с), в зависимости от мощности и условий взрыва.

Удивительные эффекты:

  • ожоги открытых участков тела;
  • повреждение органов зрения (слепота);
  • карбонизация или возгорание различных материалов;
  • пожары.

Для оценки вредного действия светового излучения выделяют 3 зоны воздействия.

Зоны воздействия светового излучения

  1. Зона индивидуальных пожаров (в зоне слабого поражения). Горят отдельные постройки.
  2. Зона непрерывного пожара (в зоне сильного и среднего поражения). Около 90% зданий горит;
  3. Зона пожара в завале (в зоне непрерывного разрушения). На самом деле наблюдается распад: все уже разрушилось и испарилось.

Размер зон зависит от мощности ядерного (термоядерного) взрыва и его типа.

Пожары в эпицентре ядерных разрушений представляют большую опасность для людей. В Хиросиме и Нагасаки пожары составили 70 ÷ 80%. 6 августа 1945 года огненный шторм в Хиросиме длился 6 часов, сгорело около 60 тысяч домов, высота пламени достигла 7 км, скорость ветра в районе огненного шторма составила 50 ÷ 60 км / ч.

Воздействие светового излучения на человека проявляется в основном в виде ожогов разной степени.

Степени ожогов

1 степень. Покраснение, припухлость и припухлость кожи.

2 степень. Волдыри на коже.

3 градуса. Отмирание кожи и глубоких тканей, обугливание открытых частей тела.

4 градуса. Разрыв тканей и костей.

Проникающая радиация

Проникающее излучение (ионизирующее излучение) — это поток гамма-лучей и нейтронов, испускаемый из зоны ядерного взрыва в течение нескольких или десятков секунд.

Проходя через биологическую ткань, гамма-кванты и нейтроны ионизируют атомы и молекулы живых клеток, в результате чего нарушается нормальный обмен веществ и изменяется характер жизнедеятельности клеток, отдельных органов и систем организма, что приводит к лучевой болезни.

Проникающая радиация поражает людей только на расстоянии 2-3 км от места взрыва, даже для зарядов большой мощности, но нейтронный заряд специально разработан таким образом, чтобы увеличить процент проникающего излучения, чтобы нанести максимальный ущерб труд.

Кроме того, проникающее излучение может вызывать обратимые и необратимые изменения в материалах, электронных, оптических и других устройствах из-за нарушения кристаллической решетки вещества и других физико-химических процессов под действием ионизирующего излучения.

Различные материалы, ослабляющие гамма-излучение и нейтронный поток, служат защитой от проникающей радиации. Разные материалы по-разному реагируют на эти излучения и по-разному защищают их.

Материалы с элементами с большой атомной массой (железо, свинец, слабообогащенный уран) хорошо защищены от гамма-излучения. Но эти элементы очень плохо себя ведут под нейтронным излучением: нейтроны относительно хорошо их пропускают и при этом генерируют вторичные захватывающие гамма-лучи, а также активируют радиоизотопы, делая саму защиту надолго радиоактивной (например, железная броня танка).

Пример полупрозрачных слоев проникающего гамма-излучения: свинец — 2 см, сталь — 3 см, бетон — 10 см, кладка — 12 см, грунт — 14 см, вода — 22 см, дерево — 31 см.

Нейтронное излучение, в свою очередь, хорошо поглощается материалами, содержащими легкие элементы (водород, литий, бор), которые эффективно рассеивают и поглощают нейтроны, но при этом не активируются и испускают гораздо меньше вторичного излучения. Слои полузатухания нейтронного потока: вода, пластик 3-6 см, бетон 9-12 см, земля 14 см, сталь 5-12 см, свинец 9-20 см, дерево 10-15 см Гидрид лития и карбид бора.

Не существует идеального однородного защитного материала от всех типов проникающего излучения; для создания максимально легкой и тончайшей защиты необходимо комбинировать слои разных материалов для последующего поглощения нейтронов, затем первичного и улавливающего гамма-излучения (например, многослойная броня танков, в которых защита от излучения; защита головы минометов из контейнеров с гидратами лития и железа с цементом), а также материалов с добавками. Бетонный и увлажненный грунтовый наполнитель, содержащий как водород, так и относительно тяжелые элементы, широко используется при возведении защитных сооружений. Бетон с добавлением бора очень хорош для строительства, который при той же толщине, что и обычный бетон (0,5-1 м), обеспечивает в 2-3 раза лучшую защиту от нейтронного излучения и подходит для защиты от нейтронного оружия.

Полузатухающий слой — толщина поглощающего материала, при прохождении через который интенсивность излучения уменьшается вдвое.

Радиоактивное заражение

Основными источниками радиоактивного загрязнения в этом районе являются продукты деления ядерных боеприпасов и радиоактивные изотопы, образующиеся в результате воздействия нейтронов на материалы ядерных боеприпасов и на землю в месте взрыва.

При ядерном взрыве на земле светящаяся область касается земли и образуется выбросная воронка. Внутри него тянутся массы радиоактивного испаряющегося грунта, продуктов деления ядерного заряда, поднимающегося вверх. Во время охлаждения пары продуктов деления и почвы конденсируются на твердых частицах. Образуется радиоактивное облако. Он формируется на многокилометровой высоте и движется по ветру. Радиоактивные частицы, падая из облака на землю, образуют зону радиоактивного заражения местности, протяженность которой может достигать нескольких сотен километров. При этом заражены почва, инфраструктура, водоемы и даже воздух.

Наибольшую опасность радиоактивные вещества представляют в первые часы после выпадения осадков, поскольку их активность в этот период наиболее высока.

Радиоактивное облако — это взвесь радиоактивного вещества, образовавшаяся в результате конденсации паров продуктов деления, элементов конструкции ядерного заряда, а также заземления в эпицентре ядерного взрыва на твердых частицах в воздухе.

Радиоактивное загрязнение является результатом падения значительного количества радиоактивных веществ из облака, поднятого в воздух.

Показатели вредного воздействия ионизирующих излучений

Основными показателями вредного воздействия ионизирующего излучения на живые организмы (человека) являются доза облучения и уровень радиации (мощность дозы облучения).

Доза облучения — количество энергии вредного ионизирующего излучения, поглощенное на единицу массы облучаемого вещества за определенное время (время воздействия — время, проведенное на зараженной территории) (измеряется в рентгеновских лучах, Р или рад, рад).

Уровень радиации: интенсивность гамма-излучения, испускаемого радиоактивными веществами на зараженной территории (рентгеновских лучей в час, Р / ч; рад в час, рад / ч).

Электромагнитный импульс

При ядерном взрыве в результате сильных токов в воздухе, ионизированном радиацией и световым излучением, возникает сильное переменное электромагнитное поле, называемое электромагнитным импульсом (ЭМИ).

Электромагнитный импульс: электрические и магнитные поля, возникающие в результате гамма-излучения ядерного взрыва на атомах окружающей среды и образования потока положительных электронов и ионов в этой среде.

Хотя воздействие ЭМИ не оказывает никакого воздействия на людей, оно повреждает электронное оборудование, электрические приборы и линии электропередач. Кроме того, большое количество образовавшихся после взрыва ионов препятствует распространению радиоволн и работе радиолокационных станций.

Сила ЭМИ варьируется в зависимости от высоты взрыва: в диапазоне менее 4 км он относительно слаб, сильнее при взрыве 4–30 км и особенно силен при высоте взрыва более 30 км км.

Под действием ЭМИ во всех проводниках возникает высокое напряжение. Это приводит к нарушениям изоляции и выходу из строя электрических приборов: полупроводниковых устройств, различных электронных блоков, трансформаторных подстанций и т.д. В отличие от полупроводников, электронные лампы не подвергаются воздействию сильного излучения и электромагнитных полей, поэтому они продолжали использоваться военными для долгое время.

Оружие массового поражения (ОМП) характеристика поражающих факторов атомного взрыва.

Оружие массового поражения (оружие массового поражения) — оружие, предназначенное для нанесения огромных потерь или разрушений на большой территории.

Типы оружия массового уничтожения (ОМУ) включают: ядерное, химическое и биологическое оружие, способное уничтожать массы людей и животных, вызывать разрушения и наносить крупномасштабный ущерб окружающей среде.

Ядерное оружие основывается на использовании внутриядерной энергии, выделяющейся во время реакции, подобной взрыву.

Если взрыв происходит на земле или довольно близко к ее поверхности, часть энергии взрыва передается земной поверхности в виде сейсмических колебаний. Происходит явление, по своим характеристикам напоминающее землетрясение. В результате такого взрыва образуются сейсмические волны, которые распространяются по Земле на очень большие расстояния. Разрушительное действие волны ограничено радиусом в несколько сотен метров.

Чрезвычайно высокая температура взрыва вызывает яркую вспышку света, интенсивность которой в сотни раз превышает интенсивность солнечных лучей, падающих на Землю. Вспышка генерирует огромное количество тепла и света. Световое излучение вызывает самовозгорание горючих материалов и ожоги кожи у людей в радиусе многих километров.

Ядерный взрыв производит радиацию. Он длится около минуты и обладает такой высокой пробивной способностью, что для защиты с близкого расстояния требуется мощное и надежное укрытие.

Мощность взрыва ядерного оружия обычно характеризуется массой обычного взрывчатого вещества — тротила, взрыв которого по разрушительному действию примерно эквивалентен взрыву ядерного оружия. Это значение обычно выражается в тысячах тонн (килотонн) или миллионах тонн (мегатонн) в тротиловом эквиваленте и называется тротиловым эквивалентом ядерного заряда.

Например, бомбы тротиловым эквивалентом 20 килотонн каждая были сброшены на японские города Хиросима и Нагасаки. Мощность взрыва такой бомбы равнялась мощности одновременного взрыва 20 000 тонн в тротиловом эквиваленте.

Ядерные взрывы делятся на воздушные, наземные, подводные и подземные. Воздушные взрывы могут производиться на высоте до нескольких сотен метров, земные (надводные) взрывы — на поверхности земли (вода), подземные (подводные) — подземные (вода).

Ядерный взрыв имеет четыре поражающих фактора: ударная волна, световое излучение, проникающее излучение и радиоактивное загрязнение области ударной волны. При ядерном взрыве в небольшом сферическом пространстве практически мгновенно выделяется огромное количество энергии, что приводит к резкому повышению температуры и давления окружающего воздуха.

Быстрое расширение сжатых раскаленных газов создает прочное уплотнение на его внешней поверхности. Он быстро распространяется в атмосфере, как волны, брошенные камнем на поверхность воды. Волна уплотнения распространяется так быстро, что ее называют ударной волной. Половина всей энергии ядерного взрыва передается ударной волне. Большая часть разрушений, вызванных ядерным взрывом, приходится на его долю. Он распространяется со сверхзвуковой скоростью. Степень разрушающей силы ударной волны определяется величиной избыточного давления на ее фронте, единицей измерения которого является давление в килограммах на квадратный сантиметр площади (кг / см2). Очень серьезные травмы людей за пределами убежищ происходят при давлении выше 1 кг / см2. Помимо прямого воздействия ударной волны, урон может быть нанесен летящим строительным мусором, камнями и другими предметами.

Световое излучение. Огромная масса энергии, внезапно высвободившаяся при ядерном взрыве, образует огненно-светящийся шар. Его температура примерно такая же, как у Солнца. Световое излучение потребляет около трети (30-35%) энергии ядерного взрыва. Проникающая радиация. Ядерные взрывы, помимо ударной волны и светового излучения, характеризуются еще одним повреждающим фактором — радиацией. Он может повлиять на людей по-разному: у одних он может вызвать мгновенную смерть, у других — к серьезным заболеваниям, у третьих — нанести вред, который трудно обнаружить в организме. Проникающее излучение — это невидимый и незаметный поток гамма-лучей и нейтронов, испускаемый из зоны ядерного взрыва. Действует недолго: 10-15 секунд с момента взрыва. Защита от проникающей радиации основана на физической способности различных материалов ослаблять интенсивность радиоактивного излучения. Чем тяжелее материал и толще его слой, тем надежнее защита. Следовательно, излучение уменьшается вдвое, когда оно проходит через 10-сантиметровый слой бетона, 14-сантиметровый слой земли и 25-сантиметровый слой древесины. Люди, находящиеся в убежище во время взрыва, получают значительно меньше радиации, чем вне укрытия на том же расстоянии.

Радиоактивное заражение местности. Во время ядерного взрыва радиоактивные частицы (продукты деления ядер боеголовки, неразложившиеся частицы) находятся в огненном шаре. Поднимаясь на вершину, мяч окутывается туманом и дымом и через несколько секунд превращается в клубящееся облако. Восходящие воздушные потоки захватывают почву, мелкие предметы, материалы с земли, переносят их вместе с облаком и становятся радиоактивными. Затем при ядерном взрыве на земле огромное количество пыли поднимается на высоту 10-12 км и более. Более крупные частицы падают из облака прямо в зону взрыва в течение первых 30-40 минут после взрыва. Но большинство из них остаются в облаке и перемещаются потоками воздуха за сотни и тысячи километров от места взрыва.

Радиоактивные вещества могут загрязнять воздух, почву, здания, сооружения, водоемы, посевы, пастбища и все земельные объекты.

Находиться на зараженной территории крайне опасно. Люди и животные постоянно подвергаются внешнему облучению. При вдыхании воздуха, еды или питья радиоактивные вещества могут попасть в организм. В результате внешнего и внутреннего облучения люди и животные заболевают лучевой болезнью.

При защите людей и животных необходимо учитывать некоторые специфические характеристики радиоактивных веществ. Они не имеют внешних признаков и могут быть обнаружены только с помощью специальных дозиметрических приборов. Радиоактивный распад нельзя остановить или ускорить никакими средствами и методами. Поэтому дезинфекция территории и различных объектов, загрязненных радиоактивными веществами, может осуществляться только путем механического удаления таких объектов и почвы.

Повреждающими факторами ядерных взрывов, воздействующими на окружающую среду, являются ударные волны, проникающая радиация (поток нейтронов и гамма-излучение) и световое излучение.

Обратимся теперь к характеристике последствий климатических воздействий на экосистемы, расположенные на разных широтах. Ущерб, причиняемый климатическими воздействиями на экосистемы, зависит как от природы экосистем и их положения на Земле, так и от сезона, на который делается прогноз. Для арктических экосистем, а также для субарктических экосистем, состоящих в основном из хвойных лесов, влияние острых климатических нарушений, вызванных ядерными взрывами зимой или осенью, в значительной степени смягчается. Воздействие на арктических животных, а также на животных в низкоширотных биомах Северного полушария может быть намного сильнее, чем на растения. Из-за увеличения продолжительности зимнего периода произойдет гибель не впадающих в спячку птиц и млекопитающих.

Особенности экологических последствий для Южного полушария будут связаны с тем, что большая часть поверхности здесь занята океанами (около 80%). В связи с этим в южных широтах действие теплового буфера из-за высокой удельной теплоемкости воды будет намного сильнее.

В крупномасштабной ядерной войне экосистемы, помимо климатических стрессов, будут подвержены беспрецедентному воздействию радиоактивного излучения и токсичных веществ.

Следует отметить, что экосистемы средних широт Северного полушария больше всего пострадают от перечисленных выше загрязнителей.

Очень важным фактором воздействия на окружающую среду при широкомасштабном применении ядерного оружия, имеющего серьезные экологические последствия, является загрязнение биосферы радиоактивными продуктами.

Продукты ядерных взрывов при массированных атаках сформируют устойчивое радиоактивное заражение почвы на территориях протяженностью в сотни и тысячи километров.

По оценкам ученых, при ядерной атаке общей взрывной мощностью 5000 Мт, половина которой приходится на наземные взрывы, в средних широтах Северного полушария может образоваться зона заражения, характеризующаяся суммарными дозами гамма-излучения (дозы при полном распаде радионуклидов) выше 400-1000 бэр почти во всей Европе и в Центральной Северной Америке. При указанных дозах и степени загрязнения долгоживущими радионуклидами создается опасность для человека, популяций животных, многих насекомых, особенно жителей почвы.

Следовательно, из-за радиоактивного загрязнения больших территорий следует ожидать массивного радиационного поражения биотической составляющей экосистем.

Из-за воздействия радиации видовой состав экосистем постепенно истощается, налаженные пищевые цепи разрушаются и создаются условия для деградации экосистем.

Что касается таких серьезных долгосрочных последствий, как изменение здоровья человека, при оценке таких последствий учитывается прямое патогенное воздействие радиоактивного излучения на организм человека, а также негативные изменения в окружающей среде.

вполне понятно, что в районах с высоким уровнем радиоактивного излучения у людей неминуемо разовьется тяжелая форма лучевой болезни. Значительный процент людей может заболеть раком. Одно из очень важных долгосрочных последствий ядерной войны — разрушительное воздействие радиации на потомство. Генетические последствия не ограничиваются одним поколением. Они распространяются на несколько поколений и могут проявляться в более высокой частоте неблагоприятных исходов беременности, рождении детей с врожденными пороками развития или наследственными заболеваниями.

Испытания ядерного оружия привели к распространению радиоактивных продуктов по всему миру. С осадками они попадали из атмосферы в почву, грунтовые воды, загрязняли окружающую среду и проникали в организмы животных и растений, в пищу человека.

Облучение — это воздействие ионизирующего излучения на биологические объекты.

Взрыв первой атомной бомбы

Взрыв в Аламогордо

Сначала все видели яркое яркое пятно, видимое на расстоянии 290 км от полигона. При этом звук взрыва был слышен в радиусе 160 км. На месте установки ядерного устройства образовалась огромная воронка. Кратер ядерного взрыва достиг глубины более 20 метров при внешнем диаметре 70 метров. На территории полигона в радиусе 300-400 метров от эпицентра земная поверхность представляла собой безжизненную лунную поверхность.

Интересно отметить записанные впечатления участников испытания первой атомной бомбы. «Окружающий воздух стал плотнее, сразу повысилась его температура. Буквально через минуту местность охватила огромная ударная волна. В том месте, где находится заряд, образуется огромный огненный шар, после которого на его месте начало образовываться грибовидное облако ядерного взрыва. Столб дыма и пыли, увенчанный огромной головой ядерного гриба, достиг высоты 12 км. Все присутствующие в убежище были поражены масштабом взрыва. Никто не мог представить, с какой силой и силой нам придется столкнуться », — писал позже лидер Манхэттенского проекта Лесли Гровс.

Волна взрыва

Ни у кого, ни до, ни после, не было оружия такой огромной силы. И это при том, что в то время ученые и военные еще не имели представления обо всех поражающих факторах нового оружия. Учитывались только основные видимые поражающие факторы ядерного взрыва, такие как:

  • ударная волна ядерного взрыва;
  • световое и тепловое излучение от ядерного взрыва.

Тот факт, что проникающая радиация и последующее радиоактивное заражение при ядерном взрыве смертельно для всего живого, в то время еще не был ясен. Оказалось, что эти два фактора станут наиболее опасными для человека после ядерного взрыва. Зона полного разрушения и опустошения имеет сравнительно небольшую площадь по сравнению с зоной загрязнения территории продуктами радиационного распада. Зараженная территория может иметь площадь в сотни километров. К радиации, полученной в первые минуты после взрыва, и к уровню радиации в последующем добавляется заражение больших территорий радиоактивными выпадениями. Масштабы катастрофы становятся апокалиптическими.

Лишь позже, намного позже, когда атомные бомбы стали использовать в военных целях, стало ясно, насколько мощным было новое оружие и насколько серьезными будут последствия применения ядерной бомбы для людей.

Механизм атомного заряда и принцип действия

Если не вдаваться в подробные описания и технологии изготовления атомной бомбы, можно кратко описать ядерный заряд буквально тремя предложениями:

  • имеется докритическая масса радиоактивного материала (уран U235 или плутоний Pu239);
  • создание определенных условий для инициирования цепной реакции деления ядер радиоактивных элементов (детонация);
  • создание критической массы делящегося вещества.

Весь механизм можно представить в виде простого и понятного чертежа, на котором все детали и детали находятся в сильном и тесном взаимодействии друг с другом. В результате детонации химического или электрического детонатора запускается сферическая детонационная волна, сжимающая делящееся вещество до критической массы. Ядерный заряд представляет собой многослойную структуру. В качестве основного взрывчатого вещества используется уран или плутоний. Определенное количество TNT или RDX может действовать как детонатор. Кроме того, процесс сжатия становится неконтролируемым.

Схема ядерного заряда

Скорость происходящих процессов огромна и сопоставима со скоростью света. Интервал времени от начала детонации до начала необратимой цепной реакции составляет не более 10-8 с. Другими словами, для активации 1 кг обогащенного урана требуется 10-7 секунд. Это значение указывает время ядерного взрыва. Реакция термоядерного синтеза, составляющая основу термоядерной бомбы, протекает с той же скоростью, за исключением того, что ядерный заряд активирует еще более мощный термоядерный заряд. У термоядерной бомбы другой принцип действия. Здесь речь идет о реакции синтеза легких элементов в более тяжелые, в результате чего снова выделяется огромное количество энергии.

В процессе деления ядер урана или плутония вырабатывается огромное количество энергии. В центре ядерного взрыва температура 107 градусов по Кельвину. В таких условиях возникает колоссальное давление — 1000 атм. Атомы делящегося вещества превращаются в плазму, которая становится главным результатом цепной реакции. Во время аварии на 4-м реакторе Чернобыльской АЭС не произошло ядерного взрыва, так как деление радиоактивного топлива происходило медленно и сопровождалось только интенсивным выделением тепла.

Руины 4-го энергоблока

Высокая скорость процессов, происходящих внутри заряда, приводит к резкому скачку температуры и повышению давления. Именно эти компоненты определяют характер, факторы и мощность ядерного взрыва.

Виды и типы ядерных взрывов

Запущенная цепная реакция уже не может быть остановлена. За тысячные доли секунды ядерный заряд, состоящий из радиоактивных элементов, превращается в кусок плазмы, разорванный высоким давлением. Начинается последовательная цепочка ряда других факторов, пагубно влияющих на окружающую среду, инфраструктуру и живые организмы. Разница в нанесенном ущербе состоит только в том, что малая ядерная бомба (10-30 килотонн) приводит к меньшему масштабу разрушений и менее серьезным последствиям, чем большой ядерный взрыв с мощностью на 100 мегатонн больше.

Уничтожение ядерного взрыва

Вредные факторы зависят не только от мощности заряда. Для оценки последствий важны условия детонации ядерного оружия, какой ядерный взрыв наблюдается в данном случае. Подрыв заряда может осуществляться на поверхности земли, под землей или под водой, в зависимости от условий использования, это следующие виды:

  • ядерные взрывы в воздухе, проводимые на определенных высотах над земной поверхностью;
  • высотные взрывы в атмосфере планеты, на высотах более 10 км;
  • наземные (надводные) ядерные взрывы, проводимые непосредственно над земной поверхностью или над поверхностью воды;
  • подземные или подводные взрывы, проводимые в поверхностной толще земной коры или под водой, на определенной глубине.

В каждом отдельном случае некоторые вредные факторы имеют свою силу, интенсивность и особенности действия, приводящие к определенным результатам. В одном случае — точечное поражение цели с минимальным разрушением и радиоактивным заражением территории. В других случаях это связано с масштабным опустошением территории и разрушением объектов, происходит мгновенное уничтожение всего живого, происходит сильное радиоактивное заражение огромных территорий.

Поверхностный взрыв

Например, авиационный ядерный взрыв отличается от метода наземной детонации тем, что огненный шар не касается поверхности земли. При таком взрыве пыль и другие мелкие фрагменты объединяются в столб пыли, существующий отдельно от облака взрыва. Следовательно, площадь поражения также зависит от высоты взрыва. Эти всплески могут быть высокими или низкими.

Воздушный ядерный взрыв

Первые испытания атомных боеголовок как в США, так и в СССР были в основном трех типов: наземные, воздушные и подводные. Только после вступления в силу Договора об ограничении ядерных испытаний ядерные взрывы в СССР, США, Франции, Китае и Великобритании стали проводить только под землей. Это позволило свести к минимуму загрязнение окружающей среды радиоактивными продуктами, уменьшить площадь зон отчуждения, возникших вблизи лагерей военной подготовки.

Самый мощный ядерный взрыв за всю историю ядерных испытаний произошел 30 октября 1961 года в Советском Союзе. Бомба общим весом 26 тонн и мощностью 53 мегатонны была сброшена в районе архипелага Новая Земля стратегическим бомбардировщиком Ту-95. Это пример типичного взрыва в воздухе, когда заряд взорвался на высоте 4 км.

Следует отметить, что детонация ядерной боевой части в воздухе характеризуется сильным действием светового излучения и проникающего излучения. Возникновение ядерного взрыва хорошо видно за десятки и сотни километров от эпицентра. Помимо мощного светового излучения и сильной ударной волны, распространяющейся вокруг 3600, взрыв в воздухе становится источником сильнейших электромагнитных помех. Электромагнитный импульс, генерируемый при ядерном взрыве в воздухе в радиусе 100-500 км, способный вывести из строя всю электрическую и электронную наземную инфраструктуру.

Схема бомбардировки Хиросимы

Ярким примером взрыва на малой высоте стала атомная бомбардировка японских городов Хиросима и Нагасаки в августе 1945 года. Бомбы «Толстяк» и «Малыш» взорвались на высоте полукилометра, таким образом, покрывая почти всю территорию этих городов с ядерным взрывом. Большинство жителей Хиросимы погибли в течение первых нескольких секунд после взрыва из-за интенсивного света, тепла и гамма-излучения. Ударная волна полностью разрушила здания в городе. В случае бомбардировки города Нагасаки эффект взрыва был ослаблен рельефами. Холмистая местность позволила некоторым районам города избежать прямого воздействия световых лучей и снизила силу ударной волны. Но во время этого взрыва наблюдалось обширное радиоактивное заражение местности, которое впоследствии привело к серьезным последствиям для населения разрушенного города.

Взрывы на малой и большой высоте являются наиболее распространенным современным оружием массового поражения. Такие заряды используются для уничтожения скоплений войск и техники, городов и наземной инфраструктуры.

Взрыв на большой высоте

Высотный ядерный взрыв отличается способом применения и характером действия. Взрыв ядерного оружия осуществляется на высоте более 10 км в стратосфере. При таком взрыве высоко в небе наблюдается яркая вспышка в форме солнца большого диаметра. Вместо облаков пыли и дыма на месте взрыва вскоре образуется облако, состоящее из молекул водорода, углекислого газа и азота, испарившихся под воздействием высоких температур.

При этом основными поражающими факторами являются ударная волна, световое излучение, проникающее излучение и ЭМИ ядерного взрыва. Чем выше высота детонации заряда, тем меньше сила ударной волны. С другой стороны, радиация и световое излучение только увеличиваются с увеличением высоты. Из-за отсутствия значительных перемещений воздушных масс на больших высотах радиоактивное заражение территорий в этом случае практически сводится к нулю. Высотные взрывы, производимые внутри ионосферы, прерывают распространение радиоволн в ультразвуковом поле.

Электромагнитный импульс

Такие взрывы в первую очередь направлены на поражение высотных целей. Это могут быть самолеты-разведчики, крылатые ракеты, боеголовки стратегических ракет, искусственные спутники и другие средства космического нападения.

Земной ядерный взрыв — совершенно иное явление в военной тактике и стратегии. Здесь затрагивается прямо определенная область земной поверхности. Подрыв боевой части может производиться как на объекте, так и на воде. Именно в таком виде прошли первые испытания атомного оружия в США и СССР.

Отличительной особенностью этого типа ядерного взрыва является наличие ярко выраженного грибовидного облака, которое образуется из-за огромных объемов поднятых взрывом частиц грунта и горной породы. Сначала на месте взрыва образуется яркая полусфера, нижняя кромка которой касается поверхности земли. При контактном детонации в эпицентре взрыва, где произошел взрыв ядерного заряда, образуется воронка. Глубина и диаметр воронки зависят от мощности самого взрыва. При использовании малогабаритных тактических боеприпасов диаметр воронки может достигать двух, трех десятков метров. Когда ядерная бомба взрывается с большой силой, размер кратера часто достигает сотен метров.

Воронка от ядерного взрыва на земле

Наличие мощного грязево-пылевого облака способствует тому, что большая часть радиоактивных продуктов взрыва выпадает обратно на поверхность, делая ее полностью загрязненной. Мельчайшие частицы пыли попадают в приземный слой атмосферы и вместе с воздушными массами разлетаются на огромные расстояния. Если атомный заряд детонирует на поверхности земли, радиоактивный след от взрыва, произведенного на земле, может простираться на сотни и тысячи километров. Во время аварии на Чернобыльской АЭС попавшие в атмосферу радиоактивные частицы выпали вместе с осадками на территории скандинавских стран, которые находятся в 1000 км от места аварии.

След ядерного взрыва

Наземные взрывы могут быть выполнены для разрушения и разрушения объектов большой силы. Такие взрывы также можно использовать, если целью является создание большой зоны радиоактивного загрязнения местности. В этом случае действуют все пять поражающих факторов ядерного взрыва. После термодинамического шока и излучения света в игру вступает электромагнитный импульс. Завершите уничтожение объекта и живой силы в диапазоне действия ударной волны и проникающей радиации. Последнее — радиоактивное заражение. В отличие от наземного метода детонации, поверхностный ядерный взрыв поднимает в воздух огромные массы воды как в жидком, так и в парообразном состоянии. Разрушительный эффект достигается за счет удара воздушной волны и сильного волнения от взрыва. Поднятая вода в воздухе препятствует распространению светового излучения и проникающей радиации. В связи с тем, что частицы воды намного тяжелее и являются естественным нейтрализатором активности элементов, интенсивность распространения радиоактивных частиц в воздушном пространстве незначительна.

Ядерный взрыв на земле

Подземный взрыв ядерного оружия осуществляется на определенной глубине. В отличие от наземных взрывов, здесь нет яркой области. Всю огромную силу удара принимает на себя земной камень. Ударная волна распространяется через толщу земли, вызывая местное землетрясение. Огромное давление, созданное во время взрыва, формирует в земле столб обрушения, уходящий на большую глубину. В результате оседания породы на месте взрыва образуется воронка, размер которой зависит от мощности заряда и глубины взрыва.

Этапы подземного ядерного взрыва

Этот взрыв не сопровождается грибовидным облаком. Столб пыли, поднявшийся на месте детонации заряда, имеет высоту несколько десятков метров. Ударная волна, преобразованная в сейсмические, и локальное радиоактивное загрязнение поверхности являются основными поражающими факторами при таких взрывах. Как правило, этот вид детонации ядерного заряда имеет экономическое и прикладное значение. Сегодня большая часть ядерных испытаний проводится под землей. В 1970-1980-х годах аналогичным образом решали и народнохозяйственные задачи, используя колоссальную энергию ядерного взрыва для разрушения горных хребтов и образования искусственных водоемов.

На карте ядерных полигонов в Семипалатинске (ныне Республика Казахстан) и в штате Невада (США) имеется огромное количество воронок, следов подземных ядерных испытаний.

Полигоны

Подводный взрыв ядерного заряда осуществляется на определенной глубине. В этом случае вспышка света во время взрыва отсутствует. На поверхности воды в месте детонации появляется столб воды высотой 200-500 метров, который венчает облако брызг и пара. Образование ударной волны происходит сразу после взрыва, вызывая возмущения в толще воды. Основным поражающим фактором взрыва является ударная волна, которая превращается в волны большой высоты. При взрыве мощных зарядов высота волн может достигать 100 метров и более. В дальнейшем наблюдается сильное радиоактивное заражение на месте взрыва и на прилегающей территории.

Подводный взрыв

Оцените статью
Блог о выживании