Самая мощная ядерная бомба и ее предшественники. Атомная бомба ядерная бомба
Атомная бомба ядерное оружие | Двигатель прогресса
June 10, 2012
Как устроена атомная бомба
История создания атомной бомбы, и в частности оружия, начинается в 1939 году, с открытия, сделанного Жолио Кюри. Именно с этого момента ученые осознали, что цепная реакция урана может стать не только источником огромной энергии, но и страшным оружием. И так, в основе устройства атомной бомбы лежит использование ядерной энергии, которая выделяется при цепной ядерной реакции.
Последнее подразумевает процесс деления тяжелых ядер или синтеза легких ядер. В результате чего, атомная бомба является оружием массового поражения, за счет того, что в кратчайший промежуток времени происходит выделение огромного количества внутриядерной энергии в небольшом пространстве. При том входе данного процесса принято выделять два ключевых места.
Первое, это центр ядерного взрыва, где непосредственно протекает данный процесс. И, второе, это эпицентр, который по своей сути представляет проекцию самого процесса на поверхность (землю или воду). Также ядерный взрыв высвобождает такое количество энергии, что при ее проекции на землю появляются сейсмический толчки. И дальность распространения подобных колебаний невероятно велика, хотя ощутимый урон окружающей среде они наносят лишь на расстоянии всего нескольких сотен метров.
Далее стоит отметить, что ядерный взрыв сопровождается и высвобождением большого количества тепла и света, которые и образует яркую вспышку. Причем по своей мощности она превышает во множество раз мощность лучей солнца. Таким образом, поражение светом и теплом можно получить на расстоянии даже нескольких километров.
Но одним высоко опасным типом поражения атомной бомбы является радиация, которая образуется при ядерном взрыве. Длительность воздействия этого явления невысока, и составляет в среднем 60 секунд, вот только проникающая способность этой волны поражает.
Что касается устройства атомной бомбы, то она включает в себя целый ряд различных компонентов. Как правило, выделяют два основных элемента данного типа оружия: корпус и систему автоматики.
В корпусе находится ядерный заряд и автоматика, и именно он выполняют защитную функцию по отношению к различным видам воздействия (механического, теплового и так далее). А роль системы автоматики заключается в том, чтобы взрыв произошел в четко заданное время, а не раньше или позже. Состоит система автоматики из таких систем как: аварийный подрыв; предохранения и взведения; источник питания; датчики подрыва и подрыва заряда.
А вот доставляются атомные бомбы с помощью баллистических, крылатых и зенитных ракет. Т.е. ядерные боеприпасы могут являться элементом авиабомбы, торпеда, фугаса и так далее.
И даже системы детонирования для атомной бомбы могут быть разными. Одной из наиболее простых систем является инжекторная, когда толчком для ядерного взрыва становится попадания снаряда в цель, с последующим образованием сверхкритической массы. Именно к такому типу атомных бомб относилась первая взорванная бомба над Хиросимой в 1945 году, содержащая уран. В отличие от нее, бомба, сброшенная на Нагасаки в том же году, была плутониевая.
После такой яркой демонстрации мощности и силы атомного оружия, оно моментально попало в разряд самого опасного средства массового поражения. Говоря о типах атомного оружия, следует упомянуть, что они определяются размером калибра. Так, в настоящий момент выделяют три основных калибра для данного оружия, это малый, крупный и средний. Мощность взрыва, чаще всего, характеризуют тротиловым эквивалентом. Так, например, малый калибр атомного оружия подразумевает мощность заряда, равной нескольким тысячам тонн тротила. А более мощное атомное оружие, точнее средний калибр, составляет уже десятки тысяч тонн тротила, и, наконец, последний уже измеряется в миллионах. Но при этом не стоит путать понятие атомного и водородного оружия, которое в целом и называют ядерным оружием. Основное отличие атомного оружия от водородного, это реакция деления ядер ряда тяжелых элементов, таких как плутоний и уран. А водородное оружие подразумевает процесс синтеза ядер атомов одного элемента в другой, т.е. гелия из водорода.
Первое испытание атомной бомбы
Первое испытание атомного оружия было проведено американскими вооруженными силами 16 июля 1945 года в местечке под названием Алмогордо, показавшее всю мощь атомной энергии. После чего, атомные бомбы, имеющиеся у сил США, были погружены на военный корабль и отправлены к берегам Японии. Отказ правительства Японии от мирного диалога позволил в действии показать всю мощь атомного оружия, жертвами которого сначала стал город Хиросима, а чуть позднее Нагасаки. Так, 6 августа 1945 года впервые атомное оружие было применено на мирных жителях, в результате чего город практически был стерт в лица земли ударными волнами. Больше половины жителей города погибли впервые дни атомной атаки, и составило в общем, около двухсот сорока тысяч человек. А спустя всего четыре дня, военную базу США покинули сразу два самолета с опасным грузом на борту, целями которых были Кокура и Нагасаки. И если Кокура, охваченная непроглядным дымом представляла собой трудную цель, то в Нагасаки цель была поражена. В конечном счете, от атомной бомбы в Нагасаки в первые дни погибло 73 тысячи человека от полученных повреждений и облучения к этим жертвам добавился список уже в тридцать пять тысяч человек. При этом смерть последних жертв была довольно мучительной, так как действие радиации невероятно губительно.
Факторы поражения атомного оружия
Таким образом, атомное оружие имеет несколько типов поражения; светового, радиоактивного, ударная волна, проникающая радиация и электромагнитный импульс. При образовании светового излучения после взрыва ядерного оружия, которое позднее превращается в губительное тепло. Далее наступает очередь радиоактивного заражения, которое опасно лишь впервые часы после взрыва. Ударную волну принято считать наиболее опасным этапом ядерного взрыва, ведь она в считанные секунды наносит огромный вред различным строениям, техники и людям. А вот проникающая радиация очень опасна для человеческого организма, и нередко становится причиной лучевой болезни. Электромагнитный импульс поражает технику. В совокупности все это и делает очень опасным атомное оружие.
Водородная бомба и ядерная бомба отличия
Взрыв произошел в 1961 году. В радиусе нескольких сотен километров от полигона произошла спешная эвакуация людей, так как ученые рассчитали, что разрушены, будут все без исключения дома. Но такого эффекта никто не ожидал. Взрывная волна обошла планету трижды. Полигон остался «чистым листом», на нем исчезли все возвышенности. Здания в секунду превращались в песок. В радиусе 800 километров был слышен ужасный взрыв.
Если вы думаете, что атомная боеголовка является самым страшным оружием человечества, значит еще не знаете об водородной бомбе. Мы решили исправить эту оплошность и рассказать о том, что же это такое. Мы уже рассказывали о количестве ядерных боеголовках в странах мира и количестве ядерных боеголовок России.
Немного о терминологии и принципах работы в картинках
Кстати, ядерную бомбу еще называют атомной. А водородная получила название термоядерной. Поэтому вопрос, чем отличается атомная бомба от ядерной, по сути своей является некорректным. Это одно и то же. Отличие ядерной бомбы от термоядерной же заключается не только в названии.
Термоядерная реакция основана не на реакции деления, а сжатия тяжелых ядер. Ядерная боеголовка является детонатором или запалом для водородной бомбы. Другими словами, представьте себе огромную бочку с водой. В нее погружают атомную ракету. Вода представляет собой тяжелую жидкость. Тут протон со звуком замещается в ядре водорода на два элемента - дейтерий и тритий:
- Дейтерий представляет собой один протон и нейтрон. Их масса вдвое тяжелее, чем водород;
- Тритий состоит из одного протона и двух нейтронов. Они тяжелее водорода в три раза.
Сначала взрывается атомный запал из двух кусков урана-235 или плутония-239. Находятся они в хвостовой части бочки. При соединении они достигают критической массы и начинается цепная реакция. Это и есть атомный взрыв. За счет него выделяется тепло, которое начинает термоядерный синтез гелия из дейтерия. Подробнее о самых мощных атомных бомбах.
Испытания термоядерной бомбы
После взрыва в Хиросиме и Нагасаки, окончания Второй Мировой Войны, началась гонка между Америкой и СССР и мировое сообщество поняло, что мощнее ядерная или водородная бомба. Разрушительная сила атомного оружия начала привлекать каждую из сторон. США первыми сделали и испытали ядерную бомбу. Но вскоре стало понятно, что она не может иметь больших размеров. Поэтому было решено попробовать сделать термоядерную боеголовку. Тут снова же преуспела Америка. Советы решили не проигрывать в гонке и испытали компактную, но мощную ракету, которую можно перевозить даже на обычном самолете Ту-16. Тогда все поняли, чем отличается ядерная бомба от водородной.
Для примера, первая американская термоядерная боеголовка была такой высокой, как трехэтажный дом. Ее нельзя было доставить небольшим транспортом. Но потом по разработкам СССР размеры были уменьшены. Если проанализировать взрывы в Японии, можно сделать вывод, что эти ужасные разрушения были не такими уж и большими. В тротиловом эквиваленте сила удара была всего несколько десятком килотонн. Поэтому здания были уничтожены только в двух городах, а в остальной части страны услышали звук ядерной бомбы. Если это была бы водородная ракета, всю Японию бы разрушили полностью всего одной боеголовкой.
Ядерная бомба со слишком сильным зарядом может взорваться непроизвольно. Начнется цепная реакция и произойдет взрыв. Рассматривая, чем отличаются ядерная атомная и водородная бомбы, стоит отметить данный пункт. Ведь термоядерную боеголовку можно сделать какой угодно мощности, не боясь самопроизвольного подрыва.
Это заинтересовало Хрущева, который приказал сделать самую мощную водородную боеголовку в мире и таким образом приблизиться к выигрышу гонки. Ему показалось оптимальным 100 мегатонн. Советские ученые поднатужились и у них получилось вложиться в 50 мегатонн. Испытания начались на острове Новая Земля, где был военный полигон. До сих пор Царь-бомбу называют крупнейшим зарядом, взорванным на планете.
Взрыв произошел в 1961 году. В радиусе нескольких сотен километров от полигона произошла спешная эвакуация людей, так как ученые рассчитали, что разрушены, будут все без исключения дома. Но такого эффекта никто не ожидал. Взрывная волна обошла планету трижды. Полигон остался «чистым листом», на нем исчезли все возвышенности. Здания в секунду превращались в песок. В радиусе 800 километров был слышен ужасный взрыв. Огненный шар от применения такой боеголовки, как универсальный уничтожитель руническая ядерная бомба в Японии, был виден только в городах. А вот от водородной ракеты он поднялся на 5 километров в диаметре. Гриб из пыли, радиации и сажи вырос на 67 километров. По подсчетам ученых, его шапка в диаметре составляла сотню километров. Только представьте себе, что бы было, если бы взрыв произошел в городской черте.
Современные опасности использования водородной бомбы
Отличие атомной бомбы от термоядерной мы уже рассмотрели. А теперь представьте, какими бы были последствия взрыва, если бы ядерная бомба, сброшенная на Хиросиму и Нагасаки, была водородной с тематическим эквивалентом. От Японии не осталось бы и следа.
По заключениям испытаний, ученые сделали вывод о последствиях термоядерной бомбы. Некоторые думают, что водородная боеголовка является более чистой, то есть фактически не радиоактивной. Это связано с тем, что люди слышат название «водо» и недооценивают ее плачевное влияние на окружающую среду.
Как мы уже разобрались, водородная боеголовка основана на огромном количестве радиоактивных веществ. Ракету без уранового заряда сделать можно, но пока на практике этого не применялось. Сам процесс будет очень сложным и затратным. Поэтому реакция синтеза разбавляется ураном и получается огромная мощность взрыва. Радиоактивные осадки, которые неумолимо выпадут на цель сброса, увеличиваются на 1000%. Они нанесут вред здоровью даже тем, кто находится в десятках тысяч километров от эпицентра. При подрыве создается огромный огненный шар. Все, что попадает в радиус его действия, уничтожается. Выжженная земля может быть необитаемой десятилетиями. На обширной территории совершенно точно ничего не вырастет. И зная силу заряда, по определенной формуле можно рассчитать теоретически зараженную площадь.
Также стоит упомянуть о таком эффекте, как ядерная зима. Это понятие даже страшнее разрушенных городов и сотен тысяч человеческих жизней. Будет уничтожено не только место сброса, но и фактически весь мир. Сначала статус обитаемой потеряет только одна территория. Но в атмосферу произойдет выброс радиоактивного вещества, которое снизит яркость солнца. Это все смешается с пылью, дымом, сажей и создаст пелену. Она разнесется по всей планете. Урожаи на полях будут уничтожены на несколько десятилетий вперед. Такой эффект спровоцирует голод на Земле. Население сразу сократится в несколько раз. И выглядит ядерная зима более чем реально. Ведь в истории человечества, а конкретнее, в 1816 году, был известен подобный случай после мощнейшего извержения вулкана. На планете тогда был год без лета.
- Когда на Земле произойдет похолодание на градус, этого не заметит никто. А вот на количестве осадков это отразится.
- Осенью произойдет похолодание на 4 градуса. Ввиду отсутствия дождей, возможны неурожаи. Ураганы будут начинаться даже там, где их никогда не было.
- Когда температура упадет еще на несколько градусов, на планете будет первый год без лета.
- Далее последует малый ледниковый период. Температура падает на 40 градусов. Даже за незначительное время это станет разрушительным для планеты. На Земле будут наблюдаться неурожаи и вымирание людей, проживающих в северных зонах.
- После наступит ледниковый период. Отражение солнечных лучей произойдет, не достигая поверхности земли. За счет этого, температура воздуха достигнет критической отметки. На планете перестанут расти культуры, деревья, замерзнет вода. Это приведет к вымиранию большей части населения.
- Те, кто выживут, не переживут последнего периода – необратимого похолодания. Этот вариант совсем печальный. Он станет настоящим концом человечества. Земля превратится в новую планету, непригодную для обитания человеческого существа.
Теперь о еще одной опасности. Стоило России и США выйти из стадии холодной войны, как появилась новая угроза. Если вы слышали о том, кто такой Ким Чен Ир, значит понимаете, что на достигнутом он не остановится. Этот любитель ракет, тиран и правитель Северной Кореи в одном флаконе, может с легкостью спровоцировать ядерный конфликт. О водородной бомбе он говорит постоянно и отмечает, что в его части страны уже есть боеголовки. К счастью, в живую их пока никто не видел. Россия, Америка, а также ближайшие соседи - Южная Корея и Япония, очень обеспокоены даже такими гипотетическими заявлениями. Поэтому надеемся, что наработки и технологии у Северной Кореи еще долго будут на недостаточном уровне, чтобы разрушить весь мир.
Для справки. На дне мирового океана лежат десятки бомб, которые были утеряны при транспортировке. А в Чернобыле, который не так далеко от нас, до сих пор хранятся огромные запасы урана.
Стоит задуматься, можно ли допустить подобные последствия ради испытаний водородной бомбы. И, если между странами, обладающими этим оружием, произойдет глобальный конфликт, на планете не останется ни самих государств, ни людей, ни вообще ничего, Земля превратится в чистый лист. И если рассматривать, чем отличается ядерная бомба от термоядерной, главным пунктом можно назвать количество разрушений, а также последующий эффект.
Теперь небольшой вывод. Мы разобрались, что ядерная и атомная бомба – это одно и тоже. А еще, она является основой для термоядерной боеголовки. Но использовать ни то, ни другое не рекомендуется даже для испытаний. Звук от взрыва и то, как выглядят последствия, не является самым страшным. Это грозит ядерной зимой, смертью сотен тысяч жителей в один момент и многочисленными последствиями для человечества. Хотя между такими зарядами, как атомная и ядерная бомба различия есть, действие обеих разрушительно для всего живого.
Источники:
total-rating.ru
список различий и принцип действия ядерной и термоядерной бомбы
Краткое содержание статьи:
Геополитические амбиции крупных держав всегда веди к гонке вооружения. Разработка новых военных технологий давала той или иной стране преимущества перед другими. Так семимильными шагами человечество подошло к возникновению страшного оружия – ядерной бомбы. С какой даты пошел отчет атомной эры, сколько стран нашей планеты обладают ядерным потенциалом и в чем принципиальное отличие водородной бомбы от атомной? На эти и другие вопросы вы сможете найти ответ, прочитав данную статью.
Чем отличается водородная бомба от ядерной
Любое ядерное оружие основывается на внутриядерной реакции, мощь которой способна почти мгновенно уничтожить как большое количество живой единицы, так и технику, и всевозможные здания и сооружения. Рассмотрим классификацию ядерных боеголовок, находящихся на вооружении некоторых стран:
- Ядерная (атомная) бомба. В процессе ядерной реакции и деления плутония и урана, происходит выделение энергии колоссальных масштабов. Обычно в одной боеголовке находится от двух зарядов плутония одинаковой массы, которые взрываются друга от друга.
- Водородная (термоядерная) бомба. Энергия выделяется на основе синтеза ядер водорода (отсюда пошло и название). Интенсивность ударной волны и количество выделяемой энергии превышает атомную в разы.
Что мощнее: ядерная или водородная бомба?
Пока ученые ломали голову над тем, как пустить атомную энергию полученную в процессе термоядерного синтеза водорода в мирные цели, военные уже провели не с один десяток испытаний. Выяснилось, что заряд в несколько мегатонн водородной бомбы мощнее атомной в тысячи раз. Даже трудно представить, что было бы с Хиросимой (да и с самой Японией), если бы в брошенной на нее 20-ти килотонной бомбе был водород.
Рассмотрим мощную разрушительную силу, которая получается при взрыве водородной бомбы в 50 мегатонн:
- Огненный шар: диаметр в 4,5 -5 километра в диаметре.
- Звуковая волна: взрыв можно услышать, находясь на расстоянии в 800 километров.
- Энергия: от освобожденной энергии, человек может получить ожоги кожного покрова, находясь от эпицентра взрыва до 100 километров.
- Ядерный гриб: высота более 70 км в высоту, радиус шапки – около 50 км.
Атомные бомбы такой мощности еще ни разу не взрывали. Есть показатели бомбы сброшенной на Хиросиму в 1945 году, но своими размерами она значительно уступала водородному разряду описанному выше:
- Огненный шар: диаметр около 300 метров.
- Ядерный гриб: высота 12 км, радиус шапки – около 5 км.
- Энергия: температура в центре взрыва достигала 3000С°.
Сейчас на вооружении ядерных держав стоят именно водородные бомбы. Кроме того, что они опережают по своим характеристикам своих «малых братьев», они значительно дешевле в производстве.
Принцип действия водородной бомбы
Разберем пошагово, этапы приведения в действие водородных бомб:
- Детонация заряда. Заряд находится в специальной оболочке. После детонации идет выброс нейтронов и создается высокая температура, требуемая для начала ядерного синтеза в главном заряде.
- Расщепление лития. Под воздействием нейтронов, литий расщепляется на гелий и тритий.
- Термоядерный синтез. Тритий и гелий запускают термоядерную реакцию, вследствие чего в процесс вступает водород, и температура внутри заряда мгновенно возрастает. Происходит термоядерный взрыв.
Принцип действия атомной бомбы
Далее пошаговый принцип действия атомных бомб:
- Детонация заряда. В оболочке бомбы находится несколько изотопов (уран, плутоний и т.п.), которые поле детонации распадаются и захватывают нейтроны.
- Лавинообразный процесс. Разрушение одного атома, инициируют к распаду еще нескольких атомов. Идет цепной процесс, который влечет за собой к разрушению большого количества ядер.
- Ядерная реакция. За очень короткое времени все части бомбы образуют одно целое, и масса заряда начинает превышать критическую массу. Освобождается огромное количество энергии, после этого происходит взрыв.
Опасность ядерной войны
Еще в середине прошлого века опасность ядерной войны была маловероятна. В своем арсенале атомное оружие имели две страны – СССР и США. Лидеры двух супердержав прекрасно понимали опасность применения оружия массового поражения, и гонка вооружений велась, скорее всего, как «соревнующее» противостояние.
Безусловно напряженные моменты в отношении держав были, но здравый смысл всегда брал верх над амбициями.
Ситуация изменилась в конце 20 века. «Ядерной дубинкой» завладели не только развитые страны западной Европы, но и представители Азии.
|
Страна |
Количество боеголовок (ед.) |
Последнее испытание (год) |
|
США |
5113 |
1992 |
|
Россия |
2825 |
1990 |
|
Франция |
>300 |
1995 |
|
Великобритания |
>230 |
1991 |
|
Китай |
>200 |
1996 |
|
Индия |
80-90 |
1996 |
|
Пакистан |
70 |
1998 |
|
Северная Корея |
10 |
2015 |
Но, как вы наверное знаете, «ядерный клуб» состоит из 10 стран. Неофициально считается, что ядерные боеголовки имеет Израиль, и возможно Иран. Хотя последние, после наложения на них экономических санкций, отказались от развития ядерной программы.
Нейтронная бомба
После возникновения первой атомной бомбы, ученые СССР и США начали думать об оружии, которое бы не несло такие большие разрушения и заражения территорий противника, а целенаправленно действовало на организм человека. Возникла идея о создании нейтронной бомбы.
Принцип действия заключается во взаимодействии нейтронного потока с живой плотью и военной техникой. Образованные радиоактивнее изотопы моментально уничтожают человека, а танки, транспортеры и другое оружие на кратковременное время становятся источниками сильного излучения.
Нейтронная бомба взрывается на расстоянии 200 метров до уровня земли, и особенно эффективна при танковой атаке противника. Броня военной техники толщиной в 250 мм, способна уменьшить действия ядерной бомбы в разы, но бессильна перед гамма-излучениями нейтронной бомбы. Рассмотрим действия нейтронного снаряда мощностью до 1 килотонна на экипаж танка:
|
Радиус взрыва |
400 метров |
400-800 метров |
800-1400 метров |
|
Пагубные действия на экипаж техники |
Наступает мгновенная потеря боеспособности экипажа. Смерть в течение суток. |
Выход личного состава из строя – 2..3 минуты, смерть – 5-6 дней. |
Потеря боеспособности – 1 час, в течение двух недель наступает смерть. |
Как вы поняли, отличие водородной бомбы от атомной огромна. Разница в реакции ядерного деления между этими зарядами, делает водородную бомбу разрушительнее атомной в сотни раз.
При использовании термоядерной бомбы в 1 мегатонн, в радиусе 10 километров будет уничтожено все. Пострадают не только постройки и техника, но и все живое.
Об этом должны помнить главы ядерных стран, и использовать «ядерную» угрозу исключительно как сдерживающий инструмент, а не в качестве наступательного оружия.
Видео о различиях атомной и водородной бомбы
На этом видео будет подробно и пошагово описан принцип действия атомной бомбы, а также основные отличия от водородной:
1-vopros.ru
Атомная бомба | Журнал Популярная Механика
В конце концов вещество все же разлетается, прекращается деление, но процесс на этом не завершается: энергия перераспределяется между ионизованными осколками разделившихся ядер и другими испущенными при делении частицами. Их энергия — порядка десятков и даже сотен МэВ, но только электрически нейтральные гамма-кванты больших энергий и нейтроны имеют шансы избежать взаимодействия с веществом и «ускользнуть». Заряженные же частицы быстро теряют энергию в актах столкновений и ионизаций. При этом испускается излучение — правда, уже не жесткое ядерное, а более мягкое, с энергией на три порядка меньшей, но все же более чем достаточной, чтобы выбить у атомов электроны — не только с внешних оболочек, но и вообще все. Мешанина из голых ядер, ободранных с них электронов и излучения с плотностью в граммы на кубический сантиметр (попытайтесь представить, как хорошо можно загореть под светом, приобретшим плотность алюминия!) — все то, что мгновение назад было зарядом, — приходит в некое подобие равновесия. В совсем молодом огненном шаре устанавливается температура порядка десятков миллионов градусов.
Огненный шар
Казалось бы, даже и мягкое, но двигающееся со скоростью света излучение должно оставить далеко позади вещество, которое его породило, но это не так: в холодном воздухе пробег квантов кэвных энергий составляет сантиметры, и двигаются они не по прямой, а меняя направление движения, переизлучаясь при каждом взаимодействии. Кванты ионизируют воздух, распространяются в нем, подобно вишневому соку, вылитому в стакан с водой. Это явление называют радиационной диффузией.
Молодой огненный шар взрыва мощностью в 100 кт через несколько десятков наносекунд после завершения вспышки делений имеет радиус 3 м и температуру почти 8 млн кельвинов. Но уже через 30 микросекунд его радиус составляет 18 м, правда, температура спускается ниже миллиона градусов. Шар пожирает пространство, а ионизованный воздух за его фронтом почти не двигается: передать ему значительный импульс при диффузии излучение не может. Но оно накачивает в этот воздух огромную энергию, нагревая его, и, когда энергия излучения иссякает, шар начинает расти за счет расширения горячей плазмы, распираемой изнутри тем, что раньше было зарядом. Расширяясь, подобно надуваемому пузырю, плазменная оболочка истончается. В отличие от пузыря, ее, конечно, ничто не надувает: с внутренней стороны почти не остается вещества, все оно летит от центра по инерции, но через 30 микросекунд после взрыва скорость этого полета — более 100 км/с, а гидродинамическое давление в веществе — более 150 000 атм! Стать чересчур уж тонкой оболочке не суждено, она лопается, образуя «волдыри».
Нейтронный источник В вакуумной нейтронной трубке между насыщенной тритием мишенью (катодом) 1 и анодным узлом 2 прикладывается импульсное напряжение в сотню киловольт. Когда напряжение максимально, необходимо, чтобы между анодом и катодом оказались ионы дейтерия, которые и требуется ускорить. Для этого служит ионный источник. На его анод 3 подается поджигающий импульс, и разряд, проходя по поверхности насыщенной дейтерием керамики 4, образует ионы дейтерия. Ускорившись, они бомбардируют мишень, насыщенную тритием, в результате чего выделяется энергия 17,6 МэВ и образуются нейтроны и ядра гелия-4. По составу частиц и даже по энергетическому выходу эта реакция идентична синтезу — процессу слияния легких ядер. В 1950-х многие так и считали, но позже выяснилось, что в трубке происходит «срыв»: либо протон, либо нейтрон (из которых состоит ион дейтерия, разогнанный электрическим полем) «увязает» в ядре мишени (трития). Если увязает протон, то нейтрон отрывается и становится свободным.
Какой из механизмов передачи энергии огненного шара окружающей среде превалирует, зависит от мощности взрыва: если она велика — основную роль играет радиационная диффузия, если мала — расширение плазменного пузыря. Понятно, что возможен и промежуточный случай, когда эффективны оба механизма.
Процесс захватывает новые слои воздуха, энергии на то, чтобы ободрать все электроны с атомов, уже не хватает. Иссякает энергия ионизованного слоя и обрывков плазменного пузыря, они уже не в силах двигать перед собой огромную массу и заметно замедляются. Но то, что до взрыва было воздухом, движется, оторвавшись от шара, вбирая в себя все новые слои воздуха холодного… Начинается образование ударной волны.
Ударная волна и атомный гриб
При отрыве ударной волны от огненного шара меняются характеристики излучающего слоя и резко возрастает мощность излучения в оптической части спектра (так называемый первый максимум). Далее конкурируют процессы высвечивания и изменения прозрачности окружающего воздуха, что приводит к реализации и второго максимума, менее мощного, но значительно более длительного — настолько, что выход световой энергии больше, чем в первом максимуме.
Вблизи взрыва все окружающее испаряется, подальше — плавится, но и еще дальше, где тепловой поток уже недостаточен для плавления твердых тел, грунт, скалы, дома текут, как жидкость, под чудовищным, разрушающим все прочностные связи напором газа, раскаленного до нестерпимого для глаз сияния.
Наконец, ударная волна уходит далеко от точки взрыва, где остается рыхлое и ослабевшее, но расширившееся во много раз облако из конденсировавшихся, обратившихся в мельчайшую и очень радиоактивную пыль паров того, что побывало плазмой заряда, и того, что в свой страшный час оказалось близко к месту, от которого следовало бы держаться как можно дальше. Облако начинает подниматься вверх. Оно остывает, меняя свой цвет, «надевает» белую шапку сконденсировавшейся влаги, за ним тянется пыль с поверхности земли, образуя «ножку» того, что принято называть «атомным грибом».
Нейтронное инициирование
Внимательные читатели могут с карандашом в руках прикинуть энерговыделение при взрыве. При времени нахождения сборки в сверхкритическом состоянии порядка микросекунд, возрасте нейтронов порядка пикосекунд и коэффициенте размножения менее 2 выделяется около гигаджоуля энергии, что эквивалентно… 250 кг тротила. А где же кило- и мегатонны?
Нейтроны — медленные и быстрые
В неделящемся веществе, «отскакивая» от ядер, нейтроны передают им часть своей энергии, тем большую, чем легче (ближе им по массе) ядра. Чем в большем числе столкновений поучаствовали нейтроны, тем более они замедляются, и, наконец, приходят в тепловое равновесие с окружающим веществом — термализуются (это занимает миллисекунды). Скорость тепловых нейтронов — 2200 м/с (энергия 0,025 эВ). Нейтроны могут ускользнуть из замедлителя, захватываются его ядрами, но с замедлением их способность вступать в ядерные реакции существенно возрастает, поэтому нейтроны, которые «не потерялись», с лихвой компенсируют убыль численности.Так, если шар делящегося вещества окружить замедлителем, многие нейтроны покинут замедлитель или будут поглощены в нем, но будут и такие, которые вернутся в шар («отразятся») и, потеряв свою энергию, с гораздо большей вероятностью вызовут акты деления. Если шар окружить слоем бериллия толщиной 25 мм, то, можно сэкономить 20 кг U235 и все равно достичь критического состояния сборки. Но за такую экономию платят временем: каждое последующее поколение нейтронов, прежде чем вызвать деление, должно сначала замедлиться. Эта задержка уменьшает число поколений нейтронов, рождающихся в единицу времени, а значит, энерговыделение затягивается. Чем меньше делящегося вещества в сборке, тем больше требуется замедлителя для развития цепной реакции, а деление идет на все более низкоэнергетичных нейтронах. В предельном случае, когда критичность достигается только на тепловых нейтронах, например — в растворе солей урана в хорошем замедлителе — воде, масса сборок — сотни граммов, но раствор просто периодически вскипает. Выделяющиеся пузырьки пара уменьшают среднюю плотность делящегося вещества, цепная реакция прекращается, а, когда пузырьки покидают жидкость — вспышка делений повторяется (если закупорить сосуд, пар разорвет его — но это будет тепловой взрыв, лишенный всех типичных «ядерных» признаков).
Дело в том, что цепь делений в сборке начинается не с одного нейтрона: в нужную микросекунду их впрыскивают в сверхкритическую сборку миллионами. В первых ядерных зарядах для этого использовались изотопные источники, расположенные в полости внутри плутониевой сборки: полоний-210 в момент сжатия соединялся с бериллием и своими альфа-частицами вызывал нейтронную эмиссию. Но все изотопные источники слабоваты (в первом американском изделии генерировалось менее миллиона нейтронов за микросекунду), а полоний уж очень скоропортящийся — всего за 138 суток снижает свою активность вдвое. Поэтому на смену изотопам пришли менее опасные (не излучающие в невключенном состоянии), а главное — излучающие более интенсивно нейтронные трубки (см. врезку): за несколько микросекунд (столько длится формируемый трубкой импульс) рождаются сотни миллионов нейтронов. А вот если она не сработает или сработает не вовремя, произойдет так называемый хлопок, или «пшик» — маломощный тепловой взрыв.
www.popmech.ru
вселенское зло или панацея от мировых войн?
История атомного оружия начинается с открытий Ж. Кюри в 1939 году. Тогда ученые поняли, что цепная реакция некоторых элементов может сопровождаться выделением запредельного количества энергии. Впоследствии это легло в основу ядерного оружия.
Атомная бомба является оружием массового поражения. В процессе её взрыва выделяется настолько большое количество энергии на относительно небольшом пространстве, что при проекции на землю происходят сейсмические толчки.
Поражающие факторы атомного оружия: сильная ударная волна, тепловая энергия, свет, проникающая радиация, а также мощный электромагнитный импульс. Атомная бомба изготавливается на основе плутония. Также применяется уран.
Первая атомная бомба была создана и испытана американцами 16 июля 1945 года в местечке Алмогордо. Это продемонстрировало миру всю грозную силу ядерного оружия. Затем, в августе того же года, новое оружие было применено против мирных жителей Хиросимы и Нагасаки. Японские города были практически стерты с лица планеты ударными волнами, а выжившие после бомбардировок жители впоследствии умерли от лучевой болезни. Смерть их была мучительной и долгой. Применение ядерного оружия США было обусловлено не столько военной необходимостью, сколько намерением запугать СССР новым оружием. По сути, это положило начало холодной войне и гонке вооружений.
И. Сталин верно понял намек, однако на шантаж не поддался. Все силы страны были брошены на создание «симметричного ответа» - советского ядерного оружия. Для его разработки был образован специальный комитет под руководством Л. Берии, в который вошли такие светила науки, как И. Курчатов, П. Капица и А. Иоффе. Захваченные немецкие документы о болгарских месторождениях высококачественного урана помогли обеспечить проект ядерным топливом, а своевременные разведданные об американском ядерном оружии значительно ускорили разработку.
Сведения о том, что СССР активно разрабатывает атомную бомбу, вызвало у правящей элиты США желание развязать превентивную войну. Для этих целей был разработан план «Троян», по которому начать военные действия планировалось 1 января 1950 года. На то время США уже имели 300 ядерных бомб. План предусматривал уничтожение семидесяти крупнейших советских городов.
Однако Советский Союз опередил агрессоров. В 1949 году, 29 августа, была успешно испытана атомная бомба СССР на полигоне под Семипалатинском. Устройство, носившее кодовое название «РДС-1», было подорвано в 7 утра. Об этом событии был извещен весь мир. Успешные испытания ядерного оружия в 1949 году сорвали планы нападения американцев на Советский Союз из-за угрозы ответного удара. Ведь теперь у Страны Советов тоже была атомная бомба, что положило конец «атомному монополизму» США. Началась новая, активная фаза холодной войны.
Советская ядерная бомба имела силу всего в 22 килотонны. Сейчас сверхмощные термоядерные устройства несут в себе мегатонны разрушительной энергии. Человечество создало самое разрушительное оружие, однако наличие таких вооружений удерживает его от новых мировых войн.
fb.ru
Самая мощная ядерная бомба и ее предшественники
Содержание статьи:
С момента появления атомного оружия, все остальные типы вооружения перестали иметь столь грозный вид. Впервые весь ужас использования этого оружия смогли испытать города Хиросима и Нагасаки, на которые были сброшены первые образцы в 1945 году. Самая мощная ядерная бомба была испытана в 1961 году, после чего 110 государств подписали договор, согласно которому испытания и использование такого оружия очень сильно ограничивается. Вы можете посмотреть количество ядерных боеголовок по странам за 2017 - 2018 года.
ТОП-5 самых мощных атомных бомб
Гонка ядерного оружия началась еще до его создания, но лишь в 1945 году она стала реальной и наглядной для каждого человека. После использования оружия по двум городам последней страны, представляющей фашизм (Япония), атомная бомба стала синонимом кошмара и способом внушения ужаса в душу каждого человека. Мощность взрыва первой бомбы Little Boy (Малыш) поразила всех современников, потому что 21 килотонна в тротиловом эквиваленте – это был абсолютный рекорд, который мгновенно уничтожил 140 миллионов человек. Мощность взрыва второй бомбы Fat Man (Толстяк) также составила 21 килотонну в тротиловом эквиваленте и принесла немало человеческих жертв среди мирных людей. Потом были разработаны тысячи более крупных, мощных и разрушительных разновидностей такого оружия, но именно Малыш и Толстяк были первыми идеальными образцами. Данные бомбы дали немалый толчок в развитии вооружения, но именно они стали причиной, по которой люди стали противодействовать военным проявлениям в различных точках планеты.
Вернуться к содержанию
Castle Romeo
Один из самых мощных ядерных взрывов в истории прогремел 27 марта 1954 года. Castle Romeo изначально планировалась на уровне 4 мегатонн, но использованное дешевое термоядерное оружие внесло свой корректив, из-за чего крупный взрыв в океане составил 11 мегатонн.
Проводились испытания на максимальном удалении от близлежащих островов, потому что были опасения, что взрыв может разрушить даже целый остров со всеми его обитателями. Для этого потребовалось вывести в океан баржу, на которой и произошел заветный взрыв. Данная бомба позволила перейти атомной программе ряда стран на качественно новый уровень, ведь удалось превысить силу взрыва в 10 мегатонн в тротиловом эквиваленте, что долгое время считалось невозможным.
Вернуться к содержанию
Mike
Майк изначально планировался в качестве эксперимента, который позволит оценить возможности атомной бомбы. Силы взрыва бомбы была оценена в 12 мегатонн, высота ножки гриба дошла до отметки в 37 км, а диаметр шляпки 161 км. В результате испытания с лица земли были стерты все острова Элугелаб, а на их месте образовалась воронка 50 метров в глубину и 2 км в диаметре. Осколки рифов разлетелись на расстояние до 50 км, причем они были радиоактивно заражены. Каждый осколок привнес в природу радиоактивное заражение, которое сохранится еще не одно столетие.
Вернуться к содержанию
Castle Yankee
Castle Yankee планировался разработчиками из США в качестве прототипа небольшой бомбы с большим запасом мощности в 10 мегатонн. Реальная мощность после проведения испытания была оценена в 13.5 мегатонн. Среди наиболее значимых параметров выделились:
- высота ножки гриба 40 км;
- диаметр шляпки 16 км;
- радиационное облако за 4 дня распространилось на 11000 км в диаметре (облако достигло Мехико).
В итоге это вторая по мощности ядерная бомба в мире, которая была разработана в Америке. В это время Россия активно занималась разработкой более совершенной программы на основе реакции водорода, поэтому испытания проводились без участия нашей страны.
Вернуться к содержанию
Castle Bravo
Castle Bravo наиболее сильная среди самых больших термоядерных бомб, которые были испытаны на территории США. Взрыв был проведен в 1954 году и вошел в историю, как один из самых вредоносных. Сильнейшее загрязнение природы радиацией вызвало необратимые последствия. Результатом сильного взрыва при проведении испытаний стали следующие последствия:
- мощность взрыва 15 мегатонн;
- облучение сотен людей на Маршалловых островах;
- высота ножки составила более 40 км;
- диаметр шляпки более 100 км;
- взрывная волна создала на поверхности морского дна воронку с диаметром 2 км.
Самая сильная ядерная бомба в мире стала причиной, из-за которой пришлось вводить первые ограничения на возможность использования больших бомб с высокой мощностью. С тех пор американские ученые, а также специалисты из других стран стремились минимизировать воздействие на окружающую среду и планету. Разрабатывались не менее страшные проекты, которые почти не оставляют в атмосфере, почве и воде вредоносные материалы.
Вернуться к содержанию
Царь бомба
Именно в СССР была разработана самая сверхмощная ядерная бомба. Изначально планировалось создать оружие, чья мощность будет равна 100 мегатонн, но для уменьшения разрушений при испытаниях пришлось уменьшить фактическую мощность до 58 мегатонн. Результатом испытания в 1961 году стали следующие последствия:
- высота ножки гриба – 67 км;
- диаметр шапки – 97 км;
- взрыв с диаметром огненного облака – 10 км;
- звуковая волна распространилась на расстояние до одной тысячи километров;
- остров на архипелаге Новая земля стал очень гладким;
- сейсмическая волна обогнула землю 3 раза.
Согласно технологии – это водородная бомба, а не ядерная в полном смысле понимания термина. Благодаря этому уже через некоторое время территория была почти полностью безопасна от радиации. В теории самая большая ядерная бомба в мире могла бы наращивать итоговую мощность взрыва практически бесконечно.
Советская Царь-бомба (она же Кузькина мать) стала отправной точкой, после которой начали разрабатываться ограничения на ведение военных действий, а подписали соглашение 110 стран. Основная цель этих договоренностей – не дать человеку истребить природу и все живое на планете. Сейчас данное соглашение навязывают оставшимся странам Россия, США и союзные государства, потому что лишь его соблюдение позволит сохранить человечество и Землю.
Вернуться к содержанию
Важно понимать при оценивании
При оценивании подобного оружия изначально следует отказаться от множества предрассудков, потому что они служат первым фактором, препятствующим лаконичному рассмотрению. Германия, США и Россия были у истоков технологии, и именно здесь сразу поняли, что у такого оружия есть одни минусы без преимуществ:
- используемый для взрыва материал токсичен, причем радиация остается еще на большое количество времени;
- после взрыва остается лишь голая земля с огромным кратером, а разрушения в радиусе сотен километров также астрономические;
- массовые убийства мирных жителей, контролировать которые невозможно;
- истребление природных ресурсов.
Сохранение ядерного потенциала на сегодняшний день позволяет поддерживать уверенный мир между крупными державами. Все прекрасно понимают, что сегодняшние военные возможности позволяют уничтожить всю планету в считанные минуты, из-за чего лидеры стран даже при желании не будут использовать подобное оружие, находящееся в их распоряжении.
Источники:https://wikipedia.org/
total-rating.ru
Топ 10 Самых мощных мировых ядерных бомб
Атомное оружие по праву считают не только самым страшным, но и самым величественным изобретением человечества. В нём скрыта столько разрушительной силы, что взрывной волной с лица планеты Земля сметается не только все виды жизни, но и любые, даже самые крепкие сооружения. Только на воинских хранилищах России ядерного оружия столько, что одновременный его подрыв способен привести к уничтожению нашей планеты.
И в этом нет ничего удивительного ведь российские запасы находятся на втором месте после американских. За такими представителями, как «Кузькина мать» и «Царь-бомба» закреплено звание самого мощного оружия всех времён. В ТОП 10 перечислены ядерные бомбы всего мира, обладающие или обладавшие наибольшим потенциалом. Некоторые из них были использованы, нанося при этом экологии планеты непоправимый вред.
10 место. Little boy (Малыш) мощностью 18 килотонн
Эта бомба стала первой использованной не на полигоне, а в реальных условиях. Её использование оказало большое влияние на завершение войны между Америкой и Японией. От взрыва Little boy в городе Хиросима погибло сто сорок её жителей. Длина этой бомбы составляла три метра, а диаметр – семьдесят сантиметров. Высота ядерного столба, образовавшегося после взрыва, составляла больше шести километров. Этот город и по сей день остаётся незаселенным.
9 место. Fat Man (Толстяк) – 21 килотонна
Так называлась вторая бомба, скинутая американским самолётом на город Нагасаки. Жертвами этого взрыва стало восемьдесят тысяч горожан, которые погибли сразу, притом, что ещё тридцать пять тысяч человек стали жертвами облучения. Эта бомба до сих пор является самым мощным оружием, за всю историю человечества, применение которого осуществлялось для достижения военных целей.
8 место. Trinity (Штучка) – 21 килотонна
Trinity принадлежит пальма первенства среди ядерных бомб, взорванных с целью изучения реакций и происходящих процессов. Ударной волной взрыва было поднято облако на высоту одиннадцать километров. Впечатление, которое было получено учёными, наблюдавшими за первым в истории человека ядерным взрывом, они назвали ошеломляющим. Клубы дыма белого цвета в виде столба, чей диаметр достигал двух километров, стремительно поднялись вверх, где и образовали шапку в виде гриба.
7 место. Baker (Бейкер) – 23 килотонна
Baker – так называли одну из трёх бомб, принявших участие в операции под кодовым названием Crossroads («Перекрёстки), которая проводилась в 1946 году. В ходе испытания изучались последствия взрыва атомных снарядов. В качестве испытуемых использовались животные и суда морского класса. Взрыв был осуществлён на глубине равной двадцати семи километрам. В результате было вытеснено примерно два миллиона тонн воды, что привело к образованию столба высотой больше полукилометра. Бейкером была спровоцирована первая в мире ядерная катастрофа. Радиоактивность острова Бикини, который был выбран для проведения испытаний, достигла такого уровня, что проживать на нём стало невозможно. До 2010 года он считался совершенно необитаемым.
6 место Рея – 955 килотонн
Рея является самой мощной атомной бомбой, испытания которой были произведены Францией в 1971 году. Взрыв этого снаряда был осуществлён на территории атолла Муруроа, используемым в качестве полигона для проведения ядерных взрывов. По 1998 год там произвели испытание более двухсот ядерных снарядов.
5 место. Castle Romeo – 11 мегатонн
Castle Romeo относится к разряду одного из самых мощных ядерных взрывов, из числа проводимых Америкой. Приказ о начале проведения операции был подписан 27 марта 1954 года. Для проведения взрыва в открытый океан была выведена баржа, так как имелись опасения что взрывом бомбы может быть разрушен остров, расположенный неподалёку. Предполагалось, что мощность взрыва не превысит четырёх мегатонн, однако фактически она равнялась одиннадцати мегатонн. В ходе расследования было выявлено, что причиной этого явилось использование дешёвого материала, используемого как термоядерное топливо.
4 место. Устройство Mike — 12 мегатонн
Первоначально устройство Mike (Иви Майк) не обладало никакой ценностью и использовалось как экспериментальная бомба. Ядерное облако от его взрыва поднялось на тридцать семь километров, а шляпка облака в диаметре достигала 161 км. Силу ядерной волны оценили в двенадцать мегатонн. Этой мощности оказалось вполне достаточно, для полного уничтожения всех островков Элугелаб, на которых производились испытания. Там, где они находились, образовалась воронка, в диаметре достигающая двух километров. Её глубина составляла пятьдесят метров. Расстояние, на которое разлетелись осколки, нёсшие радиоактивное заражение, составило пятьдесят километров, если считать от эпицентра.
3 место. Castle Yankee — 13,5 мегатонны
Вторым по мощности взрывом, осуществлённым американскими учёными, был взрыв Castle Yankee. Предварительно проведённые расчёты, позволяли предположить, что мощность устройства не сможет превысить десяти мегатонн, в пересчёте на тротиловый эквивалент. Но фактическая сила взрыва составила тринадцать с половиной мегатонн. Ножка ядерного гриба вытянулась на сорок километров, а шляпка – на шестнадцать. Четырёх дней хватило радиационному облаку чтобы достигнуть города Мехико, расстояние до которого от места взрыва составляло одиннадцать тысяч километров.
2 место. Castle Bravo (Креветка TX-21) – 15 мегатонн
Мощнее бомбу чем Castle Bravo американцы не испытывали. Проведена операция была в 1954 году и повлекла за собой необратимые для экологии последствия. В результате пятнадцати мега-тонного взрыва произошло очень сильное радиационное заражение. Облучению подверглись сотни людей, местом жительства которых были Маршалловы острова. Длина ножки ядерного гриба достигла сорока километров, а шляпка растянулась на сто километров. В результате взрыва, на морском дне образовалась огромная воронка, диаметр которой достигал двух километров. Последствия, спровоцированные испытаниями, заставили ввести ограничения на операции, в которых использовались ядерные снаряды.
1 место. Царь-бомба (АН602) – 58 мегатонн
Мощнее советской Царь-бомбы не было и нет во всём мире. Длина снаряда достигала восьми метров, а диаметр – двух. В 1961 году взрыв этого снаряда произвели на архипелаге под названием Новая Земля. Согласно первоначальным планам мощность АН602 должна была составлять сто мегатонн. Однако учёные, убоявшись глобальности разрушительной силы такого заряда, приняли решение остановиться на пятидесяти восьми мегатоннах. Активацию Царь-бомбы осуществили на высоте четырёх километров. Последствия этого поразили всех. Огненное облако в диаметре достигало десяти километров. Длина «ножки» ядерного гриба составила порядка 67 км, а диаметр шапки накрыл 97 км. Вполне реальная опасность угрожала даже жизни людей, проживающих на расстоянии меньше 400 километров. Отзвуки мощной звуковой волны были слышны на расстоянии в тысячу километров. Поверхность острова, на котором производились испытания стала абсолютно ровной без выступов и каких бы то ни было строений на ней. Сейсмической волне удалось обогнуть Землю три раза, позволив каждому её жителю почувствовать на себе всю мощь, несомую ядерным оружием. Результатом этого испытания стало то, что представителями больше ста стран был подписан договор, запрещающий проведение данного вида испытаний. При этом неважно какая среда выбирается для этого — земля, вода или атмосфера.
top10-rating.ru
.jpg)
