Ядрените оръжия и последствията от използването им. Синтез на нови елементи. Механично въздействие на ударната вълна

Ядрените оръжия се наричат боеприпаси, чието действие се основава на използването на вътрешноядрена енергия, освободена по време на реакции на ядрено делене или синтез. Центърът на ядрена експлозия е точката, в която се появява светкавица или се намира центърът на огненото кълбо, а епицентърът е проекцията на центъра на експлозията върху земната или водната повърхност.

5.1.1 Видове ядрени заряди

атомни заряди

Действие атомни оръжиясе основава на реакцията на делене на тежки ядра (уран-235, плутоний-239 и др.). Верижна реакция на делене не се развива в никакво количество делящ се материал, а само в маса, определена за всяко вещество. Най-малкото количество делящ се материал, в което е възможна саморазвиваща се ядрена верижна реакция, се нарича критична маса. Намаляване критична масаще се наблюдава с увеличаване на плътността на веществото.

При оръдийни заряди две или повече части от делящия се материал, всяка от които има маса, по-малка от критичната маса, бързо се комбинират помежду си в свръхкритична маса в резултат на експлозията на конвенционален експлозив (изстрелване на една част в друг).

При създаване на заряди по такава схема е трудно да се осигури висока свръхкритичност, в резултат на което нейната ефективност е ниска. Предимството на схемата от типа на оръдието е възможността за създаване на заряди с малък диаметър и висока устойчивост на механични натоварвания, което им позволява да се използват в артилерийски снаряди и мини.

При заряди от имплозивен тип делящият се материал, който при нормална плътност има маса, по-малка от критичната, се прехвърля в свръхкритично състояние чрез увеличаване на плътността му в резултат на компресия чрез експлозия на конвенционален експлозив. При такива заряди е възможно да се получи висока свръхкритичност и следователно висок коефициент полезна употребаделящ се материал.

Термоядрени заряди

Действието на термоядрените оръжия се основава на реакцията на синтез на ядрата на леките елементи. За възникването на термоядрена верижна реакция е необходима много висока (от порядъка на няколко милиона градуса) температура, която се постига чрез експлозия на конвенционален атомен заряд. Литий-6 деутрид (твърдо съединение на литий-6 и деутерий) обикновено се използва като термоядрено гориво.

неутронни заряди

Неутронният заряд е специален видтермоядрен заряд с ниска мощност с повишено неутронно излъчване. Както е известно, по време на експлозия на ядрено оръжие ударната вълна носи около 50% от енергията, а проникващата радиация не надвишава 5%. Целта на ядрения заряд от неутронен тип е да преразпредели съотношението увреждащи факторив полза на проникващата радиация или по-скоро на неутронния поток.

Според чуждестранната преса американски специалисти са успели да създадат подобни снаряди за бойните глави на тактическите ракети Lance и 155-милиметровите артилерийски системи. По време на експлозията на неутронен снаряд ударната вълна и светлинното излъчване причиняват непрекъснато разрушаване в радиус от 200-300 м. А дозата неутронно лъчение, която се появява на разстояние 800 m от точката на експлозия на неутронната бойна глава на "Lees" ракета почти веднага лишава човешкото тяложизнеспособност.

"чисто" зареждане

Нетната такса е ядрен заряд, при чийто взрив добивът на дългоживеещи радиоактивни изотопи е значително намален.

Ядрените боеприпаси се използват за оборудване на авиобомби, противопехотни мини, торпеда и артилерийски снаряди.

Средства за доставка на ядрени оръжия могат да бъдат балистични ракети, крилати и зенитни ракети, авиация.

Силата на ядрените оръжия
Ядрено оръжиеима огромна сила. При деленето на уран с маса от порядъка на килограм се отделя същото количество енергия, както при експлозията на тротил с маса около 20 000 тона. термоядрени реакциисинтеза са още по-енергийни. Силата на експлозия на ядрените оръжия обикновено се измерва в единици тротилов еквивалент. TNT еквивалентът се разбира като енергийна характеристика на експлозия на ядрен или термоядрен заряд. С други думи, TNT еквивалентът е масата на тринитротолуола, която би осигурила експлозия, еквивалентна по мощност на експлозията на дадено ядрено оръжие. Обикновено се измерва в килотони (kT) или мегатони (MgT).

В зависимост от мощността ядрените оръжия са разделени на калибри:

ултра-малки (по-малко от 1 kT);
малък (от 1 до 10 kT);
средно (от 10 до 100 kT);
голям (от 100 kT до 1 MgT);
супер голям (над 1 MgT).

Термоядрените заряди са оборудвани с боеприпаси от свръхголям, голям и среден калибър; ядрен - свръхмалък, малък и среден калибър, неутронен - свръхмалък и малък калибър.

Видове ядрени експлозии

В зависимост от задачите, които трябва да се решават с ядрените оръжия, от вида и местоположението на обектите, за които се планират ядрени експлозии, както и от естеството на предстоящите бойни действия, ядрените експлозии могат да се извършват във въздуха, близо до повърхността на земята (вода) и под земята (вода). В съответствие с това се разграничават следните видове ядрени експлозии: въздушни, височинни (в разредени слоеве на атмосферата), наземни (повърхностни), подземни (подводни).

5.1.2 Увреждащи фактори на ядрена експлозия

Ядрена експлозияспособни мигновено да унищожават или извеждат от строя незащитени хора, открито стоящи съоръжения, конструкции и различни материали. Основните увреждащи фактори на ядрена експлозия (PFYAV) са:

ударна вълна;
светлинно излъчване;
проникваща радиация;
радиоактивно замърсяване на района;
електромагнитен импулс (EMP).

При ядрена експлозия в атмосферата разпределението на освободената енергия между PNF е приблизително следното: около 50% за ударната вълна, 35% за дела на светлинната радиация, 10% за радиоактивно замърсяване и 5% за проникване радиация и ЕМИ.

ударна вълна

Ударната вълна в повечето случаи е основният увреждащ фактор при ядрена експлозия. По своята същност той е подобен на ударната вълна на съвсем обикновена експлозия, но действа по-дълго време и има много по-голяма разрушителна сила. Ударната вълна на ядрена експлозия може на значително разстояние от центъра на експлозията да причини наранявания на хора, да разруши конструкции и да повреди военно оборудване.

Ударната вълна е зона на силно компресиране на въздуха, разпространяваща се с висока скорост във всички посоки от центъра на експлозията. Скоростта му на разпространение зависи от налягането на въздуха в предната част на ударната вълна; близо до центъра на експлозията, той превишава скоростта на звука няколко пъти, но намалява рязко с увеличаване на разстоянието от мястото на експлозията. През първите 2 s ударната вълна преминава около 1000 m, за 5 s - 2000 m, за 8 s - около 3000 m.

Разрушителното въздействие на ударната вълна върху хората и разрушителното въздействие върху военното оборудване, инженерните конструкции и материалните средства се определят преди всичко от свръхналягането и скоростта на движение на въздуха в предната му част. Незащитените хора освен това могат да бъдат удивени от летящи с голяма скорост фрагменти от стъкло и фрагменти от разрушени сгради, падащи дървета, както и разпръснати части от военно оборудване, буци пръст, камъни и други предмети, пуснати в движение от високото скоростно налягане на ударната вълна. Най-големите непреки лезии ще се наблюдават при селищаи в гората; в тези случаи загубата на население може да бъде по-голяма, отколкото от прякото действие на ударната вълна. Взривните наранявания се категоризират като леки, средни, тежки и изключително тежки.

Леките лезии възникват при свръхналягане от 20-40 kPa (0,2-0,4 kgf / cm2) и се характеризират с временно увреждане на органите на слуха, обща лека контузия, натъртвания и изкълчвания на крайниците. Средни лезии се появяват при свръхналягане от 40-60 kPa (0,4-0,6 kgf/cm2). В този случай могат да възникнат изкълчвания на крайниците, контузия на мозъка, увреждане на органите на слуха, кървене от носа и ушите. Възможни са тежки наранявания при свръхналягане на ударната вълна от 60-100 kPa (0,6-1,0 kgf / cm2) и се характеризират със силна контузия на целия организъм; може да възникне увреждане на мозъка и органите. коремна кухина, силно кървене от носа и ушите, тежки фрактури и изкълчвания на крайниците. Изключително тежките наранявания могат да бъдат фатални, ако свръхналягането надвиши 100 kPa (1,0 kgf/cm2).

Степента на увреждане от ударна вълна зависи преди всичко от мощността и вида на ядрената експлозия. При въздушна експлозия с мощност 20 kT са възможни леки наранявания при хора на разстояния до 2,5 km, средни - до 2 km, тежки - до 1,5 km, изключително тежки - до 1,0 km от епицентъра на експлозия. С увеличаване на калибъра на ядреното оръжие, радиусите на увреждане от ударна вълна нарастват пропорционално на кубичния корен от силата на експлозията.

Гарантирана защита на хората от ударната вълна е осигурена чрез приютяването им в убежища. При липса на заслони се използват естествени заслони и терен.

В подземна експлозиявъзниква ударна вълна в земята, а под водата - във водата. Ударната вълна, разпространяваща се в земята, причинява повреди на подземни конструкции, канализация, водопроводи; когато се разпространява във вода, се наблюдават повреди в подводната част на корабите, разположени дори на значително разстояние от мястото на експлозията.

По отношение на гражданските и промишлените сгради степените на разрушение се характеризират със слабо, средно, силно и пълно разрушение.

Слабото разрушаване е придружено от разрушаване на пълнежи за прозорци и врати и леки прегради, покривът е частично разрушен, възможни са пукнатини в стените на горните етажи. Избите и долните етажи са напълно запазени.

Средното разрушаване се проявява в разрушаване на покриви, вътрешни прегради, прозорци, срутване на тавански подове, пукнатини в стените. Възстановяване на сгради е възможно при основен ремонт.

Тежкото разрушаване се характеризира с разрушаване на носещи конструкции и тавани на горните етажи, появата на пукнатини в стените. Използването на сгради става невъзможно. Ремонтът и възстановяването на сгради става непрактично.

При пълно разрушаване всички основни елементи на сградата се срутват, включително носещите конструкции. Невъзможно е да се използват такива сгради и за да не представляват опасност, те са напълно срутени.

светлинно излъчване

Светлинното излъчване на ядрена експлозия е поток от лъчиста енергия, включително ултравиолетова, видима и инфрачервена радиация. Източникът на светлинно излъчване е светеща зона, състояща се от горещи експлозивни продукти и горещ въздух. Яркостта на светлинното излъчване през първата секунда е няколко пъти по-голяма от яркостта на Слънцето. Максималната температура на светещата зона е в диапазона 8000-10000 °C.

Увреждащият ефект на светлинното лъчение се характеризира със светлинен импулс. Светлинният импулс е съотношението на количеството светлинна енергия към площта на осветената повърхност, разположена перпендикулярно на разпространението на светлинните лъчи. Единицата за светлинен импулс е джаул на квадратен метър (J/m2) или калория на квадратен сантиметър (cal/cm2).

Погълнатата енергия на светлинното излъчване се трансформира в топлинна енергия, което води до нагряване на повърхностния слой на материала. Топлината може да бъде толкова интензивна, че горимият материал може да бъде овъглен или възпламенен, а негоримият материал да се напука или разтопи, което води до огромни пожари. В същото време ефектът от светлинното излъчване от ядрена експлозия е еквивалентен на масовата употреба на запалително оръжие.

Човешката кожа поглъща и енергията на светлинното излъчване, поради което може да се нагрее до висока температура и да се изгори. На първо място, изгаряния се получават на открити участъци на тялото, обърнати към посоката на експлозията. Ако погледнете в посоката на експлозията с незащитени очи, тогава е възможно увреждане на очите, което води до пълна загуба на зрение.

Изгарянията, причинени от светлинно излъчване, не се различават от изгарянията, причинени от огън или вряща вода. Те са толкова по-силни, колкото по-малко е разстоянието до експлозията и толкова по-голяма е мощността на боеприпаса. При въздушна експлозия вредното въздействие на светлинното излъчване е по-голямо, отколкото при земна експлозия със същата мощност. В зависимост от възприеманата величина на светлинния импулс изгарянията се разделят на три степени.

Изгарянията от първа степен протичат със светлинен импулс от 2-4 cal/cm2 и се проявяват в повърхностни кожни лезии: зачервяване, подуване, болезненост. При изгаряния от втора степен, със светлинен импулс от 4-10 cal/cm2, по кожата се появяват мехури. При изгаряния от трета степен, със светлинен импулс 10-15 cal/cm2, се наблюдават кожни некрози и язви.

При въздушна експлозия на боеприпас с мощност 20 kT и прозрачност на атмосферата около 25 km ще се наблюдават изгаряния от първа степен в радиус от 4,2 km от центъра на взрива; с експлозията на заряд с мощност 1 MgT това разстояние ще се увеличи до 22,4 km. Изгаряния от втора степен се появяват на разстояния от 2,9 и 14,4 km и трета степен на разстояния съответно от 2,4 и 12,8 km за боеприпаси с капацитет 20 kT и 1 MgT.

Различни предмети, които създават сянка, могат да служат като защита от светлинно излъчване, но най-добри резултати се постигат при използване на укрития и убежища.

проникваща радиация

Проникващата радиация е поток от гама кванти и неутрони, излъчени от зоната на ядрена експлозия. Гама квантите и неутроните се разпространяват във всички посоки от центъра на експлозията.

С увеличаване на разстоянието от експлозията броят на гама квантите и неутроните, преминаващи през единична повърхност, намалява. По време на подземни и подводни ядрени експлозии ефектът на проникващата радиация се простира на разстояния, които са много по-къси, отколкото при наземни и въздушни експлозии, което се обяснява с поглъщането на неутронния поток и гама квантите от земята и водата.

Зоните на увреждане от проникваща радиация при експлозии на ядрени оръжия със средна и голяма мощност са малко по-малки от зоните на увреждане от ударна вълна и светлинно излъчване.

За боеприпаси с малък тротилов еквивалент (1000 тона или по-малко), напротив, зоните на увреждащо действие от проникваща радиация превишават зоните на увреждане от ударна вълна и светлинно излъчване.

Увреждащият ефект на проникващата радиация се определя от способността на гама квантите и неутроните да йонизират атомите на средата, в която се разпространяват. Преминавайки през жива тъкан, гама квантите и неутроните йонизират атомите и молекулите, изграждащи клетките, което води до нарушаване на жизнените функции на отделните органи и системи. Под въздействието на йонизацията в организма протичат биологични процеси на клетъчна смърт и разлагане. В резултат на това засегнатите хора развиват специфично заболяване, наречено лъчева болест.

За да се оцени йонизацията на атомите на средата и, следователно, вредния ефект на проникващата радиация върху жив организъм, се въвежда понятието радиационна доза (или радиационна доза), чиято единица е рентген (R). Доза на радиация от 1R съответства на образуването на приблизително 2 милиарда двойки йони в един кубичен сантиметър въздух.

В зависимост от дозата на радиация има четири степени на лъчева болест. Първата (лека) се появява, когато човек получи доза от 100 до 200 R. Характеризира се с обща слабост, леко гадене, краткотрайно замайване, повишено изпотяване; персоналът, получаващ такава доза, обикновено не се проваля. Втората (средна) степен на лъчева болест се развива при получаване на доза от 200-300 R; в този случай признаците на увреждане - главоболие, треска, стомашно-чревно разстройство - се появяват по-рязко и бързо, персоналът в повечето случаи се проваля. Третата (тежка) степен на лъчева болест се проявява при доза над 300-500 R; характеризира се със силно главоболие, гадене, силна обща слабост, виене на свят и други неразположения; тежката форма често е фатална. Доза радиация над 500 R причинява лъчева болест от четвърта степен и обикновено се счита за фатална за човек.

Защитата срещу проникваща радиация се осигурява от различни материали, които намаляват потока от гама и неутронно лъчение. Степента на затихване на проникващата радиация зависи от свойствата на материалите и дебелината на защитния слой. Затихването на интензитета на гама и неутронното лъчение се характеризира със слой от половин затихване, което зависи от плътността на материалите.

Слой от половин затихване е слой от материя, по време на преминаването на който интензитетът на гама лъчите или неутроните се намалява наполовина.

радиоактивно замърсяване

Радиоактивно замърсяване на хора, военна техника, терен и различни обекти по време на ядрена експлозия се причинява от фрагменти на делене на зарядното вещество (Pu-239, U-235, U-238) и нереагиралата част от заряда, изпадаща от експлозията облак, както и индуцирана радиоактивност. С течение на времето активността на фрагментите на делене бързо намалява, особено в първите часове след експлозията. Така, например, общата активност на фрагментите на делене при експлозия на 20 kT ядрено оръжие ще бъде няколко хиляди пъти по-малка за един ден, отколкото за една минута след експлозията.

По време на експлозията на ядрено оръжие част от веществото на заряда не претърпява делене, а изпада в обичайната си форма; разпадането му е придружено от образуване на алфа частици. Индуцираната радиоактивност се дължи на радиоактивни изотопи (радионуклиди), образувани в почвата в резултат на нейното облъчване с неутрони, излъчени в момента на експлозията от ядрата на атомите химични елементивключени в почвата. Получените изотопи, като правило, са бета-активни, разпадането на много от тях е придружено от гама-лъчение. Времето на полуразпад на повечето от получените радиоактивни изотопи е сравнително кратък – от една минута до час. В тази връзка предизвиканата активност може да бъде опасна само в първите часове след експлозията и само в района близо до епицентъра.

Повечето от дългоживеещите изотопи са концентрирани в радиоактивния облак, който се образува след експлозията. Височината на издигане на облака за боеприпас с мощност 10 kT е 6 km, за боеприпас с мощност 10 MgT е 25 km. При движение на облака от него изпадат първо най-големите частици, а след това все по-малки и по-малки частици, образувайки по пътя зона на радиоактивно замърсяване, така наречената облачна следа. Размерът на следата зависи главно от мощността на ядреното оръжие, както и от скоростта на вятъра и може да бъде няколкостотин километра дълга и няколко десетки километра широка.

Степента на радиоактивно замърсяване на района се характеризира с нивото на радиация за определено време след експлозията. Нивото на радиация се нарича мощност на дозата на експозиция (R / h) на височина 0,7-1 m над замърсената повърхност.

Според степента на опасност възникващите зони на радиоактивно замърсяване обикновено се разделят на следните четири зони.

Зона G е изключително опасна инфекция. Площта му е 2-3% от площта на следата на облака от експлозия. Нивото на радиация е 800 R/h.

Зона В - опасна инфекция. Той заема приблизително 8-10% от площта на следата на облака от експлозия; ниво на радиация 240 R/h.

Зона Б - тежко замърсяване, което представлява приблизително 10% от площта на радиоактивната следа, нивото на радиация е 80 R/h.

Зона А - умерено замърсяване с площ 70-80% от площта на цялата следа от експлозията. Нивото на радиация на външната граница на зоната 1 час след експлозията е 8 R/h.

Наранявания в резултат на вътрешно облъчване се появяват поради навлизането на радиоактивни вещества в тялото през дихателната система и стомашно-чревния тракт. В този случай радиоактивното излъчване влиза в пряк контакт с вътрешни органии може да причини тежка лъчева болест; естеството на заболяването ще зависи от количеството радиоактивни вещества, които са влезли в тялото.

Радиоактивните вещества не оказват вредно въздействие върху въоръжението, военното оборудване и инженерните конструкции.

електромагнитен импулс

Ядрените експлозии в атмосферата и в по-високите слоеве водят до мощни електромагнитни полета. Поради краткотрайното си съществуване тези полета обикновено се наричат електромагнитен импулс (EMP).

Увреждащият ефект на електромагнитното излъчване се дължи на появата на напрежения и токове в проводници с различна дължина, разположени във въздуха, оборудването, на земята или върху други обекти. Действието на EMR се проявява предимно по отношение на радиоелектронното оборудване, където под действието на EMR, електрически токовеи напрежения, които могат да причинят пробив на електрическата изолация, повреда на трансформатори, изгаряне на отводители, повреда на полупроводникови устройства и други елементи на радиотехническите устройства. Комуникационните, сигналните и контролните линии са най-изложени на EMI. Силен електромагнитни полетаможе да повреди електрически вериги и да попречи на работата на неекранирано електрическо оборудване.

Експлозия на голяма надморска височина може да попречи на комуникациите на много големи площи. EMI защитата се постига чрез екраниране на захранващи линии и оборудване.

5.1.3 Огнище ядрено унищожение

Огнището на ядрените щети е територията, където под въздействието на увреждащите фактори на ядрена експлозия настъпва разрушаване на сгради и конструкции, пожари, радиоактивно замърсяване на района и увреждане на населението. Едновременното въздействие на ударна вълна, светлинно лъчение и проникваща радиация до голяма степен определя комбинирания характер на разрушителния ефект на експлозия на ядрен боеприпас върху хората, военна техникаи сгради. При комбинирани увреждания на хора, наранявания и контузии от излагане на ударна вълна могат да се комбинират с изгаряния от светлинно лъчение с едновременно запалване от светлинно излъчване. Освен това радиоелектронното оборудване и устройства могат да загубят своята работоспособност в резултат на излагане на електромагнитен импулс (EMP).

Размерът на източника е толкова по-голям, колкото по-мощна е ядрената експлозия. Естеството на разрушаването в огнището също зависи от здравината на конструкциите на сградите и конструкциите, техния брой етажи и плътността на застрояване.

За външната граница на фокуса на ядрената лезия се взема условна линия на земята, начертана на такова разстояние от епицентъра на експлозията, където стойността на свръхналягането на ударната вълна е 10 kPa.

Но както и да е, СССР имаше атомна бомба и на 4 октомври 1957 г. СССР изстреля първия изкуствен спътник на Земята в космоса, като по този начин напълно наруши милитаристичните планове на САЩ и НАТО. Това беше началото на Третата световна война. Обратното броене започна нова ера- световен мир под заплахата от всеобщо унищожение.

3. Видове ядрени заряди

3 .1 ) Атомни заряди.

Действието на атомните оръжия се основава на реакцията на делене на тежки ядра (уран-235, плутоний-239 и др.). Верижна реакция на делене не се развива в никакво количество делящ се материал, а само в маса, определена за всяко вещество. Най-малкото количество делящ се материал, в което е възможна саморазвиваща се ядрена верижна реакция, се нарича критична маса. Намаляване на критичната маса ще се наблюдава с увеличаване на плътността на веществото.

Разделящата се материя в атомен заряд е в подкритично състояние. Според принципа на прехвърлянето му в свръхкритично състояние атомните заряди се делят на оръдни и имплозивни типове. При оръдийни заряди две или повече части от делящия се материал, всяка от които има маса, по-малка от критичната маса, бързо се комбинират помежду си в свръхкритична маса в резултат на експлозията на конвенционален експлозив (изстрелване на една част в друг). При създаване на заряди по такава схема е трудно да се осигури висока свръхкритичност, в резултат на което нейната ефективност е ниска. Предимството на схемата от типа на оръдието е възможността за създаване на заряди с малък диаметър и висока устойчивост на механични натоварвания, което им позволява да се използват в артилерийски снаряди и мини.

При заряди от имплозивен тип делящият се материал, който при нормална плътност има маса, по-малка от критичната, се прехвърля в свръхкритично състояние чрез увеличаване на плътността му в резултат на компресия чрез експлозия на конвенционален експлозив. При такива заряди е възможно да се получи висока свръхкритичност и следователно висока ефективност на делящия се материал.

3. 2 ) Термоядрени заряди.

3. 3 ) Неутронни заряди.

Неутронният заряд е специален вид термоядрен заряд, при който неутронният добив се увеличава рязко. За бойната глава на ракетата Lance реакцията на синтеза представлява около 70% от освободената енергия.

3 .4 ) "Нетна" такса.

Нетен заряд е ядрен заряд, по време на експлозията на който добивът на дългоживеещи радиоактивни изотопи е значително намален.

4. Проектиране и методи на доставка

Основните елементи на ядрените оръжия са:

Система за автоматизация

Корпусът е проектиран да побере ядрен заряд и система за автоматизация, а също така ги предпазва от механични, а в някои случаи и от термични ефекти. Системата за автоматизация осигурява експлозия на ядрен заряд в даден момент от време и изключва неговото случайно или преждевременно действие. Включва:

Система за безопасност и взрив

система за аварийна детонация

система за детонация на заряда

Източник на мощност

Подкопаване на сензорната система

Средства за доставка на ядрени оръжия могат да бъдат балистични ракети, крилати и зенитни ракети, авиация. Ядрените боеприпаси се използват за оборудване на авиобомби, противопехотни мини, торпеда, артилерийски снаряди (203,2 mm SG и 155 mm SG-USA).

5. Силата на ядрените оръжия

Ядрените оръжия имат огромна мощност. При деленето на уран с маса от порядъка на килограм се отделя същото количество енергия, както при експлозията на тротил с маса около 20 000 тона. Реакциите на термоядрен синтез са още по-енергийно интензивни. Силата на експлозия на ядрените оръжия обикновено се измерва в единици тротилов еквивалент. Еквивалентът на TNT е масата на тринитротолуола, която би осигурила експлозия, еквивалентна по мощност на експлозията на дадено ядрено оръжие. Обикновено се измерва в килотони (kT) или мегатони (MgT).

В зависимост от мощността ядрените оръжия са разделени на калибри:

Изключително малък (по-малко от 1 kT)

Малък (от 1 до 10 kT)

Среден (от 10 до 100 kT)

Голям (от 100 kT до 1 MgT)

Изключително голям (над 1 MgT)

6. Видове ядрени експлозии

В зависимост от задачите, които се решават с ядрено оръжие, от вида и местоположението на обектите, срещу които се планират ядрени удари, както и от естеството на предстоящите военни действия, ядрените експлозии могат да се извършват във въздуха, близо до повърхността на земна (вода) и подземна (вода). В съответствие с това се разграничават следните видове ядрени експлозии:

Въздух (висок и нисък)

земя (повърхност)

Под земята (под вода)

7. Използване на първото атомно оръжие

Гръмотевичните трясъци от първата ядрена експлозия почти не бяха стихнали, а в Сан Франциско атомни бомби вече бяха заредени на борда на най-бързия крайцер на американския флот Индианаполис, предназначен да бомбардира японски градове. Бомбите са доставени на остров Тиниан, от който американски бомбардировачи извършват ежедневни набези срещу Япония. Бомбите са събрани в авиобазата. Специална авиационна част чакаше поръчката.

Както знаете, много атомни учени се надяваха, че ултиматумът, който обективно оценява позицията на Япония след капитулацията на нацистка Германия и конкретно очертава катастрофалните последици за нея, трябва да насочи силите на разума в Япония към капитулация. Учените вярваха, че Съединените щати ще пуснат своето ново оръжие с несравнима мощ върху Япония само ако откажат да приеме ултиматума.

Кабинетът на Suzuki отхвърли Потсдамската декларация на 28 юли, давайки на правителството на САЩ добре дошъл претекст за атомна бомбардировка на японски градове.

Две седмици по-късно атомно торнадо удари жителите на два града - Хирошима и Нагасаки, разкривайки смисъла на неясната формулировка на ултиматума. Но онези, които поеха отговорност за нанасянето на ядрен удар и се похвалиха в момента с „решителността си“ в това, не са против да се откажат от отговорност и сега.

И тогава дойде последната нощ на Хирошима. На 6 август 1945 г. в 8:11 ч. огнена топка удря града. В един миг той изгори жив и осакати стотици хиляди хора. Хиляди къщи се превърнаха в пепел, която беше изхвърлена от въздушен поток в продължение на няколко километра. Градът светна като факла. Смъртоносните частици започнаха разрушителната си работа в радиус от един и половина километра.

ядрен заряд

устройство, съдържащо запас от ядрена енергия, съдържаща се в определени вещества, и устройства, които осигуряват бързо освобождаване на енергия за ядрена експлозия. I. h. Има два вида, единият от които традиционно се нарича атомен, а другият - водороден. Действие I. z. 1-ви тип ( атомна бомба) се основава на освобождаването на ядрена енергия по време на деленето на някои тежки ядра (уран 235 U, плутоний 239 Pu, вижте Ядрена експлозия) ; действие И. з. 2-ри тип ( водородна бомба) - при термоядрена реакция (виж Термонуклеарни реакции) на синтеза на хелиеви ядра от по-леки ядра (деутерий, тритий или смеси от тях с 6 Li), при която се освобождава около 4 пъти повече енергия, отколкото при разпадането на същата маса от делящ се материал. Бяха тествани I. h. мощност от няколко ктдо няколко десетки планината TNT еквивалент (виж TNT еквивалент) . Мощност I. z. се определя както от количеството делящ се материал или водородни изотопи, съдържащи се в заряда, така и от конструктивните му характеристики, които създават условия за влизане на максимално количество материал в ядрена реакция. Важен елемент от дизайна Я. е иницииращият заряд, който създава свръхкритични условия за делящия се материал в атомния заряд и необходимата температура в заряда на водорода (в последния случай атомният заряд се използва като иницииращ заряд). При конструктивна регистрация И. з. поставен в стоманена обвивка, така че общата му маса, заедно с иницииращите устройства, обикновено варира от няколкостотин килограмадо няколко т.При използването на I. z. като ядрено оръжие (вижте Ядрени оръжия), то се поставя във въздушна бомба, ракетна бойна глава, торпедо и т.н., за да бъде доставена до местоназначението си.

I. h. са били използвани за мирни цели за различни мащабни взривни работи, при добив на полезни изкопаеми и др.

Голяма съветска енциклопедия. - М.: Съветска енциклопедия. 1969-1978 .

Вижте какво е "ядрен заряд" в други речници:

Устройство, в което се извършва експлозивният процес на освобождаване на ядрена енергия. Ядреният заряд е част от ядрените боеприпаси и се разделя на атомен, чиято енергия на експлозия се дължи на верижна реакция на ядрено делене, и термоядрен ... ... Морски речник

Голям енциклопедичен речник

ЯДЕН ЗАРЯД- устройство, в което се извършва експлозивният процес на освобождаване на ядрена енергия, която е част от ядрените оръжия (виж (2)). I. h. се разделят на атомни, чиято енергия на експлозия се дължи на верижна реакция на ядрено делене, и термоядрени ... ... Голяма политехническа енциклопедия

Устройство, в което се извършва експлозивният процес на освобождаване на ядрена енергия. Ядрените заряди са част от ядрените оръжия и са разделени на ядрени, чиято енергия на експлозия се дължи на ядрени верижни реакции, и термоядрени (остарели ... енциклопедичен речник

ЯДЕН ЗАРЯД Енциклопедия на стратегическите ракетни войски

ЯДЕН ЗАРЯД- устройство за експлозивен процес на освобождаване на вътрешноядра. енергия; главен основен елемент. боеприпаси. Разграничете Ya.z., енергията на експлозията към ryh се дължи на ядрена верижна реакция ...

ядрен заряд- устройство, в което се осъществява експлозивният процес на освобождаване на ядрена енергия. аз з. са част от ядрените оръжия и се делят на атомни, чиято енергия на експлозия се дължи на верижни реакции на ядрено делене, и термоядрени, енергийни ... ... Речник на военните термини

ядрен заряд- вижте ядрени оръжия... Енциклопедия на стратегическите ракетни войски

ядрен заряд- вижте ядрени оръжия... Военен енциклопедичен речник

комбиниран ядрен заряд- mišrusis branduolinis užtaisas statusas T sritis apsauga nuo naikinimo priemonių apibrėžtis Termobranduolinis užtaisas, kuriame vyksta skilimo sintezės skilimo reakcijos. Mišriojo branduolinio užtaiso korpusas pagamintas iš plg. pigaus gamtinio…… Apsaugos nuo naikinimo priemonių enciklopedinis žodynas

В съответствие с видовете радиоактивно излъчване има няколко вида радиоактивен разпад (видове радиоактивни трансформации). Елементи, които имат твърде много протони или неутрони в ядрата си, претърпяват радиоактивна трансформация. Помислете за видовете радиоактивен разпад.

1. Алфа разпадхарактеристика на естествени радиоактивни елементи с голям сериен номер (т.е. с ниски енергии на свързване). Известни са около 160 алфа-активни типа ядра, предимно техният сериен номер е повече от 82 (Z > 82). Алфа разпадът е придружен от излъчване на алфа частица от ядрото на нестабилен елемент, който е ядрото на хелиевия атом Не (съдържа 2 протона и 2 неутрона). Ядреният заряд се намалява с 2, масовото число - с 4.

ZAX → Z-2 A-4 Y + 2 4He; 92 238U → 24 He + 90 234Th;

88 226Ra→2 4He + 86 222Ra + γ ради.

Алфа-разпадът претърпява над 10% от радиоактивните изотопи.

2. Бета разпад.Редица естествени и изкуствени радиоактивни изотопи се разпадат, за да излъчват електрони или позитрони:

а) Електронен бета разпад. характерни както за естествените, така и за изкуствените радионуклиди, които имат излишък от неутрони (т.е. главно за тежки радиоактивни изотопи). Около 46% от всички радиоактивни изотопи претърпяват електронен бета разпад. В този случай един от неутроните се превръща в, а ядрото също излъчва антинеутрино. Зарядът на ядрото и съответно атомният номер на елемента се увеличава с едно, докато масовото число остава непроменено.

AZ X → AZ+1 Y + e- + v-; 24194Pu → 24195Am + e- + v-; 6429Cu → 6430Zn + e- + v-; 4019K → 4020Ca + e- + v-.

При излъчване на β-частици ядрата на атомите могат да бъдат във възбудено състояние, когато в дъщерното ядро се открие излишък от енергия, която не се улавя от корпускулни частици. Тази излишна енергия се излъчва под формата на гама лъчи.

13785Cs → 13756 Ba + e - + v- + γ ради.;

б) позитрон бета разпад. Наблюдава се при някои изкуствени радиоактивни изотопи, които имат излишък от протони в ядрото. Характерно е за 11% от радиоактивните изотопи в първата половина на таблицата на Д. И. Менделеев (Z<45). При позитронном бета-распаде один из протонов превращается в , заряд ядра и соответственно атомный номер уменьшается на единицу, а массовое число остается без изменений. Ядро испускает позитрон и нейтрино.

AZX → AZ-1Y + e+ + v+; 3015P → 3014Si + e+ + v+; 6428Ni + e+ + v+.

Позитронът, излитайки от ядрото, откъсва „допълнителния“ атом от обвивката или взаимодейства със свободен електрон, образувайки двойка „позитрон-електрон“, която моментално се превръща в два гама кванта с енергия, еквивалентна на масата на частици (e и e). Процесът на трансформация на двойката "позитрон-електрон" в два гама кванта се нарича анихилация (анихилация), а полученото електромагнитно излъчване се нарича анихилация. В този случай една форма на материя (частици материя) се трансформира в друга – гама фотони;

в) електронно улавяне. Това е вид радиоактивна трансформация, когато ядрото на атома улавя електрон от най-близкото до ядрото енергийно K-ниво (електронно K-улавяне) или, по-рядко, 100 пъти от нивото L. В резултат на това един от протоните на ядрото се неутрализира от електрон, превръщайки се в. Серийният номер на новото ядро става с един по-малко, но масовото число не се променя. Ядрото излъчва антинеутрино. Освободеното място, което е било заето на K или L-ниво от уловения, се запълва от електрон от енергийни нива, по-отдалечени от ядрото. Излишната енергия, освободена по време на този преход, се излъчва от атома под формата на характерно рентгеново лъчение.

AZX + e- → AZ-1 Y + v- + рентгенови лъчи;

4019K + e- → Ar + v- + рентгенови лъчи;

6429Cu + e- → 6428 Ni + v- + рентгенови лъчи.

Електронното улавяне на K е типично за 25% от всички радиоактивни ядра, но главно за изкуствени радиоактивни изотопи, разположени в другата половина на D.I. Менделеев и има излишък от протони (Z = 45 - 105). Само три природни елемента се подлагат на K-улавяне: калий-40, лантан-139, лутеций-176 (4019K, 15957La, 17671Lu).

Някои ядра могат да се разпаднат по два или три начина: чрез алфа и бета разпад и чрез K-улавяне.

Калият-40 претърпява, както вече беше отбелязано, електронен разпад - 88%, и К-улавяне - 12%. Мед-64 (6428Сu) се превръща в никел (позитронно разпадане - 19%, K-улавяне - 42%; (електронен разпад - 39%).

3. Излъчването на γ-лъчение не е вид радиоактивен разпад (няма трансформация на елементите), а е поток от електромагнитни вълни, произтичащи от алфа и бета разпада на атомните ядра (както естествени, така и изкуствени радиоактивни изотопи), когато в дъщерното ядро се окаже излишък от енергия, неуловена от корпускулярно излъчване (алфа и бета частици). Този излишък се показва незабавно под формата на гама кванти.

13153I → 13154Xe + e- +v- +2γ квант; 22688Ra → 42He + 22286Rn + γ квант.

4. - излъчване на протон от ядрото в основно състояние. Този процес може да се наблюдава в изкуствено произведени ядра с голям дефицит на неутрони:

лутеций - 151 (15171Lu) - той има 24 по-малко неутрона, отколкото в стабилния изотоп 17671Lu.

Вътрешно преобразуване Изомерен преход

Ядрена реакция на литий-6 с деутерий 6 Li(d,α)α

ядрена реакция- процесът на трансформация на атомните ядра, който се случва, когато те взаимодействат с елементарни частици, гама кванти и помежду си, което обикновено води до освобождаване на огромно количество енергия. Спонтанните (проявяващи се без влиянието на падащите частици) процеси в ядрата - например радиоактивен разпад - обикновено не се класифицират като ядрени реакции. За да се осъществи реакция между две или повече частици, е необходимо взаимодействащите частици (ядра) да се приближат една до друга на разстояние от порядъка на 10 -15 m, тоест характерния диапазон на ядрените сили. Ядрените реакции могат да възникнат както с освобождаването, така и с поглъщането на енергия. Реакциите от първия тип, екзотермични, служат като основа на ядрената енергия и са източник на енергия за звездите

Реакции, които протичат с поглъщането на енергия (ендотермични), могат да възникнат само ако кинетичната енергия на сблъскващите се частици (в центъра на масовата система) е над определена стойност (праг на реакция).

Записване на ядрени реакции

Ядрените реакции се записват под формата на специални формули, в които се срещат обозначенията на атомните ядра и елементарните частици.

Първи начинписането на формули за ядрени реакции е подобно на писането на формули за химични реакции, тоест сумата от първоначалните частици се записва отляво, сумата от получените частици (продукти на реакцията) се записва отдясно и се поставя стрелка между тях.

Така реакцията на радиационно улавяне на неутрон от ядро на кадмий-113 се записва по следния начин:

В "химическата" нотация тази реакция изглежда така

Канали и напречни сечения на реакциите

Видовете и квантовото състояние на частиците (ядрата) преди началото на реакцията определят входен каналреакции. След завършване на реакцията се образува наборът реакционни продуктии техните квантови състояния определя изходен каналреакции. Реакцията се характеризира изцяло с входни и изходни канали. Вероятността за реакция се определя от така нареченото напречно сечение на реакцията. В лабораторната референтна рамка (където целевото ядро е в покой) вероятността за взаимодействие за единица време е равна на произведението на напречното сечение (изразено в единици площ) и потока от падащи частици (изразен в броя на частици, пресичащи единица площ за единица време). Ако за един входен канал могат да бъдат реализирани няколко изходни канала, тогава съотношението на вероятностите на изходните канали на реакцията е равно на съотношението на техните напречни сечения. В ядрената физика напречните сечения на реакциите обикновено се изразяват в специални единици - барни, равни на 10 −24 s

Видове ядрени реакции

Има няколко вида ядрени реакции. Някои от тях се срещат на Земята в естествени условия (например под въздействието на космически лъчи и продукти на естествената радиоактивност), други се срещат в космоса (например в дълбините на звездите и Слънцето), трети се използват от хората за генерира електричество, получава нови химични елементи и т.н. (виж по-долу).

Реакции с неутрони

Приложение на ядрени реакции

Военен

Енергия

Синтез на нови елементи

Лекарството

Научно изследване

перспективи

Ядрени реакции в природата

слънце и звезди

Недрата на земята

Вижте също

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво представлява "Ядрени реакции" в други речници:

Трансформации при. ядра при удар с частици, включително с g кванти, или един с друг. За изпълнението на Я. е необходимо да се приближи до h c (две ядра, ядро и нуклон и др.) на разстояние 10 13 см. Енергията на падането е положително заредена. h ts трябва ... ... Физическа енциклопедия

ЯДРЕНИ РЕАКЦИИ, трансформации на атомни ядра при взаимодействие с елементарни частици, g кванти или помежду си. Ядрените реакции се използват в експерименталната ядрена физика (изучаване на свойствата на елементарните частици, получаване на ... ... Съвременна енциклопедия