Jadrové zbrane a dôsledky ich použitia. Syntéza nových prvkov. Mechanický vplyv rázovej vlny

Jadrové zbrane sa nazývajú munícia, ktorej činnosť je založená na využití vnútrojadrovej energie uvoľnenej pri jadrových štiepnych alebo fúznych reakciách. Stred jadrového výbuchu je bod, v ktorom dôjde k záblesku alebo sa nachádza stred ohnivej gule, a epicentrum je projekcia centra výbuchu na zem alebo vodnú hladinu.

5.1.1 Druhy jadrových náloží

atómové náboje

Akcia atómových zbraní je založená na štiepnej reakcii ťažkých jadier (urán-235, plutónium-239 atď.). Štiepna reťazová reakcia sa nevyvíja v žiadnom množstve štiepneho materiálu, ale iba v množstve stanovenom pre každú látku. Najmenšie množstvo štiepneho materiálu, v ktorom je možná samorozvíjajúca sa jadrová reťazová reakcia, sa nazýva kritická hmotnosť. Znížiť kritické množstvo bude pozorované so zvýšením hustoty látky.

Štiepna látka v atómovom náboji je v podkritickom stave. Podľa princípu prenosu do superkritického stavu sú atómové náboje rozdelené na delové a implozívne typy.

V náložách delového typu sa dve alebo viac častí štiepneho materiálu, z ktorých každá má hmotnosť menšiu ako kritická hmotnosť, rýchlo navzájom spoja do superkritickej hmoty v dôsledku výbuchu konvenčnej výbušniny (vystrelenie jednej časti do iného).

Pri vytváraní poplatkov podľa takejto schémy je ťažké zabezpečiť vysokú superkritickosť, v dôsledku čoho je jej účinnosť nízka. Výhodou schémy typu kanóna je schopnosť vytvárať náboje malého priemeru a vysokej odolnosti voči mechanickému zaťaženiu, čo umožňuje ich použitie v delostreleckých granátoch a mínach.

V náložiach implozívneho typu sa štiepny materiál, ktorý má pri normálnej hustote menšiu ako kritickú hmotnosť, prenesie do superkritického stavu zvýšením svojej hustoty v dôsledku stlačenia pomocou výbuchu klasickej výbušniny. V takýchto nábojoch je možné získať vysokú superkritickosť a následne vysoký koeficient prospešné využitieštiepny materiál.

Termonukleárne náboje

Pôsobenie termonukleárnych zbraní je založené na fúznej reakcii jadier ľahkých prvkov. Pre vznik termonukleárnej reťazovej reakcie je potrebná veľmi vysoká (rádovo niekoľko miliónov stupňov) teplota, ktorá sa dosiahne výbuchom klasickej atómovej nálože. Deutrid lítium-6 (tuhá zlúčenina lítia-6 a deutéria) sa bežne používa ako termonukleárne palivo.

neutrónové náboje

Neutrónový náboj je zvláštny druh termonukleárny náboj malého výkonu so zvýšeným neutrónovým žiarením. Ako je známe, pri výbuchu jadrovej zbrane nesie rázová vlna asi 50% energie a prenikajúce žiarenie nepresahuje 5%. Účelom jadrového náboja neutrónového typu je prerozdeliť pomer poškodzujúce faktory v prospech prenikavého žiarenia, alebo skôr toku neutrónov.

Podľa zahraničnej tlače sa americkým špecialistom podarilo vytvoriť podobné projektily pre hlavice taktických rakiet Lance a 155-milimetrové delostrelecké systémy. Pri výbuchu neutrónového projektilu rázová vlna a svetelné žiarenie spôsobujú nepretržitú deštrukciu v okruhu 200-300 m.A dávka neutrónového žiarenia, ktorá nastáva vo vzdialenosti 800 m od bodu výbuchu neutrónovej hlavice "Lees" raketa takmer okamžite zbavuje Ľudské teloživotaschopnosť.

„čistý“ náboj

Čistý poplatok je jadrová nálož, pri výbuchu ktorého sa výrazne zníži výťažok rádioaktívnych izotopov s dlhou životnosťou.

Jadrová munícia sa používa na vybavenie leteckých bômb, pozemných mín, torpéd a delostreleckých granátov.

Prostriedky dodania jadrových zbraní môžu byť balistické rakety, okrídlené a protilietadlové rakety, letectvo.

Sila jadrových zbraní
Jadrová zbraň má obrovskú moc. Pri štiepení uránu s hmotnosťou rádovo kilogram sa uvoľní rovnaké množstvo energie ako pri výbuchu TNT s hmotnosťou asi 20 000 ton. termonukleárne reakcie syntézy sú ešte energeticky náročnejšie. Sila výbuchu jadrových zbraní sa zvyčajne meria v jednotkách ekvivalentu TNT. Ekvivalent TNT sa chápe ako energetická charakteristika výbuchu jadrovej alebo termonukleárnej nálože. Inými slovami, ekvivalent TNT je hmotnosť trinitrotoluénu, ktorá by zabezpečila výbuch ekvivalentný silou výbuchu danej jadrovej zbrane. Zvyčajne sa meria v kilotónoch (kT) alebo megatónoch (MgT).

V závislosti od výkonu sa jadrové zbrane delia na kalibre:

ultra-malé (menej ako 1 kT);
malé (od 1 do 10 kT);
stredné (od 10 do 100 kT);
veľké (od 100 kT do 1 MgT);
superveľké (nad 1 MgT).

Termonukleárne nálože sú vybavené superveľkým, veľkým a stredným kalibrom streliva; jadrové - ultra-malý, malý a stredný kaliber, neutrón - ultra-malý a malokaliber.

Druhy jadrových výbuchov

V závislosti od úloh, ktoré sa majú riešiť jadrovými zbraňami, od typu a umiestnenia objektov, pre ktoré sa jadrové výbuchy plánujú, a tiež od charakteru nadchádzajúcich bojových operácií, môžu byť jadrové výbuchy vykonávané vo vzduchu, blízko povrchu. zeme (voda) a podzemia (voda). V súlade s tým sa rozlišujú tieto typy jadrových výbuchov: vzduchové, vysokohorské (v riedkych vrstvách atmosféry), pozemné (povrchové), podzemné (pod vodou).

5.1.2 Škodlivé faktory jadrového výbuchu

Jadrový výbuch schopné okamžite zničiť alebo zneškodniť nechránené osoby, otvorene stojace zariadenia, konštrukcie a rôzny materiál. Hlavné škodlivé faktory jadrového výbuchu (PFYAV) sú:

rázová vlna;
svetelné žiarenie;
prenikajúce žiarenie;
rádioaktívna kontaminácia oblasti;
elektromagnetický impulz (EMP).

Pri jadrovom výbuchu v atmosfére je rozdelenie uvoľnenej energie medzi PNF približne nasledovné: asi 50 % pre rázovú vlnu, 35 % pre podiel svetelného žiarenia, 10 % pre rádioaktívnu kontamináciu a 5 % pre prenikanie žiarenia a EMP.

rázová vlna

Rázová vlna je vo väčšine prípadov hlavným škodlivým faktorom pri jadrovom výbuchu. Svojím charakterom sa podobá rázovej vlne úplne obyčajného výbuchu, no pôsobí dlhšie a má oveľa väčšiu ničivú silu. Rázová vlna jadrového výbuchu môže v značnej vzdialenosti od centra výbuchu spôsobiť zranenia ľuďom, ničiť konštrukcie a poškodiť vojenské vybavenie.

Rázová vlna je oblasť silnej kompresie vzduchu, ktorá sa šíri vysokou rýchlosťou vo všetkých smeroch od stredu výbuchu. Rýchlosť jej šírenia závisí od tlaku vzduchu v prednej časti rázovej vlny; v blízkosti centra výbuchu niekoľkonásobne prekračuje rýchlosť zvuku, ale s rastúcou vzdialenosťou od miesta výbuchu prudko klesá. Za prvé 2 s prejde rázová vlna asi 1000 m, za 5 s - 2000 m, za 8 s - asi 3000 m.

Škodlivé účinky rázovej vlny na ľudí a deštruktívne účinky na vojenskú techniku, inžinierske stavby a materiál sú primárne určené nadmerným tlakom a rýchlosťou pohybu vzduchu v jej prednej časti. Nechránených ľudí môžu navyše ohromiť úlomky skla letiace veľkou rýchlosťou a úlomky zničených budov, padajúce stromy, ako aj rozhádzané časti vojenskej techniky, hrudy zeminy, kamene a iné predmety uvedené do pohybu vysoko- rýchlostný tlak rázovej vlny. Najväčšie nepriame lézie budú pozorované v osady a v lese; v týchto prípadoch môže byť strata populácie väčšia ako pri priamom pôsobení rázovej vlny. Poranenia výbuchom sú kategorizované ako ľahké, stredné, ťažké a extrémne ťažké.

Ľahké lézie sa vyskytujú pri nadmernom tlaku 20-40 kPa (0,2-0,4 kgf / cm2) a sú charakterizované dočasným poškodením sluchových orgánov, všeobecnou miernou kontúziou, modrinami a vykĺbeniami končatín. Stredné lézie sa vyskytujú pri pretlaku 40-60 kPa (0,4-0,6 kgf/cm2). V tomto prípade môže dôjsť k vykĺbeniu končatín, pomliaždenine mozgu, poškodeniu sluchových orgánov, krvácaniu z nosa a uší. Ťažké zranenia sú možné pri nadmernom tlaku rázovej vlny 60-100 kPa (0,6-1,0 kgf / cm2) a vyznačujú sa silnou kontúziou celého organizmu; môže dôjsť k poškodeniu mozgu a orgánov. brušná dutina, silné krvácanie z nosa a uší, ťažké zlomeniny a vykĺbenia končatín. Mimoriadne ťažké zranenia môžu byť smrteľné, ak pretlak presiahne 100 kPa (1,0 kgf/cm2).

Stupeň poškodenia rázovou vlnou závisí predovšetkým od sily a typu jadrového výbuchu. Pri výbuchu vzduchu o sile 20 kT sú možné ľahké zranenia u ľudí na vzdialenosť do 2,5 km, stredné - do 2 km, ťažké - do 1,5 km, mimoriadne ťažké - do 1,0 km od epicentra zemetrasenia. výbuch. So zväčšovaním kalibru jadrovej zbrane sa polomery poškodenia rázovou vlnou zväčšujú úmerne s odmocninou sily výbuchu.

Zaručená ochrana ľudí pred rázovou vlnou je zabezpečená ich ukrytím v úkrytoch. Pri absencii prístreškov sa využívajú prirodzené prístrešky a terén.

o podzemný výbuch v zemi sa vyskytuje rázová vlna a pod vodou - vo vode. Rázová vlna šíriaca sa v zemi poškodzuje podzemné stavby, kanalizáciu, vodovodné potrubia; keď sa šíri vo vode, pozoruje sa poškodenie podvodnej časti lodí, ktoré sa nachádzajú aj v značnej vzdialenosti od miesta výbuchu.

Vo vzťahu k občianskym a priemyselným budovám sú stupne zničenia charakterizované slabým, stredným, silným a úplným zničením.

Slabá deštrukcia je sprevádzaná deštrukciou okenných a dverových výplní a ľahkých priečok, strecha je čiastočne zničená, v stenách horných poschodí sú možné praskliny. Pivnice a spodné podlažia sú kompletne zachované.

Stredná deštrukcia sa prejavuje deštrukciou striech, vnútorných priečok, okien, zrútením podkrovných podláh, prasklinami v stenách. Obnova budov je možná počas veľkých opráv.

Ťažká deštrukcia je charakterizovaná deštrukciou nosných konštrukcií a stropov horných poschodí, výskytom trhlín v stenách. Využívanie budov sa stáva nemožným. Oprava a obnova budov sa stáva nepraktickou.

Pri úplnom zničení sa zrútia všetky hlavné prvky budovy vrátane nosných konštrukcií. Takéto budovy nie je možné použiť, a aby nepredstavovali nebezpečenstvo, sú úplne zrútené.

vyžarovanie svetla

Svetelné žiarenie jadrového výbuchu je prúd sálavej energie vrátane ultrafialového, viditeľného a infračerveného žiarenia. Zdrojom svetelného žiarenia je svetelná plocha pozostávajúca z horúcich produktov výbuchu a horúceho vzduchu. Jas svetelného žiarenia v prvej sekunde je niekoľkonásobne väčší ako jas Slnka. Maximálna teplota žiariacej plochy je v rozmedzí 8000-10000 °C.

Škodlivý účinok svetelného žiarenia je charakterizovaný svetelným impulzom. Svetelný impulz je pomer množstva svetelnej energie k ploche osvetlenej plochy umiestnenej kolmo na šírenie svetelných lúčov. Jednotkou svetelného impulzu je joule na meter štvorcový (J/m2) alebo kalórie na centimeter štvorcový (cal/cm2).

Absorbovaná energia svetelného žiarenia sa premieňa na tepelnú energiu, čo vedie k zahrievaniu povrchovej vrstvy materiálu. Teplo môže byť také intenzívne, že horľavý materiál môže zuhoľnateť alebo vznietiť a nehorľavý materiál prasknúť alebo roztopiť, čo vedie k obrovským požiarom. Účinok svetelného žiarenia jadrového výbuchu sa zároveň rovná masívnemu použitiu zápalných zbraní.

Ľudská pokožka tiež absorbuje energiu svetelného žiarenia, vďaka čomu sa môže zahriať na vysokú teplotu a spáliť sa. V prvom rade dochádza k popáleninám na otvorených plochách tela v smere výbuchu. Ak sa pozriete v smere výbuchu nechránenými očami, potom je možné poškodenie očí, čo vedie k úplnej strate zraku.

Popáleniny spôsobené svetelným žiarením sa nelíšia od popálenín spôsobených ohňom alebo vriacou vodou. Sú tým silnejšie, čím menšia je vzdialenosť k výbuchu a tým väčšia je sila munície. Pri výbuchu vzduchu je škodlivý účinok svetelného žiarenia väčší ako pri pozemnom výbuchu rovnakej sily. V závislosti od vnímanej veľkosti svetelného impulzu sú popáleniny rozdelené do troch stupňov.

Popáleniny prvého stupňa vznikajú so svetelným pulzom 2-4 cal/cm2 a prejavujú sa povrchovými kožnými léziami: začervenanie, opuch, bolestivosť. Pri popáleninách druhého stupňa, so svetelným pulzom 4-10 cal/cm2, sa na koži objavia pľuzgiere. Pri popáleninách tretieho stupňa so svetelným pulzom 10-15 cal / cm2 sa pozoruje kožná nekróza a ulcerácia.

Pri vzdušnom výbuchu munície o sile 20 kT a priehľadnosti atmosféry asi 25 km budú pozorované popáleniny 1. stupňa v okruhu 4,2 km od centra výbuchu; pri výbuchu nálože o sile 1 MgT sa táto vzdialenosť zväčší na 22,4 km. Popáleniny druhého stupňa sa objavujú vo vzdialenosti 2,9 a 14,4 km a popáleniny tretieho stupňa vo vzdialenosti 2,4 a 12,8 km pri munícii s kapacitou 20 kT a 1 MgT.

Ako ochrana pred svetelným žiarením môžu slúžiť rôzne predmety, ktoré vytvárajú tieň, no najlepšie výsledky sa dosahujú pri použití prístreškov a prístreškov.

prenikajúce žiarenie

Prenikajúce žiarenie je prúd gama kvánt a neutrónov emitovaný zo zóny jadrového výbuchu. Gama kvantá a neutróny sa šíria všetkými smermi z centra výbuchu.

So zväčšujúcou sa vzdialenosťou od výbuchu klesá počet gama kvánt a neutrónov prechádzajúcich jednotkovým povrchom. Počas podzemných a podvodných jadrových výbuchov sa účinok prenikajúceho žiarenia rozširuje na vzdialenosti, ktoré sú oveľa kratšie ako pri pozemných a vzdušných výbuchoch, čo sa vysvetľuje absorpciou toku neutrónov a gama kvánt zemou a vodou.

Zóny poškodenia prenikavým žiarením pri výbuchoch jadrových zbraní stredného a vysokého výkonu sú o niečo menšie ako zóny poškodenia rázovou vlnou a svetelným žiarením.

Pri munícii s malým ekvivalentom TNT (1000 ton alebo menej) naopak zóny škodlivého pôsobenia prenikavým žiarením prevyšujú zóny poškodenia rázovou vlnou a svetelným žiarením.

Škodlivý účinok prenikavého žiarenia je určený schopnosťou gama kvánt a neutrónov ionizovať atómy prostredia, v ktorom sa šíria. Prechodom cez živé tkanivo, gama kvantá a neutróny ionizujú atómy a molekuly tvoriace bunky, čo vedie k narušeniu životných funkcií jednotlivých orgánov a systémov. Pod vplyvom ionizácie dochádza v organizme k biologickým procesom bunkovej smrti a rozkladu. V dôsledku toho sa u postihnutých ľudí rozvinie špecifická choroba nazývaná choroba z ožiarenia.

Na posúdenie ionizácie atómov prostredia a následne škodlivého účinku prenikajúceho žiarenia na živý organizmus sa zavádza pojem dávka žiarenia (alebo dávka žiarenia), ktorej jednotkou je röntgen (R). Dávka žiarenia 1R zodpovedá vytvoreniu približne 2 miliárd párov iónov v jednom kubickom centimetri vzduchu.

V závislosti od dávky žiarenia sa rozlišujú štyri stupne choroby z ožiarenia. Prvá (mierna) nastáva vtedy, keď človek dostane dávku 100 až 200 R. Charakterizuje ju celková slabosť, mierna nevoľnosť, krátkodobé závraty, zvýšené potenie; personál, ktorý dostane takúto dávku, zvyčajne nezlyhá. Druhý (stredný) stupeň choroby z ožiarenia sa vyvíja pri príjme dávky 200-300 R; v tomto prípade sa príznaky poškodenia - bolesť hlavy, horúčka, gastrointestinálne ťažkosti - prejavia výraznejšie a rýchlejšie, personál vo väčšine prípadov zlyhá. Tretí (ťažký) stupeň choroby z ožiarenia sa vyskytuje pri dávke vyššej ako 300-500 R; je charakterizovaná silnými bolesťami hlavy, nevoľnosťou, silnou celkovou slabosťou, závratmi a inými ochoreniami; ťažká forma je často smrteľná. Dávka žiarenia nad 500 R spôsobuje chorobu z ožiarenia štvrtého stupňa a zvyčajne sa pre človeka považuje za smrteľnú.

Ochranu pred prenikavým žiarením zabezpečujú rôzne materiály, ktoré tlmia tok gama a neutrónového žiarenia. Stupeň útlmu prenikajúceho žiarenia závisí od vlastností materiálov a hrúbky ochrannej vrstvy. Útlm intenzity gama a neutrónového žiarenia je charakterizovaný vrstvou polovičného útlmu, ktorý závisí od hustoty materiálov.

Vrstva polovičného útlmu je vrstva hmoty, pri prechode ktorej sa intenzita gama žiarenia alebo neutrónov zníži na polovicu.

rádioaktívne zamorenie

Rádioaktívnu kontamináciu ľudí, vojenského materiálu, terénu a rôznych predmetov pri jadrovom výbuchu spôsobujú štiepne úlomky náložovej látky (Pu-239, U-235, U-238) a nezreagovaná časť nálože vypadávajúca pri výbuchu. oblačnosti, ako aj indukovanej rádioaktivity. Postupom času aktivita štiepnych úlomkov rapídne klesá, najmä v prvých hodinách po výbuchu. Takže napríklad celková aktivita štiepnych úlomkov pri výbuchu jadrovej zbrane s výkonom 20 kT za jeden deň bude niekoľkotisíckrát menšia ako jednu minútu po výbuchu.

Počas výbuchu jadrovej zbrane sa časť látky nálože neštiepi, ale vypadáva vo svojej obvyklej forme; jeho rozpad je sprevádzaný tvorbou alfa častíc. Indukovaná rádioaktivita je spôsobená rádioaktívnymi izotopmi (rádionuklidmi), ktoré vznikajú v pôde v dôsledku jej ožiarenia neutrónmi emitovanými v čase výbuchu jadrami atómov. chemické prvky zahrnuté v pôde. Výsledné izotopy sú spravidla beta-aktívne, rozpad mnohých z nich je sprevádzaný gama žiarením. Polčasy väčšiny výsledných rádioaktívnych izotopov sú relatívne krátke – od jednej minúty do hodiny. V tomto smere môže byť vyvolaná aktivita nebezpečná len v prvých hodinách po výbuchu a len v oblasti blízko epicentra.

Väčšina izotopov s dlhou životnosťou je sústredená v rádioaktívnom oblaku, ktorý sa vytvorí po výbuchu. Výška oblačnosti pre muníciu s výkonom 10 kT je 6 km, pre muníciu s výkonom 10 MgT je to 25 km. Pri pohybe oblaku z neho najskôr vypadávajú najväčšie častice a potom menšie a menšie častice, ktoré po ceste vytvárajú zónu rádioaktívnej kontaminácie, takzvanú stopu oblakov. Veľkosť stopy závisí najmä od sily jadrovej zbrane, ako aj od rýchlosti vetra a môže byť dlhá niekoľko stoviek kilometrov a široká niekoľko desiatok kilometrov.

Stupeň rádioaktívnej kontaminácie priestoru je charakterizovaný úrovňou žiarenia po určitý čas po výbuchu. Úroveň žiarenia sa nazýva expozičný dávkový príkon (R / h) vo výške 0,7-1 m nad kontaminovaným povrchom.

Podľa stupňa nebezpečenstva sa vznikajúce zóny rádioaktívnej kontaminácie zvyčajne delia na nasledujúce štyri zóny.

Zóna G je mimoriadne nebezpečná infekcia. Jeho plocha je 2-3% plochy stopy oblaku výbuchu. Úroveň žiarenia je 800 R/h.

Zóna B - nebezpečná infekcia. Zaberá približne 8-10% plochy stopy mraku výbuchu; úroveň žiarenia 240 R/h.

Zóna B - silná kontaminácia, ktorá predstavuje približne 10% plochy rádioaktívnej stopy, úroveň žiarenia je 80 R / h.

Zóna A - mierna kontaminácia s rozlohou 70-80% plochy celej stopy výbuchu. Úroveň radiácie na vonkajšej hranici zóny 1 hodinu po výbuchu je 8 R/h.

Poranenia v dôsledku vnútornej expozície sa objavujú v dôsledku prenikania rádioaktívnych látok do tela cez dýchací systém a gastrointestinálny trakt. V tomto prípade prichádza rádioaktívne žiarenie do priameho kontaktu s vnútorné orgány a môže spôsobiť ťažkú chorobu z ožiarenia; povaha ochorenia bude závisieť od množstva rádioaktívnych látok, ktoré sa dostali do tela.

Rádioaktívne látky nemajú škodlivý vplyv na výzbroj, vojenskú techniku a ženijné stavby.

elektromagnetický impulz

Jadrové výbuchy v atmosfére a vo vyšších vrstvách vedú k silným elektromagnetickým poliam. Vzhľadom na ich krátkodobú existenciu sa tieto polia zvyčajne nazývajú elektromagnetický impulz (EMP).

Škodlivý účinok elektromagnetického žiarenia je spôsobený výskytom napätí a prúdov vo vodičoch rôznych dĺžok umiestnených vo vzduchu, zariadeniach, na zemi alebo na iných predmetoch. Pôsobenie EMR sa prejavuje predovšetkým vo vzťahu k rádioelektronickým zariadeniam, kde pri pôsobení EMR elektrické prúdy a napätia, ktoré môžu spôsobiť poruchu elektrickej izolácie, poškodenie transformátorov, spálenie zvodičov, poškodenie polovodičových zariadení a iných prvkov rádiotechnických zariadení. Komunikačné, signalizačné a riadiace linky sú najviac vystavené EMI. Silný elektromagnetické polia môže poškodiť elektrické obvody a narušiť činnosť netienených elektrických zariadení.

Výbuch vo vysokej nadmorskej výške môže narušiť komunikáciu na veľmi veľkých plochách. Ochrana proti EMI sa dosahuje tienením napájacích vedení a zariadení.

5.1.3 Ohnisko jadrové ničenie

Ťažiskom jadrových škôd je územie, kde vplyvom poškodzujúcich faktorov jadrového výbuchu dochádza k ničeniu budov a stavieb, požiarom, rádioaktívnej kontaminácii územia a škodám na obyvateľstve. Súčasný dopad rázovej vlny, svetelného žiarenia a prenikavého žiarenia do značnej miery určuje kombinovanú povahu deštruktívneho účinku výbuchu jadrovej munície na ľudí, vojenského vybavenia a štruktúry. Pri kombinovanom poškodení ľudí, poranenia a pomliaždeniny z vystavenia rázovej vlne sa môžu kombinovať s popáleninami svetelným žiarením so súčasným vznietením svetelným žiarením. Rádioelektronické zariadenia a zariadenia môžu navyše stratiť svoju prevádzkyschopnosť v dôsledku vystavenia elektromagnetickému impulzu (EMP).

Veľkosť zdroja je tým väčšia, čím je jadrový výbuch silnejší. Povaha deštrukcie v ohnisku závisí aj od pevnosti konštrukcií budov a stavieb, ich počtu podlaží a hustoty zástavby.

Pre vonkajšiu hranicu ohniska jadrovej lézie sa odoberie podmienená čiara na zemi nakreslená v takej vzdialenosti od epicentra výbuchu, kde hodnota pretlaku rázovej vlny je 10 kPa.

Ale nech je to ako chce, ZSSR mal atómovú bombu a 4. októbra 1957 vypustil ZSSR do vesmíru prvý umelý satelit Zeme, čím úplne porušil militaristické plány USA a NATO. To bol začiatok tretej svetovej vojny. Odpočítavanie sa začalo Nová éra- svetový mier pod hrozbou všeobecného zničenia.

3. Druhy jadrových náloží

3 .1 ) Atómové náboje.

Pôsobenie atómových zbraní je založené na štiepnej reakcii ťažkých jadier (urán-235, plutónium-239 atď.). Štiepna reťazová reakcia sa nevyvíja v žiadnom množstve štiepneho materiálu, ale iba v množstve stanovenom pre každú látku. Najmenšie množstvo štiepneho materiálu, v ktorom je možná samorozvíjajúca sa jadrová reťazová reakcia, sa nazýva kritická hmotnosť. Zníženie kritickej hmotnosti bude pozorované so zvýšením hustoty látky.

Štiepna látka v atómovom náboji je v podkritickom stave. Podľa princípu prenosu do superkritického stavu sú atómové náboje rozdelené na delové a implozívne typy. V náložách delového typu sa dve alebo viac častí štiepneho materiálu, z ktorých každá má hmotnosť menšiu ako kritická hmotnosť, rýchlo navzájom spoja do superkritickej hmoty v dôsledku výbuchu konvenčnej výbušniny (vystrelenie jednej časti do iného). Pri vytváraní poplatkov podľa takejto schémy je ťažké zabezpečiť vysokú superkritickosť, v dôsledku čoho je jej účinnosť nízka. Výhodou schémy typu kanóna je schopnosť vytvárať náboje malého priemeru a vysokej odolnosti voči mechanickému zaťaženiu, čo umožňuje ich použitie v delostreleckých granátoch a mínach.

V náložiach implozívneho typu sa štiepny materiál, ktorý má pri normálnej hustote menšiu ako kritickú hmotnosť, prenesie do superkritického stavu zvýšením svojej hustoty v dôsledku stlačenia pomocou výbuchu klasickej výbušniny. V takýchto náložiach je možné dosiahnuť vysokú superkritickosť a tým aj vysokú účinnosť štiepneho materiálu.

3. 2 ) Termonukleárne náboje.

3. 3 ) Neutrónové náboje.

Neutrónová nálož je špeciálny typ termonukleárnej nálože, pri ktorej sa výťažok neutrónov výrazne zvyšuje. V prípade hlavice rakety Lance predstavuje fúzna reakcia asi 70 % uvoľnenej energie.

3 .4 )"Čistý" poplatok.

Čistá nálož je jadrová nálož, pri výbuchu ktorej sa výrazne zníži výťažok rádioaktívnych izotopov s dlhou životnosťou.

4. Spôsoby návrhu a dodania

Hlavné prvky jadrových zbraní sú:

Automatizačný systém

Puzdro je určené na uloženie jadrovej nálože a automatizačného systému a zároveň ich chráni pred mechanickými a v niektorých prípadoch aj pred tepelnými vplyvmi. Automatizačný systém zabezpečuje výbuch jadrovej nálože v danom časovom okamihu a vylučuje jej náhodnú alebo predčasnú prevádzku. Obsahuje:

Bezpečnostný a napínací systém

núdzový detonačný systém

detonačný systém náboja

Zdroj energie

Senzorový systém podkopávania

Prostriedky dodania jadrových zbraní môžu byť balistické rakety, okrídlené a protilietadlové rakety, letectvo. Jadrová munícia sa používa na vybavenie leteckých bômb, pozemných mín, torpéd, delostreleckých granátov (203,2 mm SG a 155 mm SG-USA).

5. Sila jadrových zbraní

Jadrové zbrane majú obrovskú silu. Pri štiepení uránu s hmotnosťou rádovo kilogram sa uvoľní rovnaké množstvo energie ako pri výbuchu TNT s hmotnosťou asi 20 000 ton. Reakcie termonukleárnej fúzie sú ešte energeticky náročnejšie. Sila výbuchu jadrových zbraní sa zvyčajne meria v jednotkách ekvivalentu TNT. Ekvivalent TNT je množstvo trinitrotoluénu, ktoré by zabezpečilo výbuch ekvivalentný silou výbuchu danej jadrovej zbrane. Zvyčajne sa meria v kilotónoch (kT) alebo megatónoch (MgT).

V závislosti od výkonu sa jadrové zbrane delia na kalibre:

Ultra malý (menej ako 1 kT)

Malé (od 1 do 10 kT)

Stredná (od 10 do 100 kT)

Veľké (od 100 kT do 1 MgT)

Extra veľké (nad 1 MgT)

Termonukleárne nálože sú vybavené superveľkým, veľkým a stredným kalibrom streliva; jadrové - ultra-malý, malý a stredný kaliber, neutrón - ultra-malý a malokaliber.

6. Typy jadrových výbuchov

V závislosti od úloh, ktoré sa majú riešiť jadrovými zbraňami, od typu a umiestnenia objektov, proti ktorým sa plánujú nukleárne útoky, a tiež od povahy blížiacich sa nepriateľských akcií, môžu byť jadrové výbuchy vykonávané vo vzduchu, blízko povrchu zem (voda) a podzemie (voda). V súlade s tým sa rozlišujú tieto typy jadrových výbuchov:

Vzduch (vysoký a nízky)

Zem (povrch)

Podzemie (pod vodou)

7. Použitie prvej atómovej zbrane

Hromové hukoty prvého jadrového výbuchu sotva utíchli a v San Franciscu už boli atómové bomby naložené na palubu najrýchlejšieho krížnika amerického námorníctva Indianapolis, určeného na bombardovanie japonských miest. Bomby boli dodané na ostrov Tinian, z ktorého americké bombardéry podnikali každodenné nálety na Japonsko. Bomby boli zozbierané na leteckej základni. Na rozkaz čakala špeciálna letecká jednotka.

Ako viete, mnohí atómoví vedci dúfali, že ultimátum, ktoré objektívne zhodnotilo pozíciu Japonska po kapitulácii nacistického Nemecka a konkrétne načrtlo katastrofálne následky pre ňu, by malo nakloniť sily rozumu v Japonsku k kapitulácii. Vedci verili, že Spojené štáty vypustia svoju novú zbraň neporovnateľnej sily na Japonsko, iba ak odmietnu prijať ultimátum.

Kabinet Suzuki odmietol Postupimskú deklaráciu z 28. júla, čím dal americkej vláde vítanú zámienku na atómové bombardovanie japonských miest.

O dva týždne neskôr zasiahlo obyvateľov dvoch miest - Hirošimy a Nagasaki atómové tornádo, ktoré odhalilo význam nejasného znenia ultimáta. Ale tí, ktorí prevzali zodpovednosť za uskutočnenie jadrového útoku a v čase, keď sa chválili svojou „rozhodnosťou“, sa teraz nebránia svojej zodpovednosti.

A potom prišla posledná noc v Hirošime. 6. augusta 1945 o 8:11 zasiahla mesto ohnivá guľa. V okamihu zaživa uhorel a zmrzačil státisíce ľudí. Tisíce domov sa zmenili na popol, ktorý prúd vzduchu vyvrhol na niekoľko kilometrov. Mesto sa rozžiarilo ako fakľa. Smrteľné častice začali svoju ničivú prácu v okruhu jeden a pol kilometra.

jadrová nálož

zariadenie obsahujúce zásobu jadrovej energie obsiahnutej v určitých látkach a zariadenia, ktoré zabezpečujú rýchle uvoľnenie energie pre jadrový výbuch. I. h. Existujú dva typy, z ktorých jeden sa tradične nazýva atómový, druhý - vodík. Akcia I. z. 1. typ ( atómová bomba) je založená na uvoľňovaní jadrovej energie pri štiepení niektorých ťažkých jadier (urán 235 U, plutónium 239 Pu, pozri Jadrový výbuch) ; akcia I. z. 2. typ ( vodíková bomba) - pri termonukleárnej reakcii (pozri Termonukleárne reakcie) syntézy jadier hélia z ľahších jadier (deutérium, trícium alebo ich zmesi so 6 Li), pri ktorej sa uvoľní asi 4-krát viac energie ako pri rozpade tej istej hmoty štiepneho materiálu. Boli testované I. h. moc od viacerých kt až niekoľko desiatok Mt Ekvivalent TNT (Pozri ekvivalent TNT) . Moc I. z. je daná jednak množstvom štiepneho materiálu alebo izotopov vodíka obsiahnutých v náloži, ako aj svojimi konštrukčnými vlastnosťami, ktoré vytvárajú podmienky na to, aby do jadrovej reakcie vstúpilo maximálne množstvo materiálu. Dôležitým prvkom dizajnu Ya. je iniciačný náboj, ktorý vytvára nadkritické podmienky pre štiepny materiál v atómovej náplni a požadovanú teplotu v náloži vodíka (v druhom prípade sa ako iniciačný náboj používa atómová nálož). Pri konštruktívnom zápise I. z. umiestnené v oceľovom plášti, takže jeho celková hmotnosť spolu s iniciačnými zariadeniami sa zvyčajne pohybuje v rozmedzí niekoľkých stoviek kg až niekoľko t. Pri použití I. z. ako jadrová zbraň (pozri Jadrové zbrane) je umiestnená v leteckej bombe, hlavici rakety, torpéde atď., aby bola doručená na miesto určenia.

I. h. sa využívali na mierové účely na rôzne rozsiahle odstrely, pri ťažbe nerastov a pod.

Veľká sovietska encyklopédia. - M.: Sovietska encyklopédia. 1969-1978 .

Pozrite si, čo je „jadrový náboj“ v iných slovníkoch:

Zariadenie, v ktorom sa uskutočňuje výbušný proces uvoľňovania jadrovej energie. Jadrový náboj je súčasťou jadrovej munície a delí sa na atómovú, ktorej energia výbuchu je spôsobená reťazovou reakciou jadrového štiepenia, a termonukleárnu ... ... Marine Dictionary

Veľký encyklopedický slovník

JADROVÝ NÁBOJ- zariadenie, v ktorom sa uskutočňuje výbušný proces uvoľňovania jadrovej energie, ktorá je súčasťou jadrových zbraní (pozri (2)). I. h. sa delia na atómové, ktorých výbuchová energia je spôsobená reťazovou reakciou jadrového štiepenia, a termonukleárne ... ... Veľká polytechnická encyklopédia

Zariadenie, v ktorom sa uskutočňuje výbušný proces uvoľňovania jadrovej energie. Jadrové nálože sú súčasťou jadrových zbraní a delia sa na jadrové, ktorých energia výbuchu je spôsobená jadrovými reťazovými reakciami, a termonukleárne (zastarané ... encyklopedický slovník

JADROVÝ NÁBOJ Encyklopédia strategických raketových síl

JADROVÝ NÁBOJ- prístroj na explozívny proces uvoľňovania vnútrojadier. energie; Hlavná jadrový prvok. strelivo. Rozlišujte Ya.z., energia výbuchu na ryh je spôsobená jadrovou reťazovou reakciou ...

jadrová nálož- zariadenie, v ktorom sa uskutočňuje výbušný proces uvoľňovania jadrovej energie. ja h. sú súčasťou jadrových zbraní a delia sa na atómové, ktorých energia výbuchu je spôsobená reťazovými jadrovými štiepnymi reakciami, a termonukleárne, energetické ... ... Slovník vojenských pojmov

jadrová nálož- pozri jadrové zbrane... Encyklopédia strategických raketových síl

jadrová nálož- pozri jadrové zbrane... Vojenský encyklopedický slovník

kombinovaná jadrová nálož- 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

V súlade s typmi rádioaktívneho žiarenia existuje niekoľko typov rádioaktívneho rozpadu (druhy rádioaktívnych premien). Prvky, ktoré majú vo svojich jadrách príliš veľa protónov alebo neutrónov, podliehajú rádioaktívnej transformácii. Zvážte typy rádioaktívneho rozpadu.

1. Alfa rozpad charakteristické pre prírodné rádioaktívne prvky s veľkým poradovým číslom (t. j. s nízkou väzbovou energiou). Je známych asi 160 alfa-aktívnych typov jadier, väčšinou ich sériové číslo je viac ako 82 (Z > 82). Alfa rozpad je sprevádzaný emisiou alfa častice z jadra nestabilného prvku, ktorým je jadro atómu hélia He (obsahuje 2 protóny a 2 neutróny). Jadrový náboj sa zníži o 2, hmotnostné číslo - o 4.

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

88 226Ra→2 4He + 86 222Ra + γ radi.

Alfa rozpad podlieha viac ako 10% rádioaktívnych izotopov.

2. Beta rozpad. Množstvo prírodných a umelých rádioaktívnych izotopov podlieha rozpadu a emitujú elektróny alebo pozitróny:

a) Elektronický beta rozpad. charakteristické pre prírodné aj umelé rádionuklidy, ktoré majú nadbytok neutrónov (t. j. hlavne pre ťažké rádioaktívne izotopy). Približne 46 % všetkých rádioaktívnych izotopov podlieha elektronickému rozpadu beta. V tomto prípade sa jeden z neutrónov zmení na a jadro tiež vyžaruje antineutríno. Náboj jadra a teda aj atómové číslo prvku sa zvýši o jednu, zatiaľ čo hmotnostné číslo zostane nezmenené.

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

Pri emisii β-častíc môžu byť jadrá atómov v excitovanom stave, kedy sa v dcérskom jadre nachádza prebytok energie, ktorú korpuskulárne častice nezachytia. Táto prebytočná energia je emitovaná vo forme gama lúčov.

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

b) rozpad pozitrónu beta. Pozoruje sa v niektorých umelých rádioaktívnych izotopoch, ktoré majú v jadre nadbytok protónov. Je typický pre 11 % rádioaktívnych izotopov v prvej polovici tabuľky D.I. Mendelejeva (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+.

Pozitron, ktorý vyletí z jadra, odtrhne „extra“ atóm z obalu alebo interaguje s voľným elektrónom, čím vytvorí pár „pozitrón-elektrón“, ktorý sa okamžite zmení na dve gama kvantá s energiou ekvivalentnou hmotnosti častice (e a e). Proces premeny páru „pozitrón-elektrón“ na dve gama kvantá sa nazýva anihilácia (anihilácia) a výsledné elektromagnetické žiarenie sa nazýva anihilácia. V tomto prípade sa jedna forma hmoty (častice hmoty) premení na inú – gama fotóny;

c) elektronické snímanie. Ide o druh rádioaktívnej premeny, keď jadro atómu zachytí elektrón z energetickej hladiny K najbližšie k jadru (elektronický záchyt K) alebo menej často 100-krát z hladiny L. Výsledkom je, že jeden z protónov jadra je neutralizovaný elektrónom a mení sa na. Poradové číslo nového jadra sa zníži o jedno, ale hmotnostné číslo sa nemení. Jadro vyžaruje antineutríno. Uvoľnené miesto, ktoré bolo v hladine K alebo L obsadené zachyteným, je vyplnené elektrónom z energetických hladín vzdialenejších od jadra. Prebytočnú energiu uvoľnenú pri tomto prechode vyžaruje atóm vo forme charakteristického röntgenového žiarenia.

AZX + e- → AZ-1 Y + v- + röntgenové lúče;

4019K + e- → Ar + v- + röntgenové lúče;

6429Cu + e- → 6428 Ni + v- + rtg.

Elektronický K-záchyt je typický pre 25 % všetkých rádioaktívnych jadier, ale hlavne pre umelé rádioaktívne izotopy nachádzajúce sa v druhej polovici D.I. Mendelejev a majúci prebytok protónov (Z = 45 - 105). Len tri prírodné prvky podliehajú K-záchytu: draslík-40, lantán-139, lutécium-176 (4019K, 15957La, 17671Lu).

Niektoré jadrá sa môžu rozkladať dvoma alebo tromi spôsobmi: rozpadom alfa a beta a záchytom K.

Draslík-40 podlieha, ako už bolo uvedené, elektronickému rozpadu - 88% a zachytávaniu K - 12%. Meď-64 (6428Сu) sa mení na nikel (rozpad pozitrónu - 19%, záchyt K - 42%; (elektronický rozpad - 39%).

3. Emisia γ-žiarenia nie je typom rádioaktívneho rozpadu (nedochádza k premene prvkov), ale je to prúd elektromagnetických vĺn vznikajúcich pri alfa a beta rozpade jadier atómov (prírodných aj umelých rádioaktívnych izotopov), t.j. keď sa v dcérskom jadre ukáže prebytok energie nezachytený korpuskulárnym žiarením (častice alfa a beta). Tento prebytok sa okamžite prejaví vo forme gama kvantá.

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

4. - emisia protónu z jadra v základnom stave. Tento proces možno pozorovať v umelo vyrobených jadrách s veľkým deficitom neutrónov:

lutécium - 151 (15171Lu) - má o 24 neutrónov menej ako v stabilnom izotope 17671Lu.

Vnútorná konverzia Izomérny prechod

Jadrová reakcia lítia-6 s deutériom 6 Li(d,α)α

jadrovej reakcie- proces premeny atómových jadier, ku ktorému dochádza pri ich interakcii s elementárnymi časticami, gama kvantami a medzi sebou navzájom, zvyčajne vedie k uvoľneniu enormného množstva energie. Spontánne (prebiehajúce bez vplyvu dopadajúcich častíc) procesy v jadrách - napríklad rádioaktívny rozpad - sa zvyčajne neklasifikujú ako jadrové reakcie. Na uskutočnenie reakcie medzi dvoma alebo viacerými časticami je potrebné, aby sa interagujúce častice (jadrá) k sebe priblížili na vzdialenosť rádovo 10 −15 m, čo je charakteristický rozsah jadrových síl. Jadrové reakcie sa môžu vyskytnúť pri uvoľňovaní aj absorpcii energie. Reakcie prvého typu, exotermické, slúžia ako základ jadrovej energie a sú zdrojom energie pre hviezdy

Reakcie spojené s absorpciou energie (endotermické) môžu nastať iba vtedy, ak je kinetická energia zrážaných častíc (v systéme ťažiska) nad určitou hodnotou (prah reakcie).

Zaznamenávanie jadrových reakcií

Jadrové reakcie sú zapísané vo forme špeciálnych vzorcov, v ktorých sa vyskytujú označenia atómových jadier a elementárnych častíc.

Prvý spôsob písanie vzorcov pre jadrové reakcie je podobné ako písanie vzorcov pre chemické reakcie, to znamená, že súčet počiatočných častíc sa píše vľavo, súčet výsledných častíc (produktov reakcie) je napísaný vpravo a je umiestnená šípka medzi nimi.

Reakcia radiačného zachytenia neutrónu jadrom kadmia-113 je teda napísaná takto:

V "chemickom" zápise táto reakcia vyzerá

Kanály a prierezy reakcií

Určujú typy a kvantový stav častíc (jadier) pred začiatkom reakcie vstupný kanál reakcie. Po ukončení reakcie sa vytvorí súbor reakčné produkty a ich kvantové stavy určujú výstupný kanál reakcie. Reakcia je plne charakterizovaná vstupnými a výstupnými kanálmi. Pravdepodobnosť reakcie je určená takzvaným reakčným prierezom. V laboratórnom referenčnom rámci (kde je cieľové jadro v pokoji) sa pravdepodobnosť interakcie za jednotku času rovná súčinu prierezu (vyjadreného v jednotkách plochy) a toku dopadajúcich častíc (vyjadreného počtom častice pretínajúce jednotku plochy za jednotku času). Ak je možné pre jeden vstupný kanál implementovať niekoľko výstupných kanálov, potom sa pomer pravdepodobností výstupných kanálov reakcie rovná pomeru ich prierezov. V jadrovej fyzike sa prierezy reakcie zvyčajne vyjadrujú v špeciálnych jednotkách - stodolách, rovných 10 −24 s

Typy jadrových reakcií

Existuje niekoľko typov jadrových reakcií. Niektoré z nich sa vyskytujú na Zemi v prirodzených podmienkach (napríklad vplyvom kozmického žiarenia a produktov prirodzenej rádioaktivity), iné sa vyskytujú vo vesmíre (napríklad v hlbinách hviezd a Slnka), iné využívajú ľudia na vyrábať elektrinu, získavať nové chemické prvky atď. (pozri nižšie).

Reakcie s neutrónmi

Aplikácia jadrových reakcií

Vojenské

energie

Syntéza nových prvkov

Liek

Vedecký výskum

vyhliadky

Jadrové reakcie v prírode

slnko a hviezdy

Útroby zeme

pozri tiež

Nadácia Wikimedia. 2010.

Pozrite si, čo sú „jadrové reakcie“ v iných slovníkoch:

Premeny pri. jadrá pri dopade na častice, vrátane g kvanta, alebo na seba navzájom. Na implementáciu Ya. je potrebné priblížiť sa k h c (dve jadrá, jadro a nukleón atď.) na vzdialenosť 10 13 cm Energia dopadajúceho kladne nabitá. h ts by malo ...... Fyzická encyklopédia

JADROVÉ REAKCIE, premeny atómových jadier pri interakcii s elementárnymi časticami, g kvantami alebo navzájom. Jadrové reakcie sa využívajú v experimentálnej jadrovej fyzike (štúdium vlastností elementárnych častíc, získavanie ... ... Moderná encyklopédia