Síla první atomové bomby. Kdo vynalezl atomovou bombu? Historie vynálezu a vytvoření sovětské atomové bomby
Nakonec se hmota ještě rozptýlí, štěpení se zastaví, ale proces tím nekončí: energie se přerozdělí mezi ionizované fragmenty separovaných jader a další částice emitované při štěpení. Jejich energie je v řádu desítek a dokonce stovek MeV, ale pouze elektricky neutrální vysokoenergetická gama kvanta a neutrony mají šanci vyhnout se interakci s hmotou a „uniknout“. Nabité částice rychle ztrácejí energii při srážkách a ionizaci. V tomto případě je emitováno záření – již se však nejedná o tvrdé jaderné záření, ale měkčí, s energií o tři řády menší, ale stále více než dostatečnou k vyražení elektronů z atomů – nejen z vnějších obalů, ale ze všeho obecně. Do toho přichází směs holých jader, stripovaných elektronů a záření o hustotě gramů na centimetr krychlový (zkuste si představit, jak dobře se můžete opálit pod světlem, které nabylo hustoty hliníku!) - vše, co bylo před chvílí nábojem. nějaké zdání rovnováhy. Ve velmi mladé ohnivé kouli dosahuje teplota desítek milionů stupňů.
Ohnivá koule
Zdálo by se, že i měkké záření pohybující se rychlostí světla by mělo zanechávat hmotu, která jej vytvořila, daleko za sebou, ale není tomu tak: ve studeném vzduchu je rozsah kvant energií Kev centimetry a nepohybují se v přímka, ale změnit směr pohybu a při každé interakci znovu vyzařovat. Quanta ionizuje vzduch a šíří se jím jako třešňová šťáva nalitá do sklenice vody. Tento jev se nazývá radiační difúze.
Mladá ohnivá koule exploze o síle 100 kt pár desítek nanosekund po skončení štěpného výbuchu má poloměr 3 m a teplotu téměř 8 milionů Kelvinů. Ale po 30 mikrosekundách je jeho poloměr 18 m, i když teplota klesne pod milion stupňů. Míč požírá prostor a ionizovaný vzduch za jeho přední částí se téměř nehýbe: záření na něj během difúze nemůže přenést významnou hybnost. Do tohoto vzduchu ale pumpuje obrovskou energii, ohřívá ho, a když energie záření dojde, kulička začne růst kvůli expanzi horkého plazmatu a praskne zevnitř s tím, co bývalo nábojem. Plazmový obal se rozpíná jako nafouknutá bublina a ztenčuje se. Na rozdíl od bubliny ji samozřejmě nic nenafukuje: s uvnitř nezůstane téměř žádná hmota, vše letí setrvačností ze středu, ale 30 mikrosekund po výbuchu je rychlost tohoto letu více než 100 km/s a hydrodynamický tlak v hmotě je více než 150 000 atm! Skořápka není předurčena k tomu, aby se stala příliš tenkou, praskne a vytvoří „puchýře“.
Ve vakuové neutronové trubici je mezi terčíkem nasyceným tritiem (katodou) 1 a sestavou anody 2 aplikováno pulzní napětí sto kilovoltů. Když je napětí maximální, je nutné, aby mezi anodou a katodou byly ionty deuteria, které je třeba urychlit. K tomu slouží iontový zdroj. Na její anodu 3 je aplikován zapalovací impuls a výboj, procházející po povrchu deuteriem nasycené keramiky 4, vytváří ionty deuteria. Po zrychlení bombardují terč nasycený tritiem, v důsledku čehož se uvolní energie 17,6 MeV a vytvoří se neutrony a jádra helia-4. Z hlediska složení částic a dokonce i výdeje energie je tato reakce totožná s fúzí – procesem fúze lehkých jader. V padesátých letech tomu mnozí věřili, ale později se ukázalo, že v trubici dochází k „rozrušení“: v cíli „uvízne“ proton nebo neutron (který tvoří iont deuteria urychlovaný elektrickým polem). jádro (tritium). Pokud se proton zasekne, neutron se odlomí a uvolní se.
Který z mechanismů přenosu energie ohnivé koule životní prostředí převládá, závisí na síle exploze: je-li velká, hraje hlavní roli difúze záření, je-li malá, hraje hlavní roli rozpínání plazmové bubliny. Je jasné, že přechodný případ je možný, když jsou oba mechanismy účinné.
Proces zachycuje nové vrstvy vzduchu; již není dostatek energie na odstranění všech elektronů z atomů. Energie ionizované vrstvy a úlomků bubliny plazmatu už nejsou schopny pohnout obrovskou hmotou před sebou a znatelně zpomalit. Ale to, co bylo vzduchem před výbuchem, se pohne, odtrhne se od míče, pohltí další a další vrstvy studeného vzduchu... Začíná vznik rázové vlny.
Rázová vlna a atomový hřib
Když se rázová vlna oddělí od ohnivé koule, změní se charakteristika vyzařující vrstvy a prudce vzroste síla záření v optické části spektra (tzv. první maximum). Dále soutěží procesy osvětlení a změny průhlednosti okolního vzduchu, což vede k realizaci druhého maxima, méně výkonného, ale mnohem delšího - natolik, že výkon světelné energie je větší než v prvním maximu. .
V blízkosti výbuchu se vše kolem vypařuje, dále taje, ale ještě dále, kde tepelný tok již nestačí k roztavení pevné látky, půda, skály, domy proudí jako kapalina pod monstrózním tlakem plynu, ničí všechna pevná pouta, zahřátá do záře nesnesitelné pro oči.
A konečně, rázová vlna jde daleko od bodu výbuchu, kde zůstává uvolněný a oslabený, ale mnohokrát expandovaný oblak zkondenzovaných par, který se změnil v drobný a velmi radioaktivní prach z toho, co bylo plazmou nálože, a z čeho byl ve své hrozné hodině blízko místu, odkud by se měl člověk držet co nejdále. Mrak se začíná zvedat. Ochladí se, změní svou barvu, „nasadí“ si bílou čepici zkondenzované vlhkosti, následovanou prachem z povrchu země, tvoří „nohu“ toho, čemu se běžně říká „atomový hřib“.
Neutronová iniciace
Pozorní čtenáři mohou odhadnout uvolnění energie při výbuchu s tužkou v ruce. Když je doba, po kterou je sestava v superkritickém stavu v řádu mikrosekund, stáří neutronů je v řádu pikosekund a multiplikační faktor je menší než 2, uvolní se asi gigajoule energie, což odpovídá ... 250 kg TNT. Kde jsou kila a megatuny?
Neutrony - pomalé a rychlé
V neštěpné látce, „odrážející se“ od jader, jim neutrony předávají část své energie, čím větší jsou jádra (hmotnostně blíže k nim). Než v více srážkami, jsou zapojeny neutrony, tím více se zpomalují a nakonec se dostanou do tepelné rovnováhy s okolní hmotou - jsou termalizovány (to trvá milisekundy). Rychlost tepelného neutronu je 2200 m/s (energie 0,025 eV). Neutrony mohou uniknout z moderátoru a jsou zachyceny jeho jádry, ale s mírou jejich schopnost vstupovat do jaderných reakcí výrazně roste, takže neutrony, které se „neztrácejí“, více než kompenzují pokles počtu.
Je-li tedy koule štěpného materiálu obklopena moderátorem, mnoho neutronů opustí moderátor nebo se v něm pohltí, ale najdou se i takové, které se do koule vrátí („odrazí“) a poté, co ztratí svou energii, mnohem pravděpodobněji způsobí štěpné události. Pokud je koule obklopena vrstvou berylia o tloušťce 25 mm, lze ušetřit 20 kg U235 a přesto dosáhnout kritického stavu sestavy. Ale takové úspory přicházejí za cenu času: každá další generace neutronů se musí nejprve zpomalit, než dojde ke štěpení. Toto zpoždění snižuje počet generací neutronů narozených za jednotku času, což znamená, že uvolňování energie je zpožděno. Čím méně štěpného materiálu je v sestavě, tím více moderátoru je potřeba k rozvoji řetězové reakce a ke štěpení dochází se stále nižší energií neutronů. V extrémním případě, kdy je kritičnosti dosaženo pouze tepelnými neutrony, například v roztoku uranových solí v dobrém moderátoru - vodě, je hmotnost sestav stovky gramů, ale roztok se prostě periodicky vaří. Uvolněné bublinky páry snižují průměrnou hustotu štěpné látky, řetězová reakce se zastaví, a když bubliny opustí kapalinu, propuknutí štěpení se opakuje (pokud nádobu ucpete, pára ji roztrhne - ale to bude tepelný výbuch, postrádající všechny typické „jaderné“ znaky).
Faktem je, že štěpný řetězec v sestavě nezačíná jedním neutronem: v požadované mikrosekundě jsou do superkritické sestavy vstřikovány miliony. V prvních jaderných náložích k tomu sloužily izotopové zdroje umístěné v dutině uvnitř plutoniové sestavy: polonium-210 se v okamžiku stlačení spojilo s beryliem a svými alfa částicemi způsobilo emisi neutronů. Všechny izotopové zdroje jsou ale dost slabé (první americký produkt vygeneroval méně než milion neutronů za mikrosekundu) a polonium velmi rychle podléhá zkáze – snižuje svou aktivitu na polovinu za pouhých 138 dní. Proto byly izotopy nahrazeny méně nebezpečnými (které nevyzařují, když nejsou zapnuté), a hlavně neutronovými trubicemi, které vyzařují intenzivněji (viz postranní panel): za pár mikrosekund (doba trvání pulzu tvořeného trubicí ) se rodí stovky milionů neutronů. Ale pokud to nefunguje nebo funguje ve špatnou dobu, dojde k takzvanému třesku nebo „zilch“ – tepelnému výbuchu nízkého výkonu.
Explodoval poblíž Nagasaki. Smrt a zkáza, které tyto výbuchy doprovázely, byly bezprecedentní. Strach a hrůza zachvátily celou japonskou populaci a donutily je vzdát se za méně než měsíc.
Po skončení druhé světové války však atomové zbraně neustoupily do pozadí. Vypuknutí studené války se stalo obrovským psychologický faktor tlak mezi SSSR a USA. Obě strany investovaly obrovské množství peněz do vývoje a výstavby nových jaderných elektráren. Na naší planetě se tak za 50 let nashromáždilo několik tisíc atomových obalů. To je docela dost na to, abyste několikrát zničili veškerý život. Z tohoto důvodu byla koncem 90. let podepsána první odzbrojovací smlouva mezi Spojenými státy a Ruskem, která měla snížit nebezpečí globální katastrofa. Navzdory tomu má v současnosti 9 zemí jaderné zbraně, čímž se jejich obrana dostává na jinou úroveň. V tomto článku se podíváme na to, proč atomové zbraně získaly svou ničivou sílu a jak atomové zbraně fungují.
Abychom pochopili plnou sílu atomových bomb, je nutné porozumět pojmu radioaktivita. Jak víte, nejmenší strukturní jednotkou hmoty, která tvoří celý svět kolem nás, je atom. Atom se zase skládá z jádra a něčeho, co kolem něj rotuje. Jádro se skládá z neutronů a protonů. Elektrony mají záporný náboj a protony kladný náboj. Neutrony, jak jejich název napovídá, jsou neutrální. Obvykle se počet neutronů a protonů rovná počtu elektronů v jednom atomu. Vlivem vnějších sil se však počet částic v atomech látky může změnit.
Zajímá nás pouze možnost, kdy se změní počet neutronů a vytvoří se izotop látky. Některé izotopy látky jsou stabilní a vyskytují se přirozeně, zatímco jiné jsou nestabilní a mají tendenci se rozkládat. Například uhlík má 6 neutronů. Existuje také izotop uhlíku se 7 neutrony - poměrně stabilní prvek vyskytující se v přírodě. Izotop uhlíku s 8 neutrony je již nestabilní prvek a má tendenci se rozkládat. Toto je radioaktivní rozpad. V tomto případě nestabilní jádra vyzařují tři typy paprsků:
1. Alfa paprsky jsou celkem neškodný proud alfa částic, který lze zastavit tenkým listem papíru a nemůže způsobit škodu.
I kdyby živé organismy dokázaly přežít první dva, vlna záření způsobuje velmi přechodnou nemoc z ozáření, která zabíjí během několika minut. Takové poškození je možné v okruhu několika set metrů od výbuchu. Až několik kilometrů od výbuchu nemoc z ozáření zabije člověka během několika hodin nebo dní. Osoby mimo bezprostřední výbuch mohou být také vystaveny radiaci konzumací potravin a vdechováním z kontaminované oblasti. Navíc záření nezmizí okamžitě. Hromadí se v prostředí a může otrávit živé organismy ještě mnoho desetiletí po výbuchu.
Škody způsobené jadernými zbraněmi jsou příliš nebezpečné na to, aby je bylo možné použít za jakýchkoli okolností. Nevyhnutelně tím trpí civilní obyvatelstvo a na přírodě jsou způsobeny nenapravitelné škody. Proto je hlavním využitím jaderných bomb v naší době odstrašení od útoku. Dokonce i testování jaderných zbraní je v současnosti na většině území naší planety zakázáno.
Ale to je něco, co často nevíme. A proč jaderná bomba taky vybuchne...
Začněme z dálky. Každý atom má jádro a jádro se skládá z protonů a neutronů – to ví snad každý. Stejně tak všichni viděli periodickou tabulku. Ale proč jsou chemické prvky v něm umístěny tak a ne jinak? Určitě ne proto, že by to tak chtěl Mendělejev. Atomové číslo každého prvku v tabulce udává, kolik protonů je v jádře atomu tohoto prvku. Jinými slovy, železo je v tabulce číslo 26, protože v atomu železa je 26 protonů. A pokud jich není 26, už to není železo.
Ale v jádrech téhož prvku mohou být neutrony různá množství, což znamená, že hmotnost jader se mění. Atomy stejného prvku s různou hmotností se nazývají izotopy. Uran má několik takových izotopů: nejběžnějším v přírodě je uran-238 (jeho jádro má 92 protonů a 146 neutronů, celkem 238). Je radioaktivní, ale nemůžete z něj vyrobit jadernou bombu. Ale izotop uranu-235, jehož malé množství se nachází v uranové rudy, vhodné pro jadernou nálož.
Čtenář se mohl setkat s výrazy „obohacený uran“ a „ochuzený uran“. Obohacený uran obsahuje více uranu-235 než přírodní uran; ve vyčerpaném stavu odpovídajícím způsobem méně. Obohacený uran lze použít k výrobě plutonia, dalšího prvku vhodného pro jadernou bombu (v přírodě se téměř nevyskytuje). Jak se obohacuje uran a jak se z něj získává plutonium, to je téma na jinou diskusi.
Proč tedy jaderná bomba vybuchne? Faktem je, že některá těžká jádra mají tendenci se rozpadat, pokud jsou zasažena neutronem. A na volný neutron nebudete muset dlouho čekat – poletuje jich spousta. Takový neutron tedy zasáhne jádro uranu-235 a tím ho rozbije na „fragmenty“. Tím se uvolní několik dalších neutronů. Dokážete odhadnout, co se stane, když se kolem budou nacházet jádra stejného prvku? Je to tak, dojde k řetězové reakci. Takhle se to děje.
V jaderném reaktoru, kde je uran-235 „rozpuštěn“ ve stabilnějším uranu-238, k výbuchu za normálních podmínek nedochází. Většina neutronů, které vylétají z rozkládajících se jader, odletí do mléka, aniž by nalezla jádra uranu-235. V reaktoru dochází k rozpadu jader „pomalu“ (ale to stačí na to, aby reaktor dodal energii). V jediném kusu uranu-235, pokud má dostatečnou hmotnost, neutrony zaručeně rozbijí jádra, spustí se řetězová reakce jako lavina a... Stop! Pokud totiž vyrobíte kus uranu-235 nebo plutonia o hmotnosti potřebné k výbuchu, okamžitě exploduje. O to nejde.
Co když vezmete dva kusy podkritické hmoty a přitlačíte je proti sobě pomocí dálkově ovládaného mechanismu? Obě umístěte například do tuby a na jednu připevněte práškovou náplň tak, aby ve správnou chvíli jeden kus, jako projektil, vystřelil na druhý. Zde je řešení problému.
Můžete to udělat jinak: vezměte kulovitý kus plutonia a na celý jeho povrch připevněte výbušné nálože. Když tyto nálože vybuchnou na povel zvenčí, jejich exploze stlačí plutonium ze všech stran, stlačí ho na kritickou hustotu a dojde k řetězové reakci. Zde je však důležitá přesnost a spolehlivost: všechny výbušné náplně musí vybuchnout současně. Pokud některé z nich fungují a některé ne, nebo některé pracují pozdě, nedojde k žádnému jadernému výbuchu: plutonium nebude stlačeno na kritickou hmotnost, ale rozptýlí se ve vzduchu. Místo jaderné bomby dostanete takzvanou „špinavou“.
Takto vypadá jaderná bomba typu imploze. Nálože, které mají vytvořit řízený výbuch, jsou vyrobeny ve formě mnohostěnů, aby co nejtěsněji pokryly povrch plutoniové koule.
První typ zařízení se nazýval dělové zařízení, druhý typ - implozní zařízení.
Bomba „Little Boy“ svržená na Hirošimu měla nálož uranu-235 a zařízení kanónového typu. Bomba Fat Man odpálená nad Nagasaki nesla plutoniovou nálož a výbušné zařízení bylo imploze. V dnešní době se zařízení typu pistole téměř nepoužívají; imploze jsou složitější, ale zároveň umožňují regulovat hmotnost jaderné nálože a utratit ji racionálněji. A plutonium nahradilo uran-235 jako jadernou výbušninu.
Uplynulo několik let a fyzici nabídli armádě ještě silnější bombu - termonukleární bombu nebo, jak se také říká, vodíkovou bombu. Ukazuje se, že vodík exploduje silněji než plutonium?
Vodík je skutečně výbušný, ale ne tak výbušný. Ve vodíkové bombě však není žádný „obyčejný“ vodík, využívá jeho izotopy – deuterium a tritium. Jádro „obyčejného“ vodíku má jeden neutron, deuterium má dva a tritium tři.
V jaderné bombě jsou jádra těžkého prvku rozdělena na jádra lehčích. Jde do termonukleární obrácený proces: lehká jádra splývají mezi sebou v těžší. Například jádra deuteria a tritia se spojí a vytvoří jádra helia (jinak známá jako částice alfa) a „extra“ neutron je vyslán do „volného letu“. Tím se uvolní podstatně více energie než při rozpadu jader plutonia. Mimochodem, přesně tento proces probíhá na Slunci.
Fúzní reakce je však možná pouze při ultravysokých teplotách (proto se nazývá termonukleární). Jak nechat reagovat deuterium a tritium? Ano, je to velmi jednoduché: musíte použít jadernou bombu jako rozbušku!
Protože deuterium a tritium jsou samy o sobě stabilní, jejich náboj v termonukleární bombě může být libovolně obrovský. To znamená, že termonukleární bombu lze vyrobit nesrovnatelně silnější než „jednoduchou“ jadernou. „Dítě“ svržené na Hirošimu mělo ekvivalent TNT přibližně 18 kilotun a bylo nejsilnější H-bomba(takzvaná „Car Bomba“, známá také jako „Kuzkova matka“) – již 58,6 megatun, více než 3255krát silnější než „Baby“!
„Hříbkový“ mrak z Car Bomby vystoupal do výšky 67 kilometrů a tlaková vlna třikrát kroužila Země.
Taková gigantická síla je však zjevně přehnaná. Poté, co si vojenští inženýři a fyzici „dostatečně pohráli“ s megatunovými bombami, vydali se jinou cestou – cestou miniaturizace jaderných zbraní. Ve své obvyklé podobě mohou být jaderné zbraně shozeny ze strategických bombardérů, jako jsou letecké bomby, nebo z nich mohou být odpáleny balistické střely; pokud je miniaturizujete, získáte kompaktní jadernou nálož, která nezničí vše na kilometry kolem a kterou lze umístit na dělostřelecký granát nebo střelu vzduch-země. Zvýší se mobilita a rozšíří se okruh úkolů k řešení. Kromě strategických jaderných zbraní dostaneme i taktické.
Pro taktické jaderné zbraně byly vyvinuty různé nosné systémy – jaderná děla, minomety, bezzákluzové pušky (například Američan Davy Crockett). SSSR měl dokonce projekt jaderné kulky. Pravda, muselo se od toho upustit – jaderné střely byly tak nespolehlivé, tak složité a drahé na výrobu a skladování, že v nich nemělo smysl.
"Davy Crockett." Řada těchto jaderných zbraní byla ve výzbroji amerických ozbrojených sil a západoněmecký ministr obrany se jimi neúspěšně snažil vyzbrojit Bundeswehr.
Když už mluvíme o malých jaderných zbraních, stojí za zmínku další typ jaderné zbraně - neutronová bomba. Plutoniový náboj v něm je malý, ale to není nutné. Pokud termonukleární bomba sleduje cestu zvyšování síly výbuchu, pak neutronová bomba spoléhá na další škodlivý faktor - záření. Pro zvýšení radiace obsahuje neutronová bomba zásobu izotopu berylia, který při výbuchu produkuje obrovské množství rychlých neutronů.
Podle jejích tvůrců by neutronová bomba měla zabít nepřátelský personál, ale ponechat zařízení nedotčené, které pak může být zachyceno během ofenzívy. V praxi to dopadlo poněkud jinak: ozářená zařízení se stávají nepoužitelnými – kdo se odváží pilotovat, velmi brzy si „vydělá“ nemoc z ozáření. To nic nemění na skutečnosti, že výbuch neutronové bomby je schopen zasáhnout nepřítele přes pancéřování tanku; neutronová munice byla vyvinuta Spojenými státy speciálně jako zbraň proti sovětským tankovým formacím. Brzy však bylo vyvinuto pancéřování tanků, které poskytovalo jakousi ochranu před proudem rychlých neutronů.
Další typ jaderné zbraně byl vynalezen v roce 1950, ale nikdy (pokud je známo) nebyl vyroben. Jedná se o tzv. kobaltovou bombu – jadernou nálož s kobaltovým pláštěm. Během exploze se kobalt, ozářený proudem neutronů, stává extrémně radioaktivním izotopem a je rozptýlen po celé oblasti a kontaminuje ji. Jen jedna taková dostatečně silná bomba by mohla pokrýt celou zeměkouli kobaltem a zničit celé lidstvo. Naštěstí tento projekt zůstal projektem.
Co říci závěrem? Jaderná bomba je opravdu strašná zbraň a zároveň (jaký paradox!) pomohla udržet relativní mír mezi supervelmocemi. Pokud má váš soupeř jaderná zbraň, desetkrát si rozmyslíš, než na něj zaútočíš. Žádná země s jaderným arzenálem nebyla nikdy napadena zvenčí a od roku 1945 neproběhly žádné války mezi velké státy. Doufejme, že žádné nebudou.
V oblasti jaderného výbuchu jsou dvě klíčové oblasti: centrum a epicentrum. V centru exploze přímo nastává proces uvolňování energie. Epicentrum je projekce tohoto procesu na zemi resp vodní plocha. Energie jaderného výbuchu, projektovaná na zem, může vést k seismickým otřesům, které se šíří na značnou vzdálenost. Tyto otřesy poškozují životní prostředí pouze v okruhu několika set metrů od místa výbuchu.
Škodlivé faktory
Atomové zbraně mají následující ničivé faktory:
- Radioaktivní kontaminace.
- Světelné záření.
- Rázová vlna.
- Elektromagnetický impuls.
- Pronikající záření.
Následky výbuchu atomová bomba destruktivní pro všechno živé. Kvůli propuštění obrovské množství Lehká a teplá energie, výbuch jaderného projektilu je doprovázen jasným zábleskem. Síla tohoto záblesku je několikanásobně silnější než sluneční paprsky, takže v okruhu několika kilometrů od místa výbuchu hrozí nebezpečí poškození světelným a tepelným zářením.
Dalším nebezpečným škodlivým faktorem atomových zbraní je záření generované při výbuchu. Trvá jen minutu po výbuchu, ale má maximální průbojnou sílu.
Rázová vlna má velmi silný destruktivní účinek. Doslova setře vše, co jí stojí v cestě. Pronikající záření představuje nebezpečí pro všechny živé bytosti. U lidí způsobuje rozvoj nemoci z ozáření. Inu, elektromagnetický impuls technologii jen škodí. Dohromady představují škodlivé faktory atomového výbuchu obrovské nebezpečí.
První testy
V celé historii atomové bomby projevila o její vytvoření největší zájem Amerika. Koncem roku 1941 vyčlenilo vedení země do této oblasti obrovské množství peněz a prostředků. Vedoucím projektu byl jmenován Robert Oppenheimer, kterého mnozí považují za tvůrce atomové bomby. Ve skutečnosti byl prvním, kdo dokázal přivést myšlenku vědců k životu. V důsledku toho se 16. července 1945 v poušti Nového Mexika uskutečnil první test atomové bomby. Pak se Amerika rozhodla, že k úplnému ukončení války potřebuje porazit Japonsko, spojence nacistického Německa. Pentagon rychle vybral cíle pro první jaderné útoky, které se měly stát názornou ilustrací síly amerických zbraní.
6. srpna 1945 byla na město Hirošima svržena americká atomová bomba, cynicky nazývaná „Little Boy“. Výstřel se ukázal být prostě dokonalý - bomba explodovala ve výšce 200 metrů od země, díky čemuž její tlaková vlna způsobila městu strašlivé škody. V oblastech daleko od centra byla převržena kamna na uhlí, což vedlo k těžkým požárům.
Po jasném záblesku následovala vlna veder, která během 4 sekund dokázala roztavit tašky na střechách domů a spálit telegrafní sloupy. Po vlně veder následovala rázová vlna. Vítr, který se prohnal městem rychlostí asi 800 km/h, zdemoloval vše, co mu stálo v cestě. Ze 76 000 budov, které se ve městě před výbuchem nacházely, bylo asi 70 000 zcela zničeno. Pár minut po výbuchu začal z nebe padat déšť, jehož velké kapky byly černé. Déšť padal kvůli tvorbě obrovského množství kondenzátu, skládajícího se z páry a popela, v chladných vrstvách atmosféry.
Lidé, kteří byli zasaženi ohnivou koulí v okruhu 800 metrů od místa výbuchu, se proměnili v prach. Ti, kteří byli o něco dále od výbuchu, měli spálenou kůži, jejíž zbytky strhla rázová vlna. Černý radioaktivní déšť zanechal na kůži přeživších nevyléčitelné popáleniny. U těch, kterým se nějakým zázrakem podařilo uprchnout, se brzy začaly projevovat příznaky nemoci z ozáření: nevolnost, horečka a záchvaty slabosti.
Tři dny po bombardování Hirošimy zaútočila Amerika na další japonské město – Nagasaki. Druhý výbuch měl stejně katastrofální následky jako první.
Během několika sekund zničily dvě atomové bomby statisíce lidí. Rázová vlna prakticky smetla Hirošimu z povrchu Země. Více než polovina mistní obyvatelé(asi 240 tisíc lidí) na následky zranění okamžitě zemřelo. Ve městě Nagasaki zemřelo při výbuchu asi 73 tisíc lidí. Mnoho z těch, kteří přežili, bylo vystaveno silné radiaci, která způsobila neplodnost, nemoc z ozáření a rakovinu. V důsledku toho někteří z přeživších zemřeli ve strašné agónii. Použití atomové bomby v Hirošimě a Nagasaki ilustrovalo strašlivou sílu těchto zbraní.
Vy i já už víme, kdo vynalezl atomovou bombu, jak funguje a jaké následky může mít. Nyní zjistíme, jak to bylo s jadernými zbraněmi v SSSR.
Po bombardování japonských měst si J. V. Stalin uvědomil, že vytvoření sovětské atomové bomby je otázkou národní bezpečnost. 20. srpna 1945 byl v SSSR vytvořen výbor pro jadernou energetiku, do jehož čela byl jmenován L. Berija.
Stojí za zmínku, že práce v tomto směru probíhaly v Sovětském svazu od roku 1918 a v roce 1938 byla na Akademii věd vytvořena zvláštní komise pro atomové jádro. S vypuknutím druhé světové války byla veškerá práce v tomto směru zmrazena.
V roce 1943 zpravodajští důstojníci SSSR převezli z Anglie materiály z uzavřených vědeckých prací v oblasti jaderné energetiky. Tyto materiály ilustrovaly, že práce zahraničních vědců na vytvoření atomové bomby udělala vážný pokrok. Američtí obyvatelé zároveň přispěli k zavedení spolehlivých sovětských agentů do hlavních center jaderný výzkum USA. Agenti předávali informace o novém vývoji sovětským vědcům a inženýrům.
Technický úkol
Když se v roce 1945 otázka vytvoření sovětské jaderné bomby stala téměř prioritou, jeden z vedoucích projektu, Yu Khariton, vypracoval plán vývoje dvou verzí střely. 1. června 1946 byl plán podepsán vrchním vedením.
Podle zadání potřebovali konstruktéři postavit RDS (speciální proudový motor) dvou modelů:
- RDS-1. Bomba s plutoniovou náplní, která je odpálena sférickou kompresí. Zařízení bylo zapůjčeno od Američanů.
- RDS-2. Dělová bomba se dvěma uranovými náplněmi sbíhajícími se v hlavni zbraně před dosažením kritického množství.
V historii nechvalně známé RDS byla nejběžnější, i když vtipnou formulací fráze „Rusko to dělá samo“. Vynalezl ji Kharitonův zástupce K. Shchelkin. Tato fráze velmi přesně vyjadřuje podstatu díla, alespoň pro RDS-2.
Když se to Amerika naučila Sovětský svaz vlastní tajemství výroby jaderných zbraní, má touhu po rychlé eskalaci preventivní války. V létě 1949 se objevil plán „Troyan“, podle kterého bylo plánováno zahájení 1. ledna 1950 bojování proti SSSR. Poté bylo datum útoku posunuto na začátek roku 1957, ovšem s podmínkou, že se k němu připojí všechny země NATO.
Testy
Když informace o amerických plánech dorazily zpravodajskými kanály do SSSR, práce sovětských vědců se výrazně zrychlila. Západní experti věřili, že atomové zbraně budou v SSSR vytvořeny nejdříve v letech 1954-1955. Testy první atomové bomby v SSSR proběhly ve skutečnosti již v srpnu 1949. 29. srpna bylo na zkušebním místě v Semipalatinsku vyhozeno do povětří zařízení RDS-1. Na jeho vzniku se podílel velký tým vědců v čele s Igorem Vasilievičem Kurčatovem. Design náboje patřil Američanům a elektronické zařízení bylo vytvořeno od nuly. První atomová bomba v SSSR explodovala o síle 22 kt.
Kvůli pravděpodobnosti odvetného úderu byl trojský plán, který zahrnoval jaderný útok na 70 sovětských měst, zmařen. Testy v Semipalatinsku znamenaly konec amerického monopolu na držení atomových zbraní. Vynález Igora Vasiljeviče Kurčatova zcela zničil vojenské plány Ameriky a NATO a zabránil rozvoji další světové války. Tak začala éra míru na Zemi, která existuje pod hrozbou absolutního zničení.
"Jaderný klub" světa
Jaderné zbraně dnes nemá jen Amerika a Rusko, ale i řada dalších států. Sbírka zemí, které vlastní takové zbraně, se běžně nazývá „jaderný klub“.
To zahrnuje:
- Amerika (od roku 1945).
- SSSR a nyní Rusko (od roku 1949).
- Anglie (od roku 1952).
- Francie (od roku 1960).
- Čína (od roku 1964).
- Indie (od roku 1974).
- Pákistán (od roku 1998).
- Korea (od roku 2006).
Izrael má také jaderné zbraně, i když vedení země odmítá jejich přítomnost komentovat. Kromě toho na území zemí NATO (Itálie, Německo, Turecko, Belgie, Nizozemsko, Kanada) a spojenců (Japonsko, Jižní Korea navzdory oficiálnímu odmítnutí) existují americké jaderné zbraně.
Ukrajina, Bělorusko a Kazachstán, které vlastnily část jaderných zbraní SSSR, převedly po rozpadu Unie své bomby do Ruska. Stala se jediným dědicem jaderného arzenálu SSSR.
Závěr
Dnes jsme se dozvěděli, kdo vynalezl atomovou bombu a co to je. Shrneme-li výše uvedené, můžeme dojít k závěru, že jaderné zbraně dnes jsou nejmocnějším nástrojem globální politika, pevně zakotvená ve vztazích mezi zeměmi. Na jedné straně je to účinný odstrašující prostředek a na druhé přesvědčivý argument pro předcházení vojenské konfrontaci a posilování mírových vztahů mezi státy. Atomové zbraně jsou symbolem celé éry, která vyžaduje obzvláště pečlivé zacházení.
Po skončení druhé světové války se země protihitlerovské koalice rychle snažily předběhnout ve vývoji silnější jaderné bomby.
První test, který provedli Američané na skutečných objektech v Japonsku, vyhrotil situaci mezi SSSR a USA na maximum. Silné výbuchy, které hřměly japonskými městy a prakticky v nich zničily veškerý život, donutily Stalina opustit mnoho nároků na světové scéně. Většina sovětských fyziků byla naléhavě „vržena“ do vývoje jaderných zbraní.
Kdy a jak se objevily jaderné zbraně?
Za rok zrodu atomové bomby lze považovat rok 1896. Tehdy francouzský chemik A. Becquerel zjistil, že uran je radioaktivní. Řetězová reakce uranu vytváří silnou energii, která slouží jako základ pro hrozný výbuch. Je nepravděpodobné, že by si Becquerel představoval, že jeho objev povede k vytvoření jaderných zbraní - nejstrašnější zbraně na celém světě.
Konec 19. - začátek 20. stol bod zvratu v historii vynálezu jaderných zbraní. Během této doby byli vědci z celého světa schopni objevit následující zákony, paprsky a prvky:
- paprsky alfa, gama a beta;
- Bylo objeveno mnoho izotopů chemické prvky mající radioaktivní vlastnosti;
- Zákon byl objeven radioaktivní rozpad, která určuje časovou a kvantitativní závislost intenzity radioaktivního rozpadu v závislosti na počtu radioaktivních atomů ve zkušebním vzorku;
- Zrodila se jaderná izometrie.
Ve 30. letech se mohli poprvé rozdělit atomové jádro uran s absorpcí neutronů. Současně byly objeveny pozitrony a neurony. To vše dalo silný impuls k vývoji zbraní, které využívaly atomovou energii. V roce 1939 byl patentován první design atomové bomby na světě. Udělal to fyzik z Francie Frederic Joliot-Curie.
V důsledku dalšího výzkumu a vývoje v této oblasti se zrodila jaderná bomba. Síla a dosah ničení moderních atomových bomb je tak velká, že ji země, která má jaderný potenciál, prakticky nepotřebuje mocná armáda protože jedna atomová bomba může zničit celý stát.
Jak funguje atomová bomba?
Atomová bomba se skládá z mnoha prvků, z nichž hlavní jsou:
- tělo atomové bomby;
- Automatizační systém, který řídí proces výbuchu;
- Jaderná nálož nebo hlavice.
Automatizační systém je umístěn v těle atomové bomby spolu s jadernou náloží. Konstrukce pouzdra musí být dostatečně spolehlivá, aby chránila hlavici před různými druhy vnější faktory a dopady. Například různé mechanické, teplotní či podobné vlivy, které mohou vést k neplánované explozi obrovské síly, která může zničit vše kolem.
Úkolem automatizace je plná kontrola nad zajištěním toho, že k výbuchu dojde ve správný čas, takže systém se skládá z následujících prvků:
- Zařízení odpovědné za nouzovou detonaci;
- Napájení automatizačního systému;
- Systém detonačních senzorů;
- Napínací zařízení;
- Bezpečnostní zařízení.
Když byly provedeny první testy, byly na letouny, kterým se podařilo opustit postiženou oblast, dodány jaderné bomby. Moderní atomové bomby jsou tak silné, že je lze dopravit pouze pomocí řízených, balistických nebo alespoň protiletadlových střel.
Používá se v atomových bombách různé systémy detonace. Nejjednodušší z nich je konvenční zařízení, které se spustí, když projektil zasáhne cíl.
Jednou z hlavních charakteristik jaderných bomb a střel je jejich rozdělení do ráží, které jsou tří typů:
- Malé, síla atomových bomb tohoto kalibru odpovídá několika tisícům tun TNT;
- Střední (výkon výbuchu – několik desítek tisíc tun TNT);
- Velký, jehož nabíjecí výkon se měří v milionech tun TNT.
Je zajímavé, že síla všech jaderných bomb se nejčastěji měří přesně v ekvivalentu TNT, protože atomové zbraně nemají vlastní stupnici pro měření síly výbuchu.
Algoritmy pro provoz jaderných bomb
Jakákoli atomová bomba funguje na principu využití jaderné energie, která se uvolňuje při jaderné reakci. Tento postup je založen buď na dělení těžkých jader, nebo na syntéze lehkých. Protože během této reakce se uvolňuje obrovské množství energie a v nejkratší dobu, poloměr zničení jaderné bomby je velmi působivý. Kvůli této vlastnosti jsou jaderné zbraně klasifikovány jako zbraně hromadného ničení.
Během procesu, který je spuštěn výbuchem atomové bomby, existují dva hlavní body:
- Toto je bezprostřední centrum výbuchu, kde probíhá jaderná reakce;
- Epicentrum výbuchu, které se nachází na místě, kde vybuchla bomba.
Jaderná energie uvolněná při výbuchu atomové bomby je tak silná, že na zemi začnou seismické otřesy. Tyto otřesy zároveň způsobují přímou destrukci pouze na vzdálenost několika set metrů (ačkoli pokud vezmete v úvahu sílu výbuchu samotné bomby, tyto otřesy již nic neovlivňují).
Faktory poškození při jaderném výbuchu
Výbuch jaderné bomby nezpůsobí jen hroznou okamžitou zkázu. Následky tohoto výbuchu pocítí nejen lidé zachycení v zasažené oblasti, ale i jejich děti narozené po atomovém výbuchu. Typy ničení atomovými zbraněmi jsou rozděleny do následujících skupin:
- Světelné záření, které vzniká přímo při výbuchu;
- Rázová vlna šířená bombou bezprostředně po výbuchu;
- Elektromagnetický impuls;
- Pronikající záření;
- Radioaktivní kontaminace, která může trvat desítky let.
I když se na první pohled jeví záblesk světla jako nejméně hrozivý, ve skutečnosti je výsledkem uvolnění obrovského množství tepelné a světelné energie. Jeho síla a síla daleko převyšuje sílu slunečních paprsků, takže poškození světlem a teplem může být fatální na vzdálenost několika kilometrů.
Radiace uvolněná při výbuchu je také velmi nebezpečná. Přestože nepůsobí dlouho, dokáže infikovat vše kolem, protože jeho penetrační síla je neuvěřitelně vysoká.
Rázová vlna při atomovém výbuchu působí podobně jako stejná vlna při konvenčních explozích, jen její síla a poloměr ničení jsou mnohem větší. Během pár sekund způsobí nenapravitelné škody nejen na lidech, ale i na zařízení, budovách a okolním prostředí.
Pronikající záření vyvolává rozvoj nemoci z ozáření a elektromagnetický impuls představuje nebezpečí pouze pro zařízení. Kombinace všech těchto faktorů plus síla výbuchu dělá z atomové bomby nejnebezpečnější zbraň na světě.
První testy jaderných zbraní na světě
První zemí, která vyvinula a testovala jaderné zbraně, byly Spojené státy americké. Byla to americká vláda, která přidělila obrovské finanční dotace na vývoj nových slibných zbraní. Do konce roku 1941 bylo do Spojených států pozváno mnoho vynikajících vědců v oblasti vývoje atomů, kteří do roku 1945 dokázali představit prototyp atomové bomby vhodný pro testování.
První testy atomové bomby vybavené výbušným zařízením na světě byly provedeny v poušti v Novém Mexiku. Bomba s názvem „Gadget“ byla odpálena 16. července 1945. Výsledek testu byl pozitivní, ačkoli armáda požadovala testování jaderné bomby v reálných bojových podmínkách.
Pentagon viděl, že do vítězství hitlerovské koalice zbývá jen krůček a taková příležitost se už nemusí naskytnout, rozhodl se zasáhnout jaderný útok podle posledního spojence nacistického Německa – Japonska. Kromě toho mělo použití jaderné bomby vyřešit několik problémů najednou:
- Aby se zabránilo zbytečnému krveprolití, které by nevyhnutelně nastalo, kdyby americké jednotky vstoupily na imperiální japonskou půdu;
- Jednou ranou srazit neústupné Japonce na kolena a donutit je přijmout podmínky příznivé pro Spojené státy;
- Ukažte SSSR (jako možnému budoucímu rivalovi), že americká armáda má jedinečnou zbraň schopnou vymazat jakékoli město z povrchu zemského;
- A samozřejmě v praxi vidět, čeho jsou jaderné zbraně schopny v reálných bojových podmínkách.
6. srpna 1945 byla na japonské město Hirošima svržena první atomová bomba na světě, která byla použita při vojenských operacích. Této bombě se říkalo „Baby“, protože vážila 4 tuny. Svržení bomby bylo pečlivě naplánováno a zasáhlo přesně tam, kde bylo plánováno. Ty domy, které tlaková vlna nezničila, shořely, protože kamna, která spadla do domů, zažehly požáry a celé město zachvátily plameny.
Po jasném záblesku následovala vlna veder, která spálila veškerý život v okruhu 4 kilometrů a následná rázová vlna zničila většina budov.
Ti, kteří utrpěli úpal v okruhu 800 metrů, byli upáleni zaživa. Tlaková vlna mnohým strhla spálenou kůži. O pár minut později začal padat podivný černý déšť složený z páry a popela. Ti, které zastihl černý déšť, utrpěli nevyléčitelné popáleniny na kůži.
Těch pár, kteří měli to štěstí, že přežili, trpělo nemocí z ozáření, která v té době byla nejen neprobádaná, ale také zcela neznámá. Lidé začali mít horečku, zvracení, nevolnost a záchvaty slabosti.
9. srpna 1945 byla na město Nagasaki svržena druhá americká bomba nazvaná „Fat Man“. Tato bomba měla přibližně stejnou sílu jako první a následky jejího výbuchu byly stejně ničivé, přestože zemřelo o polovinu méně lidí.
Dvě atomové bomby svržené na japonská města byly prvním a jediným případem použití atomových zbraní ve světě. V prvních dnech po bombardování zemřelo více než 300 000 lidí. Dalších asi 150 tisíc zemřelo na nemoc z ozáření.
Po jaderném bombardování japonských měst zažil Stalin pořádný šok. Bylo mu jasné, že otázka vývoje jaderných zbraní v Sovětské Rusko- To je otázka bezpečnosti pro celou zemi. Již 20. srpna 1945 začal pracovat zvláštní výbor pro otázky atomové energie, který urychleně vytvořil I. Stalin.
Přestože výzkum v jaderné fyzice prováděla skupina nadšenců ještě v r carské Rusko, v sovětských dobách tomu nebyla věnována náležitá pozornost. V roce 1938 byl veškerý výzkum v této oblasti zcela zastaven a mnoho jaderných vědců bylo potlačováno jako nepřátelé lidu. Po jaderné výbuchy v Japonsku Sovětská autorita ostře začal obnovovat jaderný průmysl v zemi.
Existují důkazy, že vývoj jaderných zbraní probíhal v nacistickém Německu a byli to němečtí vědci, kteří upravili „surovou“ americkou atomovou bombu, takže vláda USA odstranila z Německa všechny jaderné specialisty a všechny dokumenty související s vývojem jaderných zbraní. zbraně.
Sovětská zpravodajská škola, která za války dokázala obejít všechny cizí zpravodajské služby, předala v roce 1943 do SSSR tajné dokumenty související s vývojem jaderných zbraní. Sovětští agenti byli zároveň infiltrováni do všech velkých amerických jaderných výzkumných center.
V důsledku všech těchto opatření byly již v roce 1946 připraveny technické specifikace pro výrobu dvou jaderných bomb sovětské výroby:
- RDS-1 (s plutoniovým nábojem);
- RDS-2 (se dvěma díly uranové náplně).
Zkratka „RDS“ znamenala „Rusko to dělá samo“, což byla téměř úplná pravda.
Zpráva, že SSSR je připraven uvolnit své jaderné zbraně, donutila americkou vládu k drastickým opatřením. V roce 1949 byl vyvinut trojský plán, podle kterého 70 největší města SSSR plánoval shodit atomové bomby. Jen obavy z odvetného úderu zabránily uskutečnění tohoto plánu.
Tyto alarmující informace pocházejí z Sovětští zpravodajští důstojníci, donutil vědce pracovat v nouzovém režimu. Již v srpnu 1949 proběhly testy první atomové bomby vyrobené v SSSR. Když se Spojené státy o těchto testech dozvěděly, trojský plán byl odložen na neurčito. Začala éra konfrontace dvou supervelmocí, v historii známá jako studená válka.
Nejsilnější jaderná bomba na světě, známá jako „car Bomba“, spadá právě do období „ Studená válka" Vědci SSSR vytvořili nejsilnější bombu v historii lidstva. Jeho síla byla 60 megatun, ačkoli bylo plánováno vytvořit bombu o síle 100 kilotun. Tato bomba byla testována v říjnu 1961. Průměr ohnivé koule během exploze byl 10 kilometrů a tlaková vlna třikrát obletěla zeměkouli. Právě tento test přiměl většinu zemí světa podepsat dohodu o zastavení jaderných testů nejen v zemské atmosféře, ale dokonce i ve vesmíru.
Atomové zbraně jsou sice vynikajícím prostředkem k zastrašování agresivních zemí, na druhou stranu jsou schopny potlačit jakékoli vojenské konflikty v zárodku, protože atomový výbuch může zničit všechny strany konfliktu.