Branduolinio ginklo atominė bomba. Atominės bombos sukūrimo istorija ir veikimo principas
Atominės bombos išradėjas net negalėjo įsivaizduoti, kokias tragiškas pasekmes gali sukelti šis stebuklingas XX amžiaus išradimas. Prieš tai, kai šį superginklą patyrė Japonijos miestų Hirosimos ir Nagasakio gyventojai, buvo nueitas labai ilgas kelias.
Pradžia
1903 m. balandį Paulo Langevino draugai susirinko Paryžiaus sode Prancūzijoje. Priežastis buvo jaunos ir talentingos mokslininkės Marie Curie disertacijos gynimas. Tarp iškilių svečių buvo ir garsusis anglų fizikas Seras Ernestas Rutherfordas. Įpusėjus linksmybėms, buvo užgesintos šviesos. paskelbė visiems, kad dabar bus staigmena. Iškilmingu oru Pierre'as Curie įnešė nedidelį radžio druskų vamzdelį, kuris spindėjo žalia šviesa, sukeldamas nepaprastą susirinkusiųjų džiaugsmą. Ateityje svečiai karštai diskutavo apie šio reiškinio ateitį. Visi sutiko, kad radžio dėka bus išspręsta opi energijos trūkumo problema. Tai įkvėpė visus naujiems tyrimams ir tolimesnėms perspektyvoms. Jei tada jiems tai būtų pasakyta laboratoriniai darbai su radioaktyviais elementais padės pamatus siaubingam XX amžiaus ginklui, nežinia kokia būtų jų reakcija. Tada ir prasidėjo istorija atominė bomba kuris pareikalavo šimtų tūkstančių civilių Japonijos gyventojų.
Žaidimas priekyje
1938 m. gruodžio 17 d. vokiečių mokslininkas Otto Gannas gavo nepaneigiamų įrodymų, kad uranas suskyla į mažesnes. elementariosios dalelės. Tiesą sakant, jam pavyko padalinti atomą. Mokslo pasaulyje tai buvo laikoma nauju etapu žmonijos istorijoje. Otto Gunn nepasidalijo politinės pažiūros trečiasis Reichas. Todėl tais pačiais 1938 metais mokslininkas buvo priverstas persikelti į Stokholmą, kur kartu su Friedrichu Strassmannu tęsė mokslinius tyrimus. Bijodamas, kad fašistinė Vokietija pirmoji gaus baisų ginklą, jis rašo laišką su įspėjimu apie tai. Žinia apie galimą pavyzdį labai sunerimo JAV vyriausybę. Amerikiečiai pradėjo veikti greitai ir ryžtingai.
Kas sukūrė atominę bombą? Amerikos projektas
Dar prieš tai, kai grupei, kurios daugelis buvo pabėgėliai nuo nacių režimo Europoje, buvo pavesta kurti branduolinius ginklus. Verta paminėti, kad pirminiai tyrimai buvo atlikti nacistinėje Vokietijoje. 1940 m. Jungtinių Amerikos Valstijų vyriausybė pradėjo finansuoti savo programą, skirtą atominiams ginklams kurti. Projektui įgyvendinti buvo skirta neįtikėtina suma – pustrečio milijardo dolerių. Įgyvendinti šį slaptą projektą buvo pakviesti puikūs XX amžiaus fizikai, įskaitant daugiau nei dešimt Nobelio premijos laureatų. Iš viso dalyvavo apie 130 tūkstančių darbuotojų, tarp kurių buvo ne tik kariškiai, bet ir civiliai. Kūrimo komandai vadovavo pulkininkas Leslie Richardas Grovesas, o vadovas – Robertas Oppenheimeris. Tai žmogus, kuris išrado atominę bombą. Manhatano rajone buvo pastatytas specialus slaptas inžinerinis pastatas, kuris mums žinomas kodiniu pavadinimu „Manhattan Project“. Per kelerius ateinančius metus slapto projekto mokslininkai sprendė urano ir plutonio branduolio dalijimosi problemą.
Igorio Kurchatovo netaikus atomas
Šiandien kiekvienas moksleivis galės atsakyti į klausimą, kas Sovietų Sąjungoje išrado atominę bombą. Ir tada, praėjusio amžiaus 30-ųjų pradžioje, niekas to nežinojo.
1932 metais akademikas Igoris Vasiljevičius Kurchatovas vienas pirmųjų pasaulyje pradėjo tyrinėti atomo branduolį. Suburdamas aplink save bendraminčius, Igoris Vasiljevičius 1937 metais sukūrė pirmąjį Europoje ciklotroną. Tais pačiais metais jis su bendraminčiais sukuria pirmuosius dirbtinius branduolius.
1939 metais I. V. Kurchatovas pradėjo studijuoti naują kryptį – branduolinę fiziką. Po kelių laboratorinių sėkmių tiriant šį reiškinį, mokslininkas gauna slaptą tyrimų centrą, pavadintą „Laboratorija Nr. 2“. Šiandien šis slaptas objektas vadinamas „Arzamas-16“.
Tikslinė šio centro kryptis buvo rimti branduolinių ginklų tyrimai ir plėtra. Dabar tampa akivaizdu, kas sukūrė atominę bombą Sovietų Sąjungoje. Tada jo komandoje buvo tik dešimt žmonių.
turi būti atominė bomba
Iki 1945 metų pabaigos Igoris Vasiljevičius Kurchatovas sugebėjo suburti rimtą mokslininkų komandą, kurioje buvo daugiau nei šimtas žmonių. Į laboratoriją kurdami atominį ginklą iš visos šalies atvyko geriausi įvairių mokslo specializacijų protai. Amerikiečiams numetus atominę bombą ant Hirosimos, sovietų mokslininkai suprato, kad tai galima padaryti ir su Sovietų Sąjunga. „Laboratorija Nr. 2“ sulaukia staigiai padidinto šalies vadovybės finansavimo ir didelio kvalifikuoto personalo antplūdžio. Atsakingu už tokį svarbų projektą paskirtas Lavrenty Pavlovich Beria. Didžiulis sovietų mokslininkų darbas davė vaisių.
Semipalatinsko bandymų aikštelė
Atominė bomba SSRS pirmą kartą buvo išbandyta bandymų poligone Semipalatinske (Kazachstanas). 1949 metų rugpjūčio 29 dieną 22 kilotonų galios branduolinis įrenginys sukrėtė Kazachstano žemę. Nobelio premijos laureatas fizikas Otto Hanzas sakė: „Tai gera žinia. Jei Rusija turės atominių ginklų, tada karo nebus“. Būtent ši SSRS atominė bomba, užšifruota gaminio numeriu 501 arba RDS-1, panaikino JAV monopolį atominis ginklas.
Atominė bomba. 1945 metai
Ankstų liepos 16 d. rytą „Manhattan Project“ atliko pirmąjį sėkmingą atominio įtaiso – plutonio bombos – bandymą Alamogordo bandymų poligone Naujojoje Meksikoje, JAV.
Į projektą investuoti pinigai buvo panaudoti gerai. Pirmasis žmonijos istorijoje buvo pagamintas 5:30 ryto.
„Mes atlikome velnio darbą“, – vėliau pasakys tas, kuris išrado atominę bombą JAV, vėliau vadinamas „atominės bombos tėvu“.
Japonija nepasiduoda
Iki galutinio ir sėkmingo atominės bombos bandymo sovietų kariuomenė ir sąjungininkai galutinai nugalėjo nacistinė Vokietija. Tačiau liko viena valstybė, kuri žadėjo kovoti iki galo dėl dominavimo Ramusis vandenynas. Nuo 1945 m. balandžio vidurio iki liepos vidurio Japonijos armija ne kartą vykdė oro antskrydžius prieš sąjungininkų pajėgas, taip padarydama didelių nuostolių JAV armijai. 1945 m. liepos pabaigoje Japonijos militaristinė vyriausybė atmetė sąjungininkų reikalavimą pasiduoti pagal Potsdamo deklaraciją. Jame visų pirma buvo sakoma, kad nepaklusnumo atveju Japonijos kariuomenė susidurs su greitu ir visišku sunaikinimu.
Prezidentas sutinka
Amerikos vyriausybė laikėsi savo žodžio ir pradėjo tikslinį Japonijos karinių pozicijų bombardavimą. Oro antskrydžiai nedavė norimo rezultato, o JAV prezidentas Harry Trumanas nusprendžia dėl amerikiečių karių invazijos į Japoniją. Tačiau karinė vadovybė atgraso savo prezidentą nuo tokio sprendimo, motyvuodama tuo, kad amerikiečių invazija atneš daug aukų.
Henry Lewiso Stimsono ir Dwighto Davido Eisenhowerio siūlymu buvo nuspręsta naudoti daugiau efektyvus metodas karo pabaiga. Didelis atominės bombos rėmėjas, JAV prezidento sekretorius Jamesas Francisas Byrnesas tikėjo, kad Japonijos teritorijų bombardavimas pagaliau užbaigs karą ir atves JAV į dominuojančią padėtį, o tai teigiamai paveiks tolesnę pokario įvykių eigą. pasaulis. Taigi JAV prezidentas Harry Trumanas buvo įsitikinęs, kad tai vienintelis teisingas variantas.
Atominė bomba. Hirosima
Pirmuoju taikiniu buvo pasirinktas nedidelis Japonijos miestas Hirosima, kuriame gyvena kiek daugiau nei 350 000 gyventojų, esantis už penkių šimtų mylių nuo Japonijos sostinės Tokijo. Modifikuotam bombonešiui Enola Gay B-29 atskridus į JAV karinio jūrų laivyno bazę Tiniano saloje, lėktuve buvo sumontuota atominė bomba. Hirosima turėjo patirti 9000 svarų urano-235 poveikį.
Šis iki šiol nematytas ginklas buvo skirtas civiliams mažame Japonijos miestelyje. Bombonešio vadas buvo pulkininkas Paulas Warfieldas Tibbetsas jaunesnysis. JAV atominė bomba turėjo cinišką pavadinimą „Kūdikis“. 1945 m. rugpjūčio 6 d. ryte, apie 8.15 val., amerikietiškas „Baby“ buvo numestas ant Japonijos Hirosimos. Apie 15 tūkstančių tonų trotilo sunaikino visą gyvybę penkių kvadratinių mylių spinduliu. Šimtas keturiasdešimt tūkstančių miesto gyventojų mirė per kelias sekundes. Likęs gyvas japonas mirė skausminga mirtimi nuo spindulinės ligos.
Juos sunaikino amerikiečių atomazga „Kid“. Tačiau Hirosimos nuniokojimas nesukėlė Japonijos nedelsiant kapituliacijos, kaip visi tikėjosi. Tada buvo nuspręsta dar kartą bombarduoti Japonijos teritoriją.
Nagasakis. Degęs dangus
Amerikietiška atominė bomba „Fat Man“ buvo sumontuota lėktuve B-29 1945 metų rugpjūčio 9 dieną toje pačioje vietoje, JAV karinio jūrų laivyno bazėje Tinian mieste. Šį kartą orlaivio vadas buvo majoras Charlesas Sweeney. Iš pradžių strateginis tikslas buvo Kokuros miestas.
Tačiau oro sąlygos neleido įvykdyti plano, trukdė daug debesų. Charlesas Sweeney pateko į antrąjį turą. 11.02 val. amerikietiškas branduolinis „Fat Man“ prarijo Nagasakį. Tai buvo galingesnis destruktyvus oro smūgis, kuris savo stiprumu buvo kelis kartus didesnis nei bombardavimas Hirosimoje. Nagasakis išbandė atominį ginklą, sveriantį apie 10 000 svarų ir 22 kilotonus trotilo.
Geografinė Japonijos miesto padėtis sumažino tikėtiną efektą. Reikalas tas, kad miestas yra siaurame slėnyje tarp kalnų. Todėl 2,6 kvadratinių mylių sunaikinimas neatskleidė viso amerikiečių ginklų potencialo. Nagasakio atominės bombos bandymas laikomas žlugusiu „Manheteno projektu“.
Japonija pasidavė
1945 m. rugpjūčio 15 d. popietę imperatorius Hirohito radijo kreipimesi Japonijos žmonėms paskelbė apie savo šalies pasidavimą. Ši žinia greitai pasklido po pasaulį. Jungtinėse Amerikos Valstijose prasidėjo iškilmės pergalės prieš Japoniją proga. Žmonės džiaugėsi.
1945 m. rugsėjo 2 d. Tokijo įlankoje stovėjusiame laive USS Missouri buvo pasirašytas oficialus susitarimas dėl karo pabaigos. Taip baigėsi žiauriausias ir kruviniausias karas žmonijos istorijoje.
Jau šešerius ilgus metus pasaulio bendruomenė juda link to reikšminga data– nuo 1939 metų rugsėjo 1 dienos, kai į Lenkijos teritoriją buvo paleisti pirmieji nacistinės Vokietijos šūviai.
Ramus atomas
Iš viso Sovietų Sąjungoje buvo įvykdyti 124 branduoliniai sprogimai. Būdinga, kad visos jos buvo vykdomos krašto ūkio labui. Tik trys iš jų buvo nelaimingi atsitikimai, susiję su radioaktyvių elementų išsiskyrimu. Taikaus atomo panaudojimo programos buvo įgyvendintos tik dviejose šalyse – JAV ir Sovietų Sąjungoje. Branduolinė taiki energetika žino pasaulinės katastrofos pavyzdį, kai metai yra ketvirtame energijos bloke Černobylio atominė elektrinė reaktorius sprogo.
Ir to mes dažnai nežinome. Ir kodėl taip pat sprogsta atominė bomba...
Pradėkime nuo toli. Kiekvienas atomas turi branduolį, o branduolys susideda iš protonų ir neutronų – turbūt visi tai žino. Lygiai taip pat visi matė periodinę lentelę. Bet kodėl jame esantys cheminiai elementai dedami taip, o ne kitaip? Tikrai ne todėl, kad Mendelejevas to norėjo. Kiekvieno elemento eilės numeris lentelėje rodo, kiek protonų yra šio elemento atomo branduolyje. Kitaip tariant, lentelėje geležis yra 26, nes geležies atome yra 26 protonai. O jei jų nėra 26, tai jau ne geležinė.
Bet neutronai to paties elemento branduoliuose gali būti skirtingą sumą, o tai reiškia, kad branduolių masė skiriasi. To paties elemento skirtingos masės atomai vadinami izotopais. Uranas turi keletą tokių izotopų: gamtoje labiausiai paplitęs uranas-238 (jo branduolyje yra 92 protonai ir 146 neutronai, kartu sudaro 238). Jis radioaktyvus, bet iš jo nepagaminsi branduolinės bombos. Tačiau urano-235 izotopas, kurio nedidelis kiekis yra urano rūdos, dėl branduolinis užtaisas Gerai.
Galbūt skaitytojas yra susidūręs su terminais „sodrintas uranas“ ir „nusodrintasis uranas“. Prisodrintame urane yra daugiau urano-235 nei gamtiniame urane; nuskurdintose, atitinkamai – mažiau. Iš sodrinto urano galima gauti plutonį – dar vieną elementą, tinkamą branduolinei bombai (gamtoje jo beveik nerasta). Kaip sodrinamas uranas ir kaip iš jo gaunamas plutonis – atskiros diskusijos tema.
Taigi kodėl sprogsta branduolinė bomba? Faktas yra tas, kad kai kurie sunkieji branduoliai linkę skilti, jei į juos patenka neutronas. Ir jums nereikės ilgai laukti laisvo neutrono – jų skraido daugybė. Taigi toks neutronas patenka į urano-235 branduolį ir taip suskaido jį į „fragmentus“. Taip išsiskiria dar keli neutronai. Ar galite atspėti, kas nutiks, jei aplinkui bus to paties elemento branduoliai? Teisingai, kils grandininė reakcija. Taip atsitinka.
Branduoliniame reaktoriuje, kur uranas-235 yra „ištirpęs“ stabilesniame urane-238, normaliomis sąlygomis sprogimas neįvyksta. Dauguma neutronų, išskrendančių iš irstančių branduolių, išskrenda „į pieną“, nerasdami urano-235 branduolių. Reaktoryje branduolių irimas vyksta „vangiai“ (bet to pakanka, kad reaktorius aprūpintų energiją). Štai kietame urano-235 gabale, jei jis bus pakankamai masės, garantuotai neutronai sulaužys branduolius, įvyks grandininė reakcija ir... Stop! Juk padarius sprogimui reikalingos masės urano-235 ar plutonio gabalėlį, jis iškart sprogs. Tai ne esmė.
Ką daryti, jei paimtumėte du subkritinės masės gabalus ir pristumtumėte juos vienas prie kito nuotoliniu būdu valdomu mechanizmu? Pavyzdžiui, įdėkite abu į vamzdelį ir prie vieno pritvirtinkite parako užtaisą, kad reikiamu metu vieną gabalą, pavyzdžiui, sviedinį, šaudytumėte į kitą. Čia yra problemos sprendimas.
Galite padaryti kitaip: paimkite sferinį plutonio gabalėlį ir pritvirtinkite sprogstamuosius užtaisus visame jo paviršiuje. Kai šie užtaisai susprogdinami pagal komandą iš išorės, jų sprogimas suspaus plutonį iš visų pusių, išspaus iki kritinio tankio ir įvyks grandininė reakcija. Tačiau čia svarbu tikslumas ir patikimumas: visi sprogstamieji užtaisai turi veikti vienu metu. Jei kai kurie iš jų veikia, o kai kurie ne arba kai kurie dirba vėlai, branduolinis sprogimas neįvyks: plutonis nesumažės iki kritinės masės, o išsisklaidys ore. Vietoj branduolinės bombos pasirodys vadinamoji „nešvari“.
Taip atrodo sprogimo tipo branduolinė bomba. Užtaisai, kurie turėtų sukurti nukreiptą sprogimą, pagaminti daugiakampio pavidalo, kad plutonio sferos paviršius būtų kuo tvirčiau uždengtas.
Pirmojo tipo įtaisas buvo vadinamas patranka, antrojo tipo – sprogimas.
Ant Hirosimos numesta bomba „Kid“ turėjo urano-235 užtaisą ir ginklo tipo įtaisą. Virš Nagasakio susprogdinta „Fat Man“ bomba turėjo plutonio užtaisą, o sprogmuo buvo sprogimas. Dabar ginklo tipo prietaisai beveik nenaudojami; sprogimo yra sudėtingesni, tačiau tuo pačiu metu jie leidžia valdyti branduolinio krūvio masę ir racionaliau ją išleisti. O plutonis kaip branduolinis sprogmuo pakeitė uraną-235.
Praėjo nemažai metų, ir fizikai pasiūlė kariuomenei dar galingesnę bombą – termobranduolinę, arba, kaip dar vadinama, vandenilį. Pasirodo, vandenilis sprogsta stipriau nei plutonis?
Vandenilis yra tikrai sprogus, bet ne toks. Tačiau vandenilinėje bomboje nėra „paprasto“ vandenilio, joje naudojami jo izotopai – deuteris ir tritis. „Paprasto“ vandenilio branduolys turi vieną neutroną, deuterio – du, o tričio – tris.
Branduolinėje bomboje sunkiojo elemento branduoliai skirstomi į lengvesniųjų branduolius. Pereina į termobranduolinę atvirkštinis procesas: lengvieji branduoliai susilieja vienas su kitu ir susidaro sunkesni. Pavyzdžiui, deuterio ir tričio branduoliai sujungiami į helio branduolius (kitaip vadinamus alfa dalelėmis), o „papildomas“ neutronas siunčiamas į „laisvą skrydį“. Tokiu atveju energijos išsiskiria daug daugiau nei plutonio branduolių irimo metu. Beje, šis procesas vyksta Saulėje.
Tačiau sintezės reakcija įmanoma tik esant itin aukštai temperatūrai (todėl ji vadinama THERMonuclear). Kaip priversti deuterį ir tritį reaguoti? Taip, tai labai paprasta: kaip detonatorių reikia panaudoti branduolinę bombą!
Kadangi deuteris ir tritis patys yra stabilūs, jų krūvis termobranduolinėje bomboje gali būti savavališkai didžiulis. Tai reiškia, kad termobranduolinę bombą galima padaryti nepalyginamai galingesnę už „paprastą“ branduolinę. Ant Hirosimos numesto „kūdikio“ TNT ekvivalentas buvo 18 kilotonų, o pats galingiausias H-bomba(vadinamoji „car Bomba“, ji irgi „Kuzkino mama“) – jau 58,6 megatonos, daugiau nei 3255 kartus galingesnė už „Kūdikį“!
„Grybinis“ debesis iš „Caro Bombos“ pakilo į 67 kilometrų aukštį, o sprogimo banga tris kartus apskriejo Žemės rutulį.
Tačiau tokia milžiniška galia yra akivaizdžiai per didelė. „Pakankamai pažaidę“ megatoninėmis bombomis karo inžinieriai ir fizikai pasuko kitu – branduolinių ginklų miniatiūrizavimo keliu. Įprasta forma branduoliniai ginklai gali būti numesti nuo strateginių bombonešių, pavyzdžiui, aviacinių bombų, arba paleisti su balistinėmis raketomis; jei juos miniatiūrizuojate, gausite kompaktišką branduolinį užtaisą, kuris nesunaikina visko per kilometrus ir kurį galima uždėti ant artilerijos sviedinio ar raketos „oras-žemė“. Didės mobilumas, plėsis sprendžiamų užduočių spektras. Be strateginių branduolinių ginklų gausime ir taktinių.
Taktiniams branduoliniams ginklams buvo sukurtos įvairios gabenimo mašinos - branduoliniai ginklai, minosvaidžiai, beatatrankiniai šautuvai (pavyzdžiui, amerikietis Davy Crockett). SSRS netgi turėjo branduolinės kulkos projektą. Tiesa, jo teko atsisakyti – branduolinės kulkos buvo tokios nepatikimos, tokios sudėtingos ir brangios gaminti bei saugoti, kad nebuvo jokios prasmės.
"Davy Crockett". Nemažai šių branduolinių ginklų buvo naudojami JAV ginkluotosiose pajėgose, o Vakarų Vokietijos gynybos ministras nesėkmingai siekė, kad Bundesveras jais apginkluotų.
Kalbant apie mažus branduolinius ginklus, verta paminėti ir kitą branduolinio ginklo rūšį – neutroninę bombą. Plutonio krūvis jame yra nedidelis, tačiau tai nėra būtina. Jei termobranduolinė bomba seka sprogimo jėgos didinimo keliu, tai neutroninė priklauso nuo kito žalingo veiksnio – spinduliuotės. Siekiant sustiprinti spinduliuotę neutroninėje bomboje, tiekiamas berilio izotopas, kuris po sprogimo puiki suma greitieji neutronai.
Kaip sumanė jos kūrėjai, neutroninė bomba turėtų nužudyti priešo darbo jėgą, tačiau palikti nepažeistą įrangą, kurią vėliau galima sugauti puolimo metu. Praktiškai pasirodė šiek tiek kitaip: apšvitinta įranga tampa netinkama naudoti - visi, kurie išdrįs ją pilotuoti, labai greitai „užsidirbs“ spindulinės ligos. Tai nekeičia fakto, kad neutroninės bombos sprogimas gali smogti priešui per tanko šarvus; neutroninę amuniciją JAV sukūrė būtent kaip ginklą prieš sovietų tankų junginius. Tačiau netrukus buvo sukurti tanko šarvai, suteikiantys tam tikrą apsaugą nuo greitųjų neutronų srauto.
Kitas branduolinio ginklo tipas buvo išrastas 1950 m., bet niekada (kiek žinoma) nebuvo pagamintas. Tai vadinamoji kobalto bomba – branduolinis užtaisas su kobalto apvalkalu. Sprogimo metu kobaltas, apšvitintas neutronų srauto, tampa itin radioaktyviu izotopu ir pasklinda po teritoriją, ją užkrėsdamas. Tik viena tokia pakankamai galinga bomba galėtų padengti visą Žemės rutulį kobaltu ir sunaikinti visą žmoniją. Laimei, šis projektas liko projektu.
Ką galima pasakyti baigiant? Branduolinė bomba yra tikrai baisus ginklas, o kartu (koks paradoksas!) ji padėjo išlaikyti santykinę taiką tarp supervalstybių. Jei jūsų priešininkas turi branduolinį ginklą, prieš puldami jį dešimt kartų pagalvosite. Nė viena šalis, turinti branduolinį arsenalą, dar nebuvo užpulta iš išorės, o nuo 1945 m. didžiosios valstybės. Tikėkimės, kad to nepadarys.
Branduoliniai ginklai yra strateginio pobūdžio ginklai, galintys išspręsti pasaulines problemas. Jo naudojimas yra susijęs su siaubingomis pasekmėmis visai žmonijai. Dėl to atominė bomba ne tik kelia grėsmę, bet ir atgraso.
Atsiradus ginklams, galintiems nutraukti žmonijos vystymąsi, prasidėjo jos nauja era. Pasaulinio konflikto ar naujo pasaulinio karo tikimybė yra sumažinta dėl galimybės visiškai sunaikinti visą civilizaciją.
Nepaisant tokių grėsmių, branduoliniai ginklai ir toliau naudojami pirmaujančiose pasaulio šalyse. Tam tikru mastu būtent tai tampa lemiamu tarptautinės diplomatijos ir geopolitikos veiksniu.
Branduolinės bombos istorija
Klausimas, kas išrado branduolinę bombą, istorijoje neturi aiškaus atsakymo. Manoma, kad urano radioaktyvumo atradimas yra būtina sąlyga dirbant su atominiais ginklais. 1896 m. prancūzų chemikas A. Becquerel atrado šio elemento grandininę reakciją, inicijavusią branduolinės fizikos raidą.
Per ateinantį dešimtmetį buvo atrasti alfa, beta ir gama spinduliai, taip pat nemažai kai kurių cheminių elementų radioaktyvių izotopų. Vėlesnis atomo radioaktyvaus skilimo dėsnio atradimas buvo branduolinės izometrijos tyrimo pradžia.
1938 metų gruodį vokiečių fizikai O. Hahnas ir F. Strassmannas pirmieji sugebėjo atlikti branduolio dalijimosi reakciją dirbtinėmis sąlygomis. 1939 m. balandžio 24 d. Vokietijos vadovybė buvo informuota apie galimybę sukurti naują galingą sprogmenį.
Tačiau Vokietijos branduolinė programa buvo pasmerkta žlugti. Nepaisant sėkmingos mokslininkų pažangos, šalis dėl karo nuolat patyrė išteklių, ypač sunkiojo vandens tiekimo, sunkumų. Vėlesniuose etapuose žvalgymą pristabdė nuolatinės evakuacijos. 1945 m. balandžio 23 d. Vokietijos mokslininkų pasiekimai buvo užfiksuoti Haigerloche ir išvežti į JAV.
JAV buvo pirmoji šalis, išreiškusi susidomėjimą nauju išradimu. Jo plėtrai ir kūrimui 1941 metais buvo skirta nemažai lėšų. Pirmieji bandymai įvyko 1945 metų liepos 16 dieną. Mažiau nei po mėnesio JAV pirmą kartą panaudojo branduolinį ginklą ir numetė dvi bombas ant Hirosimos ir Nagasakio.
Nuo 1918 m. SSRS buvo atliekami nuosavi tyrimai branduolinės fizikos srityje. Mokslų akademijoje 1938 m. buvo įkurta Atominio branduolio komisija. Tačiau prasidėjus karui jos veikla šia kryptimi buvo sustabdyta.
1943 metais informacija apie mokslinius straipsnius buvo gauta branduolio fizikoje Sovietų žvalgybos pareigūnai iš Anglijos. Agentai buvo pristatyti keliuose JAV tyrimų centruose. Jų gauta informacija leido paspartinti jų pačių branduolinių ginklų kūrimą.
Sovietinės atominės bombos išradimui vadovavo I. Kurchatovas ir Yu. Charitonas, jie laikomi sovietinės atominės bombos kūrėjais. Informacija apie tai tapo postūmiu rengti Jungtines Valstijas prevenciniam karui. 1949 metų liepą buvo parengtas Trojos planas, pagal kurį karo veiksmus planuota pradėti 1950 metų sausio 1 dieną.
Vėliau data buvo perkelta į 1957 m. pradžią, atsižvelgiant į tai, kad visos NATO šalys galėjo pasiruošti ir stoti į karą. Vakarų žvalgybos duomenimis, branduolinis bandymas SSRS galėjo būti atliktas tik 1954 m.
Tačiau apie JAV pasirengimą karui tapo žinoma iš anksto, o tai privertė sovietų mokslininkus paspartinti tyrimus. Per trumpą laiką jie išranda ir sukuria savo branduolinę bombą. 1949 metų rugpjūčio 29 dieną Semipalatinsko poligone buvo išbandyta pirmoji sovietinė atominė bomba RDS-1 (specialus reaktyvinis variklis).
Tokie bandymai sužlugdė Trojos arklys. Nuo tada JAV nustojo turėti branduolinių ginklų monopolį. Nepriklausomai nuo prevencinio smūgio stiprumo, iškilo atsakomųjų veiksmų rizika, kuri grėsė katastrofa. Nuo to momento baisiausias ginklas tapo taikos tarp didžiųjų valstybių garantu.
Veikimo principas
Atominės bombos veikimo principas pagrįstas sunkiųjų branduolių skilimo arba plaučių termobranduolinės sintezės grandinine reakcija. Šių procesų metu išsiskiria didžiulis energijos kiekis, kuris bombą paverčia masinio naikinimo ginklu.
1951 metų rugsėjo 24 dieną RDS-2 buvo išbandytas. Jie jau galėjo būti pristatyti į paleidimo punktus, kad pasiektų JAV. Spalio 18 d. buvo išbandytas bombonešio pristatytas RDS-3.
Tolesni bandymai perėjo prie termobranduolinės sintezės. Pirmieji tokios bombos bandymai JAV buvo atlikti 1952 metų lapkričio 1 dieną. SSRS tokia kovinė galvutė buvo išbandyta po 8 mėnesių.
TX branduolinės bombos
Branduolinės bombos neturi aiškių savybių dėl tokios amunicijos pritaikymo įvairovės. Tačiau yra keletas bendrų aspektų, į kuriuos reikia atsižvelgti kuriant šį ginklą.
Jie apima:
- ašiesimetrinė bombos struktūra - visi blokai ir sistemos poromis dedami į cilindrinės, sferinės ar kūginės formos konteinerius;
- projektuodami jie sumažina branduolinės bombos masę derindami jėgos agregatus, pasirinkdami optimalią korpusų ir skyrių formą, taip pat naudodami patvaresnes medžiagas;
- laidų ir jungčių skaičius sumažinamas iki minimumo, o smūgiui perduoti naudojamas pneumatinis vamzdis arba sprogstamasis laidas;
- pagrindinių mazgų blokavimas atliekamas naudojant pertvaras, sunaikintas piro įkrovų;
- veikliosios medžiagos pumpuojamos naudojant atskirą indą arba išorinį nešiklį.
Atsižvelgiant į įrenginio reikalavimus, branduolinę bombą sudaro šie komponentai:
- dėklas, kuris užtikrina šaudmenų apsaugą nuo fizinio ir šiluminio poveikio - yra padalintas į skyrius, gali būti komplektuojamas su maitinimo rėmu;
- branduolinis užtaisas su maitinimo laikikliu;
- savęs naikinimo sistema su jos integravimu į branduolinį užtaisą;
- maitinimo šaltinis, skirtas ilgalaikiam saugojimui – įsijungia jau paleidžiant raketą;
- išoriniai jutikliai – informacijai rinkti;
- užvedimo, valdymo ir detonavimo sistemos, pastaroji įtaisyta į užtaisą;
- sandarių skyrių diagnostikos, šildymo ir mikroklimato palaikymo sistemos.
Priklausomai nuo branduolinės bombos tipo, į ją integruojamos kitos sistemos. Tarp jų gali būti skrydžio jutiklis, blokavimo konsolė, skrydžio parinkčių skaičiavimas, autopilotas. Kai kuriose amunicijose taip pat naudojami trukdžiai, skirti sumažinti pasipriešinimą branduolinei bombai.
Tokios bombos naudojimo pasekmės
„Idealios“ branduolinio ginklo panaudojimo pasekmės buvo užfiksuotos jau Hirosimos bombardavimo metu. Užtaisas sprogo 200 metrų aukštyje, dėl ko kilo stipri smūgio banga. Daugelyje namų buvo apverstos anglimis kūrenamos krosnys, dėl kurių kilo gaisrai net už nukentėjusios teritorijos ribų.
Po šviesos blyksnio sekė šilumos smūgis, kuris truko kelias sekundes. Tačiau jo galios pakako tirpti plyteles ir kvarcą 4 km spinduliu, taip pat apipurkšti telegrafo stulpus.
Po karščio bangos sekė smūgio banga. Vėjo greitis siekė 800 km/h, jo gūsis sunaikino beveik visus miesto pastatus. Iš 76 tūkstančių pastatų iš dalies išliko apie 6 tūkstančiai, likusieji buvo visiškai sunaikinti.
Karščio banga, taip pat kylantys garai ir pelenai atmosferoje sukėlė stiprią kondensaciją. Po kelių minučių pradėjo lyti juodi lašai iš pelenų. Jų sąlytis su oda sukėlė sunkius nepagydomus nudegimus.
Žmonės, buvę ne toliau kaip 800 metrų nuo sprogimo epicentro, apdegė iki dulkių. Likusieji buvo paveikti radiacijos ir spindulinės ligos. Jos simptomai buvo silpnumas, pykinimas, vėmimas ir karščiavimas. Kraujyje smarkiai sumažėjo baltųjų kraujo kūnelių skaičius.
Per kelias sekundes žuvo apie 70 tūkst. Tiek pat vėliau mirė nuo žaizdų ir nudegimų.
Po 3 dienų ant Nagasakio buvo numesta dar viena bomba su panašiomis pasekmėmis.
Branduolinių ginklų atsargos pasaulyje
Pagrindinės branduolinių ginklų atsargos yra sutelktos Rusijoje ir JAV. Be jų, šios šalys turi atomines bombas:
- Didžioji Britanija – nuo 1952 m.;
- Prancūzija – nuo 1960 m.;
- Kinija – nuo 1964 m.;
- Indija – nuo 1974 m.;
- Pakistanas – nuo 1998 m.;
- Šiaurės Korėja – nuo 2008 m.
Izraelis taip pat turi branduolinių ginklų, nors oficialaus šalies vadovybės patvirtinimo negavo.
atominiai ginklai - įtaisas, kuris gauna didžiulę sprogstamą galią iš BRANDUOLIŲ DALIS ir BRANDUOLIO sintezės reakcijų.
Apie atominius ginklus
Branduoliniai ginklai yra galingiausi iki šiol ginklai, naudojami penkiose šalyse: Rusijoje, JAV, Didžiojoje Britanijoje, Prancūzijoje ir Kinijoje. Taip pat yra nemažai valstybių, kurioms daugiau ar mažiau sekasi kurti atominius ginklus, tačiau jų tyrimai arba nebaigti, arba šios šalys neturi reikiamų priemonių ginklams pristatyti į taikinį. Indija, Pakistanas, Šiaurės Korėja, Irakas, Iranas turi skirtingų lygių branduolinių ginklų kūrimą, Vokietija, Izraelis, Pietų Afrika ir Japonija teoriškai turi reikiamų pajėgumų sukurti branduolinį ginklą per gana trumpą laiką.
Sunku pervertinti branduolinių ginklų vaidmenį. Viena vertus, tai yra galinga atgrasymo priemonė, kita vertus, tai veiksmingiausia priemonė stiprinti taiką ir užkirsti kelią kariniams konfliktams tarp jėgų, turinčių šiuos ginklus. Praėjo 52 metai nuo pirmojo atominės bombos panaudojimo Hirosimoje. Pasaulinė bendruomenė priartėjo prie to suvokimo branduolinis karas neišvengiamai sukels pasaulinę ekologinę katastrofą, dėl kurios tolesnis žmonijos egzistavimas taps neįmanomas. Bėgant metams buvo sukurti teisiniai mechanizmai, siekiant sumažinti įtampą ir palengvinti konfrontaciją tarp branduolinių valstybių. Pavyzdžiui, buvo pasirašyta daug sutarčių, mažinančių valstybių branduolinį potencialą, pasirašyta Branduolinio ginklo neplatinimo konvencija, pagal kurią valdančiosios šalys įsipareigojo neperduoti šių ginklų gamybos technologijos kitoms valstybėms. , o šalys, kurios neturi branduolinių ginklų, įsipareigojo nesiimti veiksmų, susijusių su plėtra; Galiausiai, visai neseniai supervalstybės susitarė dėl visiško branduolinių bandymų uždraudimo. Akivaizdu, kad branduoliniai ginklai yra svarbiausia priemonė, tapusi ištisos eros tarptautinių santykių ir žmonijos istorijoje reguliavimo simboliu.
atominiai ginklai
BRANDUOLINIS GINKLAS, įtaisas, kuris gauna didžiulę sprogstamą galią iš ATOMO BRANDUOLIŲ SKILDYMO ir BRANDUOLIO sintezės reakcijų. Pirmuosius branduolinius ginklus JAV panaudojo prieš Japonijos miestus Hirosimą ir Nagasakį 1945 m. rugpjūčio mėn. Šias atomines bombas sudarė dvi stabilios doktritinės URANO ir PLUTONIO masės, kurios stipriai susidūrusios sukėlė KRITINĖS MASĖS perteklių. išprovokuoti nekontroliuojamą GRANDINĖS atomų dalijimosi reakciją. Tokių sprogimų metu išsiskiria didžiulis kiekis energijos ir destruktyvios spinduliuotės: sprogimo galia gali prilygti 200 000 tonų trinitrotolueno galiai. Daug galingesnė vandenilio bomba (termobranduolinė bomba), pirmą kartą išbandyta 1952 m., susideda iš atominės bombos, kuri sprogus sukuria pakankamai aukštą temperatūrą, kad sukeltų branduolio sintezę netoliese esančiame kietame sluoksnyje, dažniausiai ličio deterrite. Sprogimo galia gali būti lygi kelių milijonų tonų (megatonų) trinitrotolueno galiai. Tokių bombų sukeltas sunaikinimo plotas pasiekia didelį dydį: 15 megatonų bomba susprogs visas degančias medžiagas 20 km atstumu. Trečioji branduolinio ginklo rūšis – neutroninė bomba – tai maža vandenilinė bomba, dar vadinama didelės spinduliuotės ginklu. Tai sukelia silpną sprogimą, tačiau jį lydi intensyvus didelės spartos NEUTRONŲ išsiskyrimas. Sprogimo silpnumas reiškia, kad pastatai nėra labai apgadinti. Kita vertus, neutronai sukelia sunkią spindulinę ligą žmonėms, esantiems tam tikru spinduliu nuo sprogimo vietos, ir per savaitę nužudo visus nukentėjusiuosius.
Iš pradžių atominės bombos sprogimas (A) suformuoja ugnies rutulį (1), kurio temperatūra siekia milijonus laipsnių Celsijaus ir skleidžia spinduliuotę (?) Po kelių minučių (B) kamuolys padidina tūrį ir sukuria! aukštas spaudimas(3). Ugnies kamuolys pakyla (C), susiurbdamas dulkes ir šiukšles, ir suformuoja grybų debesį (D). Plečiantis tūriui, ugnies kamuolys sukuria galingą konvekcinę srovę (4), skleidžia karštą spinduliuotę (5) ir sudaro debesį ( 6), Jai sprogus 15 megatonų bomba, sprogimo banga sunaikinama visiškai (7) 8 km spinduliu, stiprus (8) 15 km spinduliu ir pastebimas (I) 30 km spinduliu Net ir esant 20 km atstumu (10) sprogsta visos degiosios medžiagos, Per dvi dienas po bombos detonacijos už 300 km nuosėdos tęsiasi su 300 rentgeno radioaktyviųjų dozių Prisegtoje nuotraukoje parodyta, kaip didelis branduolinio ginklo sprogimas ant žemės sukuria didžiulį grybų debesį. radioaktyviųjų dulkių ir šiukšlių, kurios gali pasiekti kelių kilometrų aukštį. Tuomet ore esančias pavojingas dulkes laisvai neša vyraujantys vėjai bet kuria kryptimi.Niovėja apima didžiulę teritoriją.
Šiuolaikinės atominės bombos ir sviediniai
Veikimo spindulys
Priklausomai nuo atominio krūvio galios, atominės bombos skirstomos į kalibrus: mažas, vidutinis ir didelis . Norint gauti energiją, lygią mažo kalibro atominės bombos sprogimo energijai, reikia susprogdinti kelis tūkstančius tonų trotilo. Vidutinio kalibro atominės bombos TNT atitikmuo yra dešimtys tūkstančių, o didelio kalibro bombų – šimtai tūkstančių tonų trotilo. Termobranduoliniai (vandeniliniai) ginklai gali turėti dar didesnę galią, jų trotilo ekvivalentas gali siekti milijonus ir net dešimtis milijonų tonų. Atominės bombos, kurių trotilo ekvivalentas yra 1-50 tūkst. tonų, priskiriamos taktinėms atominėms bomboms ir yra skirtos operatyvinėms-taktinėms problemoms spręsti. Taktiniams ginklams taip pat priskiriami: artilerijos sviediniai su atominiu užtaisu, kurių talpa 10-15 tūkst.t, ir atominiai užtaisai (kurių talpa apie 5-20 tūkst.t) priešlėktuviniams valdomiesiems sviediniams ir sviediniams, naudojamiems naikintuvams apginkluoti. Atominės ir vandenilinės bombos, kurių talpa viršija 50 tūkst. tonų, priskiriamos strateginiams ginklams.
Pažymėtina, kad tokia atominių ginklų klasifikacija yra tik sąlyginė, nes iš tikrųjų taktinių atominių ginklų panaudojimo pasekmės gali būti ne mažesnės nei Hirosimos ir Nagasakio gyventojų patirtos ir net didesnės. Dabar akivaizdu, kad tik vienos vandenilinės bombos sprogimas gali sukelti tokias sunkias pasekmes didžiulėse teritorijose, kurių nesinešė dešimtys tūkstančių praeituose pasauliniuose karuose naudotų sviedinių ir bombų. Ir pakanka kelių vandenilinių bombų, kad didžiulės teritorijos pavirstų dykumos zona.
Branduoliniai ginklai skirstomi į 2 pagrindinius tipus: atominius ir vandenilinius (termobranduolinius). Atominiuose ginkluose energija išsiskiria dėl sunkiųjų urano ar plutonio elementų atomų branduolių dalijimosi reakcijos. Vandeniliniuose ginkluose energija išsiskiria dėl helio atomų branduolių susidarymo (arba susiliejimo) iš vandenilio atomų.
termobranduoliniai ginklai
Šiuolaikiniai termobranduoliniai ginklai priskiriami strateginiams ginklams, kuriais aviacija gali sunaikinti svarbiausius pramonės, karinius objektus, didelius miestus kaip civilizacijos centrus už priešo linijų. Labiausiai žinomas termobranduolinių ginklų tipas yra termobranduolinės (vandenilio) bombos, kurias į taikinį gali nugabenti lėktuvai. Termobranduolinės galvutės taip pat gali būti naudojamos įvairiems tikslams paleisti raketas, įskaitant tarpžemynines balistines raketas. Pirmą kartą tokia raketa SSRS buvo išbandyta dar 1957 m., o šiuo metu ji naudojama su Raketų kariuomenės Strateginės paskirties raketos susideda iš kelių tipų, pagrįstų mobiliaisiais paleidimo įrenginiais, siloso paleidimo įrenginiais, povandeniniuose laivuose.
Atominė bomba
Termobranduolinių ginklų veikimas pagrįstas termobranduolinės reakcijos su vandeniliu ar jo junginiais panaudojimu. Šiose reakcijose, vykstančiose esant itin aukštai temperatūrai ir slėgiui, energija išsiskiria dėl helio branduolių susidarymo iš vandenilio branduolių arba iš vandenilio ir ličio branduolių. Heliui susidaryti daugiausia naudojamas sunkusis vandenilis - deuteris, kurio branduoliai turi neįprastą struktūrą - vienas protonas ir vienas neutronas. Kai deuteris įkaitinamas iki kelių dešimčių milijonų laipsnių temperatūros, per pirmuosius susidūrimus su kitais atomais jo atomai praranda elektronų apvalkalus. Dėl to terpę, pasirodo, sudaro tik protonai ir elektronai, judantys nepriklausomai nuo jų. Dalelių šiluminio judėjimo greitis pasiekia tokias vertes, kad deuterio branduoliai gali priartėti vienas prie kito ir, veikiant galingoms branduolinėms jėgoms, jungtis tarpusavyje, sudarydami helio branduolius. Šio proceso rezultatas – energijos išlaisvinimas.
Pagrindinė vandenilinės bombos schema yra tokia. Deuteris ir tritis skysta būsena dedami į rezervuarą su karščiui nepralaidžiu apvalkalu, kuris tarnauja ilgalaikiam deuterio ir tričio išsaugojimui stipriai atšaldytoje būsenoje (kad būtų išlaikytas skystas agregacijos būvis). Karščiui nepralaidų apvalkalą gali sudaryti 3 sluoksniai, susidedantys iš kietojo lydinio, kieto anglies dioksido ir skysto azoto. Atominis krūvis dedamas šalia vandenilio izotopų rezervuaro. Susprogdinus atominį užtaisą, vandenilio izotopai įkaitinami iki aukštos temperatūros, susidaro sąlygos įvykti termobranduolinei reakcijai ir vandenilinės bombos sprogimui. Tačiau kuriant vandenilines bombas buvo nustatyta, kad naudoti vandenilio izotopus buvo nepraktiška, nes tokiu atveju bomba tampa per sunki (daugiau nei 60 tonų), todėl nebuvo įmanoma net pagalvoti apie tokių užtaisų naudojimą strateginiai bombonešiai, o juo labiau balistinių raketų bet koks diapazonas. Antroji problema, su kuria susidūrė vandenilinės bombos kūrėjai, buvo tričio radioaktyvumas, dėl kurio buvo neįmanoma jo ilgai laikyti.
2 tyrime aukščiau išvardintos problemos buvo išspręstos. Skystieji vandenilio izotopai buvo pakeisti kietaisiais cheminis junginys deuteris su ličiu-6. Tai leido žymiai sumažinti vandenilinės bombos dydį ir svorį. Be to, vietoj tričio buvo naudojamas ličio hidridas, dėl kurio buvo galima įdėti termobranduolinius užtaisus ant naikintuvų ir balistinių raketų.
Vandenilinės bombos sukūrimas nebuvo termobranduolinių ginklų kūrimo pabaiga, atsirado vis daugiau jos pavyzdžių, buvo sukurta vandenilio-urano bomba, taip pat kai kurios jos atmainos – itin galingos ir, atvirkščiai, mažos. kalibro bombos. Paskutinis žingsnis termobranduolinių ginklų tobulinimas buvo vadinamosios „švarios“ vandenilinės bombos sukūrimas.
H-bomba
Pirmieji šios termobranduolinės bombos modifikacijos patobulinimai pasirodė dar 1957 m., po JAV propagandos pareiškimų apie kažkokio „humaniško“ termobranduolinio ginklo sukūrimą, kuris ateities kartoms nedaro tiek žalos, kiek paprasta termobranduolinė bomba. Teiginiuose apie „žmoniją“ buvo dalis tiesos. Nors bombos naikinamoji galia buvo ne mažesnė, tačiau tuo pačiu ji galėjo būti susprogdinta taip, kad stroncis-90, kuris įprastinio vandenilio sprogimo metu ilgam nuodija žemės atmosferą, neišplistų. Viskas, kas yra tokios bombos veikimo zonoje, bus sunaikinta, tačiau sumažės pavojus gyviems organizmams, kurie pašalinami iš sprogimo, ir ateities kartoms. Tačiau šiuos kaltinimus paneigė mokslininkai, prisiminę, kad sprogstant atominėms ar vandenilinėms bomboms susidaro didelis kiekis radioaktyvių dulkių, kurios su galingu oro srautu pakyla iki 30 km aukščio, o vėliau palaipsniui nusėda. į žemę dideliame plote, užkrėsdamas ją. Mokslininkų tyrimai rodo, kad prireiks 4–7 metų, kol pusė šių dulkių nukris ant žemės.
Vaizdo įrašas
|
|
|
Šiaurės Korėja grasina JAV itin galingos vandenilinės bombos bandymu Ramiajame vandenyne. Japonija, kuri gali nukentėti nuo bandymų, Šiaurės Korėjos planus pavadino visiškai nepriimtinais. Prezidentai Donaldas Trumpas ir Kim Jong Unas interviu prisiekia ir kalba apie atvirą karinį konfliktą. Tiems, kurie nesupranta branduolinių ginklų, bet nori būti šioje temoje, „Ateitininkas“ parengė vadovą.
Kaip veikia branduoliniai ginklai?
Kaip ir įprasta dinamito lazdelė, branduolinė bomba naudoja energiją. Tik jis išleidžiamas ne primityvumo eigoje cheminė reakcija, bet sudėtinguose branduoliniuose procesuose. Yra du pagrindiniai būdai, kaip išgauti branduolinę energiją iš atomo. AT branduolio dalijimasis atomo branduolys su neutronu skyla į du mažesnius fragmentus. Branduolinė sintezė – procesas, kurio metu Saulė generuoja energiją – apima dviejų mažesnių atomų sujungimą, kad susidarytų didesnis. Bet kuriame procese, skilimo ar sintezės metu, išsiskiria daug šiluminės energijos ir spinduliuotės. Priklausomai nuo to, ar naudojamas branduolių dalijimasis ar sintezė, bombos skirstomos į branduolinis (atominis) ir termobranduolinės .
Ar galite plačiau papasakoti apie branduolio dalijimąsi?
Atominės bombos sprogimas virš Hirosimos (1945 m.)
Kaip prisimenate, atomas susideda iš trijų tipų subatominių dalelių: protonų, neutronų ir elektronų. Atomo centras vadinamas šerdis , sudarytas iš protonų ir neutronų. Protonai yra įkrauti teigiamai, elektronai – neigiamai, o neutronai apskritai neturi. Protonų ir elektronų santykis visada yra vienas su vienu, todėl visas atomas turi neutralų krūvį. Pavyzdžiui, anglies atomas turi šešis protonus ir šešis elektronus. Daleles laiko kartu pagrindinė jėga - stipri branduolinė jėga .
Atomo savybės gali labai skirtis priklausomai nuo to, kiek skirtingų dalelių jame yra. Jei pakeisite protonų skaičių, turėsite kitokį cheminis elementas. Jei pakeisite neutronų skaičių, gausite izotopas tą patį elementą, kurį turite savo rankose. Pavyzdžiui, anglis turi tris izotopus: 1) anglis-12 (šeši protonai + šeši neutronai), stabili ir dažnai pasitaikanti elemento forma, 2) anglis-13 (šeši protonai + septyni neutronai), kuri yra stabili, bet reta, ir 3) anglis -14 (šeši protonai + aštuoni neutronai), kuri yra reta ir nestabili (arba radioaktyvi).
Dauguma atomų branduolių yra stabilūs, tačiau kai kurie yra nestabilūs (radioaktyvūs). Šie branduoliai spontaniškai išskiria daleles, kurias mokslininkai vadina radiacija. Šis procesas vadinamas radioaktyvusis skilimas . Yra trys skilimo tipai:
Alfa skilimas : Branduolys išmeta alfa dalelę – du protonai ir du neutronai, sujungti kartu. beta skilimas : neutronas virsta protonu, elektronu ir antineutrinu. Išmestas elektronas yra beta dalelė. Spontaniškas padalijimas: branduolys skyla į kelias dalis ir skleidžia neutronus, taip pat skleidžia elektromagnetinės energijos impulsą – gama spindulį. Būtent pastarasis skilimo tipas naudojamas branduolinėje bomboje. Prasideda dalijimosi skleidžiami laisvieji neutronai grandininė reakcija kuri išskiria milžinišką energijos kiekį.
Iš ko pagamintos branduolinės bombos?
Jie gali būti pagaminti iš urano-235 ir plutonio-239. Uranas gamtoje randamas kaip trijų izotopų mišinys: 238U (99,2745% natūralaus urano), 235U (0,72%) ir 234U (0,0055%). Labiausiai paplitęs 238 U nepalaiko grandininės reakcijos: tai sugeba tik 235 U. Norint pasiekti maksimalią sprogimo galią, reikia, kad 235 U kiekis bombos „įdaroje“ būtų ne mažesnis kaip 80%. Todėl uranas krenta dirbtinai praturtinti . Norėdami tai padaryti, urano izotopų mišinys padalijamas į dvi dalis, kad vienoje iš jų būtų daugiau nei 235 U.
Paprastai, kai yra atskiriami izotopai, yra daug nusodrintojo urano, kuris negali pradėti grandininės reakcijos, bet yra būdas priversti jį tai padaryti. Faktas yra tas, kad plutonio-239 gamtoje nėra. Bet jį galima gauti bombarduojant 238 U neutronais.
Kaip matuojama jų galia?
Branduolinio ir termobranduolinio užtaiso galia matuojama TNT ekvivalentu – trinitrotolueno kiekiu, kurį reikia susprogdinti, kad būtų gautas panašus rezultatas. Jis matuojamas kilotonais (kt) ir megatonais (Mt). Itin mažų branduolinių ginklų galia yra mažesnė nei 1 kt, o ypač galingos bombos suteikia daugiau nei 1 Mt.
Sovietinės caro Bombos galia, remiantis įvairiais šaltiniais, svyravo nuo 57 iki 58,6 megatonų trotilo, termobranduolinės bombos, kurią KLDR išbandė rugsėjo pradžioje, galia siekė apie 100 kilotonų.
Kas sukūrė branduolinius ginklus?
Amerikiečių fizikas Robertas Oppenheimeris ir generolas Leslie Grovesas
1930-aisiais italų fizikas Enrico Fermi parodė, kad neutronais bombarduoti elementai gali būti paversti naujais elementais. Šio darbo rezultatas buvo atradimas lėti neutronai , taip pat naujų elementų, kurie nėra pristatomi, atradimas Periodinė elementų lentelė. Netrukus po Fermio atradimo vokiečių mokslininkai Otto Hahnas ir Fritzas Strassmannas bombardavo uraną neutronais, todėl susidarė radioaktyvus bario izotopas. Jie padarė išvadą, kad dėl mažo greičio neutronų urano branduolys skyla į dvi smulkesnes dalis.
Šis darbas sujaudino viso pasaulio protus. Prinstono universitete Nielsas Boras dirbo su Johnas Wheeleris sukurti hipotetinį dalijimosi proceso modelį. Jie teigė, kad uranas-235 dalijasi. Maždaug tuo pačiu metu kiti mokslininkai išsiaiškino, kad dalijimosi procesas gamina dar daugiau neutronų. Tai paskatino Bohrą ir Wheelerį paklausti svarbus klausimas: ar dalijimosi metu susidarę laisvieji neutronai galėtų pradėti grandininę reakciją, kuri išskirtų didžiulį energijos kiekį? Jei taip, tuomet būtų galima sukurti neįsivaizduojamos galios ginklus. Jų prielaidas patvirtino prancūzų fizikas Fredericas Joliot-Curie . Jo išvada buvo postūmis kurti branduolinius ginklus.
Kurdami atominius ginklus dirbo Vokietijos, Anglijos, JAV ir Japonijos fizikai. Prieš prasidedant Antrajam pasauliniam karui Albertas Einšteinas parašė JAV prezidentui Franklinas Ruzveltas kad nacistinė Vokietija planuoja išvalyti uraną-235 ir sukurti atominę bombą. Dabar paaiškėjo, kad Vokietija toli gražu nevykdo grandininės reakcijos: jie kūrė „nešvarią“, labai radioaktyvią bombą. Kad ir kaip būtų, JAV vyriausybė atidavė visas pastangas, kad per trumpiausią laiką būtų sukurta atominė bomba. Buvo pradėtas Manheteno projektas, kuriam vadovavo amerikiečių fizikas Robertas Oppenheimeris ir bendras Leslie Groves . Jame dalyvavo žymūs mokslininkai, emigravę iš Europos. Iki 1945 metų vasaros buvo sukurtas atominis ginklas, pagrįstas dviejų tipų skiliosiomis medžiagomis – uranu-235 ir plutoniu-239. Viena bomba – plutonio „Thing“ – buvo susprogdinta bandymų metu, o dar dvi – urano „Kid“ ir plutonio „Fat Man“ – buvo numestos ant Japonijos miestų Hirosimos ir Nagasakio.
Kaip veikia termobranduolinė bomba ir kas ją išrado?
Termobranduolinė bomba yra pagrįsta reakcija branduolių sintezė . Skirtingai nuo branduolio dalijimosi, kuris gali vykti ir spontaniškai, ir priverstinai, branduolių sintezė neįmanoma be išorinės energijos tiekimo. Atomo branduoliai yra teigiamai įkrauti, todėl vienas kitą atstumia. Ši situacija vadinama Kulono barjeru. Norint įveikti atstūmimą, būtina šias daleles išsklaidyti beprotišku greičiu. Tai galima padaryti esant labai aukštai temperatūrai – maždaug kelių milijonų kelvinų (iš čia ir pavadinimas). Yra trijų tipų termobranduolinės reakcijos: savaime palaikančios (vyksta žvaigždžių viduje), valdomos ir nekontroliuojamos arba sprogstamosios – jos naudojamos vandenilinėse bombose.
Bombos idėja termobranduolinė sintezė, kurį inicijavo atominis užtaisas, savo kolegai pasiūlė Enrico Fermi Edvardas Telleris dar 1941 m., pačioje Manheteno projekto pradžioje. Tačiau tuo metu ši idėja nebuvo paklausa. Tellerio patobulinimai pagerėjo Stanislavas Ulamas , todėl termobranduolinės bombos idėja praktiškai įgyvendinama. 1952 metais Enewetok atole buvo išbandytas pirmasis termobranduolinis sprogstamasis įtaisas operacijos „Ivy Mike“ metu. Tačiau tai buvo laboratorinis mėginys, netinkamas kovai. Po metų Sovietų Sąjunga susprogdino pirmąją pasaulyje termobranduolinę bombą, surinktą pagal fizikų projektą Andrejus Sacharovas ir Julija Khariton . Prietaisas priminė sluoksniuotą pyragą, todėl didžiulis ginklas buvo pramintas „Sloika“. Vykstant tolesniam vystymuisi, daugiausia galinga bombažemėje – „cara Bomba“ arba „Kuzkino motina“. 1961 m. spalį jis buvo išbandytas Novaja Zemljos salyne.
Iš ko pagamintos termobranduolinės bombos?
Jei taip manai vandenilis o termobranduolinės bombos yra skirtingi dalykai, tu klydai. Šie žodžiai yra sinonimai. Būtent vandenilis (tiksliau, jo izotopai - deuteris ir tritis) yra reikalingas termobranduolinei reakcijai atlikti. Tačiau yra sunkumų: norėdami susprogdinti vandenilinę bombą, pirmiausia turite gauti aukštos temperatūros- tik tada atomų branduoliai pradės reaguoti. Todėl termobranduolinės bombos atveju dizainas vaidina svarbų vaidmenį.
Plačiai žinomos dvi schemos. Pirmas – Sacharovo „pūtimas“. Centre buvo branduolinis detonatorius, kurį supo ličio deuterido, sumaišyto su tričiu, sluoksniais, tarp kurių buvo prisodrinto urano sluoksniai. Ši konstrukcija leido pasiekti galią per 1 Mt. Antroji – amerikietiška Teller-Ulam schema, kur branduolinė bomba ir vandenilio izotopai buvo išdėstyti atskirai. Atrodė taip: iš apačios - indas su skysto deuterio ir tričio mišiniu, kurio centre buvo "uždegimo žvakė" - plutonio strypas, o iš viršaus - įprastas branduolinis užtaisas, ir visa tai sunkiųjų metalų apvalkalas (pavyzdžiui, nusodrintasis uranas). Greitieji neutronai, susidarantys sprogimo metu, sukelia atomo dalijimosi reakcijas urano apvalkale ir prideda energijos prie bendros sprogimo energijos. Pridėjus papildomus ličio urano-238 deuterido sluoksnius, galite sukurti neribotos galios sviedinius. 1953 m. sovietų fizikas Viktoras Davidenko netyčia pakartojo Teller-Ulam idėją ir jos pagrindu Sacharovas sugalvojo kelių etapų schemą, kuri leido sukurti precedento neturinčios galios ginklus. Būtent pagal šią schemą dirbo Kuzkinos mama.
Kokios dar bombos yra?
Taip pat yra neutroninių, bet tai paprastai yra baisu. Tiesą sakant, neutroninė bomba yra mažo našumo termobranduolinė bomba, kurios sprogimo energijos 80% sudaro spinduliuotė (neutroninė spinduliuotė). Tai atrodo kaip paprastas mažo našumo branduolinis užtaisas, prie kurio pridedamas blokas su berilio izotopu - neutronų šaltinis. Kai sprogsta branduolinis ginklas, prasideda termobranduolinė reakcija. Šio tipo ginklą sukūrė amerikiečių fizikas Samuelis Cohenas . Buvo manoma, kad neutroniniai ginklai sunaikina visą gyvybę net ir prieglaudose, tačiau tokių ginklų sunaikinimo diapazonas yra mažas, nes atmosfera išsklaido greitus neutronų srautus, o smūgio banga yra stipresnė dideliais atstumais.
Bet kaip su kobalto bomba?
Ne, sūnau, tai fantastiška. Jokia šalis oficialiai neturi kobalto bombų. Teoriškai tai yra termobranduolinė bomba su kobalto apvalkalu, kuri užtikrina stiprią radioaktyvią teritorijos užterštumą net esant santykinai silpnam branduoliniam sprogimui. 510 tonų kobalto gali užkrėsti visą Žemės paviršių ir sunaikinti visą planetos gyvybę. Fizikas Liūtas Szilardas , kuris 1950 m. aprašė šį hipotetinį dizainą, pavadino jį „Paskutinės pabaigos mašina“.
Kas yra šaltesnis: branduolinė bomba ar termobranduolinė?
Viso mastelio „Caro bombos“ modelis
Vandenilinė bomba yra daug pažangesnė ir technologiškai pažangesnė nei atominė bomba. Jo sprogstamoji galia gerokai viršija atominės ir ją riboja tik turimų komponentų skaičius. Termobranduolinės reakcijos metu kiekvienam nukleonui (vadinamiesiems sudedamiesiems branduoliams, protonams ir neutronams) išsiskiria daug daugiau energijos nei branduolinės reakcijos metu. Pavyzdžiui, urano branduolio dalijimosi metu vienam nukleonui tenka 0,9 MeV (megaelektronvolto), o helio branduolio sintezės metu iš vandenilio branduolių išsiskiria 6 MeV lygi energija.
Kaip bombos pristatytiį tikslą?
Iš pradžių jie buvo numesti iš orlaivių, tačiau oro gynyba buvo nuolat tobulinama, o tiekti branduolinius ginklus tokiu būdu pasirodė neprotinga. Augant raketų technologijų gamybai, visos teisės tiekti branduolinius ginklus buvo perduotos įvairių bazių balistinėms ir sparnuotoms raketoms. Todėl bomba jau ne bomba, o kovinė galvutė.
Yra nuomonė, kad Šiaurės Korėjos vandenilinė bomba yra per didelė, kad ją būtų galima montuoti ant raketos – tad jei KLDR nuspręs atnešti grėsmę gyvybei, ji bus nugabenta laivu į sprogimo vietą.
Kokios yra branduolinio karo pasekmės?
Hirosima ir Nagasakis yra tik maža galimos apokalipsės dalis. Pavyzdžiui, gerai žinoma „branduolinės žiemos“ hipotezė, kurią iškėlė amerikiečių astrofizikas Carlas Saganas ir sovietų geofizikas Georgijus Golitsynas. Spėjama, kad sprogus kelioms branduolinėms galvutėms (ne dykumoje ar vandenyje, o gyvenvietėse) kils daug gaisrų, o į atmosferą išsitaškys didelis kiekis dūmų ir suodžių, o tai sukels visuotinį atšalimą. Hipotezė kritikuojama lyginant poveikį su vulkanine veikla, kuri turi mažai įtakos klimatui. Be to, kai kurie mokslininkai pažymi, kad globalinis atšilimas labiau tikėtinas nei atšalimas – tačiau abi pusės tikisi, kad to niekada nesužinosime.
Ar leidžiami branduoliniai ginklai?
Po XX amžiaus ginklavimosi varžybų šalys persigalvojo ir nusprendė apriboti branduolinio ginklo naudojimą. JT priėmė sutartis dėl branduolinių ginklų neplatinimo ir branduolinių bandymų draudimo (pastarosios nepasirašė jaunos branduolinės valstybės Indija, Pakistanas ir KLDR). 2017 metų liepą buvo priimta nauja sutartis, draudžianti branduolinius ginklus.
„Kiekviena valstybė, šios Konvencijos Šalis, įsipareigoja niekada ir jokiomis aplinkybėmis nekurti, nebandyti, negaminti, kitaip įsigyti, nelaikyti ar kaupti branduolinių ginklų ar kitų branduolinių sprogstamųjų įtaisų“, – rašoma pirmame sutarties straipsnyje.
Tačiau dokumentas neįsigalios, kol jo ratifikuosis 50 valstybių.