Bomba atomowa broni jądrowej. Historia powstania i zasada działania bomby atomowej
Ten, kto wynalazł bombę atomową, nie mógł sobie nawet wyobrazić, do jakich tragicznych konsekwencji może doprowadzić ten cudowny wynalazek XX wieku. Zanim ta superbroń została wypróbowana przez mieszkańców japońskich miast Hiroszimy i Nagasaki, przebyła bardzo długa droga.
Początek
W kwietniu 1903 przyjaciele Paula Langevina zebrali się w paryskim ogrodzie we Francji. Powodem była obrona rozprawy młodej i zdolnej uczonej Marii Curie. Wśród znamienitych gości znaleźli się słynni angielski fizyk Sir Ernesta Rutherforda. W środku zabawy zgaszono światła. ogłosił wszystkim, że teraz będzie niespodzianka. Z uroczystą miną Pierre Curie przyniósł małą tubkę soli radu, która świeciła zielonym światłem, wywołując niezwykłą radość wśród obecnych. W przyszłości goście gorąco dyskutowali o przyszłości tego zjawiska. Wszyscy zgodzili się, że dzięki radowi rozwiązany zostanie dotkliwy problem braku energii. To zainspirowało wszystkich do nowych badań i dalszych perspektyw. Gdyby im wtedy powiedziano, że prace laboratoryjne z pierwiastkami radioaktywnymi położy podwaliny pod straszliwą broń XX wieku, nie wiadomo, jaka będzie ich reakcja. Wtedy zaczęła się historia bomba atomowa który pochłonął życie setek tysięcy japońskich cywilów.
Gra przed krzywą
17 grudnia 1938 r. niemiecki naukowiec Otto Gann uzyskał niezbite dowody rozpadu uranu na mniejsze cząstki elementarne. W rzeczywistości udało mu się rozszczepić atom. W świecie naukowym uznano to za nowy kamień milowy w historii ludzkości. Otto Gunn się nie podzielił poglądy polityczne trzecia Rzesza. Dlatego w tym samym 1938 roku naukowiec został zmuszony do przeniesienia się do Sztokholmu, gdzie wraz z Friedrichem Strassmannem kontynuował swoje badania naukowe. Obawiając się, że faszystowskie Niemcy jako pierwsze otrzymają straszną broń, pisze list z ostrzeżeniem. Wiadomość o możliwym śledztwie bardzo zaniepokoiła rząd USA. Amerykanie zaczęli działać szybko i zdecydowanie.
Kto stworzył bombę atomową? Projekt amerykański
Jeszcze zanim grupa, z której wielu było uchodźcami z nazistowskiego reżimu w Europie, otrzymała zadanie opracowania broni jądrowej. Warto zauważyć, że wstępne badania przeprowadzono w nazistowskich Niemczech. W 1940 r. rząd Stanów Zjednoczonych Ameryki zaczął finansować własny program rozwoju broni atomowej. Na realizację projektu przeznaczono niesamowitą kwotę dwóch i pół miliarda dolarów. Do realizacji tego tajnego projektu zaproszono wybitnych fizyków XX wieku, w tym kilkunastu laureatów Nagrody Nobla. W sumie zaangażowanych było około 130 tysięcy pracowników, wśród których byli nie tylko wojskowi, ale także cywile. Zespołem programistów kierował pułkownik Leslie Richard Groves, a kierownikiem był Robert Oppenheimer. To człowiek, który wynalazł bombę atomową. Na obszarze Manhattanu zbudowano specjalny tajny budynek inżynieryjny, który jest nam znany pod kryptonimem „Manhattan Project”. Przez kilka następnych lat naukowcy tajnego projektu pracowali nad problemem rozszczepienia jądrowego uranu i plutonu.
Niepokojowy atom autorstwa Igora Kurchatova
Dziś każdy uczeń będzie mógł odpowiedzieć na pytanie, kto wynalazł bombę atomową w Związku Radzieckim. A potem, na początku lat 30. ubiegłego wieku, nikt o tym nie wiedział.
W 1932 roku akademik Igor Wasiljewicz Kurczatow był jednym z pierwszych na świecie, który rozpoczął badania jądra atomowego. Zbierając wokół siebie podobnie myślących ludzi, Igor Wasiliewicz w 1937 roku stworzył pierwszy cyklotron w Europie. W tym samym roku on i jego ludzie o podobnych poglądach tworzą pierwsze sztuczne jądra.
W 1939 r. I. V. Kurchatov zaczął studiować nowy kierunek - fizykę jądrową. Po kilku laboratoryjnych sukcesach w badaniu tego zjawiska naukowiec dostaje do swojej dyspozycji tajne centrum badawcze, które nazwano „Laboratorium nr 2”. Dziś ten tajny obiekt nazywa się „Arzamas-16”.
Docelowym kierunkiem tego ośrodka były poważne badania i rozwój broni jądrowej. Teraz staje się oczywiste, kto stworzył bombę atomową w Związku Radzieckim. W jego zespole było wtedy tylko dziesięć osób.
być bombą atomową
Do końca 1945 r. Igorowi Wasiljewiczowi Kurczatowowi udało się zebrać poważny zespół naukowców liczący ponad sto osób. Do laboratorium z całego kraju przyjechały najlepsze umysły różnych specjalności naukowych, by tworzyć broń atomową. Po tym, jak Amerykanie zrzucili bombę atomową na Hiroszimę, radzieccy naukowcy zrozumieli, że można to również zrobić ze Związkiem Radzieckim. „Laboratorium nr 2” otrzymuje gwałtowny wzrost finansowania od kierownictwa kraju i duży napływ wykwalifikowanego personelu. Lavrenty Pavlovich Beria jest odpowiedzialny za tak ważny projekt. Ogromna praca sowieckich naukowców przyniosła owoce.
Miejsce testowe w Semipałatyńsku
Bomba atomowa w ZSRR została po raz pierwszy przetestowana na poligonie w Semipałatyńsku (Kazachstan). 29 sierpnia 1949 roku 22-kilotonowe urządzenie nuklearne wstrząsnęło kazachską ziemią. Laureat Nagrody Nobla, fizyk Otto Hanz, powiedział: „To dobra wiadomość. Jeśli Rosja ma broń atomową, to nie będzie wojny”. To właśnie ta bomba atomowa w ZSRR, zaszyfrowana jako numer produktu 501 lub RDS-1, wyeliminowała monopol USA na broń nuklearna.
Bomba atomowa. Rok 1945
Wczesnym rankiem 16 lipca Projekt Manhattan przeprowadził pierwszy udany test urządzenia atomowego – bomby plutonowej – na poligonie testowym Alamogordo w Nowym Meksyku w USA.
Pieniądze zainwestowane w projekt zostały dobrze wydane. Pierwszy w historii ludzkości został wyprodukowany o 5:30 rano.
„Wykonaliśmy robotę diabła”, powie później ten, kto wynalazł bombę atomową w Stanach Zjednoczonych, później nazwany „ojcem bomby atomowej”.
Japonia nie kapituluje
Do czasu ostatecznego i pomyślnego przetestowania bomby atomowej wojska radzieckie a sojusznicy ostatecznie pokonani nazistowskie Niemcy. Pozostało jednak jedno państwo, które obiecało walczyć do końca o dominację w kraju Pacyfik. Od połowy kwietnia do połowy lipca 1945 r. armia japońska wielokrotnie przeprowadzała naloty na siły sojusznicze, zadając w ten sposób ciężkie straty armii amerykańskiej. Pod koniec lipca 1945 r. militarystyczny rząd Japonii odrzucił alianckie żądanie kapitulacji zgodnie z Deklaracją Poczdamską. W szczególności powiedziano w nim, że w przypadku nieposłuszeństwa armia japońska stanie w obliczu szybkiego i całkowitego zniszczenia.
Prezydent się zgadza
Amerykański rząd dotrzymał słowa i rozpoczął ukierunkowane bombardowanie japońskich pozycji wojskowych. Naloty nie przyniosły pożądanego rezultatu, a prezydent USA Harry Truman decyduje o inwazji wojsk amerykańskich na Japonię. Dowództwo wojskowe odwodzi jednak od takiej decyzji swojego prezydenta, powołując się na fakt, że inwazja amerykańska pociągnie za sobą dużą liczbę ofiar.
Za sugestią Henry'ego Lewisa Stimsona i Dwighta Davida Eisenhowera postanowiono użyć więcej skuteczna metoda koniec wojny. Wielki zwolennik bomby atomowej, sekretarz prezydenta USA James Francis Byrnes, wierzył, że bombardowanie terytoriów japońskich ostatecznie zakończy wojnę i postawi USA na dominującej pozycji, co pozytywnie wpłynie na dalszy bieg wydarzeń w okresie powojennym. świat. W ten sposób prezydent USA Harry Truman był przekonany, że jest to jedyna słuszna opcja.
Bomba atomowa. Hiroszima
Jako pierwszy cel wybrano małe japońskie miasto Hiroszima, liczące nieco ponad 350 000 mieszkańców, położone pięćset mil od stolicy Japonii, Tokio. Po przybyciu zmodyfikowanego bombowca Enola Gay B-29 do bazy marynarki wojennej USA na wyspie Tinian na pokładzie samolotu zainstalowano bombę atomową. Hiroszima miała doświadczyć skutków 9000 funtów uranu-235.
Ta niewidziana dotąd broń była przeznaczona dla ludności cywilnej w małym japońskim miasteczku. Dowódcą bombowca był pułkownik Paul Warfield Tibbets, Jr. Amerykańska bomba atomowa nosiła cyniczną nazwę „Baby”. Rankiem 6 sierpnia 1945 roku około godziny 8:15 amerykańskie „Baby” zostało zrzucone na japońską Hiroszimę. Około 15 tysięcy ton TNT zniszczyło całe życie w promieniu pięciu mil kwadratowych. W ciągu kilku sekund zginęło sto czterdzieści tysięcy mieszkańców miasta. Ocalały Japończyk zmarł bolesną śmiercią z powodu choroby popromiennej.
Zniszczył je amerykański atomowy „Kid”. Jednak zniszczenie Hiroszimy nie spowodowało natychmiastowej kapitulacji Japonii, jak wszyscy się spodziewali. Następnie postanowiono o kolejnym bombardowaniu terytorium Japonii.
Nagasaki. Niebo w ogniu
Amerykańska bomba atomowa „Fat Man” została zainstalowana na pokładzie samolotu B-29 9 sierpnia 1945 roku, w tym samym miejscu, w bazie marynarki wojennej USA w Tinian. Tym razem dowódcą samolotu był major Charles Sweeney. Początkowo celem strategicznym było miasto Kokura.
Jednak warunki pogodowe nie pozwoliły na zrealizowanie planu, przeszkadzało dużo chmur. Charles Sweeney przeszedł do drugiej rundy. O 11:02 amerykański Grubas o napędzie atomowym połknął Nagasaki. Był to potężniejszy destrukcyjny atak lotniczy, który pod względem siły był kilkakrotnie wyższy niż bombardowanie w Hiroszimie. Nagasaki przetestował broń atomową ważącą około 10 000 funtów i 22 kilotony TNT.
Położenie geograficzne japońskiego miasta ograniczyło oczekiwany efekt. Rzecz w tym, że miasto leży w wąskiej dolinie między górami. Dlatego zniszczenie 2,6 mil kwadratowych nie ujawniło pełnego potencjału amerykańskiej broni. Test bomby atomowej Nagasaki jest uważany za nieudany „Projekt Manhattan”.
Japonia poddała się
Po południu 15 sierpnia 1945 roku cesarz Hirohito ogłosił kapitulację swojego kraju w przemówieniu radiowym do narodu japońskiego. Ta wiadomość szybko rozeszła się po całym świecie. W Stanach Zjednoczonych rozpoczęły się uroczystości z okazji zwycięstwa nad Japonią. Lud się radował.
2 września 1945 r. na pokładzie USS Missouri zakotwiczonego w Zatoce Tokijskiej podpisano formalną umowę o zakończeniu wojny. Tak zakończyła się najbardziej brutalna i krwawa wojna w historii ludzkości.
Od sześciu długich lat społeczność światowa zmierza w tym kierunku ważna data- od 1 września 1939 r., kiedy na terenie Polski padły pierwsze strzały hitlerowskich Niemiec.
Spokojny atom
W Związku Radzieckim przeprowadzono łącznie 124 wybuchy nuklearne. Charakterystyczne jest, że wszystkie zostały przeprowadzone na rzecz gospodarki narodowej. Tylko trzy z nich to wypadki z uwolnieniem pierwiastków promieniotwórczych. Programy użycia pokojowego atomu zostały wdrożone tylko w dwóch krajach - Stanach Zjednoczonych i Związku Radzieckim. Pokojowa energetyka jądrowa zna przykład globalnej katastrofy, gdy lata przy czwartym bloku energetycznym Elektrownia jądrowa w Czarnobylu reaktor eksplodował.
I to jest coś, czego często nie wiemy. I dlaczego wybucha też bomba atomowa...
Zacznijmy od daleka. Każdy atom ma jądro, a jądro składa się z protonów i neutronów - być może każdy o tym wie. W ten sam sposób wszyscy widzieli układ okresowy pierwiastków. Ale dlaczego pierwiastki chemiczne w nim są umieszczone w ten sposób, a nie inaczej? Na pewno nie dlatego, że Mendelejew chciał. Numer seryjny każdego pierwiastka w tabeli wskazuje, ile protonów znajduje się w jądrze atomu tego pierwiastka. Innymi słowy, żelazo jest numerem 26 w tabeli, ponieważ w atomie żelaza znajduje się 26 protonów. A jeśli nie ma ich 26, to już nie jest żelazo.
Ale neutrony w jądrach tego samego pierwiastka mogą być inna kwota, co oznacza, że masa jąder jest inna. Atomy tego samego pierwiastka o różnych masach nazywane są izotopami. Uran ma kilka takich izotopów: najczęstszym w przyrodzie jest uran-238 (w jego jądrze znajdują się 92 protony i 146 neutronów, razem okazuje się, że 238). Jest radioaktywny, ale nie da się z niego zrobić bomby atomowej. Ale izotop uranu-235, którego niewielka ilość jest w rudy uranu, dla ładunek jądrowy Dobry.
Być może czytelnik natknął się na terminy „wzbogacony uran” i „zubożony uran”. Uran wzbogacony zawiera więcej uranu-235 niż uran naturalny; w wyczerpanych odpowiednio - mniej. Ze wzbogaconego uranu można uzyskać pluton - kolejny pierwiastek odpowiedni do bomby atomowej (prawie nigdy nie występuje w naturze). Sposób wzbogacania uranu i uzyskiwania z niego plutonu to temat na osobną dyskusję.
Dlaczego więc wybucha bomba atomowa? Faktem jest, że niektóre ciężkie jądra mają tendencję do rozpadu, jeśli uderzy w nie neutron. I nie będziesz musiał długo czekać na wolny neutron - lata ich dużo. Tak więc taki neutron dostaje się do jądra uranu-235 i tym samym rozbija go na „fragmenty”. To uwalnia jeszcze kilka neutronów. Czy potrafisz zgadnąć, co się stanie, jeśli wokół pojawią się jądra tego samego pierwiastka? Zgadza się, nastąpi reakcja łańcuchowa. Tak to się dzieje.
W reaktorze jądrowym, gdzie uran-235 „rozpuszcza się” w bardziej stabilnym uranie-238, w normalnych warunkach wybuch nie następuje. Większość neutronów, które wylatują z rozpadających się jąder, odlatuje „do mleka”, nie znajdując jąder uranu-235. W reaktorze rozpad jąder jest „wolny” (ale to wystarczy, aby reaktor dostarczał energię). Tutaj, w solidnym kawałku uranu-235, jeśli ma wystarczającą masę, neutrony na pewno rozerwą jądra, reakcja łańcuchowa wywoła lawinę i ... Stop! W końcu, jeśli zrobisz kawałek uranu-235 lub plutonu o masie niezbędnej do wybuchu, natychmiast eksploduje. Nie o to chodzi.
Co jeśli weźmiesz dwa kawałki masy podkrytycznej i dociśniesz je do siebie za pomocą zdalnie sterowanego mechanizmu? Na przykład, włóż oba do tuby i dołącz do jednego ładunek prochowy, aby wystrzelić jeden kawałek we właściwym czasie, jak pocisk, w inny. Oto rozwiązanie problemu.
Możesz zrobić inaczej: weź kulisty kawałek plutonu i naprawiaj ładunki wybuchowe na całej jego powierzchni. Gdy ładunki te zostaną zdetonowane na polecenie z zewnątrz, ich eksplozja skompresuje pluton ze wszystkich stron, ściśnie go do krytycznej gęstości i nastąpi reakcja łańcuchowa. Jednak ważna jest tutaj dokładność i niezawodność: wszystkie ładunki wybuchowe muszą działać jednocześnie. Jeśli niektóre z nich działają, a niektóre nie, lub niektóre działają do późna, nie nastąpi z tego żadna eksplozja nuklearna: pluton nie skurczy się do masy krytycznej, ale rozproszy się w powietrzu. Zamiast bomby atomowej okaże się tak zwana „brudna”.
Tak wygląda bomba atomowa typu implozyjnego. Ładunki, które powinny spowodować ukierunkowaną eksplozję, wykonane są w postaci wielościanów, aby jak najściślej pokryć powierzchnię kuli plutonu.
Urządzenie pierwszego typu nazywano armatą, drugiego typu - implozją.
Bomba „Kid” zrzucona na Hiroszimę miała ładunek uranowy-235 i urządzenie typu pistoletowego. Bomba Grubasa zdetonowana nad Nagasaki zawierała ładunek plutonu, a urządzenie wybuchowe było implozją. Obecnie urządzenia typu pistoletowego prawie nigdy nie są używane; implozyjne są bardziej skomplikowane, ale jednocześnie pozwalają kontrolować masę ładunku jądrowego i wydawać go bardziej racjonalnie. A pluton jako nuklearny materiał wybuchowy zastąpił uran-235.
Minęło sporo lat, a fizycy zaoferowali wojsku jeszcze potężniejszą bombę - termojądrową lub, jak to się nazywa, wodór. Okazuje się, że wodór wybucha silniej niż pluton?
Wodór jest naprawdę wybuchowy, ale nie tak. Jednak w bombie wodorowej nie ma „zwykłego” wodoru, wykorzystuje ona jego izotopy – deuter i tryt. Jądro „zwykłego” wodoru ma jeden neutron, deuter dwa, a tryt trzy.
W bombie atomowej jądra ciężkiego pierwiastka dzielą się na jądra lżejszych. Idzie do termojądrowych proces odwrotny: lekkie jądra łączą się ze sobą, tworząc cięższe. Na przykład jądra deuteru i trytu są łączone w jądra helu (inaczej nazywane cząstkami alfa), a „dodatkowy” neutron jest wysyłany do „lotu swobodnego”. W tym przypadku uwalniane jest znacznie więcej energii niż podczas rozpadu jąder plutonu. Nawiasem mówiąc, ten proces odbywa się na Słońcu.
Jednak reakcja syntezy jest możliwa tylko w ultrawysokich temperaturach (dlatego nazywa się ją TERMOjądrową). Jak wywołać reakcję deuteru i trytu? Tak, to bardzo proste: musisz użyć bomby atomowej jako detonatora!
Ponieważ deuter i tryt same w sobie są stabilne, ich ładunek w bombie termojądrowej może być dowolnie duży. Oznacza to, że bomba termojądrowa może być nieporównywalnie potężniejsza niż „prosta” bomba jądrowa. „Dziecko” zrzucone na Hiroszimę miało odpowiednik TNT w granicach 18 kiloton i było najpotężniejsze bomba wodorowa(tak zwana „Car Bomba”, jest także „matką Kuzkina”) - już 58,6 megaton, ponad 3255 razy mocniejsza niż „Baby”!
Chmura „grzybowa” z „Car Bomby” uniosła się na wysokość 67 kilometrów, a fala uderzeniowa okrążyła kulę ziemską trzykrotnie.
Jednak tak gigantyczna moc jest wyraźnie nadmierna. Po „zabawieniu się wystarczająco” bombami megatonowymi inżynierowie wojskowi i fizycy obrali inną ścieżkę - ścieżkę miniaturyzacji broni jądrowej. W swojej zwykłej formie broń nuklearna może zostać zrzucona z bombowców strategicznych, takich jak bomby lotnicze, lub wystrzelona za pomocą pocisków balistycznych; jeśli je zminiaturyzujesz, otrzymasz zwarty ładunek jądrowy, który nie niszczy wszystkiego w promieniu wielu kilometrów i który można nałożyć na pocisk artyleryjski lub pocisk powietrze-ziemia. Wzrośnie mobilność, rozszerzy się zakres zadań do rozwiązania. Oprócz strategicznej broni jądrowej dostaniemy broń taktyczną.
W przypadku taktycznej broni jądrowej opracowano różne pojazdy dostawcze - broń jądrową, moździerze, karabiny bezodrzutowe (na przykład amerykański Davy Crockett). ZSRR miał nawet projekt pocisku nuklearnego. To prawda, że trzeba było go porzucić – pociski nuklearne były tak zawodne, tak skomplikowane i drogie w produkcji i przechowywaniu, że nie miały sensu.
„Davy'ego Crocketta”. Wiele z tych broni jądrowych służyło w siłach zbrojnych USA, a minister obrony RFN bezskutecznie starał się uzbroić w nie Bundeswehrę.
Mówiąc o małej broni jądrowej, warto wspomnieć o innym typie broni jądrowej – bombie neutronowej. Ładunek plutonu w nim jest niewielki, ale nie jest to konieczne. Jeśli bomba termojądrowa podąża ścieżką zwiększania siły wybuchu, to neutronowa opiera się na innym szkodliwym czynniku - promieniowaniu. Aby wzmocnić promieniowanie w bombie neutronowej, istnieje zapas izotopu berylu, który po wybuchu daje duża ilość szybkie neutrony.
Zgodnie z ideą jej twórców bomba neutronowa powinna zabić siłę roboczą wroga, ale pozostawić nienaruszony sprzęt, który można następnie przechwycić podczas ofensywy. W praktyce okazało się nieco inaczej: napromieniowany sprzęt staje się bezużyteczny – każdy, kto odważy się go pilotować, już niedługo „zarobi” na chorobę popromienną. Nie zmienia to faktu, że eksplozja bomby neutronowej może trafić wroga przez pancerz czołgu; Amunicja neutronowa została opracowana przez Stany Zjednoczone właśnie jako broń przeciwko sowieckim formacjom czołgów. Wkrótce jednak opracowano opancerzenie czołgu, zapewniające pewnego rodzaju ochronę przed przepływem prędkich neutronów.
Inny rodzaj broni jądrowej został wynaleziony w 1950 roku, ale nigdy (o ile wiadomo) nie został wyprodukowany. Jest to tak zwana bomba kobaltowa - ładunek jądrowy z powłoką kobaltu. Podczas eksplozji kobalt, napromieniowany strumieniem neutronów, staje się niezwykle radioaktywnym izotopem i rozprasza się po okolicy, infekując go. Tylko jedna taka bomba o wystarczającej mocy mogłaby pokryć kobaltem cały glob i zniszczyć całą ludzkość. Na szczęście ten projekt pozostał projektem.
Co można powiedzieć na zakończenie? Bomba atomowa to naprawdę straszna broń, a jednocześnie (co za paradoks!) pomogła utrzymać względny pokój między supermocarstwami. Jeśli twój przeciwnik ma broń nuklearną, pomyślisz dziesięć razy, zanim go zaatakujesz. Żaden kraj z arsenałem nuklearnym nie został jeszcze zaatakowany z zewnątrz, a od 1945 roku na świecie nie było wojen między główne stany. Miejmy nadzieję, że nie.
Broń jądrowa to broń o charakterze strategicznym, zdolna do rozwiązywania globalnych problemów. Jego użycie wiąże się ze straszliwymi konsekwencjami dla całej ludzkości. To sprawia, że bomba atomowa jest nie tylko zagrożeniem, ale także środkiem odstraszającym.
Pojawienie się broni zdolnej położyć kres rozwojowi ludzkości zapoczątkowało jej nową erę. Prawdopodobieństwo globalnego konfliktu lub nowej wojny światowej jest zminimalizowane ze względu na możliwość całkowitego zniszczenia całej cywilizacji.
Pomimo takich zagrożeń, broń nuklearna nadal jest w służbie wiodących krajów świata. W pewnym stopniu właśnie to staje się czynnikiem decydującym w międzynarodowej dyplomacji i geopolityce.
Historia bomby atomowej
Pytanie, kto wynalazł bombę atomową, nie ma w historii jednoznacznej odpowiedzi. Odkrycie radioaktywności uranu uważane jest za warunek wstępny do prac nad bronią atomową. W 1896 roku francuski chemik A. Becquerel odkrył reakcję łańcuchową tego pierwiastka, zapoczątkowując rozwój fizyki jądrowej.
W następnej dekadzie odkryto promienie alfa, beta i gamma, a także szereg radioaktywnych izotopów niektórych pierwiastków chemicznych. Późniejsze odkrycie prawa rozpadu promieniotwórczego atomu było początkiem badań izometrii jądrowej.
W grudniu 1938 r. niemieccy fizycy O. Hahn i F. Strassmann jako pierwsi mogli przeprowadzić reakcję rozszczepienia jądra w sztucznych warunkach. 24 kwietnia 1939 r. kierownictwo Niemiec zostało poinformowane o prawdopodobieństwie stworzenia nowego potężnego materiału wybuchowego.
Jednak niemiecki program nuklearny był skazany na porażkę. Pomimo pomyślnego awansu naukowców, kraj z powodu wojny stale doświadczał trudności z zasobami, zwłaszcza z dostawą ciężkiej wody. Na późniejszych etapach eksplorację spowalniały ciągłe ewakuacje. 23 kwietnia 1945 r. rozwój niemieckich naukowców schwytano w Haigerloch i wywieziono do USA.
Stany Zjednoczone były pierwszym krajem, który wyraził zainteresowanie nowym wynalazkiem. W 1941 roku na jego rozwój i tworzenie przeznaczono znaczne środki. Pierwsze testy odbyły się 16 lipca 1945 roku. Niecały miesiąc później Stany Zjednoczone po raz pierwszy użyły broni jądrowej, zrzucając dwie bomby na Hiroszimę i Nagasaki.
Badania własne w dziedzinie fizyki jądrowej w ZSRR prowadzone są od 1918 roku. Komisja ds. Jądra Atomowego została powołana w 1938 roku przy Akademii Nauk. Jednak wraz z wybuchem wojny jej działania w tym kierunku zostały zawieszone.
W 1943 r. informacje o publikacje naukowe w fizyce jądrowej uzyskano Sowieccy oficerowie wywiadu z Anglii. Agenci zostali wprowadzeni do kilku amerykańskich ośrodków badawczych. Uzyskane przez nich informacje umożliwiły przyspieszenie rozwoju własnej broni jądrowej.
Wynalezieniem radzieckiej bomby atomowej kierowali I. Kurchatov i Yu Khariton, uważani są za twórców radzieckiej bomby atomowej. Informacja o tym stała się impulsem do przygotowania Stanów Zjednoczonych do wojny wyprzedzającej. W lipcu 1949 r. opracowano plan trojański, zgodnie z którym planowano rozpoczęcie działań wojennych 1 stycznia 1950 r.
Później datę przesunięto na początek 1957 roku, biorąc pod uwagę, że wszystkie kraje NATO mogły przygotować się i przyłączyć do wojny. Według zachodniego wywiadu próba jądrowa w ZSRR mogła zostać przeprowadzona dopiero w 1954 roku.
Jednak przygotowania USA do wojny były znane z wyprzedzeniem, co zmusiło radzieckich naukowców do przyspieszenia badań. W krótkim czasie wymyślają i tworzą własną bombę atomową. 29 sierpnia 1949 roku na poligonie w Semipałatyńsku testowano pierwszą radziecką bombę atomową RDS-1 (silnik odrzutowy specjalny).
Takie testy udaremniły plan trojana. Od tego czasu Stany Zjednoczone przestały mieć monopol na broń jądrową. Niezależnie od siły uderzenia wyprzedzającego istniało ryzyko odwetu, który groził katastrofą. Od tego momentu najstraszniejsza broń stała się gwarantem pokoju między wielkimi mocarstwami.
Zasada działania
Zasada działania bomby atomowej opiera się na reakcji łańcuchowej rozpadu ciężkich jąder lub termojądrowej fuzji płuc. Podczas tych procesów uwalniana jest ogromna ilość energii, która zamienia bombę w broń masowego rażenia.
24 września 1951 r. testowano RDS-2. Mogły już zostać dostarczone do punktów startowych, aby dotarły do Stanów Zjednoczonych. 18 października testowany był RDS-3 dostarczony przez bombowiec.
Dalsze testy przeszły do fuzji termojądrowej. Pierwsze testy takiej bomby w Stanach Zjednoczonych odbyły się 1 listopada 1952 r. W ZSRR taką głowicę testowano po 8 miesiącach.
TX bomby atomowej
Bomby jądrowe nie mają wyraźnych cech ze względu na różnorodność zastosowań takiej amunicji. Istnieje jednak kilka ogólnych aspektów, które należy wziąć pod uwagę podczas tworzenia tej broni.
Obejmują one:
- osiowosymetryczna konstrukcja bomby – wszystkie bloki i układy umieszczone są parami w pojemnikach o kształcie cylindrycznym, kulistym lub stożkowym;
- przy projektowaniu zmniejszają masę bomby atomowej, łącząc jednostki napędowe, dobierając optymalny kształt pocisków i przedziałów, a także stosując trwalsze materiały;
- liczba przewodów i złączy jest zminimalizowana, a do przeniesienia uderzenia używany jest przewód pneumatyczny lub przewód wybuchowy;
- blokowanie głównych węzłów odbywa się za pomocą przegród zniszczonych ładunkami pirotechnicznymi;
- substancje aktywne pompowane są za pomocą oddzielnego pojemnika lub nośnika zewnętrznego.
Biorąc pod uwagę wymagania dotyczące urządzenia, bomba atomowa składa się z następujących elementów:
- łuska zapewniająca ochronę amunicji przed skutkami fizycznymi i termicznymi - podzielona na przedziały, może być wyposażona w ramę zasilającą;
- ładunek jądrowy z mocowaniem;
- system samozniszczenia wraz z jego integracją z ładunkiem jądrowym;
- źródło zasilania przeznaczone do długoterminowego przechowywania - jest aktywowane już po wystrzeleniu rakiety;
- czujniki zewnętrzne - do zbierania informacji;
- systemy napinania, sterowania i detonacji, te ostatnie są wbudowane w ładunek;
- systemy diagnostyki, ogrzewania i utrzymania mikroklimatu wewnątrz szczelnych pomieszczeń.
W zależności od rodzaju bomby atomowej integrowane są z nią inne systemy. Wśród nich może być czujnik lotu, konsola blokująca, kalkulacja opcji lotu, autopilot. Niektóre rodzaje amunicji wykorzystują również zakłócacze zaprojektowane w celu zmniejszenia oporu przeciwko bombie atomowej.
Konsekwencje użycia takiej bomby
„Idealne” konsekwencje użycia broni jądrowej zostały już odnotowane podczas bombardowania Hiroszimy. Ładunek eksplodował na wysokości 200 metrów, co wywołało silną falę uderzeniową. W wielu domach przewracano piece węglowe, powodując pożary nawet poza dotkniętym obszarem.
Po błysku światła nastąpił udar cieplny, który trwał kilka sekund. Jego moc wystarczyła jednak do stopienia kafli i kwarcu w promieniu 4 km, a także do natryskiwania słupów telegraficznych.
Po fali upałów nastąpiła fala uderzeniowa. Prędkość wiatru dochodziła do 800 km/h, jego podmuch zniszczył prawie wszystkie zabudowania w mieście. Z 76 tys. budynków ocalało ok. 6 tys. częściowo, reszta uległa całkowitemu zniszczeniu.
Fala upałów oraz unosząca się para i popiół spowodowały silną kondensację w atmosferze. Kilka minut później zaczął padać deszcz z czarnymi od popiołów kroplami. Ich kontakt ze skórą powodował ciężkie nieuleczalne oparzenia.
Ludzie, którzy znajdowali się w promieniu 800 metrów od epicentrum wybuchu, zostali spaleni na pył. Reszta była narażona na promieniowanie i chorobę popromienną. Jej objawami były osłabienie, nudności, wymioty i gorączka. Nastąpił gwałtowny spadek liczby białych krwinek we krwi.
W ciągu kilku sekund zginęło około 70 tysięcy osób. Ta sama liczba zmarła później z powodu ran i oparzeń.
3 dni później kolejna bomba została zrzucona na Nagasaki z podobnymi konsekwencjami.
Zapasy broni jądrowej na świecie
Główne zapasy broni jądrowej są skoncentrowane w Rosji i Stanach Zjednoczonych. Oprócz nich następujące kraje mają bomby atomowe:
- Wielka Brytania - od 1952 r.;
- Francja - od 1960;
- Chiny - od 1964 r.;
- Indie - od 1974;
- Pakistan - od 1998 r.;
- Korea Północna - od 2008 roku.
Izrael posiada również broń nuklearną, chociaż nie ma oficjalnego potwierdzenia ze strony przywódców tego kraju.
broń atomowa - urządzenie, które otrzymuje ogromną moc wybuchową z reakcji rozszczepienia jądrowego i fuzji jądrowej.
O broni atomowej
Broń jądrowa jest jak dotąd najpotężniejszą bronią, będącą na uzbrojeniu pięciu krajów: Rosji, Stanów Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii, Francji i Chin. Istnieje również szereg państw, które z większym lub mniejszym powodzeniem rozwijają broń atomową, ale ich badania albo nie są zakończone, albo kraje te nie mają niezbędnych środków na dostarczanie broni do celu. Indie, Pakistan, Korea Północna, Irak, Iran mają rozwój broni jądrowej na różnych poziomach, Niemcy, Izrael, RPA i Japonia teoretycznie mają niezbędną zdolność do stworzenia broni jądrowej w stosunkowo krótkim czasie.
Trudno przecenić rolę broni jądrowej. Z jednej strony jest to potężny środek odstraszający, z drugiej jest to najskuteczniejsze narzędzie umacniania pokoju i zapobiegania konfliktom zbrojnym między mocarstwami posiadającymi tę broń. Minęły 52 lata od pierwszego użycia bomby atomowej w Hiroszimie. Globalna społeczność zbliżyła się do uświadomienia sobie tego wojna atomowa nieuchronnie doprowadzi do globalnej katastrofy ekologicznej, która uniemożliwi dalsze istnienie ludzkości. Z biegiem lat wprowadzono mechanizmy prawne w celu rozładowania napięć i złagodzenia konfrontacji między mocarstwami jądrowymi. Na przykład podpisano wiele traktatów mających na celu zmniejszenie potencjału nuklearnego mocarstw, podpisano Konwencję o nierozprzestrzenianiu broni jądrowej, zgodnie z którą państwa posiadacze zobowiązały się nie przekazywać technologii produkcji tej broni innym państwom. , a kraje, które nie posiadają broni jądrowej, zobowiązały się nie podejmować kroków w celu rozwoju; Wreszcie, ostatnio supermocarstwa uzgodniły całkowity zakaz prób jądrowych. Jest oczywiste, że broń jądrowa jest najważniejszym instrumentem, który stał się symbolem regulacyjnym całej epoki w historii stosunków międzynarodowych i historii ludzkości.
broń atomowa
NUCLEAR WAPON, urządzenie, które czerpie ogromną moc wybuchową z reakcji rozszczepienia atomowego i fuzji jądrowej. Pierwsza broń nuklearna została użyta przez Stany Zjednoczone przeciwko japońskim miastom Hiroszima i Nagasaki w sierpniu 1945 roku. Te bomby atomowe składały się z dwóch stabilnych mas doktrynalnych URANU i PLUTONU, które przy silnym zderzeniu powodowały nadmiar MASY KRYTYCZNEJ, tym samym wywołanie niekontrolowanej REAKCJI ŁAŃCUCHOWEJ rozszczepienia atomów. W takich wybuchach uwalniana jest ogromna ilość energii i niszczącego promieniowania: siła wybuchu może być równa mocy 200 000 ton trinitrotoluenu. Znacznie potężniejsza bomba wodorowa (bomba termojądrowa), po raz pierwszy przetestowana w 1952 roku, składa się z bomby atomowej, która po zdetonowaniu wytwarza wystarczająco wysoką temperaturę, aby wywołać fuzję jądrową w pobliskiej warstwie stałej, zwykle deterycie litu. Moc wybuchu może być równa mocy kilku milionów ton (megaton) trinitrotoluenu. Obszar zniszczeń spowodowanych takimi bombami osiąga duże rozmiary: 15-megatonowa bomba eksploduje wszystkie palące się substancje w promieniu 20 km. Trzeci rodzaj broni jądrowej, bomba neutronowa, to mała bomba wodorowa, zwana również bronią o wysokim promieniowaniu. Powoduje słabą eksplozję, której jednak towarzyszy intensywne uwalnianie szybkich NEUTRONÓW. Słabość wybuchu sprawia, że budynki nie są zbytnio zniszczone. Z drugiej strony neutrony powodują ciężką chorobę popromienną u ludzi w określonym promieniu od miejsca wybuchu i zabijają wszystkich dotkniętych chorobą w ciągu tygodnia.
Początkowo wybuch bomby atomowej (A) tworzy kulę ognia (1) o temperaturze milionów stopni Celsjusza i emituje promieniowanie (?) Po kilku minutach (B) kula zwiększa swoją objętość i tworzy! wysokie ciśnienie(3). Kula ognia wznosi się (C), zasysając kurz i zanieczyszczenia i tworzy chmurę grzyba (D). Gdy rozszerza swoją objętość, kula ognia tworzy potężny prąd konwekcyjny (4), emitując gorące promieniowanie (5) i tworząc chmurę ( 6) Po wybuchu bomba 15 megatonowa zniszczenie od fali uderzeniowej jest całkowite (7) w promieniu 8 km, dotkliwe (8) w promieniu 15 km i zauważalne (I) w promieniu 30 km. odległość 20 km (10) wybuchają wszystkie łatwopalne substancje, W ciągu dwóch dni po detonacji bomby dalej opad z dawką radioaktywną 300 rentgenów oddalony o 300 km Załączona fotografia pokazuje, jak duża eksplozja broni jądrowej na ziemi tworzy ogromną chmurę grzybów radioaktywny pył i gruz, który może osiągnąć wysokość kilku kilometrów. Niebezpieczny pył unoszący się w powietrzu jest wówczas swobodnie niesiony przez przeważające wiatry w dowolnym kierunku.Dewastacja obejmuje rozległy obszar.
Nowoczesne bomby i pociski atomowe
Promień działania
W zależności od mocy ładunku atomowego bomby atomowe dzielą się na kalibry: małe, średnie i duże . Aby uzyskać energię równą energii wybuchu bomby atomowej małego kalibru, trzeba wysadzić kilka tysięcy ton TNT. Odpowiednik TNT bomby atomowej średniego kalibru to dziesiątki tysięcy, a bomby dużego kalibru to setki tysięcy ton TNT. Broń termojądrowa (wodór) może mieć jeszcze większą moc, jej odpowiednik TNT może sięgać milionów, a nawet dziesiątek milionów ton. Bomby atomowe, których odpowiednik TNT wynosi 1-50 tysięcy ton, są klasyfikowane jako taktyczne bomby atomowe i są przeznaczone do rozwiązywania problemów operacyjno-taktycznych. Do broni taktycznej należą również: pociski artyleryjskie z ładunkiem atomowym o ładowności 10-15 tys. ton oraz ładunki atomowe (o ładowności ok. 5-20 tys. ton) do przeciwlotniczych pocisków kierowanych oraz pocisków służących do uzbrojenia myśliwców. Bomby atomowe i wodorowe o pojemności ponad 50 tys. ton zaliczane są do broni strategicznej.
Należy zauważyć, że taka klasyfikacja broni atomowej jest tylko warunkowa, ponieważ w rzeczywistości konsekwencje użycia taktycznej broni atomowej mogą być nie mniejsze niż te, których doświadcza ludność Hiroszimy i Nagasaki, a nawet większe. Jest teraz oczywiste, że eksplozja tylko jednej bomby wodorowej może spowodować tak poważne konsekwencje na rozległych terytoriach, że nie niosły ze sobą dziesiątki tysięcy pocisków i bomb użytych w poprzednich wojnach światowych. A kilka bomb wodorowych wystarczy, aby ogromne terytoria zamienić w strefę pustynną.
Broń jądrowa jest podzielona na 2 główne typy: atomowy i wodorowy (termonuklearny). W broni atomowej uwalnianie energii następuje w wyniku reakcji rozszczepienia jąder atomów ciężkich pierwiastków uranu lub plutonu. W broni wodorowej energia jest uwalniana w wyniku tworzenia (lub fuzji) jąder atomów helu z atomów wodoru.
broń termojądrowa
Nowoczesna broń termojądrowa zaliczana jest do broni strategicznej, która może być wykorzystana przez lotnictwo do niszczenia najważniejszych obiektów przemysłowych, wojskowych, dużych miast jako ośrodków cywilizacyjnych za liniami wroga. Najbardziej znanym rodzajem broni termojądrowej są bomby termojądrowe (wodór), które można dostarczyć do celu samolotem. Głowice termojądrowe mogą być również wykorzystywane do wystrzeliwania rakiet o różnym przeznaczeniu, w tym międzykontynentalnych rakiet balistycznych. Po raz pierwszy taki pocisk został przetestowany w ZSRR w 1957 r., a obecnie jest na wyposażeniu Oddziały rakietowe Pociski strategicznego przeznaczenia składają się z kilku typów, opartych na wyrzutniach mobilnych, wyrzutniach silosowych, na okrętach podwodnych.
Bomba atomowa
Działanie broni termojądrowej opiera się na wykorzystaniu reakcji termojądrowej z wodorem lub jego związkami. W reakcjach tych, zachodzących w ultrawysokich temperaturach i ciśnieniach, uwalniana jest energia w wyniku tworzenia jąder helu z jąder wodoru lub z jąder wodoru i litu. Do tworzenia helu wykorzystywany jest głównie ciężki wodór - deuter, którego jądra mają niezwykłą strukturę - jeden proton i jeden neutron. Gdy deuter jest podgrzewany do temperatur kilkudziesięciu milionów stopni, jego atomy tracą powłokę elektronową już podczas pierwszych zderzeń z innymi atomami. W rezultacie okazuje się, że ośrodek składa się wyłącznie z protonów i elektronów poruszających się niezależnie od nich. Szybkość ruchu termicznego cząstek osiąga takie wartości, że jądra deuteru mogą zbliżać się do siebie i pod wpływem działania potężnych sił jądrowych łączyć się ze sobą, tworząc jądra helu. Rezultatem tego procesu jest uwolnienie energii.
Podstawowy schemat bomby wodorowej jest następujący. Deuter i tryt stan ciekły są umieszczane w zbiorniku z nieprzepuszczalną dla ciepła powłoką, która służy do długotrwałego przechowywania deuteru i trytu w stanie silnie schłodzonym (aby utrzymać go z ciekłego stanu skupienia). Odporna na ciepło powłoka może zawierać 3 warstwy składające się z twardego stopu, stałego dwutlenku węgla i ciekłego azotu. W pobliżu rezerwuaru izotopów wodoru umieszczany jest ładunek atomowy. Kiedy ładunek atomowy zostaje zdetonowany, izotopy wodoru są podgrzewane do wysokich temperatur, powstają warunki do zajścia reakcji termojądrowej i wybuchu bomby wodorowej. Jednak w procesie tworzenia bomb wodorowych stwierdzono, że niepraktyczne jest stosowanie izotopów wodoru, ponieważ w tym przypadku bomba staje się zbyt ciężka (ponad 60 ton), co uniemożliwia nawet myślenie o użyciu takich ładunków na bombowce strategiczne, a tym bardziej in pociski balistyczne dowolny zakres. Drugim problemem, z jakim zmierzyli się twórcy bomby wodorowej, była radioaktywność trytu, która uniemożliwiała jej przechowywanie przez długi czas.
W badaniu 2 powyższe problemy zostały rozwiązane. Izotopy ciekłego wodoru zostały zastąpione przez ciała stałe związek chemiczny deuter z litem-6. Umożliwiło to znaczne zmniejszenie rozmiarów i masy bomby wodorowej. Ponadto zamiast trytu zastosowano wodorek litu, co umożliwiło umieszczenie ładunków termojądrowych na myśliwcach-bombowcach i pociskach balistycznych.
Stworzenie bomby wodorowej nie było końcem rozwoju broni termojądrowej, pojawiało się coraz więcej jej próbek, powstała bomba wodorowo-uranowa, a także niektóre jej odmiany - superpotężne i odwrotnie, małe- bomby kalibru. Ostatni krok udoskonaleniem broni termojądrowej było stworzenie tak zwanej „czystej” bomby wodorowej.
bomba wodorowa
Pierwsze opracowania tej modyfikacji bomby termojądrowej pojawiły się w 1957 r., W wyniku oświadczeń propagandowych USA o stworzeniu pewnego rodzaju „humanitarnej” broni termojądrowej, która nie wyrządza tak wiele szkód przyszłym pokoleniom, jak zwykła bomba termojądrowa. W twierdzeniach o „ludzkości” było trochę prawdy. Chociaż niszcząca moc bomby nie była mniejsza, jednocześnie można ją było zdetonować, aby stront-90, który w konwencjonalnej eksplozji wodoru zatruwał ziemską atmosferę na długi czas, nie rozprzestrzeniał się. Wszystko, co znajdzie się w zasięgu takiej bomby, zostanie zniszczone, ale zmniejszy się zagrożenie dla usuniętych z wybuchu organizmów żywych, a także dla przyszłych pokoleń. Jednak zarzuty te obalili naukowcy, którzy przypomnieli, że podczas wybuchów bomb atomowych lub wodorowych powstaje duża ilość pyłu radioaktywnego, który unosi się z potężnym przepływem powietrza na wysokość do 30 km, a następnie stopniowo opada na ziemię na dużym obszarze, zarażając ją. Badania naukowców pokazują, że upłynie od 4 do 7 lat, zanim połowa tego pyłu spadnie na ziemię.
Wideo
|
|
|
Korea Północna grozi USA superpotężnym testem bomby wodorowej na Pacyfiku. Japonia, która może ucierpieć w wyniku testów, nazwała plany Korei Północnej absolutnie nie do przyjęcia. Prezydenci Donald Trump i Kim Jong-un przeklinają w wywiadach i rozmawiają o otwartym konflikcie militarnym. Dla tych, którzy nie rozumieją broni jądrowej, ale chcą być w temacie, „Futurist” przygotował przewodnik.
Jak działa broń jądrowa?
Jak zwykła laska dynamitu, bomba atomowa zużywa energię. Tylko, że jest uwalniany nie w trakcie prymitywu Reakcja chemiczna, ale w złożonych procesach jądrowych. Istnieją dwa główne sposoby pozyskiwania energii jądrowej z atomu. W rozszczepienia jądrowego jądro atomu dzieli się na dwa mniejsze fragmenty za pomocą neutronu. Fuzja nuklearna - proces, w którym Słońce generuje energię - polega na łączeniu dwóch mniejszych atomów w jeden większy. W każdym procesie, rozszczepieniu lub fuzji, uwalniane są duże ilości energii cieplnej i promieniowania. W zależności od tego, czy stosuje się rozszczepienie jądrowe, czy fuzję, bomby dzielą się na jądrowy (atomowy) oraz termojądrowy .
Czy możesz rozwinąć temat rozszczepienia jądrowego?
Wybuch bomby atomowej nad Hiroszimą (1945)
Jak pamiętasz, atom składa się z trzech rodzajów cząstek subatomowych: protonów, neutronów i elektronów. Środek atomu nazywa się rdzeń , składa się z protonów i neutronów. Protony są naładowane dodatnio, elektrony są naładowane ujemnie, a neutrony w ogóle nie mają ładunku. Stosunek proton-elektron jest zawsze jeden do jednego, więc atom jako całość ma ładunek neutralny. Na przykład atom węgla ma sześć protonów i sześć elektronów. Cząstki są utrzymywane razem przez fundamentalną siłę - silna siła jądrowa .
Właściwości atomu mogą się znacznie różnić w zależności od tego, ile różnych cząstek zawiera. Jeśli zmienisz liczbę protonów, będziesz miał inną pierwiastek chemiczny. Jeśli zmienisz liczbę neutronów, otrzymasz izotop ten sam element, który masz w swoich rękach. Na przykład węgiel ma trzy izotopy: 1) węgiel-12 (sześć protonów + sześć neutronów), stabilna i często występująca forma pierwiastka, 2) węgiel-13 (sześć protonów + siedem neutronów), stabilny, ale rzadki, oraz 3) węgiel -14 (sześć protonów + osiem neutronów), który jest rzadki i niestabilny (lub radioaktywny).
Większość jąder atomowych jest stabilna, ale niektóre są niestabilne (radioaktywne). Jądra te spontanicznie emitują cząstki, które naukowcy nazywają promieniowaniem. Ten proces nazywa się rozpad radioaktywny . Istnieją trzy rodzaje rozpadu:
Rozpad alfa : Jądro wyrzuca cząstkę alfa - dwa związane ze sobą protony i dwa neutrony. rozpad beta : neutron zamienia się w proton, elektron i antyneutrino. Wyrzucony elektron jest cząstką beta. Podział spontaniczny: jądro rozpada się na kilka części i emituje neutrony, a także emituje impuls energii elektromagnetycznej – promieniowanie gamma. To właśnie ten ostatni rodzaj rozpadu jest używany w bombie atomowej. Zaczynają się wolne neutrony emitowane przez rozszczepienie reakcja łańcuchowa który uwalnia ogromną ilość energii.
Z czego zrobione są bomby atomowe?
Mogą być wykonane z uranu-235 i plutonu-239. Uran występuje w naturze jako mieszanina trzech izotopów: 238U (99,2745% naturalnego uranu), 235U (0,72%) i 234U (0,0055%). Najczęściej 238 U nie obsługuje reakcji łańcuchowej: jest do tego zdolne tylko 235 U. Aby osiągnąć maksymalną siłę wybuchu, konieczne jest, aby zawartość 235 U w „wypychaniu” bomby wynosiła co najmniej 80%. Dlatego uran spada sztucznie wzbogacać . W tym celu mieszaninę izotopów uranu dzieli się na dwie części, tak aby jedna z nich zawierała ponad 235 U.
Zwykle, gdy izotopy są rozdzielone, jest dużo zubożonego uranu, który nie może rozpocząć reakcji łańcuchowej - ale jest sposób, aby to zrobić. Faktem jest, że pluton-239 nie występuje w przyrodzie. Ale można to uzyskać, bombardując 238 U neutronami.
Jak mierzy się ich moc?
Moc ładunku jądrowego i termojądrowego mierzy się w ekwiwalencie TNT - ilości trinitrotoluenu, która musi zostać zdetonowana, aby uzyskać podobny wynik. Jest mierzony w kilotonach (kt) i megatonach (Mt). Moc ultramałej broni jądrowej wynosi mniej niż 1 kt, podczas gdy superpotężne bomby dają ponad 1 mln ton.
Moc radzieckiej bomby carskiej, według różnych źródeł, wahała się od 57 do 58,6 megaton trotylu, moc bomby termojądrowej, którą KRLD testowała na początku września, wynosiła około 100 kiloton.
Kto stworzył broń jądrową?
Amerykański fizyk Robert Oppenheimer i generał Leslie Groves
W latach 30. włoski fizyk Enrico Fermi wykazali, że pierwiastki bombardowane neutronami można przekształcić w nowe pierwiastki. Efektem tej pracy było odkrycie wolne neutrony , a także odkrycie nowych elementów, które nie są prezentowane na układ okresowy pierwiastków. Krótko po odkryciu Fermiego niemieccy naukowcy Otto Hahn oraz Fritz Strassmann bombardował uran neutronami, w wyniku czego powstał radioaktywny izotop baru. Doszli do wniosku, że neutrony o niskiej prędkości powodują rozpad jądra uranu na dwie mniejsze części.
Ta praca podnieciła umysły całego świata. Na Uniwersytecie Princeton Niels Bohr pracować z John Wheeler opracowanie hipotetycznego modelu procesu rozszczepienia. Zasugerowali, że uran-235 ulega rozszczepieniu. Mniej więcej w tym samym czasie inni naukowcy odkryli, że proces rozszczepienia wytwarza jeszcze więcej neutronów. To skłoniło Bohra i Wheelera do zapytania ważne pytanie: czy swobodne neutrony powstałe w wyniku rozszczepienia mogą rozpocząć reakcję łańcuchową, która uwolniłaby ogromną ilość energii? Jeśli tak, to można by stworzyć broń o niewyobrażalnej mocy. Ich przypuszczenia potwierdził francuski fizyk Fryderyk Joliot-Curie . Jego wniosek był impulsem do rozwoju broni jądrowej.
Fizycy z Niemiec, Anglii, USA i Japonii pracowali nad stworzeniem broni atomowej. Przed wybuchem II wojny światowej Alberta Einsteina napisał do prezydenta Stanów Zjednoczonych Franklin Roosevelt że nazistowskie Niemcy planują oczyścić uran-235 i stworzyć bombę atomową. Teraz okazało się, że Niemcy są dalekie od przeprowadzenia reakcji łańcuchowej: pracują nad „brudną”, wysoce radioaktywną bombą. Tak czy inaczej, rząd USA dołożył wszelkich starań, aby w jak najkrótszym czasie stworzyć bombę atomową. Uruchomiono Projekt Manhattan, kierowany przez amerykańskiego fizyka Robert Oppenheimer i generał Leslie Groves . Uczestniczyli w nim wybitni naukowcy, którzy wyemigrowali z Europy. Do lata 1945 r. Stworzono broń atomową opartą na dwóch rodzajach materiałów rozszczepialnych - uranie-235 i plutonie-239. Podczas testów zdetonowano jedną bombę, pluton „Rzecz”, a dwie kolejne, uran „Kid” i pluton „Grubas”, zrzucono na japońskie miasta Hiroszima i Nagasaki.
Jak działa bomba termojądrowa i kto ją wymyślił?
Bomba termojądrowa opiera się na reakcji fuzja nuklearna . W przeciwieństwie do rozszczepienia jądrowego, które może zachodzić zarówno spontanicznie, jak i siłą, fuzja jądrowa jest niemożliwa bez dostarczenia energii z zewnątrz. Jądra atomowe są naładowane dodatnio, więc odpychają się nawzajem. Ta sytuacja nazywana jest barierą Coulomba. Aby przezwyciężyć odpychanie, konieczne jest rozproszenie tych cząstek do szalonych prędkości. Można to robić w bardzo wysokich temperaturach – rzędu kilku milionów kelwinów (stąd nazwa). Wyróżnia się trzy rodzaje reakcji termojądrowych: samopodtrzymujące się (zachodzą we wnętrzu gwiazd), kontrolowane i niekontrolowane lub wybuchowe – są wykorzystywane w bombach wodorowych.
Pomysł bomby fuzja termojądrowa, zainicjowany przez ładunek atomowy, zasugerował Enrico Fermi swojemu koledze Edwarda Tellera w 1941 roku, na samym początku Projektu Manhattan. Jednak w tym czasie ten pomysł nie był pożądany. Poprawiono rozwój Tellera Stanisław Ulam , dzięki czemu idea bomby termojądrowej stała się możliwa do zrealizowania w praktyce. W 1952 roku podczas operacji Ivy Mike na atolu Enewetok przetestowano pierwsze termojądrowe urządzenie wybuchowe. Była to jednak próbka laboratoryjna, nienadająca się do walki. Rok później związek Radziecki zdetonował pierwszą na świecie bombę termojądrową, zmontowaną według projektu fizyków Andriej Sacharow oraz Julia Chariton . Urządzenie przypominało tort warstwowy, więc budzącą grozę broń nazywano „Sloika”. W toku dalszych opracowań najbardziej potężna bomba na Ziemi „Car Bomba” lub „Matka Kuzkina”. W październiku 1961 został przetestowany na archipelagu Nowaja Ziemia.
Z czego wykonane są bomby termojądrowe?
Jeśli myślałeś, że wodór a bomby termojądrowe to różne rzeczy, myliłeś się. Te słowa są synonimami. To wodór (a raczej jego izotopy - deuter i tryt) jest niezbędny do przeprowadzenia reakcji termojądrowej. Jest jednak trudność: aby zdetonować bombę wodorową, musisz najpierw uzyskać wysoka temperatura- tylko wtedy jądra atomowe zacznie reagować. Dlatego w przypadku bomby termojądrowej projekt odgrywa ważną rolę.
Powszechnie znane są dwa schematy. Pierwszym z nich jest „puff” Sacharowa. W środku znajdował się detonator jądrowy, który był otoczony warstwami deuterku litu zmieszanego z trytem, które były przeplatane warstwami wzbogaconego uranu. Ten projekt umożliwił osiągnięcie mocy w granicach 1 Mt. Drugi to amerykański schemat Teller-Ulam, w którym bomba atomowa i izotopy wodoru znajdowały się osobno. Wyglądało to tak: od dołu - pojemnik z mieszaniną ciekłego deuteru i trytu, w środku którego znajdowała się „świeca zapłonowa” - pręt plutonu, a od góry - konwencjonalny ładunek jądrowy, a wszystko to w skorupa z metalu ciężkiego (na przykład zubożony uran). Szybkie neutrony wytworzone podczas wybuchu powodują reakcje rozszczepienia atomów w powłoce uranu i dodają energii do całkowitej energii wybuchu. Dodanie dodatkowych warstw deuterku litu-uranu-238 pozwala na tworzenie pocisków o nieograniczonej mocy. W 1953 sowiecki fizyk Wiktor Dawidenko przypadkowo powtórzył ideę Tellera-Ulama i na jego podstawie Sacharow wymyślił wieloetapowy schemat, który umożliwił stworzenie broni o niespotykanej mocy. Zgodnie z tym schematem pracowała matka Kuzkiny.
Jakie są inne bomby?
Są też neutronowe, ale generalnie jest to przerażające. W rzeczywistości bomba neutronowa jest bombą termojądrową o niskiej wydajności, której 80% energii wybuchu to promieniowanie (promieniowanie neutronowe). Wygląda jak zwykły ładunek jądrowy o niskiej wydajności, do którego dodaje się blok z izotopem berylu - źródło neutronów. Kiedy eksploduje broń jądrowa, rozpoczyna się reakcja termojądrowa. Ten rodzaj broni został opracowany przez amerykańskiego fizyka Samuel Cohen . Uważano, że broń neutronowa niszczy całe życie nawet w schronach, jednak zasięg rażenia takiej broni jest niewielki, ponieważ atmosfera rozprasza szybkie strumienie neutronów, a fala uderzeniowa jest silniejsza na dużych odległościach.
Ale co z bombą kobaltową?
Nie, synu, to fantastyczne. Żaden kraj oficjalnie nie ma bomb kobaltowych. Teoretycznie jest to bomba termojądrowa z powłoką kobaltową, która zapewnia silne skażenie radioaktywne obszaru nawet przy stosunkowo słabej eksplozji jądrowej. 510 ton kobaltu może zainfekować całą powierzchnię Ziemi i zniszczyć całe życie na planecie. Fizyk Leo Szilard , który opisał ten hipotetyczny projekt w 1950 roku, nazwał go „Maszyną Zagłady”.
Co jest fajniejsze: bomba atomowa czy termojądrowa?
Pełnowymiarowy model „Car-bomby”
Bomba wodorowa jest znacznie bardziej zaawansowana i technologicznie zaawansowana niż bomba atomowa. Jego siła wybuchowa znacznie przewyższa tę atomową i jest ograniczona tylko liczbą dostępnych komponentów. W reakcji termojądrowej na każdy nukleon (tzw. jądra składowe, protony i neutrony) uwalnia się znacznie więcej energii niż w reakcji jądrowej. Na przykład podczas rozszczepienia jądra uranu jeden nukleon odpowiada za 0,9 MeV (megaelektronowolt), a podczas fuzji jądra helu z jąder wodoru uwalniana jest energia równa 6 MeV.
Jak bomby dostarczyćdo celu?
Początkowo zrzucano je z samolotów, ale obrona przeciwlotnicza była stale ulepszana, a dostarczanie w ten sposób broni jądrowej okazało się nierozsądne. Wraz ze wzrostem produkcji technologii rakietowej wszelkie prawa do dostarczania broni jądrowej zostały przeniesione na pociski balistyczne i manewrujące różnych baz. Dlatego bomba nie jest już bombą, ale głowicą.
Panuje opinia, że północnokoreańska bomba wodorowa jest zbyt duża, aby można ją było zainstalować na rakiecie – jeśli więc KRLD zdecyduje się sprowadzić zagrożenie do życia, zostanie ona przewieziona statkiem na miejsce wybuchu.
Jakie są konsekwencje wojny nuklearnej?
Hiroszima i Nagasaki to tylko niewielka część możliwej apokalipsy. Na przykład dobrze znana hipoteza „zimy nuklearnej”, którą wysunęli amerykański astrofizyk Carl Sagan i sowiecki geofizyk Georgy Golicyn. Zakłada się, że eksplozja kilku głowic nuklearnych (nie na pustyni lub w wodzie, ale w osadach) spowoduje wiele pożarów, a do atmosfery rozpryśnie się duża ilość dymu i sadzy, co doprowadzi do globalnego ochłodzenia. Hipoteza jest krytykowana przez porównanie efektu z aktywnością wulkaniczną, która ma niewielki wpływ na klimat. Ponadto niektórzy naukowcy zauważają, że globalne ocieplenie jest bardziej prawdopodobne niż ochłodzenie - jednak obie strony mają nadzieję, że nigdy się nie dowiemy.
Czy broń nuklearna jest dozwolona?
Po wyścigu zbrojeń w XX wieku kraje zmieniły zdanie i postanowiły ograniczyć użycie broni jądrowej. ONZ przyjęła traktaty o nierozprzestrzenianiu broni jądrowej i zakazie prób jądrowych (ten ostatni nie został podpisany przez młode mocarstwa nuklearne Indie, Pakistan i KRLD). W lipcu 2017 r. przyjęto nowy traktat zakazujący broni jądrowej.
„Każde Państwo-Strona zobowiązuje się nigdy, pod żadnym pozorem, nie rozwijać, testować, produkować, wytwarzać, w inny sposób nabywać, posiadać ani gromadzić broni jądrowej lub innych urządzeń do wybuchu jądrowego” – czytamy w pierwszym artykule traktatu.
Dokument wejdzie jednak w życie dopiero po ratyfikowaniu go przez 50 państw.