Потужність першої атомної бомби. Хто винайшов атомну бомбу? Історія винаходу та створення радянської атомної бомби
Зрештою речовина все ж таки розлітається, припиняється розподіл, але процес на цьому не завершується: енергія перерозподіляється між іонізованими осколками ядер, що розділилися, та іншими випущеними при розподілі частинками. Їхня енергія — близько десятків і навіть сотень МеВ, але тільки електрично нейтральні гамма-кванти великих енергій та нейтрони мають шанси уникнути взаємодії з речовиною та «вислизнути». Заряджені ж частки швидко втрачають енергію в актах зіткнень та іонізацій. При цьому випромінюється — правда, вже не жорстке ядерне, а більш м'яке, з енергією на три порядки меншою, але все ж таки більш ніж достатньою, щоб вибити в атомів електрони — не лише із зовнішніх оболонок, а й взагалі все. Мішанина з голих ядер, обдертих з них електронів і випромінювання з щільністю в грами на кубічний сантиметр (спробуйте уявити, як добре можна засмагнути під світлом, що придбало щільність алюмінію!) — все те, що миттю назад було зарядом, — приходить до певної міри рівноваги . У дуже молодому вогненному кулі встановлюється температура близько десятків мільйонів градусів.
Вогненна куля
Здавалося б, навіть і м'яке, але випромінювання, що рухається зі швидкістю світла, повинно залишити далеко позаду речовина, яка його породила, але це не так: у холодному повітрі пробіг квантів кевних енергій становить сантиметри, і рухаються вони не по прямій, а змінюючи напрямок руху, перевипромінюючись при кожній взаємодії. Кванти іонізують повітря, поширюються в ньому, подібно до вишневого соку, вилитого в склянку з водою. Це явище називають радіаційною дифузією.
Молода вогненна куля вибуху потужністю 100 кт через кілька десятків наносекунд після завершення спалаху поділів має радіус 3 м і температуру майже 8 млн кельвінів. Але вже через 30 мікросекунд його радіус становить 18 м, щоправда, температура спускається нижче за мільйон градусів. Куля пожирає простір, а іонізоване повітря за його фронтом майже не рухається: передати йому значний імпульс при дифузії випромінювання не може. Але воно накачує в це повітря величезну енергію, нагріваючи його, і коли енергія випромінювання вичерпується, куля починає зростати за рахунок розширення гарячої плазми, що розпирається зсередини тим, що раніше було зарядом. Розширюючись, подібно до міхура, що надувається, плазмова оболонка стоншується. На відміну від міхура, її, звичайно, ніщо не надує: внутрішньої сторонимайже не залишається речовини, все воно летить від центру за інерцією, але через 30 мікросекунд після вибуху швидкість цього польоту – понад 100 км/с, а гідродинамічний тиск у речовині – понад 150 000 атм! Стати надто тонкою оболонці не судилося, вона лопається, утворюючи «пухирі».
У вакуумній нейтронній трубці між насиченою тритієм мішенню (катодом) 1 і анодним вузлом 2 прикладається імпульсна напруга сотню кіловольт. Коли напруга максимальна, необхідно, щоб між анодом і катодом виявилися іони дейтерію, які потрібно прискорити. Для цього є іонне джерело. На його анод 3 подається запалюючий імпульс, і розряд, проходячи поверхнею насиченої дейтерієм кераміки 4, утворює іони дейтерію. Прискорившись, вони бомбардують мету, насичену тритієм, у результаті виділяється енергія 17,6 МеВ і утворюються нейтрони і ядра гелію-4. За складом частинок і навіть енергетичним виходом ця реакція ідентична синтезу — процесу злиття легких ядер. У 1950-х багато хто так і вважав, але пізніше з'ясувалося, що в трубці відбувається «зрив»: або протон, або нейтрон (з яких складається іон дейтерію, розігнаний електричним полем) «ув'язує» в ядрі мішені (тритію). Якщо ув'язує протон, то нейтрон відривається і стає вільним.
Який із механізмів передачі енергії вогняної кулі навколишньому середовищіпревалює, залежить від потужності вибуху: якщо вона велика – основну роль відіграє радіаційна дифузія, якщо мала – розширення плазмового міхура. Зрозуміло, що можливий і проміжний випадок, коли обидва ефективні механізми.
Процес захоплює нові шари повітря, енергії на те, щоб обдерти всі електрони з атомів, вже не вистачає. Вичерпується енергія іонізованого шару та уривків плазмового міхура, вони вже не в змозі рухати перед собою величезну масу і помітно уповільнюються. Але те, що до вибуху було повітрям, рухається, відірвавшись від кулі, вбираючи все нові шари повітря холодного… Починається утворення ударної хвилі.
Ударна хвиля та атомний гриб
При відриві ударної хвилі від вогняної кулі змінюються характеристики випромінюючого шару і різко зростає потужність випромінювання оптичної частини спектру (так званий перший максимум). Далі конкурують процеси висвічування та зміни прозорості навколишнього повітря, що призводить до реалізації і другого максимуму, менш потужного, але значно тривалішого — настільки, що вихід світлової енергії більший, ніж у першому максимумі.
Поблизу вибуху все навколишнє випаровується, подалі плавиться, але ще далі, де тепловий потік вже недостатній для плавлення. твердих тіл, ґрунт, скелі, будинки течуть, як рідина, під жахливим, руйнуючим усі міцності напором газу, розпеченого до нестерпного для очей сяйва.
Нарешті, ударна хвиля йде далеко від точки вибуху, де залишається пухка і ослабла, але широка хмара з конденсованих пар, що звернулися в найдрібніший і дуже радіоактивний пил того, що побувало плазмою заряду, і того, що в свою страшну годину виявилося близько до місця, від якого слід було б триматися якнайдалі. Хмара починає підніматися нагору. Воно остигає, змінюючи свій колір, «одягає» білу шапку вологи, що сконденсувалася, за ним тягнеться пил з поверхні землі, утворюючи «ніжку» того, що прийнято називати «атомним грибом».
Нейтронне ініціювання
Уважні читачі можуть з олівцем у руках прикинути енерговиділення під час вибуху. При часі знаходження складання в надкритичному стані системи мікросекунд, віці нейтронів системи пікосекунд і коефіцієнті розмноження менше 2 виділяється близько гігаджоуля енергії, що еквівалентно… 250 кг тротилу. А де ж кіло- та мегатонни?
Нейтрони – повільні та швидкі
У речовині, що не розділяється, «відскакуючи» від ядер, нейтрони передають їм частину своєї енергії, тим більшу, чим легше (ближче їм по масі) ядра. Чим більше сутичок взяли участь нейтрони, тим більше вони сповільнюються, і, нарешті, приходять в теплову рівновагу з навколишнім речовиною - термалізуються (це займає мілісекунди). Швидкість теплових нейтронів – 2200 м/с (енергія 0,025 еВ). Нейтрони можуть вислизнути з уповільнювача, захоплюються його ядрами, але з уповільненням їх здатність вступати в ядерні реакції суттєво зростає, тому нейтрони, які «не загубилися», з лишком компенсують зменшення чисельності.
Так, якщо кулю речовини, що ділиться оточити сповільнювачем, багато нейтронів покинуть сповільнювач або будуть поглинені в ньому, але будуть і такі, які повернуться в кулю («відб'ються») і, втративши свою енергію, з набагато більшою ймовірністю викличуть акти поділу. Якщо кулю оточити шаром берилію товщиною 25 мм, то можна заощадити 20 кг U235 і все одно досягти критичного стану складання. Але за таку економію платять часом: кожне наступне покоління нейтронів, перш ніж викликати поділ, має спочатку сповільнитись. Ця затримка зменшує кількість поколінь нейтронів, що народжуються в одиницю часу, а отже, енерговиділення затягується. Чим менше речовини, що ділиться в зборці, тим більше потрібно сповільнювача для розвитку ланцюгової реакції, а розподіл йде на все більш низькоенергетичних нейтронах. У граничному випадку, коли критичність досягається лише на теплових нейтронах, наприклад — у розчині солей урану в хорошому сповільнювачі — воді, маса збірок — сотні грамів, але розчин просто періодично закипає. Виділені бульбашки пари зменшують середню щільність речовини, що ділиться, ланцюгова реакція припиняється, а, коли бульбашки залишають рідину — спалах поділів повторюється (якщо закупорити посудину, пара розірве його — але це буде тепловий вибух, позбавлений всіх типових «ядерних» ознак).
Справа в тому, що ланцюг поділів у складанні починається не з одного нейтрону: у потрібну мікросекунду їх впорскують у надкритичне складання мільйонами. У перших ядерних зарядах для цього використовувалися ізотопні джерела, розташовані в порожнині всередині плутонієвої збірки: полоній-210 в момент стиску з'єднувався з бериллієм і своїми альфа-частинками викликав нейтронну емісію. Але всі ізотопні джерела слабкі (у першому американському виробі генерувалося менше мільйона нейтронів за мікросекунду), а полоній дуже швидко псується - всього за 138 діб знижує свою активність вдвічі. Тому на зміну ізотопам прийшли менш небезпечні (що не випромінюють у невключеному стані), а головне — нейтронні трубки, що випромінюють більш інтенсивно (див. врізання): за кілька мікросекунд (стільки триває формований трубкою імпульс) народжуються сотні мільйонів нейтронів. А от якщо вона не спрацює або спрацює не вчасно, станеться так звана бавовна, або пшик — малопотужний тепловий вибух.
Вибухнула поблизу Нагасакі. Смерть і руйнування, що супроводжувалися цими вибухами, були безпрецедентними. Страх і жах охопив все японське населення, змусивши здатися їх менше ніж за місяць.
Однак після завершення Другої світової війни атомна зброя не відійшла на другий план. Почалася холодна війна стала величезною психологічним факторомтиску між СРСР та США. Обидві сторони інвестували величезні кошти у розробку та створення нових атомних. Таким чином, на нашій планеті за 50 років накопичилося кілька тисяч атомних снарядів. Цього цілком достатньо, щоб кілька разів знищити все живе. З цієї причини наприкінці 90-х років між США та Росією було підписано перший договір щодо роззброєння, щоб знизити небезпеку всесвітньої катастрофи. Незважаючи на це, нині 9 країн мають ядерну зброю, ставлячи свою оборону на інший рівень. У цій статті ми розглянемо, чому атомна зброя отримала свою руйнівну міць і як влаштована атомна зброя.
Щоб зрозуміти всю потужність атомних бомб необхідно розібратися з поняттям радіоактивності. Як відомо, найменшою структурною одиницею матерії, з якої складається весь світ довкола нас, є атом. Атом у свою чергу складається з ядра і обертаються навколо нього. Ядро складається з нейтронів та протонів. Електрони мають негативний заряд, а протони позитивні. Нейтрони, як випливає з їхньої назви, – нейтральні. Зазвичай число нейтронів і протонів дорівнює кількості електронів в одному атомі. Однак під дією зовнішніх сил кількість частинок атомів речовини може змінитися.
Нас цікавить лише варіант, коли змінюється кількість нейтронів, у своїй утворюється ізотоп речовини. Деякі ізотопи речовини стійкі та зустрічаються в природі, а деякі – нестабільні та прагнуть розпастися. Наприклад, вуглець має 6 нейтронів. Також зустрічається ізотоп вуглецю з 7 нейтронами - досить стійкий елемент, що зустрічає в природі. Ізотоп вуглецю з 8 нейтронами - це вже нестабільний елемент і прагнути розпастися. Це і є радіоактивний розпад. При цьому нестабільні ядра випромінюють промені трьох видів:
1. Альфа-промені – досить нешкідливе у вигляді потоку альфа-часток, яке можна зупинити за допомогою тонкого аркуша паперу і воно не може завдати шкоди
Навіть якщо живі організми змогли перенести перші дві, то хвиля радіації викликає дуже швидкоплинну променеву хворобу, яка вбиває за лічені хвилини. Така поразка можлива в радіусі кількох сотень метрів від вибуху. За кілька кілометрів від вибуху променева хвороба уб'є людину за кілька годин чи днів. Ті, хто перебував за межами безпосереднього вибуху, також можуть отримати дозу радіації, вживаючи в їжу продукти і вдихаючи із зараженої зони. Причому радіація не випаровується миттєво. Вона накопичується у навколишньому середовищі та може отруювати живі організми ще довгі десятиліття після вибуху.
Шкода від ядерної зброї надто небезпечна, щоб використовувати її в будь-яких умовах. Від нього неминуче страждає мирне населення та природі завдається непоправна шкода. Тому головне застосування ядерних бомб у наш час – це стримування нападу. Навіть випробування ядерної зброї наразі заборонені на більшій частині нашої планети.
А ось цього ми часто і не знаємо. І чому ядерна бомбавибухає, теж…
Почнемо здалеку. Кожен атом має ядро, а ядро складається з протонів і нейтронів – це знають, мабуть, всі. Так само всі бачили таблицю Менделєєва. Але чому хімічні елементи у ній розміщені саме так, а чи не інакше? Напевно, не тому, що Менделєєву так захотілося. Порядковий номер кожного елемента таблиці вказує на те, скільки протонів знаходиться в ядрі атома цього елемента. Іншими словами, залізо стоїть 26-м номером у таблиці, тому що в атомі заліза 26 протонів. А якщо їх не 26, то це вже не залізо.
Але ось нейтронів в ядрах одного і того ж елемента може бути різна кількість, Отже, і маса в ядер буває різна. Атоми того самого елемента з різною масою називаються ізотопами. У урану таких ізотопів кілька: найпоширеніший у природі – уран-238 (у його ядрі 92 протона і 146 нейтронів, разом виходить 238). Він радіоактивний, але ядерну бомбу з нього не виготовиш. А ось ізотоп уран-235, невелика кількість якого є в уранових рудахдля ядерного заряду годиться.
Можливо, читач стикався з виразами «збагачений уран» та «збіднений уран». У збагаченому урані більше урану-235, ніж у природному; в збідненому, відповідно – менше. Зі збагаченого урану можна отримати плутоній – інший елемент, придатний для ядерної бомби (у природі він майже не зустрічається). Як збагачують уран і як із нього одержують плутоній – тема окремої розмови.
Тож чому ядерна бомба вибухає? Справа в тому, що деякі важкі ядра мають властивість розпадатися, якщо в них потрапить нейтрон. А вже вільного нейтрона довго чекати не доведеться – їх довкола дуже багато літає. Отже, потрапляє такий нейтрон у ядро урану-235 і цим розбиває його на «уламки». У цьому вивільняється ще кілька нейтронів. Чи здогадуєтеся, що станеться, якщо навколо будуть ядра того самого елемента? Правильно відбудеться ланцюгова реакція. Ось так це відбувається.
У ядерному реакторі, де уран-235 «розчинений» у стабільнішому урані-238, вибуху за нормальних умов немає. Більшість нейтронів, які вилітають з ядер, що розпадаються, відлітає «в молоко», не знаходячи ядер урану-235. У реакторі розпад ядер йде «мляво» (але цього вистачає, щоб реактор давав енергію). Ось у цілісному шматку урану-235, якщо він буде достатньої маси, нейтрони гарантовано розбиватимуть ядра, ланцюгова реакція піде лавиною, і… Стоп! Адже якщо виготовити шматок урану-235 або плутонію потрібної для вибуху маси, він одразу й вибухне. Це не діло.
А якщо взяти два шматки докритичної маси і зіштовхнути їх один з одним за допомогою механізму на дистанційному управлінні? Наприклад, помістити обидва в трубку і одного прикріпити пороховий заряд, щоб у потрібний момент вистрілити одним шматком, як снарядом, в інший. Ось і вирішення проблеми.
Можна зробити інакше: взяти кулястий шматок плутонію і по всій його поверхні закріпити вибухові заряди. Коли ці заряди по команді ззовні здетонують, їх вибух стисне плутоній з усіх боків, стисне його до критичної щільності, і станеться ланцюгова реакція. Однак тут важливими є точність і надійність: всі вибухові заряди повинні спрацювати одночасно. Якщо частина з них спрацює, а частина – ні, або частина спрацює із запізненням, жодного ядерного вибуху не вийде: плутоній не стиснеться до критичної маси, а розсіється у повітрі. Замість ядерної бомби вийде так звана "брудна".
Такий вигляд має ядерна бомба імплозійного типу. Заряди, які мають створити спрямований вибух, виконані у формі багатогранників, щоб якомога щільніше охопити поверхню плутонієвої сфери.
Пристрій першого типу назвали гарматним, другого типу імплозійним.
Бомба «Малюк», скинута на Хіросіму, мала заряд із урану-235 та влаштування гарматного типу. Бомба «Товстун», висаджена над Нагасакі, несла плутонієвий заряд, а вибуховий пристрій був імплозійним. Наразі пристрої гарматного типу майже не використовуються; імплозійні складніші, але в той же час дозволяють регулювати масу ядерного заряду і витрачати його раціональніше. Та й плутоній, як ядерна вибухівка, витіснив уран-235.
Пройшло зовсім небагато років, і фізики запропонували військовим ще потужнішу бомбу – термоядерну, або, як її ще називають, водневу. Виходить, водень вибухає сильніше за плутонію?
Водень справді вибухонебезпечний, але не настільки. Втім, «звичайного» водню у водневій бомбі немає, у ній використовуються його ізотопи – дейтерій та тритій. У ядра «звичайного» водню один нейтрон, у дейтерію – два, у тритію – три.
У ядерній бомбі ядра важкого елемента поділяються на ядра легших. У термоядерній йде зворотний процес: Легкі ядра зливаються один з одним у більш важкі. Ядра дейтерію і тритію, наприклад, з'єднуються в ядра гелію (інакше звані альфа-частинками), а «зайвий» нейтрон вирушає в «вільний політ». При цьому виділяється значно більше енергії, ніж під час розпаду ядер плутонію. До речі, саме цей процес іде на Сонце.
Однак реакція злиття можлива лише за надвисоких температур (чому вона і називається ТЕРМОядерною). Як змусити дейтерій та тритій вступити в реакцію? Так, дуже просто: потрібно використовувати як детонатор ядерну бомбу!
Оскільки дейтерій і тритій самі по собі стабільні, їхній заряд у термоядерній бомбі може бути величезним. А значить, термоядерну бомбу можна зробити незрівнянно потужнішою за «просту» ядерну. «Малюк», скинутий на Хіросіму, мав тротиловий еквівалент у межах 18 кілотонн, а найпотужніша воднева бомба(так звана «Цар-бомба», вона ж «Кузькина мати») – вже 58,6 мегатонн, більш ніж у 3255 разів потужніша за «Малюка»!
Хмара-«гриб» від «Цар-бомби» піднялася на висоту 67 кілометрів, а вибухова хвиля тричі обігнула земну кулю.
Однак така гігантська потужність явно надмірна. «Награвшись» з мегатонними бомбами, військові інженери та фізики пішли іншим шляхом – шляхи мініатюризації ядерної зброї. У звичайному вигляді ядерні боєприпаси можна скидати зі стратегічних бомбардувальників, як авіабомби, або запускати з балістичними ракетами; якщо ж їх зменшити, вийде компактний ядерний заряд, який не руйнує все на кілометри навколо, і який можна поставити на артилерійський снаряд чи ракету «повітря-земля». Підвищиться мобільність, розшириться спектр завдань, що вирішуються. На додачу до стратегічної ядерної зброї ми отримаємо тактичну.
Для тактичної ядерної зброї розроблялися різні засоби доставки – ядерні гармати, міномети, безвідкатні знаряддя (наприклад, американський «Деві Крокетт»). У навіть був проект ядерної кулі. Правда, від нього довелося відмовитися – ядерні кулі були такі ненадійні, такі складні й дороги у виготовленні та зберіганні, що в них не було жодного сенсу.
"Деві Крокетт". Деяка кількість цих ядерних знарядь полягала на озброєнні ЗС США, а західнонімецький міністр оборони безуспішно домагався того, щоб ними озброїли Бундесвер.
Говорячи про малі ядерні боєприпаси, варто згадати й інший різновид ядерної зброї – нейтронну бомбу. Заряд плутонію в ній невеликий, але це не потрібно. Якщо термоядерна бомба йде шляхом нарощування сили вибуху, то нейтронна робить ставку на інший фактор - радіацію. Для посилення радіації в нейтронній бомбі є запас ізотопу берилію, який при вибуху дає безліч швидких нейтронів.
За задумом її творців, нейтронна бомба повинна вбивати живу силу супротивника, але залишати в цілості техніку, яку потім можна захопити при наступі. Насправді вийшло дещо інакше: опромінена техніка стає непридатною до використання – кожен, хто ризикне її пілотувати, дуже скоро «заробить» собі променеву хворобу. Це не скасовує того факту, що вибух нейтронної бомби здатний вразити ворога через танкову броню; нейтронні боєприпаси розроблялися США як зброю проти радянських танкових з'єднань. Втім, незабаром була розроблена танкова броня, що забезпечує будь-який захист і від потоку швидких нейтронів.
Ще один вид ядерної зброї був вигаданий у 1950 році, але ніколи (наскільки це відомо) не вироблявся. Це так звана кобальтова бомба – ядерний заряд із оболонкою з кобальту. При вибуху кобальт, опромінений потоком нейтронів, стає вкрай радіоактивним ізотопом і розсіюється територією, заражаючи її. Всього одна така бомба достатньої потужності могла б покрити кобальтом усю земну кулю і занапастити все людство. На щастя цей проект залишився проектом.
Що можна сказати на закінчення? Ядерна бомба – справді страшна зброя, і водночас вона (адже парадокс!) допомогла зберегти відносний світ між наддержавами. Якщо у твого супротивника є ядерну зброюти десять разів подумаєш, перш ніж на нього нападати. Жодна країна з ядерним арсеналом ще не зазнавала атаки ззовні, і після 1945 року у світі не було воєн між великими державами. Сподіватимемося, що їх і не буде.
В області ядерного вибуху виділяють дві ключові ділянки: центр та епіцентр. У центрі вибуху безпосередньо протікає процес вивільнення енергії. Епіцентр є проекцією цього процесу на земну або водну поверхню. Енергія ядерного вибуху, проеціруючись на землю, може призвести до сейсмічних поштовхів, що поширюються на значну відстань. Шкода навколишньому середовищу ці поштовхи завдають лише радіусі кількох сотень метрів від точки вибуху.
Вражаючі фактори
Атомна зброя має такі фактори ураження:
- Радіоактивне зараження.
- Світлове випромінювання.
- Ударна хвиля.
- Електромагнітний імпульс.
- Проникаюча радіація.
Наслідки вибуху атомної бомби є згубними для всього живого. Через вивільнення величезної кількостісвітлової та теплої енергії вибух ядерного снаряда супроводжується яскравим спалахом. За потужністю цей спалах у кілька разів сильніший, ніж сонячні промені, тому небезпека ураження світловим та тепловим випромінюванням є в радіусі кількох кілометрів від точки вибуху.
Ще одним небезпечним вражаючим фактором атомної зброї є радіація, що утворюється при вибуху. Вона діє лише хвилину після вибуху, але має максимальну проникаючу здатність.
Ударна хвиля має сильну руйнівну дію. Вона буквально стирає з лиця землі все, що стоїть на шляху. Проникаюча радіація несе небезпеку всім живих істот. У людей вона спричиняє розвиток променевої хвороби. Ну а електромагнітний імпульс завдає шкоди лише техніці. У сукупності ж вражаючі чинники атомного вибуху несуть у собі величезну небезпеку.
Перші випробування
Протягом усієї історії атомної бомби найбільшу зацікавленість у її створенні виявляла Америка. Наприкінці 1941 року керівництво країни виділило на цей напрямок величезну кількість грошей та ресурсів. Керівником проекту було призначено Роберта Оппенгеймера, якого багато хто вважає творцем атомної бомби. По суті він був першим, хто зміг втілити ідею вчених у життя. У результаті 16 липня 1945 року у пустелі штату Нью-Мексико відбулося перше випробування атомної бомби. Тоді Америка вирішила, що для закінчення війни їй необхідно розгромити Японію - союзника гітлерівської Німеччини. Пентагон швидко вибрав цілі для перших ядерних атак, які мали стати яскравою ілюстрацією потужності американського озброєння.
6 серпня 1945 атомна бомба США, цинічно названа «Малюком», була скинута на місто Хіросіма. Постріл вийшов просто ідеальним - бомба вибухнула на висоті 200 метрів від землі, завдяки чому її вибухова хвиля завдала місту жахливої шкоди. У районах, віддалених від центру, було перекинуто печі з вугіллям, що призвело до сильних пожеж.
Слідом за яскравим спалахом пішла теплова хвиля, яка за 4 секунди дії встигла розплавити черепицю на дахах будинків та спопелити телеграфні стовпи. За тепловою хвилею була ударна. Вітер, що пронісся містом зі швидкістю близько 800 км/год, зносив усе на своєму шляху. З 76 000 будівель, розташованих у місті до вибуху, було повністю зруйновано близько 70 000. Через кілька хвилин після вибуху з неба пішов дощ, великі краплі якого мали чорний колір. Дощ випав через утворення у холодних шарах атмосфери величезної кількості конденсату, що складається з пари та попелу.
Люди, які потрапили під дію вогняної кулі в радіусі 800 метрів від точки вибуху, перетворилися на пилюку. У тих, хто був трохи далі від вибуху, обгоріла шкіра, залишки якої зірвала ударна хвиля. Чорний радіоактивний дощ залишав на шкірі вцілілі невиліковні опіки. У тих, хто дивом зумів врятуватися, незабаром стали виявлятися ознаки променевої хвороби: нудота, лихоманка та напади слабкості.
Через три дні після бомбардування Хіросіми Америка атакувала ще одне японське місто - Нагасакі. Другий вибух мав такі ж згубні наслідки, як і перший.
За лічені секунди дві атомні бомби знищили сотні тисяч людей. Ударна хвиля практично стерла з землі Хіросіму. Більше половини місцевих жителів(близько 240 тисяч осіб) загинуло одразу від отриманих поранень. У місті Нагасакі, від вибуху загинуло близько 73 тисяч людей. Багато з тих, хто вцілів, зазнали найсильнішого опромінення, яке викликало безпліддя, променеву хворобу та рак. В результаті частина з уцілілих померла у страшних муках. Використання атомної бомби у Хіросімі та Нагасакі проілюструвало жахливу силу цієї зброї.
Ми з вами вже знаємо, хто винайшов атомну бомбу, як вона працює і які до яких наслідків може призвести. Тепер дізнаємося, як з ядерною зброєю були справи в СРСР.
Після бомбардування японських міст, І. В. Сталін зрозумів, що створення радянської атомної бомби є питанням національної безпеки. 20 серпня 1945 року в СРСР було створено комітет з ядерної енергетики, головою якого призначили Л. Берію.
Варто зазначити, що роботи в цьому напрямку велися в Радянському Союзі ще з 1918 року, а в 1938 році було створено спеціальну комісію з атомного ядра при Академії наук. З початком Другої світової війни всі роботи в цьому напрямку були заморожені.
У 1943 році розвідники СРСР передали з Англії матеріали закритих. наукових працьу галузі атомної енергетики. Ці матеріали проілюстрували, що робота закордонних вчених над створенням атомної бомби серйозно просунулась уперед. У той же час американські резиденти сприяли впровадженню надійних радянських агентів у основні центри ядерних дослідженьСША. Агенти передавали інформацію про нові розробки радянським вченим та інженерам.
Технічне завдання
Коли у 1945 році питання про створення радянської ядерної бомби стало чи не пріоритетним, один із керівників проекту Ю. Харитон склав план розробки двох варіантів снаряду. 1 червня 1946 року план було підписано вищим керівництвом.
Відповідно до завдання, конструкторам необхідно було побудувати РДС (Реактивний спеціальний двигун) двох моделей:
- РДС-1. Бомба з плутонієвим зарядом, що підривається шляхом сферичного обтиснення. Пристрій був запозичений у американців.
- РДС-2. Гарматна бомба з двома урановими зарядами, що зближуються в стовбурі гармати, перш ніж утвориться критична маса.
В історії горезвісного РДС, найпоширенішим, хоч і жартівливим формулюванням, була фраза «Росія робить сама». Її вигадав заступник Ю. Харитона, К. Щолкін. Ця фраза дуже точно передає суть роботи принаймні для РДС-2.
Коли Америка дізналася про те, що радянський Союзволодіє секретами створення ядерної зброї, у неї виникло прагнення якнайшвидшої ескалації превентивної війни. Влітку 1949 з'явився план «Троян», за даними якого 1 січня 1950 планувалося розпочати бойові діїпроти СРСР. Потім дату нападу перенесли на початок 1957 року, але за умови, що до нього приєднуватимуться всі країни НАТО.
Випробування
Коли відомості про плани Америки надійшли розвідувальними каналами в СРСР, робота радянських учених значно прискорилася. Західні фахівці вважали, що в СРСР атомна зброя буде створена не раніше, ніж у 1954-1955 роках. Насправді ж випробування першої атомної бомби у СРСР відбулися вже у серпні 1949 року. 29 серпня на полігоні в Семипалатинську було підірвано пристрій РДС-1. У його створенні взяв участь великий колектив вчених, на чолі якого став Курчатов Ігор Васильович. Конструкція заряду належала американцям, а електронне обладнання було створено з нуля. Перша атомна бомба в СРСР вибухнула з потужністю 22 Кт.
Через ймовірність удару у відповідь план «Троян», який передбачав ядерну атаку 70 радянських міст, був зірваний. Випробування на Семипалатинську стали кінцем американської монополії на володіння атомною зброєю. Винахід Ігоря Васильовича Курчатова повністю зруйнувало військові плани Америки та НАТО та запобігло розвитку чергової світової війни. Так почалася епоха світу на Землі, що існує під загрозою абсолютного знищення.
"Ядерний клуб" світу
На сьогоднішній день атомне озброєння є не тільки в Америки та Росії, а й у інших країнах. Сукупність країн, які мають таку зброю, умовно називають «ядерним клубом».
До нього входять:
- Америка (з 1945 р.).
- СРСР, а тепер Росія (з 1949 р.).
- Англія (з 1952 р.).
- Франція (з 1960 р.).
- Китай (з 1964 р.).
- Індія (з 1974 р.).
- Пакистан (з 1998 р.).
- Корея (з 2006 р.).
Ядерна зброя також має Ізраїль, хоча керівництво країни відмовляється коментувати його наявність. Крім того, на території країн НАТО (Італія, Німеччина, Туреччина, Бельгія, Нідерланди, Канада) та союзників (Японія, Південна Корея, незважаючи на офіційну відмову), знаходиться американська ядерна зброя.
Україна, Білорусь та Казахстан, які володіли частиною ядерної зброї СРСР, після розпаду Союзу передали свої бомби Росії. Вона стала єдиним спадкоємцем ядерного арсеналу СРСР.
Висновок
Сьогодні ми з вами дізналися, хто винайшов атомну бомбу і що вона є. Резюмуючи вищесказане, можна зробити висновок, що ядерна зброя на сьогоднішній день є найпотужнішим інструментомглобальної політики, що твердо увійшло у відносини між країнами. Воно, з одного боку, є дієвим засобом залякування, з другого - переконливим аргументом задля унеможливлення військового протистояння та зміцнення мирних відносин між державами. Атомна зброя є символом цілої доби, яка потребує особливо дбайливого поводження.
Після закінчення Другої Світової війни країни антигітлерівської коаліції стрімкими темпами намагалися випередити одна одну у розробках потужнішої ядерної бомби.
Перше випробування, проведене американцями на реальних об'єктах в Японії, до краю розжарило обстановку між СРСР і США. Потужні вибухи, що прогриміли в японських містах і практично знищили живе в них, змусили Сталіна відмовитися від безлічі домагань на світовій арені. Більшість радянських вчених-фізиків були терміново «кинуті» на розробку ядерної зброї.
Коли і як з'явилася ядерна зброя
Роком народження атомної бомби вважатимуться 1896 рік. Саме тоді вчений-хімік із Франції А. Беккерель відкрив, що уран радіоактивний. Ланцюгова реакція урану утворює потужну енергію, яка є основою для страшного вибуху. Навряд чи Беккерель припускав, що його відкриття призведе до створення ядерної зброї — найстрашнішої зброї в усьому світі.
Кінець 19 - початок 20 століття став переломним моментомв історії винаходу ядерної зброї Саме в цьому часовому проміжку вчені різних країн світу змогли відкрити такі закони, промені та елементи:
- Альфа, гама та бета промені;
- Було відкрито безліч ізотопів хімічних елементів, Що володіють радіоактивними властивостями;
- Було відкрито закон радіоактивного розпаду, який визначає тимчасову та кількісну залежність інтенсивності радіоактивного розпаду, яка залежить від кількості радіоактивних атомів у випробуваному зразку;
- Зародилася ядерна ізометрія.
У 1930-х роках вперше змогли розщепити атомне ядроурану з поглинанням нейтронів. У цей час були відкриті позитрони і нейрони. Все це дало потужний поштовх до розробок зброї, яка використовувала атомну енергію. У 1939 році була запатентована перша у світі конструкція атомної бомби. Це зробив фізик із Франції Фредерік Жоліо-Кюрі.
В результаті подальших досліджень та розробок у цій сфері, на світ з'явилася ядерна бомба. Потужність і радіус ураження сучасних атомних бомб настільки великий, що країна, яка має ядерний потенціал, практично не потребує потужної арміїОскільки одна атомна бомба здатна знищити цілу державу.
Як влаштовано атомну бомбу
Атомна бомба складається з безлічі елементів, головними з яких є:
- Корпус атомної бомби;
- Система автоматики, яка контролює процес вибуху;
- Ядерного заряду чи боєголовки.
Система автоматики знаходиться в корпусі атомної бомби, разом із ядерним зарядом. Конструкція корпусу має бути достатньо надійною, щоб уберегти боєголовку від різних зовнішніх факторівта впливів. Наприклад, різного механічного, температурного або подібного впливу, що може призвести до незапланованого вибуху величезної потужності, здатного знищити все довкола.
У завдання автоматики входить повний контроль над тим, щоб вибух стався у потрібний час, тому система складається з наступних елементів:
- Пристрій, який відповідає за аварійний підрив;
- Джерело живлення системи автоматики;
- Система датчиків підриву;
- Влаштування зведення;
- Пристрій запобігання.
Коли проводилися перші випробування, ядерні бомби доставлялися літаками, які встигали залишити зону поразки. Сучасні атомні бомби мають таку потужність, що їх доставка може здійснюватися тільки за допомогою крилатих, балістичних або хоча б зенітних ракет.
В атомних бомбах застосовуються різні системидетонування. Найпростіша з них - це звичайний пристрій, який спрацьовує при попаданні снаряда в ціль.
Однією з основних характеристик ядерних бомб і ракет є поділ їх на калібри, які бувають трьох типів:
- Мінімальний, потужність атомних бомб даного калібру еквівалентна кільком тисячам тонн тротилу;
- Середній (потужність вибуху – кілька десятків тисяч тонн тротилу);
- Великий, потужність заряду якого вимірюється мільйонами тонн тротилу.
Цікаво, що найчастіше потужність всіх ядерних бомб вимірюється саме у тротиловому еквіваленті, оскільки для атомної зброї немає своєї шкали вимірювання потужності вибуху.
Алгоритми дії ядерних бомб
Будь-яка атомна бомба діє за принципом використання ядерної енергії, що виділяється в ході ядерної реакції. В основі даної процедури лежить поділ важких ядер або синтез легень. Оскільки в ході цієї реакції виділяється безліч енергії, причому в найкоротший час, радіус ураження ядерної бомби дуже вражає. Через цю особливість ядерну зброю відносять до класу зброї масового ураження.
У ході процесу, який запускається під час вибуху атомної бомби, є два головні моменти:
- Це безпосередній центр вибуху, де відбувається ядерна реакція;
- Епіцентр вибуху, що знаходиться на місці, де вибухнула бомба.
Ядерна енергія, що виділяється під час вибуху атомної бомби, настільки сильна, що на землі починаються сейсмічні поштовхи. При цьому безпосередні руйнування ці поштовхи приносять лише на відстані кількох сотень метрів (хоча якщо враховувати силу вибуху самої бомби, ці поштовхи вже ні на що не впливають).
Чинники ураження при ядерному вибуху
Вибух ядерної бомби завдає не тільки жахливих миттєвих руйнувань. Наслідки цього вибуху відчують на собі не лише люди, які потрапили до зони поразки, а й їхні діти, які народилися після атомного вибуху. Типи ураження атомною зброєю поділяються на такі групи:
- Світлове випромінювання, яке відбувається безпосередньо під час вибуху;
- Ударна хвиля, що розповсюджується бомбою відразу після вибуху;
- Електромагнітний імпульс;
- Проникаюча радіація;
- Радіоактивне зараження, яке може зберегтися на десятки років.
Хоча на перший погляд, світловий спалах несе найменше загрози, насправді він утворюється внаслідок вивільнення величезної кількості теплової та світлової енергії. Її потужність і сила набагато перевершує потужність променів сонця, тому поразка світлом і теплом може стати фатальним з відривом кількох кілометрів.
Радіація, що виділяється під час вибуху, теж дуже небезпечна. Хоча вона діє недовго, але встигає заразити все навколо, оскільки її здатність, що проникає, неймовірно велика.
Ударна хвиля при атомному вибуху діє подібно до такої ж хвилі при звичайних вибухах, тільки її потужність і радіус ураження набагато більше. За кілька секунд вона завдає непоправних ушкоджень не тільки людям, а й техніці, будинкам та навколишньому природі.
Проникаюча радіація провокує розвиток променевої хвороби, а електромагнітний імпульс становить небезпеку лише техніки. Сукупність усіх цих факторів, плюс потужність вибуху, роблять атомну бомбу найнебезпечнішою зброєю у світі.
Перші у світі випробування ядерної зброї
Першою країною, яка розробила та випробувала ядерну зброю, виявилися Сполучені Штати Америки. Саме уряд США надав величезні грошові дотації на розробку нової перспективної зброї. До кінця 1941 року в США було запрошено багато видатних вчених у сфері атомних розробок, які вже до 1945 року змогли представити досвідчений зразок атомної бомби, придатний для випробувань.
Перші у світі випробування атомної бомби, оснащеної вибуховим пристроєм, було проведено у пустелі на території штату Нью-Мексико. Бомбу під назвою «Gadget» було підірвано 16 липня 1945 року. Результат випробувань виявився позитивним, хоча військові вимагали випробувати ядерну бомбу у реальних бойових умовах.
Побачивши, що до перемоги на гітлерівській коаліцією залишився лише один крок, і більше такої можливості може не представитися, Пентагон вирішив завдати ядерного удару останньому союзнику гітлерівської Німеччини – Японії. Крім того, використання ядерної бомби мало вирішити відразу кілька проблем:
- Уникнути непотрібного кровопролиття, яке неминуче сталося б, якби війська США ступили на територію імператорської Японії;
- Одним ударом поставити навколішки непоступливих японців, змусивши їх на умови, вигідні США;
- Показати СРСР (як можливому супернику в майбутньому), що армія США має унікальну зброю, здатну стерти з лиця землі будь-яке місто;
- І, звичайно ж, на практиці переконатися, на що здатна ядерна зброя у реальних бойових умовах.
6 серпня 1945 року на японське місто Хіросіма було скинуто першу у світі атомну бомбу, яка застосовувалася у військових діях. Цю бомбу назвали «Малюк», оскільки її вага становила 4 тонни. Скидання бомби було ретельно сплановане, і вона потрапила саме туди, куди й планувалося. Ті будинки, які не були зруйновані вибуховою хвилею, згоріли, оскільки печі, що впали в будинках, спровокували пожежі, і все місто було охоплене полум'ям.
Після яскравого спалаху пішла теплова хвиля, яка спалила все живе в радіусі 4 кілометрів, а ударна хвиля, що послідувала за нею, зруйнувала велику частинубудівель.
Ті, хто потрапив під тепловий удар у радіусі 800 метрів, були спалені живцем. Вибуховою хвилею у багатьох зірвало шкіру, що обгоріла. За кілька хвилин пройшов дивний чорний дощ, який складався з пари та попелу. У тих, хто потрапив під чорний дощ, шкіра зазнала невиліковних опіків.
Ті небагато, яким пощастило вціліти, захворіли на променеву хворобу, яка на той час була не тільки не вивчена, а й повністю невідома. У людей почалася лихоманка, блювання, нудота та напади слабкості.
9 серпня 1945 року на місто Нагасакі було скинуто другу американська бомба, яка називалася «Товстун». Ця бомба мала приблизно таку ж потужність, як і перша, а наслідки її вибуху були настільки ж руйнівні, хоча людей загинуло вдвічі менше.
Дві атомні бомби, скинуті на японські міста, виявилися першими та єдиними у світі випадками застосування атомної зброї. Понад 300 000 людей загинули у перші дні після бомбардування. Ще близько 150 тисяч загинули від променевої хвороби.
Після ядерного бомбардування японських міст Сталін отримав справжній шок. Йому стало ясно, що питання розробки ядерної зброї в радянської Росії– це питання безпеки усієї країни. Вже 20 серпня 1945 року почав працювати спеціальний комітет з питань атомної енергії, який був терміново створений І. Сталіним.
Хоча дослідження з ядерної фізики проводилися групою ентузіастів ще в царської Росії, за радянських часів їй не приділяли належної уваги. У 1938 році всі дослідження в цій галузі були повністю припинені, а багато вчених-ядерників репресовані, як вороги народу. Після ядерних вибухів у Японії радянська владарізко почала відновлювати ядерну галузь країни.
Є дані, що розробка ядерної зброї велася в гітлерівській Німеччині, і саме німецькі вчені доопрацювали «сиру» американську атомну бомбу, тому уряд США вивезло з Німеччини всіх фахівців-атомників та всі документи, пов'язані з розробкою ядерної зброї.
Радянська розвідувальна школа, яка за час війни змогла обійти всі закордонні розвідки, ще 1943 року передавала до СРСР секретні документи, пов'язані з розробкою ядерної зброї. У той же час було впроваджено радянські агенти у всі серйозні американські центри ядерних досліджень.
В результаті всіх цих заходів вже в 1946 році було готове технічне завдання з виготовлення двох ядерних бомб радянського виробництва:
- РДС-1 (з плутонієвим зарядом);
- РДС-2 (з двома частинами уранового заряду).
Абревіатура "РДС" розшифровувалась як "Росія робить сама", що практично повністю відповідало дійсності.
Новини про те, що СРСР готовий випустити свою ядерну зброю, змусив уряд США вдатися до радикальних заходів. У 1949 році було розроблено план «Троян», згідно з яким на 70 найбільших містСРСР планували скинути атомні бомби. Лише побоювання удару у відповідь завадили цьому плану здійснитися.
Дані тривожні відомості, що надходять від радянських розвідників, змусили вчених працювати в авральному режимі Вже серпні 1949 року відбулися випробування першої атомної бомби, виробленої СРСР. Коли США дізналася про ці випробування, план «Троян» було відкладено на певний час. Почалася епоха протистояння двох понад держав, відома історія як «Холодна війна».
Найпотужніша ядерна бомба у світі, відома під ім'ям «Цар-бомби» належить саме періоду « Холодної війни». Вчені СРСР створили найпотужнішу бомбу історія людства. Її потужність становила 60 мегатонн, хоча планувалося створити бомбу в 100 кілотон потужності. Випробування цієї бомби пройшли у жовтні 1961 року. Діаметр вогняної кулі під час вибуху становив 10 кілометрів, а вибухова хвиля облетіла земну кулю тричі. Саме це випробування змусило більшість країн світу підписати договір про припинення ядерних випробувань не лише в атмосфері землі, а й навіть у космосі.
Хоча атомна зброя є чудовим засобом залякування агресивних країн, з іншого боку, вона здатна гасити будь-які військові конфлікти в зародку, оскільки при атомному вибуху можуть бути знищені всі сторони конфлікту.