Атомный взрыв¶

Атомный взрыв — это процесс чрезвычайно быстрого выделения огромного количества внутренней энергии атомных ядер в ограниченном объёме, происходящий в результате цепной реакции деления тяжёлых ядер (уран, плутоний) или термоядерного синтеза лёгких ядер (водород, дейтерий, тритий). По своей физической природе атомный взрыв является разновидностью ядерного взрыва, который, в свою очередь, относится к классу физических взрывов с колоссальной энерговыделением. Основным отличием атомного взрыва от взрыва обычного химического взрывчатого вещества является то, что энергия выделяется не из разрыва межатомных связей, а из изменения энергии связи нуклонов в ядре, что делает его в миллионы раз энергоэффективнее по массе.

¶Физические основы

В основе атомного взрыва лежит принцип освобождения ядерной энергии. Для деления ядер используется изотоп уран-235 или плутоний-239. При поглощении ядром урана нейтрона оно становится нестабильным и распадается на два осколка меньшей массы, испуская при этом 2–3 новых нейтрона и выделяя около 200 МэВ энергии. Эти вторичные нейтроны способны вызвать деление соседних ядер, что приводит к самоподдерживающейся цепной реакции. Для того чтобы реакция протекала лавинообразно, масса делящегося вещества должна превышать так называемую критическую массу — минимальное количество материала, при котором число вновь образующихся нейтронов превышает число потерянных.

В термоядерных (водородных) бомбах используется иной принцип — реакция синтеза ядер дейтерия и трития с образованием гелия и выделением ещё большего количества энергии. Однако для инициирования термоядерной реакции требуются сверхвысокие температуры в десятки миллионов градусов, которые достигаются с помощью предварительного атомного (деления) взрыва, выполняющего роль «запала».

¶Поражающие факторы

Атомный взрыв сопровождается комплексом разрушительных факторов, действующих на окружающую среду и объекты.

¶Ударная волна

Основной поражающий фактор, на который приходится около 50 % всей энергии взрыва. Представляет собой область резкого сжатия воздуха, распространяющуюся от эпицентра со сверхзвуковой скоростью. Характеризуется избыточным давлением во фронте и скоростным напором воздуха. Ударная волна вызывает разрушение зданий и сооружений, поражение людей как непосредственно давлением, так и летящими обломками. Степень разрушения зависит от мощности взрыва и расстояния до эпицентра.

¶Световое излучение

Составляет примерно 30–35 % энергии взрыва. Представляет собой поток лучистой энергии в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Возникает из-за нагрева окружающего воздуха до температуры в десятки тысяч градусов, что формирует светящуюся область — огненный шар. Световое излучение распространяется практически мгновенно и вызывает воспламенение горючих материалов, ожоги кожных покровов и поражение органов зрения вплоть до слепоты на значительных расстояниях от эпицентра.

¶Проникающая радиация

Поток гамма-лучей и нейтронов, испускаемых из зоны взрыва в первые секунды. Составляет около 5 % энергии. Проходя через живые ткани, ионизирующее излучение нарушает молекулярные структуры клеток, вызывая лучевую болезнь различной степени тяжести. Степень поражения зависит от полученной дозы облучения, измеряемой в греях или зивертах.

¶Радиоактивное заражение

Выпадение радиоактивных продуктов деления из облака взрыва на поверхность земли. Около 10–15 % энергии взрыва переходит в остаточное излучение. Радиоактивные частицы, поднятые в атмосферу, переносятся ветром и постепенно оседают, создавая зоны заражения местности, опасные для жизни человека в течение длительного времени. Наиболее опасны изотопы с длительным периодом полураспада, такие как цезий-137 и стронций-90, а также йод-131 в первые недели после взрыва.

¶Электромагнитный импульс

Кратковременное мощное электромагнитное поле, возникающее в результате взаимодействия гамма-излучения с атомами атмосферы. Поражает электронные системы, линии связи и электропередачи на больших расстояниях, выводя из строя не защищённую аппаратуру.

¶Классификация по мощности

Мощность ядерных боеприпасов принято выражать в тротиловом эквиваленте — массе тротила, при взрыве которого выделяется аналогичное количество энергии. Выделяют несколько классов:

Сверхмалые — до 1 килотонны
Малые — от 1 до 10 килотонн
Средние — от 10 до 100 килотонн
Крупные — от 100 килотонн до 1 мегатонны
Сверхкрупные — свыше 1 мегатонны

¶Виды ядерных взрывов

По условиям подрыва различают высотные, воздушные, наземные, подземные, надводные и подводные взрывы. Каждый из них имеет характерные особенности распределения поражающих факторов. Например, подземный взрыв вызывает мощные сейсмические колебания грунта и образование воронки, но практически не создаёт светового излучения и незначительно заражает местность. Наземный взрыв, напротив, создаёт максимальное радиоактивное заражение вследствие вовлечения в облако большого количества грунта.

¶История

Первый в истории атомный взрыв был осуществлён 16 июля 1945 года в рамках Манхэттенского проекта на полигоне Аламогордо в штате Нью-Мексико (США). Испытание носило кодовое название «Тринити» и имело мощность около 21 килотонны. Уже в августе 1945 года атомные бомбы были применены против японских городов Хиросима (6 августа, бомба «Малыш», уран-235, мощность около 15 килотонн) и Нагасаки (9 августа, бомба «Толстяк», плутоний-239, мощность около 21 килотонны). Эти бомбардировки привели к гибели более 200 тысяч человек и стали единственным случаем боевого применения ядерного оружия в истории.

Первое советское испытание атомной бомбы (РДС-1) было проведено 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне, что положило начало гонке ядерных вооружений между СССР и США. В последующие десятилетия ядерное оружие разработали Великобритания (1952), Франция (1960), Китай (1964), Индия (1974), Пакистан (1998) и КНДР (2006). Крупнейший в истории термоядерный взрыв был произведён СССР 30 октября 1961 года — взрыв «Царь-бомбы» (АН602) на полигоне Новая Земля имел мощность около 58 мегатонн.

¶Применение в мирных целях

Помимо военного применения, рассматривались и частично реализовывались проекты использования атомных взрывов в мирных целях. В СССР в 1960–1980-х годах действовала программа «Ядерные взрывные технологии для народного хозяйства», в рамках которой было проведено более 100 подземных ядерных взрывов. Они использовались для создания подземных полостей для хранения газа, интенсификации добычи нефти и газа, глубинного сейсмического зондирования земной коры и создания каналов. В США аналогичная программа носила название «Плаушер» (Operation Plowshare). Однако из-за высоких рисков радиоактивного заражения и международных договорённостей, в частности Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний 1996 года, эти программы были свёрнуты.

¶Запрещение и контроль

Атомные взрывы являются предметом строгого международного регулирования. Договор о нераспространении ядерного оружия (1968 год) ограничивает круг государств, обладающих ядерным оружием, пятью официальными ядерными державами. Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (1996 год) запрещает любые ядерные взрывы в любой среде, однако не вступил в силу из-за отказа ряда государств его ратифицировать. Несмотря на это, мораторий на проведение испытаний соблюдается большинством ядерных держав. Контроль за соблюдением режимов нераспространения осуществляет Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ).