Ядерный взрыв¶
Ядерный взрыв — взрыв, обусловленный высвобождением энергии в результате ядерной реакции: либо цепной реакции деления тяжёлых ядер (урана-235, плутония-239), либо термоядерного синтеза лёгких ядер (дейтерия и трития). По характеру энерговыделения различают ядерные (атомные) и термоядерные (водородные) взрывы. Ядерный взрыв сопровождается выделением огромного количества энергии за время порядка микросекунд, образованием ударной волны, светового излучения, проникающей радиации и радиоактивного заражения местности.
¶Физика процесса
¶Деление ядер
При делении ядра урана-235 или плутония-239 нейтроном образуются два осколка деления меньшей массы, 2–3 быстрых нейтрона и высвобождается энергия около 200 МэВ на одно деление. Если критическая масса вещества превышена, нейтроны порождают новые деления, и цепная реакция развивается экспоненциально. Для достижения критичности используют два принципа: «пушка» (сведение двух подкритических масс) и «имплозия» (сжатие сферического заряда взрывчатыми веществами). Взрывной синтез — реакция дейтерия и трития — требует температур порядка 100 млн °C и достигается предварительным делением.
¶Классификация
| Тип | Механизм | Мощность |
|---|---|---|
| Атомный (ядро-делительный) | Цепная реакция деления | до ~500 кт |
| Термоядерный (водородный) | Синтез с предварительным делением | от единиц кт до мегатонн |
По мощности различают тактические (до 10 кт), стратегические (100 кт — 1 Мт) и сверхмощные (свыше 1 Мт) заряды. Самый мощный испытанный заряд — «Царь-бомба» (СССР, 30 октября 1961 года, 50 Мт).
¶Физические эффекты
¶Ударная волна
Основной поражающий фактор — ударная волна, распространяющаяся со скоростью, превышающей скорость звука. Давление на фронте волны быстро падает с расстоянием. Ударная волна разрушает здания, сооружения, вызывает травмы и гибель людей.
¶Световое излучение
Излучение видимого, ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов длительностью от долей секунды до секунд вызывает ожоги, поражение глаз (слепота) и пожары. Доля светового излучения в балансе энергии составляет около 35 %.
¶Проникающая радиация
Гамма-излучение и нейтроны проникают на сотни метров в бетон и десятки метров в землю, поражая людей и технику. Доля — около 5 %.
¶Радиоактивное заражение
Продукты деления и активированные материалы образуют радиоактивные осадки. Различают локальное заражение (в районе взрыва), зону радиоактивного следа (до сотен километров) и глобальное заражение (вывод радиоактивности в стратосферу). Радиоактивный след определяется направлением ветра.
¶Электромагнитный импульс
Разрушение ионизированного слоя атмосферы (в высотных взрывах) и взаимодействие гамма-излучения с веществом создают электромагнитный импульс, выводящий из строя электронику и электросети на больших площадях.
¶История
Первый в мире ядерный взрыв произошёл 16 июля 1945 года в Нью-Мексико (США, проект «Манхэттен»), мощность — около 20 кт. Через месяц, 6 и 9 августа 1945 года, США применили атомные бомбы против японских городов Хиросима и Нагасаки. СССР провёл первое испытание 29 августа 1949 года (РДС-1, 22 кт). В 1952 году США испытали первый термоядерный заряд («Майк», 10,4 Мт), в 1953-м — тактический термоядерный заряд. В 1954 году США испытали «Касл Браво» (15 Мт), СССР — «Царь-бомбу» в 1961 году. Всего с 1945 по 1996 год в мире проведено более 2000 ядерных испытаний.
¶Договоры и ограничения
В 1963 году подписан Московский договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой. В 1968 году открыт к подписанию Договор о нераспространении ядерного оружия (ДНЯО), ратифицированный СССР в 1970 году. В 1996 году принят Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (ДВЗЯИ), который СССР подписал, но не ратифицировал; Россия подписала его в 2000 году, ратификация отложена. В 1987 году подписан Договор о ликвидации ракет средней и меньшей дальности (ДРСМД), ликвидировавший целый класс ядерных вооружений.
¶Применение
Ядерные взрывы применялись в военных целях дважды (Хиросима, Нагасаки) и в мирных — для создания подземных полостей (проект «Плашмейн»), изучения геологии (проект «Рулон»), гидродинамики и испытаний вооружений. Мирные применения в СССР включали проекты по созданию искусственных водохранилищ и подземных хранилищ.
¶Источники
- «Ядерное оружие», Большая российская энциклопедия
- Гуревич Л. М. «Ядерное оружие: история, экология, политика»
- Договор о нераспространении ядерного оружия (1968)
- Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (1996)