Меню

Деление ядерных зарядов по мощности



Деление ядерных зарядов по мощности

Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal

  • Назад
  • Поделиться
  • Пожаловаться
  • Вперёд

Реакция термоядерного синтеза , как правило , развивается внутри делящейся сборки и служит мощным источником дополнительных нейтронов . Только ранние ядерные устройства в 40 — х годах XX в ., немногочисленные бомбы пушечной сборки в 1950 — х , некоторые ядерные артиллерийские снаряды , а также изделия ядерно — технологически слаборазвитых государств ( ЮАР , Пакистан , КНДР ) не используют термоядерный синтез в качестве усилителя мощности ядерного взрыва . Вопреки устойчивому стереотипу , в термоядерных ( то есть двухфазных ) боеприпасах бо́льшая часть энергии ( до 85 %) выделяется за счет деления ядер урана — 235 / плутония — 239 и / или урана — 238 . Вторая ступень любого такого устройства может быть оснащена тампером из урана — 238 , который эффективно делится от быстрых нейтронов реакции синтеза . Так достигается многократное увеличение мощности взрыва и чудовищный рост количества радиоактивных осадков . С легкой руки Р . Юнга , автора знаменитой книги Ярче тысячи солнц , написанной в 1958 году по « горячим следам » Манхэттенского проекта , такого рода « грязные » боеприпасы принято называть FFF ( fusion — fission — fusion ) или трехфазными . Однако этот термин не является вполне корректным . Почти все « FFF » относится к двухфазным и отличаются только материалом тампера , который в « чистом » боеприпасе может быть выполнен из свинца , вольфрама и т . д . Исключением являются устройства типа « Слойки » Сахарова , которые следует отнести к однофазным , хотя они имеют слоистую структуру взрывчатого вещества ( ядро из плутония — слой дейтерида лития — 6 — слой урана 238 ). В США такое устройство получило название Alarm Clock ( Часы с будильником ). Схема последовательного чередования реакций деления и синтеза реализована в двухфазных боеприпасах , в которых можно насчитать до 6 слоев при весьма « умеренной » мощности . Примером служит относительно современная боеголовка W88 , в которой первая секция ( primary ) содержит два слоя , вторая секция ( secondary ) имеет три слоя , и ещё одним слоем является общая для двух секций оболочка из урана — 238 ( см . рисунок ).

  • Иногда в отдельную категорию выделяется нейтронное оружие — двухфазный боеприпас малой мощности ( от 1 кт до 25 кт ), в котором 50 — 75 % энергии получается за счет термоядерного синтеза . Поскольку основным переносчиком энергии при синтезе являются быстрые нейтроны , то при взрыве такого боеприпаса выход нейтронов может в несколько раз превышать выход нейтронов при взрывах однофазных ядерных взрывных устройств сравнимой мощности . За счет этого достигается существенно больший вес поражающих факторов нейтронное излучение и наведённая радиоактивность ( до 30 % от общего энерговыхода ), что может быть важным с точки зрения задачи уменьшения радиоактивных осадков и снижения разрушений на местности при высокой эффективности применения против танков и живой силы . Следует отметить мифический характер представлений о том , что нейтронное оружие поражает исключительно людей и оставляет в сохранности строения . По разрушительному воздействию взрыв нейтронного боеприпаса в сотни раз превосходит любой неядерный боеприпас .

Мощность ядерного заряда измеряется в тротиловом эквиваленте — количестве тринитротолуола , которое нужно взорвать для получения той же энергии . Обычно его выражают в килотоннах ( кт ) и мегатоннах ( Мт ). Тротиловый эквивалент условен: во — первых , распределение энергии ядерного взрыва по различным поражающим факторам существенно зависит от типа боеприпаса и , в любом случае , сильно отличается от химического взрыва . Во — вторых , просто невозможно добиться полного сгорания соответствующего количества химического взрывчатого вещества .

Принято делить ядерные боеприпасы по мощности на пять групп:

  • сверхмалые ( менее 1 кт );
  • малые ( 1 — 10 кт );
  • средние ( 10 — 100 кт );
  • крупные ( большой мощности ) ( 100 кт — 1 Мт );
  • сверхкрупные ( сверхбольшой мощности ) ( свыше 1 Мт ).

Принцип действия

В онову ядерного оружия положены неуправляемые цепная реакция деления тяжелых ядер и реакции термоядерного синтеза .

Для осуществления цепной реакции деления используются либо уран — 235 , либо плутоний — 239 , либо , в отдельных случаях , уран — 233 . Уран в природе встречается в виде двух основных изотопов — уран — 235 ( 0 , 72 % природного урана ) и уран — 238 — всё остальное ( 99 , 2745 %). Обычно встречается также примесь из урана — 234 ( 0 , 0055 %), образованная распадом урана — 238 . Однако , в качестве делящегося вещества можно использовать только уран — 235 . В уране — 238 самостоятельное развитие цепной ядерной реакции невозможно ( поэтому он и распространен в природе ). Для обеспечения « работоспособности » ядерной бомбы содержание урана — 235 должно быть не ниже 80 %. Поэтому при производстве ядерного топлива для повышения доли урана — 235 и применяют сложный и крайне затратный процесс обогащения урана . В США степень обогащенности оружейного урана ( доля изотопа 235 ) превышает 93 % и иногда доводится до 97 , 5 %.

Читайте также:  Мощность двигателя подъемного крана равна 4 квт груз

Альтернативой химическому процессу обогащения урана служит создание « плутониевой бомбы » на основе изотопа плутоний — 239 , который для увеличения стабильности физических свойств и улучшения сжимаемости заряда обычно легируется небольшим количеством галлия . Плутоний вырабатывается в ядерных реакторах в процессе длительного облучения урана — 238 нейтронами . Аналогично уран — 233 получается при облучении нейтронами тория . В США ядерные боеприпасы снаряжаются сплавом 25 или Oraloy , название которого происходит от Oak Ridge ( завод по обогащению урана ) и alloy ( сплав ). В состав этого сплава входит 25 % урана — 235 и 75 % плутония — 239 .

Следует отметить , что сведения об устройстве ядерных боеприпасов до сих пор строго засекречены во всех странах . Только дотошность отдельных западных журналистов и крайне редкие , ничтожные утечки этой закрытой информации , скрупулёзно изученные на основе физических знаний , с помощью методов « обратной инженерии » позволили с определенной вероятностью правильно понять основные принципы . Почти все эти сведения относятся к ядерным боеприпасам , произведённым в США .

Источник

Деление ядерных зарядов по мощности

Ядерное оружие — это один из основных видов оружия массового поражения. Оно способно в короткое время вывести из строя большое количество людей и животных, разрушить здания и сооружения на обширных территориях. Массовое применение ядерного оружия чревато катастрофическими последствиями для всего человечества, поэтому Советский Союз настойчиво и неуклонно ведет борьбу за его запрещение.

Население должно твердо знать и умело применять приемы защиты от оружия массового поражения, в противном случае неизбежны огромные потери. Всем известны ужасные последствия атомных бомбардировок в августе 1945 года японских городов Хиросима и Нагасаки — десятки тысяч погибших, сотни тысяч пострадавших. Если бы население этих городов знало средства и способы защиты от ядерного оружия, было бы оповещено об опасности и укрылось в убежищах, количество жертв могло быть значительно меньше.

Характеристика ядерного оружия. Виды ядерных взрывов

Поражающее действие ядерного оружия основано на энергии, выделяющейся при ядерных реакциях взрывного типа. Мощность взрыва ядерного боеприпаса принято выражать тротиловым эквивалентом, то есть количеством обычного взрывчатого вещества (тротила), при взрыве которого выделяется столько же энергии, сколько ее выделяется при взрыве данного ядерного боеприпаса. Тротиловый эквивалент измеряется в тоннах (килотоннах, мегатоннах).

Средствами доставки ядерных боеприпасов к целям являются ракеты (основное средство нанесения ядерных ударов), авиация и артиллерия. Кроме того, могут применяться ядерные фугасы.

Ядерные взрывы осуществляются в воздухе на различной высоте, у поверхности земли (воды) и под землей (водой). В соответствии с этим их принято разделять на высотные, воздушные, наземные (надводные) и подземные (подводные). Точка, в которой произошел взрыв, называется центром, а ее проекция на поверхность земли (воды) — эпицентром ядерного взрыва.

Поражающие факторы ядерного взрыва

Поражающими факторами ядерного взрыва являются ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение и электромагнитный импульс. Ударная волна — основной поражающий фактор ядерного взрыва, так как большинство разрушений и повреждений сооружений, зданий, а также поражения людей обусловлены, как правило, ее воздействием. Она представляет собой область резкого сжатия среды, распространяющуюся во все стороны от места взрыва со сверхзвуковой скоростью. Передняя граница сжатого слоя воздуха называется фронтом ударной волны.

Степень поражения ударной волной людей и различных объектов зависит от мощности и вида взрыва, а также от расстояния, на котором произошел взрыв, механической прочности (устойчивости) объекта, рельефа местности и положения объектов на ней.

Поражающее действие ударной волны характеризуется величиной избыточного давления. Избыточное давление — это разность между максимальным давлением во фронте ударной волны и нормальным атмосферным давлением перед фронтом волны. Оно измеряется в ньютонах на квадратный метр (Н/м 2 ). Эта единица давления называется паскалем (Па). 1 Н/м 2 = 1 Па (1 кПа ≈ 0,01 кгс/см 2 ).

При избыточном давлении 20 — 40 кПа незащищенные люди могут получить легкие поражения (легкие ушибы и контузии). Воздействие ударной волны с избыточным давлением 40 — 60 кПа приводит к поражениям средней тяжести: потеря сознания, повреждение органов слуха, сильные вывихи конечностей, кровотечение из носа и ушей. Тяжелые травмы возникают при избыточном давлении свыше 60 кПа и характеризуются сильными контузиями всего организма, переломами конечностей, поражением внутренних органов. Крайне тяжелые поражения, нередко со смертельным исходом, наблюдаются при избыточном давлении свыше 100 кПа.

Читайте также:  Регулятор коэффициента мощности схема

Скорость движения и расстояние, на которое распространяется ударная волна, зависят от мощности ядерного взрыва; с увеличением расстояния от места взрыва скорость быстро падает. Так, при взрыве боеприпаса мощностью 20 кт ударная волна проходит 1 км за 2 секунды, 2 км за 5 секунд, 3 км за 8 секунд. За это время человек после вспышки может укрыться и тем избежать поражения.

Световое излучение — это поток лучистой энергии, включающий ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные лучи. Его источник — светящаяся область, образуемая раскаленными продуктами взрыва и раскаленным воздухом. Световое излучение распространяется практически мгновенно и длится в зависимости от мощности ядерного взрыва до 20 секунд. Однако сила его такова, что, несмотря на кратковременность, оно способно вызывать ожоги кожи (кожных покровов), поражение (постоянное или временное) органов зрения людей и возгорание горючих материалов и объектов.

Различают четыре степени ожогов. Ожоги первой степени характеризуются образованием красноты, припухлости и отеком кожи; второй степени — образованием пузырей; третьей степени — омертвением кожи и образованием язв; четвертой степени — омертвением не только кожи, но и глубоко лежащих тканей, а также обугливанием открытых частей тела.

Световое излучение не проникает через непрозрачные материалы, поэтому любая преграда, способная создать тень, защищает от прямого действия светового излучения и исключает ожоги. Значительно ослабляется световое излучение в запыленном (задымленном) воздухе, в туман, дождь, снегопад.

Проникающая радиация — это поток гамма-лучей и нейтронов. Она длится 10 — 15 секунд. Проходя через живую ткань, гамма-излучение и нейтроны ионизируют молекулы, входящие в состав клеток. Под влиянием ионизации в организме возникают биологические процессы, приводящие к нарушению жизненных функций отдельных органов и развитию лучевой болезни. В результате прохождения излучений через материалы окружающей среды уменьшается их интенсивность. Ослабляющее действие принято характеризовать слоем половинного ослабления, т. е. такой толщиной материала, проходя через которую интенсивность излучений уменьшается в два раза. Например, в два раза ослабляют интенсивность гамма-лучей сталь толщиной 2,8 см, бетон — 10 см, грунт — 14 см, древесина — 30 см.

Открытые и особенно перекрытые щели уменьшают воздействие проникающей радиации, а убежища и противорадиационные укрытия практически полностью защищают от нее.

Радиоактивное заражение. Основными его источниками являются продукты деления ядерного заряда и радиоактивные изотопы, образующиеся в результате воздействия нейтронов на материалы, из которых изготовлен ядерный боеприпас, и на некоторые элементы, входящие в состав грунта в районе взрыва.

При наземном ядерном взрыве светящаяся область касается земли. Внутрь ее затягиваются массы испаряющегося грунта, которые поднимаются вверх. Охлаждаясь, пары продуктов деления и грунта конденсируются на твердых частицах. Образуется радиоактивное облако. Оно поднимается на многокилометровую высоту, а затем со скоростью 25 — 100 км/ч движется по ветру. Радиоактивные частицы, выпадая из облака на землю, образуют зону радиоактивного заражения (след), длина которой может достигать нескольких сот километров. При этом заражаются местность, здания, сооружения, посевы, водоемы и т. п., а также воздух.

Наибольшую опасность радиоактивные вещества представляют в первые часы после выпадения, так как их активность в этот период наивысшая.

Электромагнитный импульс — это кратковременное электромагнитное поле, возникающее при взрыве ядерного боеприпаса в результате взаимодействия гамма-лучей и нейтронов, испускаемых при ядерном взрыве, с атомами окружающей среды. Следствием его воздействия может быть перегорание или пробои отдельных элементов радиоэлектронной и электротехнической аппаратуры. Поражение людей возможно только в тех случаях, когда они в момент взрыва соприкасаются с протяженными проводными линиями.

Наиболее надежным средством защиты от всех поражающих факторов ядерного взрыва являются защитные сооружения. В поле следует укрываться за прочными местными предметами, обратными скатами высот, в складках местности.

При действиях в зонах заражения для защиты органов дыхания, глаз и открытых участков тела от радиоактивных веществ используются средства защиты органов дыхания (противогазы, респираторы, противопыльные тканевые маски и ватно-марлевые повязки), а также средства защиты кожи.

Особенности поражающего действия нейтронных боеприпасов

Нейтронные боеприпасы являются разновидностью ядерных боеприпасов. Их основу составляют термоядерные заряды, в которых используются ядерные реакции деления и синтеза. Взрыв такого боеприпаса оказывает поражающее воздействие прежде всего на людей за счет мощного потока проникающей радиации, в котором значительная часть (до 40%) приходится на так называемые быстрые нейтроны.

При взрыве нейтронного боеприпаса площадь зоны поражения проникающей радиацией превосходит площадь зоны поражения ударной волной в несколько раз. В этой зоне техника и сооружения могут оставаться невредимыми, а люди получают смертельные поражения.

Для защиты от нейтронных боеприпасов используются те же средства и способы, что и для защиты от обычных ядерных боеприпасов. Кроме того, при сооружении убежищ и укрытий рекомендуется уплотнять и увлажнять грунт, укладываемый над ними, увеличивать толщину перекрытий, устраивать дополнительную защиту входов и выходов. Защитные свойства техники повышаются применением комбинированной защиты, состоящей из водородосодержащих веществ (например, полиэтилена) и материалов с высокой плотностью (свинец).

Читайте также:  Формула мощность алфавита вес символа

Очаг ядерного поражения

Очагом ядерного поражения называется территория, подвергшаяся непосредственному воздействию поражающих факторов ядерного взрыва. Он характеризуется массовыми разрушениями зданий, сооружений, завалами, авариями в сетях коммунально-энергетического хозяйства, пожарами, радиоактивным заражением и значительными потерями среди населения.

Размеры очага тем больше, чем мощнее ядерный взрыв. Характер разрушений в очаге зависит также от прочности конструкций зданий и сооружений, их этажности и плотности застройки.

За внешнюю границу очага ядерного поражения принимают условную линию на местности, проведенную на таком расстоянии от эпицентра (центра) взрыва, где величина избыточного давления ударной волны равна 10 кПа.

Очаг ядерного поражения условно делят на зоны — участки с примерно одинаковыми по характеру разрушениями.

Зона полных разрушений — это территория, подвергшаяся воздействию ударной волны с избыточным давлением (на внешней границе) свыше 50 кПа. В зоне полностью разрушаются все здания и сооружения, а также противорадиационные укрытия и часть убежищ, образуются сплошные завалы, повреждается коммунально-энергетическая сеть.

Зона сильных разрушений — с избыточным давлением во фронте ударной волны от 50 до 30 кПа. В этой зоне наземные здания и сооружения получат сильные разрушения, образуются местные завалы, возникнут сплошные и массовые пожары. Большинство убежищ сохранится, у отдельных убежищ будут завалены входы и выходы. Люди в них могут получить поражения только из-за нарушения герметизации убежищ, их затопления или загазованности.

Зона средних разрушений — с избыточным давлением во фронте ударной волны от 30 до 20 кПа. В ней здания и сооружения получат средние разрушения. Убежища и укрытия под-зального типа сохранятся. От светового излучения возникнут сплошные пожары.

Зона слабых разрушений — с избыточным давлением во фронте ударной волны от 20 до 10 кПа. Здания получат небольшие разрушения. От светового излучения возникнут отдельные очаги пожаров.

Зоны радиоактивного заражения на следе облака ядерного взрыва

Зона радиоактивного заражения — это территория, подвергшаяся заражению радиоактивными веществами в результате их выпадения после наземных (подземных) и низких воздушных ядерных взрывов.

Вредное воздействие ионизирующих излучений оценивается полученной дозой излучения (дозой радиации) Д, т. е. энергией этих лучей, поглощенной в единице объема облучаемой среды. Эта энергия измеряется существующими дозиметрическими приборами в рентгенах (Р). Рентген — это такое количество гамма-излучения, которое создает в 1 см 3 сухого воздуха (при температуре 0° С и давлении 760 мм рт. ст.) 2,08 X 10 9 ионов.

Для оценки интенсивности ионизирующего излучения, испускаемого радиоактивными веществами на зараженной местности, введено понятие «мощность дозы ионизирующего излучения» (уровень радиации). Ее измеряют в рентгенах в час (Р/ч), небольшие мощности дозы-в миллирентгенах в час (мР/ч).

Постепенно мощность дозы излучения снижается. Так, мощность дозы излучения (уровень радиации), замеренная через 1 час после наземного ядерного взрыва, через 2 часа уменьшится вдвое, спустя 3 часа — в четыре раза, через 7 часов — в десять раз, а через 49 часов — в сто раз.

Степень радиоактивного заражения и размеры зараженного участка (радиоактивного следа) при ядерном взрыве зависят от мощности и вида взрыва, метеорологических условий, а также от характера местности и грунта. Размеры радиоактивного следа условно делят на зоны.

Зона опасного заражения. На внешней границе зоны доза излучения (доза радиации) с момента выпадения радиоактивных веществ из облака на местность до полного их распада равна 1200 Р, мощность дозы излучения (уровень радиации) через 1 час после взрыва — 240 Р/ч.

Зона сильного заражения. На внешней границе зоны доза излучения — 400 Р, мощность дозы излучения через 1 час после взрыва — 80 Р/ч.

Зона умеренного заражения. На внешней границе зоны доза излучения — 40 Р, мощность дозы излучения через 1 час после взрыва — 8 Р/ч.

В результате воздействия ионизирующих излучений, так же как и при воздействии проникающей радиации, у людей возникает лучевая болезнь. Доза 100-200 Р вызывает лучевую болезнь первой степени, доза 200 — 400 Р — лучевую болезнь второй степени, доза 400 — 600 Р — лучевую болезнь третьей степени, доза свыше 600 Р — лучевую болезнь четвертой степени.

Доза однократного облучения в течение четырех суток до 50 Р, как и многократного облучения до 100 Р за 10 — 30 дней, не вызывает внешних признаков заболевания и считается безопасной.

Источник