16 iulie 1945, la Baza Forțelor Aeriene ale SUA în New Mexico, sa produs un eveniment care a schimbat întreaga istorie a omenirii. La 5 ore și 30 de minute la ora locală, a fost explodat aici primul Gadget cu bombă nucleară din lume, cu o capacitate de 20 de kilotone în TNT. Potrivit martorilor oculari, luminozitatea exploziei a depasit semnificativ lumina soarelui la amiaza, iar forma ciuperca in forma de nor in doar cinci minute a atins o inaltime de 11 kilometri. Aceste încercări de succes au fost începutul unei noi ere ale umanității - nucleare. În doar câteva luni, oamenii din Hiroshima și Nagasaki vor experimenta pe deplin puterea și furia armei create.
Americanii nu au avut un monopol asupra unei bombe nucleare de mult timp, iar următoarele patru decenii au devenit o perioadă de confruntare dificilă între SUA și URSS, care a fost inclusă în cărțile de istorie numite Războiul Rece. Armele nucleare de astăzi sunt cel mai important factor strategic pe care trebuie să le socotească toată lumea. Astăzi, clubul nuclear de elită include de fapt opt state, alte câteva țări sunt serios implicate în crearea de arme nucleare. Cele mai multe acuzații sunt în arsenalul Statelor Unite și al Rusiei.
Ce este o explozie nucleară? Ce sunt ei și care este fizica unei explozii nucleare? Sunt armele nucleare moderne diferite de acuzațiile care au fost abandonate în orașele japoneze acum șaptezeci de ani? Ei bine, și principalul lucru: care sunt principalii factori izbitoare ai unei explozii nucleare și este posibil să se apere împotriva impactului lor? Toate acestea vor fi discutate în acest material.
Din istoria acestei probleme
Sfârșitul secolului al XIX-lea și al primului sfert al secolului al XX-lea a devenit pentru fizica nucleară o perioadă de descoperiri fără precedent și realizări uimitoare. La mijlocul anilor 1930, oamenii de știință au făcut aproape toate descoperirile teoretice care au permis crearea unei taxe nucleare. La începutul anilor 1930, nucleul atomic a fost mai întâi divizat, iar în 1934, fizicianul maghiar Silard a brevetat proiectul unui reactor nuclear.
În 1938, trei oameni de știință germani - Fritz Strassmann, Otto Hahn și Lisa Meitner - au descoperit procesul de fisiune a uraniului în timpul bombardamentului cu neutroni. Aceasta a fost ultima oprire pe drumul către Hiroshima, în curând fizicianul francez Frederic Joliot-Curie a primit un brevet pentru proiectarea unei bombe de uraniu. În 1941, Fermi a terminat teoria reacției în lanț nucleare.
În acest moment, lumea a devenit inexorabil într-un nou război mondial, așa că cercetarea oamenilor de știință care vizează crearea de arme cu forță de strivire fără precedent nu a putut să nu fie observați. Un mare interes în astfel de studii a demonstrat conducerea Germaniei lui Hitler. Având o școală științifică excelentă, această țară ar putea fi prima care ar crea arme nucleare. Această perspectivă a tulburat foarte mult oamenii de știință de conducere, majoritatea dintre aceștia fiind extrem de anti-germani. În august 1939, la cererea prietenului său Sylard, Albert Einstein a scris o scrisoare președintelui Statelor Unite, indicând pericolul unei bombe nucleare la Hitler. Rezultatul acestei corespondențe a fost mai întâi Comitetul pentru Uraniu și apoi Proiectul Manhattan, care a condus la crearea de arme nucleare americane. În 1945, Statele Unite au avut deja trei bombe: plutoniul "micul lucru" (Gadget) și "omul gras" (băiatul Fat) și, de asemenea, uraniul "Little boy". "Părinții" americanilor nord-americani sunt oamenii de știință Fermi și Oppenheimer.
16 iulie 1945, la site-ul din New Mexico, a subminat "lucrurile mici", iar în august, "Kid" și "Fat Man" au scăzut în orașele japoneze. Rezultatele bombardamentului au depășit toate așteptările armatei.
În 1949, în Uniunea Sovietică au apărut arme nucleare. În 1952, americanii au testat mai întâi primul dispozitiv, care se baza pe fuziunea nucleară, nu pe decădere. Curând, bomba termonucleară a fost creată în URSS.
În 1954, americanii au explodat un dispozitiv cu trinitrotoluen de 15 megaton. Dar cea mai puternică explozie nucleară din istorie a avut loc câțiva ani mai târziu - un Tsar-Bomba de 50 de megaton a fost aruncat pe Novaya Zemlya.
Din fericire, atât în URSS, cât și în SUA, au înțeles rapid ce ar putea duce la un război nuclear la scară largă. Prin urmare, în 1967, superputerile au semnat Tratatul de neproliferare a NPT. Ulterior, s-au dezvoltat o serie de acorduri referitoare la acest domeniu: SALT-I și SALT-II, START-I și START-II etc.
Exploziile nucleare în URSS s-au desfășurat pe Novaya Zemlya și în Kazahstan, americanii și-au testat armele nucleare pe un loc de testare din statul Nevada. În 1996, am acceptat un acord de interzicere a oricărei teste de arme nucleare.
Cum este bomba atomică?
O explozie nucleară este un proces haotic de eliberare a unei cantități enorme de energie care se formează ca urmare a unei reacții de fisiune sau sinteză nucleară. Procesele de putere similare și comparabile apar în adâncurile stelelor.
Nucleul unui atom de orice substanță este împărțit atunci când neutronii sunt absorbiți, dar pentru majoritatea elementelor din tabelul periodic, acest lucru necesită cheltuieli considerabile de energie. Cu toate acestea, există elemente capabile de o astfel de reacție sub influența neutronilor, care au o energie - chiar minimă -. Ele sunt numite fisionabile.
Uraniul-235 sau izotopii plutoniului-239 sunt utilizați pentru a crea arme nucleare. Primul element se găsește în scoarța pământului, poate fi izolat de uraniu natural (îmbogățire), iar plutoniul de arme este obținut artificial în reactoarele nucleare. Există și alte elemente fisionabile care pot fi utilizate teoretic în arme nucleare, dar primirea lor este asociată cu mari dificultăți și costuri, astfel încât acestea nu sunt folosite niciodată.
Trăsătura principală a unei reacții nucleare este lanțul său, adică natura auto-susținută. Atunci când un atom este iradiat cu neutroni, acesta se sparge în două fragmente cu eliberarea unei cantități mari de energie, precum și două neutroni secundari, care, la rândul lor, pot provoca fisiunea nucleilor vecine. Deci procesul devine cascadă. Ca o consecință a unei reacții în lanț nucleare într-o perioadă scurtă de timp, o cantitate enormă de "fragmente" de nuclee și atomi decolorați sub formă de plasmă de înaltă temperatură: neutronii, electronii și canalele radiației electromagnetice se formează într-un volum foarte limitat. Acest cheag se extinde rapid, formând un val de șoc de putere distructivă extraordinară.
Majoritatea covârșitoare a armelor nucleare moderne nu funcționează pe baza unei reacții de dezintegrare în lanț, ci datorită fuziunii nucleelor de elemente luminoase, care pornesc la temperaturi ridicate și presiuni ridicate. În acest caz, se eliberează o cantitate și mai mare de energie decât în timpul degradării nucleelor, cum ar fi uraniul sau plutoniul, dar, în principiu, rezultatul nu se schimbă - se formează o regiune cu plasmă de temperatură înaltă. Astfel de transformări se numesc reacții termonucleare de fuziune, iar încărcăturile în care sunt utilizate sunt termonucleare.
Separat, ar trebui să se spună despre tipuri speciale de arme nucleare, în care cea mai mare parte a energiei fisiunii (sau sintezei) este îndreptată către unul dintre factorii de deteriorare. Acestea includ munițiile cu neutroni care generează un flux de radiații dure, precum și așa-numita bomba de cobalt, care dă o contaminare maximă a radiațiilor din zonă.
Care sunt exploziile nucleare?
Există două clasificări principale ale exploziilor nucleare:
- pe putere;
- în funcție de locație (punct de încărcare) în momentul exploziei.
Puterea este caracteristica definitorie a unei explozii nucleare. Depinde de raza zonei de distrugere completă, precum și de mărimea teritoriului contaminat de radiații.
Pentru a estima acest parametru, se utilizează echivalentul TNT. Acesta arată cât de mult trinitrotoluen trebuie să fie aruncat în aer pentru a obține o energie comparabilă. Potrivit acestei clasificări, există următoarele tipuri de explozii nucleare:
- ultra mic;
- mici;
- mediu;
- mare;
- extra mare.
La explozia ultralowă (până la 1 kT) se formează o minge de foc cu un diametru de cel mult 200 de metri și un nor de ciuperci cu o altitudine de 3,5 km. Cele super-mari au o putere mai mare de 1 mT, bilele lor de foc depășesc 2 km, iar înălțimea norii este de 8,5 km.
O caracteristică la fel de importantă este amplasarea încărcăturii nucleare înainte de explozie, precum și mediul în care apare. Pe această bază se disting următoarele tipuri de explozii nucleare:
- Aspirată. Centrul său poate fi la o înălțime de câțiva metri până la zeci sau chiar sute de kilometri deasupra solului. În ultimul caz, aparține categoriei de înaltă altitudine (de la 15 la 100 km). O explozie nucleară aeriană are o formă sferică a blițului;
- Spațiu. Pentru a intra în această categorie, aceasta trebuie să aibă o înălțime mai mare de 100 km;
- Sol. Acest grup include nu numai explozii pe suprafața pământului, ci și la o înălțime de câțiva metri deasupra lui. Ei trec cu eliberarea solului și fără el;
- Underground. După semnarea Tratatului de interzicere a testelor de arme nucleare în atmosferă, pe pământ, sub apă și în spațiu (1963), acest tip a fost singurul mod posibil de a testa armele nucleare. Se desfășoară la diferite adâncimi, de la câteva zeci la sute de metri. Sub grosimea pământului, se formează o cavitate sau o coloană de colaps, forța undei de șoc este puternic slăbită (în funcție de adâncime);
- Overwater. În funcție de înălțime, poate fi contact fără contact și contact. În ultimul caz, formarea unui val de șoc subacvatic;
- Subacvatic. Adâncimea sa este diferită, de la zeci la mai multe sute de metri. Pe această bază, are propriile caracteristici: prezența sau absența "sultanului", natura contaminării radioactive etc.
Ce se întâmplă într-o explozie nucleară?
După începutul reacției, o cantitate semnificativă de căldură și energie radiantă este emisă într-o perioadă scurtă de timp și într-un volum foarte limitat. Ca urmare, temperatura și presiunea cresc în centrul unei explozii nucleare la valori enorme. De departe, această fază este percepută ca un punct luminos foarte luminos. În acest stadiu, cea mai mare parte a energiei este transformată în radiație electromagnetică, în special în partea radiografică a spectrului. Se numește primar.
Aerul înconjurător este încălzit și expulzat din punctul de explozie la viteze supersonice. Se formează un nor și se formează un val de șoc, care se detașează de el. Aceasta se întâmplă la aproximativ 0,1 msec după începerea reacției. Pe măsură ce se răcește, norul crește și începe să se ridice, târându-se de-a lungul particulelor de sol infectate și a aerului. La epicentrul formării unei pâlnii de la o explozie nucleară.
Reacțiile nucleare care apar în acest moment devin sursa unui număr de radiații diferite, de la raze gama și neutroni la electroni de înaltă energie și nuclei atomici. Iată cum apare radiația penetrantă a unei explozii nucleare - unul dintre principalii factori dăunători ai armelor nucleare. În plus, această radiație afectează atomii substanței din jur, transformându-i în izotopi radioactivi care infectează zona.
Gama radiațiilor ionizează atomii din mediul înconjurător, creând un impuls electromagnetic (EMP), care dezactivează orice dispozitiv electronic aflat în apropiere. Pulsul electromagnetic al exploziilor atmosferice de înaltă altitudine se întinde într-o zonă mult mai mare decât la sol sau la altitudini joase.
Ce arme atomice sunt periculoase și cum să le protejezi?
Principalii factori izbitoare ale unei explozii nucleare:
- emisia de lumină;
- șoc val;
- radiații penetrante;
- contaminarea zonei;
- pulsul electromagnetic.
Dacă vorbim de o explozie la sol, jumătate din energia sa (50%) ajunge la formarea unui val de șoc și a unei pâlnii, aproximativ 30% provine din radiația unei explozii nucleare, 5% dintr-un puls electromagnetic și o radiație penetrantă și 15% din contaminarea terenului.
Radiația luminoasă a unei explozii nucleare este unul dintre principalii factori dăunători ai armelor nucleare. Este un flux puternic de energie radiantă, care include radiații din partea ultravioletă, infraroșu și vizibilă a spectrului. Sursa sa este un nor de explozie în stadiile incipiente ale existenței (minge de foc). În acest moment, are o temperatură de 6 - 8 mii C.
Radiația luminoasă se propagă aproape instantaneu, durata acestui factor este calculată în secunde (până la maximum 20 de secunde). Dar, în ciuda duratei scurte, radiația luminoasă este foarte periculoasă. La o mică distanță de epicentrul, arde toate materialele combustibile și, la distanță, duce la incendii și incendii la scară largă. Chiar și la o distanță considerabilă de explozie pot deteriora organele de vedere și arsurile pielii.
Deoarece radiația se propagă în linie dreaptă, orice barieră netransparentă poate deveni o apărare împotriva acesteia. Acest factor dăunător este în mod semnificativ slăbit în prezența fumului, a ceață sau a prafului.
Valul de șoc al unei explozii nucleare este cel mai periculos factor al armelor nucleare. Cele mai multe pagube la oameni, precum și distrugerea și deteriorarea obiectelor apar tocmai din cauza impactului lor. Unda de șoc este o zonă de compresiune ascuțită a mediului (apă, sol sau aer), care se mișcă în toate direcțiile de la epicentru. Dacă vorbim despre explozia atmosferică, atunci viteza undelor de șoc este de 350 m / s. Odată cu creșterea distanței, viteza sa scade rapid.
Acest factor dăunător are un efect direct din cauza presiunii excesive și a vitezei, precum și o persoană care poate suferi de diverse resturi pe care le transportă. Mai aproape de epicentrul valului provoacă vibrații seismice grave care pot aduce în jos facilități subterane și comunicații.
Trebuie înțeles că nici clădirile, nici adăposturile speciale nu vor putea să protejeze împotriva unui val de șoc în imediata apropiere a epicentrului. Cu toate acestea, acestea sunt destul de eficiente la o distanță considerabilă de acestea. Puterea distructivă a acestui factor reduce semnificativ pliurile terenului.
Penetrarea radiațiilor. Acest factor dăunător este un flux de radiații dure, care constă în neutroni și raze gamma emise de epicentrul exploziei. Efectul său, ca cel al luminii, este de scurtă durată, deoarece este puternic absorbit de atmosferă. Penetrarea radiațiilor este periculoasă timp de 10-15 secunde după o explozie nucleară. Din același motiv, poate afecta o persoană doar la o distanță relativ mică de epicentrul - 2-3 km. Când este scos din acesta, nivelul expunerii la radiații scade rapid.
Trecând prin țesuturile corpului nostru, fluxul de particule ionizează moleculele, perturbând fluxul normal al proceselor biologice, ceea ce duce la eșecul celor mai importante sisteme ale corpului. In leziuni severe, se produce o boala de radiatii. Acest factor are un efect devastator asupra anumitor materiale și, de asemenea, perturbe dispozitive electronice și optice.
Pentru a proteja împotriva radiațiilor penetrante, se utilizează materiale absorbante. Pentru radiațiile gamma, ele sunt elemente grele cu o masă atomică semnificativă: de exemplu, plumb sau fier. Cu toate acestea, aceste substanțe captează neutron neutru, în plus, aceste particule cauzează radioactivitatea indusă în metale. Neutronii, la rândul lor, sunt bine absorbiți de elemente ușoare, cum ar fi litiul sau hidrogenul. Pentru protecția complexă a obiectelor sau a echipamentului militar se utilizează materiale multistrat. De exemplu, capul unei instalații miniere MBR ecranat cu beton armat și rezervoare cu litiu. Atunci când construiesc adăposturi nucleare, borul este adesea adăugat materialelor de construcție.
Pulsul electromagnetic. Un factor izbitoare care nu afectează sănătatea oamenilor sau a animalelor, dar dezactivează dispozitivele electronice.
Un câmp electromagnetic puternic apare după o explozie nucleară ca urmare a expunerii la atomii grei asupra mediului. Efectul său este scurt (câteva milisecunde), dar este de asemenea suficient pentru a deteriora echipamentul și liniile electrice. Ionizarea puternică a aerului perturbă funcționarea normală a posturilor de comunicații radio și radar, astfel încât explozia armei nucleare este folosită pentru a orbi sistemul de avertizare a atacurilor cu rachete.
O modalitate eficientă de a proteja împotriva EMR este ecranarea echipamentelor electronice. A fost folosit în practică de mai multe decenii.
Contaminare prin radiații. Sursa acestui factor de distrugere este produsul reacțiilor nucleare, partea neutilizată a încărcăturii, precum și radiațiile induse. Infecția într-o explozie nucleară reprezintă un pericol grav pentru sănătatea umană, mai ales că timpul de înjumătățire al multor izotopi este foarte lung.
Infecția aerului, a terenului și a obiectelor apare ca rezultat al depunerii de substanțe radioactive. Ele sunt depuse pe parcurs, formând o urmă radioactivă. În plus, pe măsură ce distanța de la epicentru scade, pericolul scade. Și, bineînțeles, zona exploziei devine o zonă a infecției. Majoritatea substanțelor periculoase cad sub formă de precipitații timp de 12-24 ore după explozie.
Основными параметрами этого фактора является доза облучения и его мощность.
Радиоактивные продукты способны испускать три вида частиц: альфа, бета и гамма. Первые два не обладают серьезной проникающей способностью, поэтому представляют меньшую угрозу. Наибольшую опасность представляет возможное попадание радиоактивных веществ внутрь организма вместе с воздухом, пищей и водой.
Лучший способ защиты от радиоактивных продуктов - это полная изоляция людей от их воздействия. После применения ЯО должна быть создана карта местности с указанием наиболее загрязненных областей, посещение которых строго запрещено. Необходимо создать условия, препятствующие попаданию нежелательных веществ в воду или пищу. Люди и техника, посещающая загрязненные участки, обязательно должны проходить дезактивационные процедуры. Еще одним эффективным способом являются индивидуальные средства защиты: противогазы, респираторы, костюмы ОЗК.
Правдой является то, что различные способы защиты от ядерного взрыва могут спасти жизнь только, если вы находитесь достаточно далеко от его эпицентра. В непосредственной близости от него все будет превращено в мелкий оплавленный щебень, а любые убежища уничтожены сейсмическими колебаниями.
Кроме того, ядерная атака непременно приведет к разрушению инфраструктуры, панике, развитию инфекционных заболеваний. Подобные явления можно назвать вторичным поражающим фактором ЯО. К еще более тяжелым результатам способен привести ядерный взрыв на атомной электростанции. В этом случае в окружающую среду будут выброшены тонны радиоактивных изотопов, часть из которых имеет длительный период полураспада.
Как показал трагический опыт Хиросимы и Нагасаки, ядерный взрыв не только убивает людей и калечит их тела, но и наносит жертвам сильнейшие психологические травмы. Апокалиптические зрелища постядерного ландшафта, масштабные пожары и разрушения, обилие тел и стоны обугленных умирающих вызывают у человека ни с чем не сравнимые душевные страдания. Многие из переживших кошмар ядерных бомбардировок в будущем так и не смогли избавиться от серьезных разладов психики. В Японии для этой категории придумали специальное название - "Хибакуся".
Атом в мирных целях
Энергия цепной ядерной реакции - это самая мощная сила, доступная сегодня человеку. Неудивительно, что ее попытались приспособить для выполнения мирных задач. Особенно много подобных проектов разрабатывалось в СССР. Из 135 взрывов, проведенных в Советском Союзе с 1965 по 1988 год, 124 относились к "мирным", а остальные были выполнены в интересах военных.
С помощью подземных ядерных взрывов планировали сооружать водохранилища, а также емкости для сберегания природного газа и токсичных отходов. Водоемы, созданные подобным способом, должны были иметь значительную глубину и сравнительно небольшую площадь зеркала, что считалось важным преимуществом.
Их хотели использовать для поворота сибирских рек на юг страны, с их помощью собирались рыть каналы. Правда, для подобных проектов думали пустить в дело небольшие по мощности "чистые" заряды, создать которые так и не получилось.
В СССР разрабатывались десятки проектов подземных ядерных взрывов для добычи полезных ископаемых. Их намеревались использовать для повышения отдачи нефтеносных месторождений. Таким же образом хотели перекрывать аварийные скважины. В Донбассе провели подземный взрыв для удаления метана из угленосных слоев.
Ядерные взрывы послужили и на благо теоретической науки. С их помощью изучалось строение Земли, различные сейсмические процессы, происходящие в ее недрах. Были предложения путем подрыва ЯО бороться с землетрясениями.
Мощь, скрытая в атоме, привлекала не только советских ученых. В США разрабатывался проект космического корабля, тягу которого должна была создавать энергия атома: до реализации дело не дошло.
До сих пор значение советских экспериментов в этой области не оценено по достоинству. Информация о ядерных взрывах в СССР по большей части закрыта, о некоторых подобных проектах мы почти ничего не знаем. Сложно определить их научное значение, а также возможную опасность для окружающей среды.
В последние годы с помощью ЯО планируют бороться с космической угрозой - возможным ударом астероида или кометы.
Ядерное оружие - это самое страшное изобретение человечества, а его взрыв - наиболее "инфернальное" средство уничтожения из всех существующих на земле. Создав его, человечество приблизилось к черте, за которой может быть конец нашей цивилизации. И пускай сегодня нет напряженности Холодной войны, но угроза от этого не стала меньшей.
В наши дни самая большая опасность - это дальнейшее бесконтрольное распространение ядерного оружия. Чем больше государств будут им обладать, тем выше вероятность, что кто-то не выдержит и нажмет пресловутую "красную кнопку". Тем более, что сегодня заполучить бомбу пытаются наиболее агрессивные и маргинальные режимы на планете.
