Ядерна і термоядерна зброя
Київський національний університет імені Тараса Шевченка
економічний
факультет
Самостійна робота
з курсу «БЖД»
на тему:
«ядерна і термоядерна зброя»
Виконав: студент 2го курсу спеціальності «Фінанси і кредит» 3-ї групи
Гоголадзе
Олександр
Київ 2008
Зміст:
- Вступ
- Історія створення ядерної зброї
- Ядерна зброя
- Термоядерна зброя
- Нейтронна зброя
- Бойове застосування ядерної зброї
- Ядерний клуб
- Висновки
- Використана література
Вступ
Зброя, дія якої ґрунтується на використанні ядерної ( атомної ) енергії, називається ядерною або атомною зброєю.
Назва «ядерна зброя» означає, що мова йде про зброю, яка ґрунтується на використанні енергії, що виділяється при перетвореннях атомних ядер. Отже, ця назва має найзагальніше, збиране значення. Термоядерна зброя — це зброя, що ґрунтується на термоядерних реакціях, тобто на реакціях сполучення легких атомних ядер при дуже високих температурах. Воднева зброя ґрунтується на термоядерній реакції, в якій бере участь тяжкий водень — дейтерій і найтяжкий водень — тритій.
Атомною зброєю звичайно називають зброю, що містить в основному таку атомну вибухову речовину, як уран- 233, уран- 235 або плутоній - 239. Проте зараз основним типом зброї є така, в якій при вибуху відбуваються різноманітні ядерні реакції в тому чи іншому співвідношенні.
Тому можна вважати, що назву «ядерна зброя» можна розповсюдити на всі види зброї, у якої вибух зумовлений ядерними реакціями.
Під час Другої
Світової війни постало питання
про можливість використання заздалегідь
приготовлених радіоактивних
Для більшої ефективності бойові засоби, які використовують як радіоактивні речовини, повинні випромінювати гамма-промені і мати період напіврозпаду — декілька тижнів або місяців. Радіоактивні ізотопи з довгим періодом напіврозпаду випромінюють промені різної інтенсивності ; для того щоб вони могли бути ефективними, їх необхідно застосовувати у дуже великих кількостях. Ізотопи з коротким періодом напіврозпаду розпадаються надто швидко і тому не можуть проявляти своєї шкідливої дії протягом довгого часу.
Навіть якби
вдалося б підібрати
Становище змінилося внаслідок розробки ядерних боєприпасів, які утворюють при вибуху велику кількість продуктів ділення. З відкриттям ядерної зброї вибухової дії відпала необхідність виробляти і зберігати засоби радіологічної війни заздалегідь, радіоактивні речовини утворюються в результаті поділу в момент ядерного вибуху.
Ядерна зброя
за своєю вражаючою дією значно перевершує
звичайні види зброї. Це пояснюється
не тільки тим, що за енергією ядерний
вибух перевищує звичайний
Історія
створення ядерної
зброї
Почнемо з Альберта Ейнштейна. У 1905 він видав свою спеціальну теорію відносності. Згідно цієї теорії, співвідношення між масою і енергією виражене рівнянням E = mc^2, яке означає, що дана маса (m) пов'язана з кількістю енергії (E) рівною цій масі, помноженій на квадрат швидкості світла (c) дуже мала кількість речовини еквівалентна до великої кількості енергії. Наприклад, 1 кг речовини, перетвореної в енергію був би еквівалентний енергії, випущеній, при вибуху 22 мегатонн тротилу.
У 1938 г, в результаті
експериментів німецьких
На початку 1939 року французький фізик Жоліо-кюрі зробив вивід, що можлива ланцюгова реакція, яка приведе до вибуху жахливої руйнівної сили і що уран може стати джерелом енергії, як звичайна вибухова речовина. Цей висновок став поштовхом для розробок по створенню ядерної зброї.
Європа була напередодні Другої світової війни, і потенційне володіння такою потужною зброєю підштовхувало мілітаристські круги на якнайшвидше його створення, але гальмом слала проблема наявності великої кількості уранової руди для широкомасштабних досліджень. Над створенням атомної зброї працювали фізики Німеччини, Англії, США, Японії, розуміючи, що без достатньої кількості уранової руди неможливо вести роботи, США у вересні 1940 року купили велику кількість необхідної руди по підставних документах в Бельгії, що і дозволило їм вести роботи над створенням ядерної зброї повним ходом.
Перед початком Другої світової війни Альберт Ейнштейн написав президентові США Франкліну Рузвельту. У нім нібито говориться про спроби нацистської Німеччини очистити Уран-235, що може привести їх до створення атомної бомби. Зараз стало відомо, що німецькі учені були дуже далекі від проведення ланцюгової реакції. У їх плани входило виготовлення "брудною", сильно радіоактивної бомби. Як би там не було, урядом Сполучених Штатів було прийнято рішення - у найкоротші терміни створити атомну бомбу. Цей проект увійшов історію як "Manhattan Project". Очолив його Леслі Гровс.
Наступні шість років, з 1939 по 1945, на проект Манхеттен було витрачено більше двох більйонів доларів. У Oak Ridge, штат Теннесі, був побудований величезний завод по очищенню урану. H.C. Urey і Ernest O. Lawrence (винахідник циклотрона) запропонували спосіб очищення, заснований на принципі газової дифузії з подальшим магнітним розділенням двох ізотопів. Газова центрифуга відділяла легкий Уран-235 від важчого Урана-238.
На території
Сполучених Штатів, в Лос-аламосе, в
пустинних просторах штату Нью-
16 липня 1945 року, в 5:29:45 за місцевим часом, яскравий спалах осяяв піднебіння над плато в горах Джемеза на півночі від Нью-мехико. Характерна хмара радіоактивного пилу, що нагадує гриб, піднялася на 30 тисяч футів. Все що залишилося на місці вибуху - фрагменти зеленого радіоактивного скла, на яке перетворився пісок. Так належало початок атомній ері.
До осені 1944 роки, коли роботи із створення атомною бомб личили до завершення, в США був створений 509-й авіаполк “фортець, що літають” Б-29, командиром якого був призначений дослідний льотчик полковник Тіббетс. Полк приступив до регулярних тривалих тренувальних польотів над океаном на висотах 10-13 тисяч метрів. До літа 1945 років американцям удалося зібрати дві атомні бомби, що отримали назви "Маля" і "Товстун". Перша бомба важила 2722 кг і була споряджена збагаченим Ураном-235. "Товстун" із зарядом з Плутонія-239 потужністю більше 20 кт мала масу 3175 кг.
Президент США Г. Трумен став першим політичним керівником, хто прийняв рішення на вживання ядерних бомб. З військової точки зору необхідності таких бомбардувань густонаселених японських міст не було. Але політичні мотиви в цей період переважали над військовими. 10 травня 1945 року в “Пентагоні” зібрався комітет з вибору цілей для завдання перших ядерних ударів. Для переможного завершення Другої світової війни необхідно було розгромити Японію – союзника гітлерівської Німеччини. Початок бойових дій призначений на 10 серпня 1945 року. США хотіли продемонструвати всьому світу, якою потужною зброєю вони володіють (для залякування), тому першими цілями для ядерних ударів були вибрані японські міста (Хіросіма, Нагасакі, Кокура, Ніїгата), які не повинні були піддаватися звичайного бомбардування з повітря американськими ВПС.
Вранці 6 серпня 1945 р. над Хіросімою було ясне, безхмарне піднебіння. Як і раніше, наближення зі сходу два американських літака (один з них називався Енола Гей) на висоті 10-13 км. не викликало тривоги (оскільки щодня вони показувалися в піднебінні Хіросіми). Один з літаків спікірував і щось скинув, а потім обоє літака обернули і відлетіли. Скинутий предмет на парашуті повільно спускався і раптом на висоті 600 м над землею вибухнув. Це була бомба "Маля". 9 серпня ще одна бомба була скинута над містом Нагасакі.
Загальні людські втрати і масштаби руйнувань від цих бомбардувань характеризуються наступними цифрами: миттєво загинуло від теплового випромінювання (температура близько 5000 градусів С) і ударної хвилі - 300 тисяч чоловік, ще 200 тисяч отримали поранення, опіки, опромінилися. На площі 12 кв. км. були повністю зруйновані всі будови. Лише у одній Хіросімі з 90 тисяч будов було знищено 62 тисячі. Ці бомбардування потрясли весь світ. Вважається, що ця подія поклала початок гонці ядерних озброєнь і протистоянню двох політичних систем того часу на новому якісному рівні.
З середини 1945 року
і по 1953 рік американське військово-політичне
керівництво в питаннях будівництва
стратегічних ядерних сил (СЯС) виходило
з того, що США монопольно володіють
ядерною зброєю і можуть досягти
світового панування шляхом ліквідації
СРСР в ході ядерної війни. Підготовка
до такої війни почалася практично
відразу після розгрому гітлерівської
Німеччини. Про це свідчить директива
Об'єднаного комітету військового планерування
? 432/д від 14 грудня 1945 року, де ставилося
завдання на підготовку атомного бомбардування
20 радянських міст - основних політичних
і промислових центрів
До середини 1948 років в Комітеті начальників штабів був складений план ядерної війни з СРСР, що отримав кодову назву "Чаріотір". Він передбачав, що війна повинна початися "з концентрованих нальотів з використанням атомних бомб проти урядових, політичних і адміністративних центрів, промислових міст і вибраних підприємств нафтоочисної промисловості з баз в західній півкулі і Англії". Лише за перших 30 днів намічалося скинути 133 ядерних бомб на 70 радянських міст.
Серед Лос-аламовських учених над створенням атомної бомби працював німецький комуніст Клаус Фукс. Завдяки ньому СРСР всього через 4 роки після американців став ядерною державою. Він протягом 1945 -1947 років чотири рази передавав зведення по практичних і теоретичних питаннях створення атомної і водневих бомб, чим прискорив їх появу в СРСР. Через 12 днів після збірки першої атомної бомби в Лос-аламосе СРСР отримав опис її пристрою з Вашингтона і Нью-Йорка. Перша телеграма поступила в центр 13 червня, друга - 4 липня 1945 року. Детальна доповідь Фукса ("Чарльз") була доставлена диппоштою після того, як він зустрівся 19 вересня зі своїм кур'єром Гарі Голдом. Доповідь містила тридцять три сторінки тексту з описом конструкції атомної бомби. Пізніше було отримано додаткове повідомлення по пристрою атомної бомби.
Повідомлення про те, що американці винайшли атомний пристрій враження на І.В. Сталіна не виробило. Але наслідки бомбардувань м. Хіросіми і г а. Нагасакі потрясло його. Сталін наказав Л. Берії продумати питання про створення власної ядерної зброї. Останній хотів монополізувати керівництво цими роботами і зосередити їх в своєму відомстві. Проте, Сталін цей план не прийняв. По його наполяганню 20 серпня 1945 року був утворений спеціальний комітет з атомної енергії під керівництвом Л. Берія. Його заступником призначили наркома боєприпасів Б.Л. Ванникова. До комітету увійшли видні учені А.Ф. Іоффе, П.Л. Капіца і І.В. Курчатов.
У лютому 1945 року були захоплені німецькі документи про високоякісні запаси урану в районі Бухово - у Родопських горах, Болгарія. Було створено радянсько-болгарське гірське суспільство, яке займалося видобутком урану. Уранова руда з Бухово була використана при пуску першого радянського атомного реактора. У 1946 році в СРСР були відкриті і відразу ж стали розроблятися крупні родовища урану вищої якості.
Повідомлення
про те, що Радянський Союз опанував
секрет ядерної зброї викликало
у правлячих кругів США бажання
щонайшвидше розв'язати
У районі м. Семипалатинська був побудований випробувальний полігон. Рівно в 7.00 ранку 29 серпня 1949 року на цьому полігоні було підірвано перший радянський ядерний пристрій під кодовою назвою "Рдс-1".
План "Тройан", згідно якому на 70 міст СРСР мали бути скинуті атомні бомби, був зірваний із-за загрози у відповідь удару. Подія, що сталася на Семипалатинському полігоні, сповістила світ про створення в СРСР ядерної зброї, що поклало американському монополізму на володіння новою для людства зброєю.
Ядерна зброя
В основі всіх видів ядерної зброї вибухової дії лежать фізичні принципи, використані вперше при створенні атомних і водневих бомб. Тому ознайомлення з цими бомбами дозволить зрозуміти дію й інших видів ядерної зброї.
Ядерний вибух здійснюється шляхом переводу заряду з докритичного стану в критичний, точніше в надкритичний. Ось один з варіантів схеми устрою атомного заряду. До моменту вибуху загальний заряд в бомбі може бути розділений на дві чи більше частин ; величина кожної частини менше критичної, що виключає передчасний вибух у кожній з них окремо. Щоб здійснити вибух, потрібно з’єднати всі частини заряду в одне ціле. Зближення частин повинно відбуватися дуже швидко, щоб за рахунок енергії, що виділяється на початку ядерної реакції, не встигли б розлетітися ще не прореаговані частини заряду. Від цього залежить кількість ядер, що розділилися в результаті ланцюгової ядерної реакції, а отже, і потужність вибуху. При зближенні мас ядерного заряду ланцюгова реакція починається не в момент їх зіткнення, а в момент, коли вони ще розділені невеликим проміжком. При повільному зближенні мас внаслідок перегріву вони можуть зруйнуватися і розлетітися в різні боки — бомба зруйнується, не вибухнувши. Тому необхідно скоротити період зближення, переказуючи велику швидкість масам, що з’єднуються. Для з’єднання частин заряду в бомбі можна використовувати дію вибуху звичайної вибухової речовини. Щоб збільшити степінь використання речовини, що ділиться, при ядерному вибуху, її оточують відбивником нейтронів і розташовують у оболонку з міцного матеріалу. Інший спосіб зробити масу критичною або надкритичною : коли тонку сферичну оболонку з урану або плутонію стиснути в кулю. Для цього навколо тонкої уранової або плутонієвої сферичної оболонки розміщують звичайну вибухову речовину, яка у потрібний момент вибухає. В результаті дії газів уранова або плутонієва оболонка стискається в кулю, утворюючи надкритичну масу, в якій починається ланцюгова реакція, яка завершується вибухом матеріалу, що ділиться.
Енергія вибуху ядерних зарядів ( які ґрунтуються на поділі ядер ) може бути різною. Їх тротиловий еквівалент може коливатися в межах від 50 т до 200 т. Нижня межа визначається коефіцієнтом використання речовини, що ділиться. Верхня межа визначається тим, що неможна безмежно збільшувати вагу окремих частин заряду, оскільки їх маса повинна бути менше критичної.
Ядерну зброю
найкрупніших калібрів утворюють шляхом
використання термоядерних реакцій.
Термоядерна або «воднева» зброя
Починаючи з
другої половини 40-х років в США
зростаючими темпами почали розвиватися
роботи по вивченню інших можливостей
виробництва ядерної зброї не
тільки на основі процесу поділу, але
також і ядерного синтезу. Через
8 років після атомної бомби
з’явилася воднева бомба, вибух
якої є результатом реакції з’
Для протікання термоядерної реакції необхідно ізотопи водню нагріти до температури у декілька мільйонів градусів. Така висока температура виникає при вибуху уранового або плутонієвого заряду. Тому звичайний атомний заряд ( атомний детонатор ) є складовою термоядерних зарядів і служить джерелом надвисокої температури.
За підрахунками американського вченого Ф.Каплана, потужність вибуху такої бомби розподіляється так : близько 50 % енергії зосереджено в ударній хвилі, 35 % — у тепловому випромінені, 5 % — у проникаючій ( радіоактивній ) радіації і 10 % приходиться на долю залишкової радіації ( радіоактивні осколки, заражаючи місцевість ).
В основу термоядерної зброї покладено утворення ( синтез ) ядер атомів гелію з ядер ізотопів водню і літію. В перших термоядерних бомбах в якості ядерного заряду застосовували тільки ізотопи водню. Зараз відомо декілька можливих реакцій синтезу. При виборі тієї чи іншої з них звичайно враховують температуру, при якій протікає реакція, тривалість реакції і її енергетичний вихід, агрегатний стан заряду перед реакцією ( рідкий, твердий) й інші фактори.
В термоядерних
зарядах найдоцільніше для
З моменту виникнення воднева зброя постійно вдосконалювалась. Одним з кроків на цьому шляху була заміна рідких ізотопів водню твердою сполукою дейтерію з літієм — дейтеридом літію. Це відразу дозволило зменшити розміри водневої бомби, оскільки дейтерид літію — легка тверда речовина. Деяка частина термоядерного заряду може складатись також з сполуки тритію з літієм.
Як вже згадувалось, при утворенні ядер гелію з ядер дейтерію і тритію вилітають швидкі нейтрони. Тому з зони термоядерної реакції викидається велика кількість швидких нейтронів з енергією близько 14 мегаелектрон-вольт. Для посилення сили вибуху водневу бомбу поміщують в оболонку з порівняно дешевого природного урану-238. ( В природному урані він складає основну кількість — вище 99 % ). Такий заряд ґрунтується на схемі поділ — синтез — поділ. Такого роду бомба називається трьохфазною або воднево-урановою. У цієї бомби спочатку вибухає атомний детонатор ( реакція поділу ), це утворює джерело високої температури. Потім починається термоядерна реакція в гідриді літію з виділенням великої кількості швидких нейтронів ( реакція синтезу ). Ці нейтрони викликають розщеплення ядер природного урану, з якого виготовлена оболонка ( реакція поділу ).
Зазначена схема відрізняється від всіх попередніх тим, що потужність бомби може бути в багато разів збільшена у зрівнянні з бомбою, у якої відсутня уранова оболонка. В даному випадку до 90 % енергії при вибуху може бути одержано в результаті розщеплення урану-238.
В атомній бомбі
таку оболонку зробити не можна, оскільки
ядра атомів урану-238 підлягають дуже добре
поділу лише під дією нейтронів досить
високих енергій. При вибуху атомної
бомби більшість нейтронів
При діаметрі бомби 1 м і товщині її уранової оболонки близько 5 см вага урану складає приблизно 3 т. Якщо при вибуху такої бомби прореагує тільки 15 %, тобто близько 500 кг урану-238, то тротиловий еквівалент цієї бомби складе близько 10 млн.т. Застосування уранової оболонки дозволило створити термоядерні бомби з тротиловим еквівалентом 20 - 40 млн.т.
При випробуванні
подібного типу термоядерних бомб велика
кількість радіоактивних
Нейтронна зброя
На початку 60-х років в пресі США почали з’являтися статті, вихваляючи нову ядерну зброю. Наприклад, 26.06.1961 р. газета ‘Washington post and Times gerald’ надрукувала статтю кор. Г.Саймонса, в якій він писав : ‘Нейтронна бомба — це зброя, призначена для вбивства людини. Нейтронну бомбу називають бомбою без поділу, чисто термоядерною бомбою або ‘чистою’ бомбою’.
Нейтронна бомба ґрунтується на принципі детонування водневої або термоядерної бомби за допомогою хімічного детонатора великої енергії. Якби була технічна можливість не застосовувати атомний детонатор, то в результаті вибуху чисто ядерної бомби утворювалась би порівняно невелика кількість речовин радіоактивного розпаду у порівнянні з атомною і водневою бомбами. Але такий вибух дав би потік нейтронів великої енергії, здатних проникнути крізь бетон, залізо, свинець, товстий шар гранту і, звичайно, крізь тканини і тіло людини. Отже, в результаті цього вибуху неорганічні речовини залишаться порівняно незайманими : лише деякі з них ( алюміній, кремній, натрій, марганець, хлор ) стануть радіоактивними на недовгий час.
Але насправді
нейтронна бомба не просто вбиває
людей. Вона піддає їх мукам і доводить
до смерті. Своєю хімічною дією вона
іонізує рідину у людському організмі
( а її майже 85 % всього складу тіла ),
порушує внутрішні покриви
У чому ж головна
особливість конструкції
Порівняні вражаючі дії звичайного атомного ( І ) і атомного заряду підвищеної радіації ( ІІ ) потужністю в 1 кт. ( висота вибуху - 200 метрів )
Бойове застосування ядерної зброї
Ядерна зброя може бути застосована для двох різних цілей. По-перше, вона може бути використана для безпосередній дії на війська і техніку противника, по-друге — для завдання потужних ударів по найважливішим промисловим, транспортним і політичним центрам противника.
У відповідності до розв’язуваних задач ядерну зброю можна поділити на тактичну і стратегічну. Тактична ядерна зброя може бути різних калібрів і має тротилові еквіваленти приблизно від 1000 до 50 000 т. Важливим питанням є способи доставки ядерних зарядів до бойових цілей. В тактичній зброї носіями ядерних зарядів можуть бути некеровані і керовані реактивні снаряди ( ракети ) з різними дальностями стрільби, літаки, а також ствольна артилерія крупніших калібрів. На морі ядерні заряди можуть переноситися морськими торпедами або телекерованими катерами.
Між тактичною і стратегічною зброєю немає різкої межі. Для стратегічних задач можуть бути в деяких умовах застосовані ядерні заряди, призначені для тактичних задач. Ядерні бойові частини, призначені для ураження типових стратегічних цілей, будуть мати тротиловий еквівалент 1-5 млн.т. Можливе застосування потужніших ядерних зарядів з тротиловим еквівалентом до 40-50 млн.т.
Носіями ядерної стратегічної зброї, як правило, є ракети дальньої дії, міжконтинентальні ракети, літаки-снаряди, пілотовані літаки, штучні супутники. Найефективнішими носіями ядерної зброї при дальності стрільби більше 6000 км є багатоступінчаста міжконтинентальна ракета ; для дальностей порядку 1000 км — одноступінчаста. Всі носії стратегічної зброї можуть забезпечувати доставку ядерних зарядів із порівняно великою точністю. Розсіювання точок попадання відбувається в межах кола з радіусом приблизно від 1 до 20 км. За таких умов застосування ядерних зарядів з тротиловими еквівалентами, які дорівнюють декільком мільйонам тон тротилу, може призвести до того, що площа розсіювання буде перекрита зоною ураження при вибуху.
В залежності від
характеру об’єкта і задач
ядерного нападу ядерний вибух може
бути проведений у повітрі, біля поверхні
землі або води, під землею або
водою. Створені снаряди-антиракети для
знищення балістичних ракет на дуже
великих висотах і в космосі.
Ядерний клуб
У 1963 році, коли лише чотири держави мали ядерні арсенали, уряд Сполучених Штатів робив прогноз, що протягом майбутнього десятиліття з'явиться від 15 до 25 держав, що володіють ядерною зброєю; інші ж держави передбачали, що це число може навіть зрости до 50. За станом на 2004 рік відомо, що лише у восьми держав є ядерні арсенали

- Ядерная астрофизика
- Ядерная зима
- Ядерная зима
- Ядерная зима
- Ядерная зима (1)
- "Ядерная зима" миф или реальность?
- Ядерная опасность Семипалатинского полигона
- Является ли в современных условиях фискальная монополия косвенным налогом?
- Является ли философией учение Конфуция
- Является ли философия школой мышления
- Яворницкий, Дмитрий Иванович
- Ягодичная область
- Ягодные кустарники
- Ядерна зброя та її згубний вплив