Ядерное оружие. 2

                                                         Вступление

       Я решил выбрать эту тему для  реферата потому, что ядерное оружие не может приносить добро, его  надо запретить. По-моему, задачи стоящие  перед человечеством – не допустить  гонку ядерного вооружения и не допустить  распространения его в других государствах. Проведение политики мира, разрешение конфликтов между странами путем переговоров и согласований, обязательное соблюдение всех резолюций  ООН – всё это основные задачи, стоящие перед человечеством  для сохранения мира. 
Иные знания могут служить и целям гуманным, благородным, и целям варварским. Все зависит от того, в чьих руках находится наука и добытые ею результаты, кто и по каким соображениям занимается научной деятельностью, каковы моральные устои и социальные воззрения людей науки. Эти вопросы возникли перед человечеством именно в тот момент, когда атомная бомба стала реальной угрозой. 
Я считаю, что атомное оружие – самое мощное оружие на сегодняшний день. Оно находится на вооружении пяти стран-сверхдержав: России, США, Великобритании, Франции и Китая. Существует также ряд государств, которые ведут более-менее успешные разработки атомного оружия, однако их исследования или не закончены, или эти страны не обладают необходимыми средствами доставки оружия к цели, что делает его бессмысленным. Индия, Пакистан, Северная Корея, Ирак, Иран имеют разработки ядерного оружия на разных уровнях, ФРГ, Израиль, ЮАР и Япония теоретически обладают необходимыми мощностями для создания ядерного оружия в сравнительно короткие сроки. 
Трудно переоценить роль ядерного оружия. По-моему, с одной стороны, это мощное средство устрашения, с другой – самый эффективный инструмент укрепления мира и предотвращения военного конфликтами между державами, которые обладают этим оружием. С момента первого применения атомной бомбы в Хиросиме прошло 58 лет. Мировое сообщество близко подошло к осознанию того, что ядерная война неминуемо приведет к глобальной экологической катастрофе, которая сделает дальнейшее существование человечества невозможным. В течение многих лет создавались правовые механизмы, призванные разрядить напряженность и ослабить противостояние между ядерными державами. Так, например, было подписано множество договоров о сокращении ядерного потенциала держав, была подписана Конвенция о Нераспространении Ядерного Оружия, по которой страны-обладателя обязались не передавать технологии производства этого оружия другим странам, а страны, не имеющие ядерного оружия, обязались не предпринимать шагов для его разработки; наконец, совсем недавно сверхдержавы договорились о полном запрещении ядерных испытаний. Очевидно, что ядерное оружие является важнейшим инструментом, который стал регулирующим символом целой эпохи в истории международных отношений и в истории человечества… Как и любое событие, создание атомного оружия имеет свою историю.

                                         Основная часть

1 Введение

       Строение  электронной оболочки было достаточно изучено к концу XIX века, но знаний о строении атомного ядра было очень мало, и к тому же они были противоречивы.

       В 1896 году было открыто явление, получившее название радиоактивности (от латинского слова «радиус»- луч). Это открытие сыграло важную роль в дальнейшем излучении строения атомных ядер. Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри установили, что, кроме урана, еще торий, полоний и химические соединения урана с торием обладает таким же излучением, что и уран. Продолжая исследования, они выделили в 1898 году из урановой руды вещество в несколько миллионов раз более активное, чем уран, и назвали его радием, что значит лучистый. Вещества, обладающие излучением подобно урану или радию, получили название радиоактивных, а само явление называется радиоактивностью.

       Ядерное оружие- это оружие массового поражения, действие которого основано на свойствах  ядер химических веществ. Оно обладает огромной разрушительной силой.                                                                            (пр .А )

Источники радиоактивного заражения.

       Основным  источником радиоактивного заражения  при ядерных взрывах являются осколки деления ядерного горючего, в качестве которого используются уран-233, уран-235 и плутоний-239.Кроме того, в комбинированных боеприпасах  используется уран-238.

       Другим  источником радиоактивного заражения  является та часть горючего, которая  не участвовала в ядерной реакции. Так как доля ядерного горючего, принимающего участие в реакции  деления, сравнительно мала и, по некоторым  данным, не превышает 20%, оставшаяся часть  ядерного горючего, будучи раздроблена  силой взрыва на мельчайшие частицы, также явится источником радиоактивных  частиц.

       Третьим источником радиоактивного заражения  является наведенная активность, возникающая  в результате воздействия потока нейтронов, образующихся в момент взрыва, на некоторые химические элементы, входящие в состав грунта и в оболочку ядерного боеприпаса.            (пр. А)

Развитие  ядерного взрыва.

       Сначала появляется ослепительная вспышка, которую можно видеть, находясь на несколько десятков километров от нее, длительностью от 5 до 20 секунд. При  этом температура достигает нескольких миллионов градусов Цельсия. Из-за нагрева  воздуха от вспышки образуется ударная  волна, наносящая поражения различной  степени тяжести. Впоследствии огненный шар постепенно остывает и поднимается вверх со скоростью 150- 200 метров в секунду в зависимости от метеоусловий и мощности взрыва. В облако всасывается с земли огромные количества пыли и поднимается в виде столба, образуя гриб. Это облако за короткий срок достигает высоты 15- 25 километров, составляет по толщине 5- 10 километров и имеет диаметр 15- 20 километров. Впоследствии это облако распределяется по направлению ветра, образуя радиоактивный след: на землю выпадает радиоактивный дождь, нанося непоправимый урон земле и отравляя окружающую среду радиоактивными веществами.                                                                   (пр. А)

2.Виды ядерных зарядов

а)Атомные заряды

 Действие  атомного оружия основывается на реакции  деления тяжелых ядер ( уран-235, плутоний-239 и т.д.). Цепная реакция деления развивается не в любом количестве делящегося вещества,а лишь только в определенной для каждого вещества массе. Наименьшее количество делящегося вещества , в котором возможна саморазвивающаяся цепная ядерная реакция , называют критической массой. Уменьшение критической массы будет наблюдаться при увеличении плотности вещества.

 Делящееся вещество в атомном заряде находится  в подкритическом состоянии. По принципу его перевода в надкритическое состояние атомные заряды делятся на пушечные и имплозивного типа.

 В зарядах  пушечного типа две и более  частей делящегося вещества,масса каждой из которых меньше критической,быстро соединяются друг с другом в надкритическую массу в результате взрыва обычного взрывчатого вещества (выстреливания одной части в другую). При создании зарядов по такой схеме трудно обеспечить высокую надкритичность, вследствие чего его коэффициент полезного действия невелик. Достоинством схемы пушечного типа является возможность создания зарядов малого диаметра и высокой стойкости к действию механических нагрузок, что позволяет использовать их в артиллерийских снарядах и минах.

 В зарядах  имплозивного типа делящееся вещество,имеющее при нормальной плотности массу меньше критической , переводится в надкритическое состояние повышением его плотности в результате обжатия с помощью взрыва обычного взрывчатого вещества . В таких зарядах представляется возможность получить высокую надкритичность и , следовательно , высокий коэффициент полезного использования делящегося вещества.

б)Термоядерные заряды

Действие термоядерного  оружия основывается на реакции синтеза  ядер легких элементов . Для возникновения цепной термоядерной реакции необходима очень высокая ( порядка нескольких миллионов градусов ) температура, которая достигается взрывом обычного атомного заряда . В качестве термоядерного горючего используется обычно дейтрид лития-6 (твердое вещество, представляющее собой соединение лития-6 и дейтерия).

в)Нейтронные заряды

 Нейтронный  заряд представляет собой особый вид термоядерного заряда, в котором  резко увеличен выход нейтронов . Для боевой части ракеты "Лэнс" на долю реакции синтеза приходится порядка 70% освобождающейся энергии.

г)»Чистый» заряд

 Чистый  заряд-это ядерный заряд, при взрыве которого выход долгоживущих радиоактивных изотопов существенно снижен.        (пр. В) 
 
 

3 Виды ядерных взрывов

       Вид ядерного взрыва характеризуется расположением  центра взрыва по отношению к поверхности  земли (воды). Исходя из этого, различают  несколько их видов.

1)Высотные взрывы. К ним принято относить взрывы, произведенные на высоте более 30 километров от поверхности земли (воды). При этом радиоактивного заражения местности может не быть совсем, это обуславливается тем, что пылевой столб («ножка») и облако («шляпка») не контактируют.

2. Воздушные взрывы. К ним относятся взрывы, произведенные на высоте, меньшей 30 километров, но образующийся при этом огненный шар не соприкасается с поверхностью земли (воды). Радиоактивное заражение местности чаще всего ограничивается районом ядерного взрыва. В радиоактивное облако попадает значительно меньше грунта по сравнению с наземными (надводными) и подземными (подводными) взрывами.

3)Наземные (надводные) взрывы. Взрывы, при которых светящаяся область соприкасается с поверхностью земли (воды). При таком взрыве образуется светящаяся полусфера, радиус которой примерно в 1,3 раза превышает радиус огненного шара воздушного взрыва той же мощности. В огненный шар вовлекается значительное количество грунта и других материалов. Часть грунта испаряется, а большая часть оплавляется, образуя огромное количество радиоактивных частиц, из которых впоследствии конденсируются радиоактивные продукты взрыва. В районе ядерного взрыва наблюдаются сильные потоки воздуха, устремляющиеся к центру взрыва и вверх вслед за облаком. Увлекаемые этими потоками частицы грунта вместе с конденсировавшимися на них радиоактивными веществами попадают в облако ядерного взрыва, так как в этом случае пылевой столб («ножка») с момента его образования соединен с облаком («шляпкой»).

4)Подземные (подводные) взрывы. Взрывы, при которых светящаяся область не наблюдается. Различаются два вида подземных взрывов - с выбросом радиоактивных веществ в атмосферу и без выброса в атмосферу (так называемый камуфлетный взрыв). Взрыв, произведенный на выброс, приводит к попаданию на земную поверхность и в атмосферу расплавленных или частично оплавленных частиц породы, пылевидных и газообразных радиоактивных продуктов взрыва. Крупные частицы выпадают вблизи эпицентра, более мелкие уносятся ветром, образуя след облака ядерного взрыва. При камуфлетном взрыве образуется полость, близкая по форме к сферической, ограниченная слоем расплавленной породы. Радиационного заражения местности при этом взрыве не происходит, но возможно заражение атмосферы в результате утечки радиоактивных газов из полости через трещины в грунте.

       При подъеме радиоактивного облака в  результате вовлечения в него наружного  воздуха и увеличения объема происходит охлаждение облака, что приводит к  выравниванию температуры облака и  окружающей среды. В результате выравнивания температур дальнейший подъем воздуха  прекращается. Радиоактивное облако, образованное в результате ядерного взрыва, несет в себе большое количество радиоактивных частиц различных  размеров. По мере уменьшения скорости подъема облака на максимальную высоту все большее количество радиоактивных  частиц выпадает на поверхность земли  в виде радиоактивных осадков, которые  продолжают выпадать и после стабилизации облака.                                                  (пр.Г)

4 Мощьность ядерных боеприпасов

 Ядерное оружие обладает колоссальной мощностью . При делении урана массой порядка килограмма освобождается такое же количество энергии, как при взрыве тротила массой около 20 тысяч тонн. Термоядерные реакции синтеза являются еще более энергоемкими.Мощьность взрыва ядерных боеприпасов принято измерять в единицах тротилового эквивалента. Тротиловый эквивалент-это масса тринитротолуола, которая обеспечила бы взрыв,по мощности эквивалентный взрыву данного ядерного боеприпаса . Обычно он измеряется в килотоннах (кТ) или в мегатоннах (МгТ).

 В зависимости  от мощности ядерные боеприпасы делят на калибры: 
-сверхмалый (менее1кТ); 
-малый (от1до10кТ); 
-средний (от10до100кТ); 
-крупный (от100кТдо1МгТ); 
-сверхкрупный                                                                         (свыше 1 МгТ).

 Термоядерными зарядами комплектуются боеприпасы сверхкрупного, крупного и среднего калибров; ядерными-сверхмалого , малого и среднего калибров, нейтронными-сверхмалого и малого калибров.

 .

                                      (пр. В)

5 Поражающие факторы ядерного взрыва

 Ядерный взрыв способен мгновенно уничтожить или вывести из строя незащищенных людей , открыто стоящую технику , сооружения и различные материальные средства . Основными поражающими факторами ядерного взрыва являются: 
-ударная волна; 
-световое излучение; 
-проникающая радиация; 
-радиоактивное(заражение) местности; 
-электромагнитный импульс.

 Рассмотрим  их.

 а) Ударная волна

   в большинстве случаев является  основным поражающим фактором  ядерного взрыва . По своей природе она подобна ударной волне обычного взрыва , но действует более продолжительное время и обладает гораздо большей разрушительной силой . Ударная волна ядерного взрыва может на значительном расстоянии от центра взрыва наносить поражения людям, разрушать сооружения и повреждать боевую технику.

 Ударная волна представляет собой область  сильного сжатия воздуха, распространяющуюся с большой скоростью во все  стороны от центра взрыва. Скорость распространения ее зависит от давления воздуха во фронте ударной волны ; вблизи центра взрыва она в несколько  раз превышает скорость звука ,но с увеличением расстояния от места взрыва резко падает. За первые 2 сек ударная волна проходит около 1000 м, за 5 сек-2000 м, за 8 сек - около 3000 м. Это служит обоснованием норматива N5 ЗОМП "Действия при вспышке ядерного взрыва": отлично - 2 сек, хорошо - 3 сек, удовлетврительно-4 сек.

 Поражающее  действие ударной волны на людей  и разрушающее действие на боевую технику, инженерные сооружения и материальные средства прежде всего определяются избыточным давлением и скоростью  движения воздуха в ее фронте . Незащищенные люди могут, кроме того поражаться летящими с огромной скоростью осколками стекла и обломками разрушаемых зданий, падающими деревьями, а также разбрасываемыми частями боевой техники, комьями земли , камнями и другими предметами , приводимыми в движение скоростным напором ударной волны . Наибольшие косвенные поражения будут наблюдаться в населенных пунктах и в лесу; в этих случаях потери войск могут оказаться большими , чем от непосредственного действия ударной волны.

 Ударная волна способна наносить поражения  и в закрытых помещениях, проникая туда через щели и отверстия . Поражения, наносимые ударной волной , подразделяются на легкие , средние, тяжелые и крайне тяжелые. Легкие поражения характеризуются временным повреждением органов слуха, общей легкой контузией, ушибами и вывихами конечностей. Тяжелые поражения характеризуются сильной контузией всего организма; при этом могут наблюдаться повреждения головного мозга и органов брюшной полости, сильное кровотечение из носа и ушей, тяжелые переломы и вывихи конечностей. Степень поражения ударной волной зависит прежде всего от мощности и вида ядерного взрыва.При воздушном взрыве мощностью 20 кТ легкие травмы у людей возможны на расстояниях до 2,5 км, средние-до 2 км , тяжелые-до 1,5 км от эпицентра взрыва.

   С ростом калибра ядерного боеприпаса радиусы поражения ударной волной растут пропорционально корню кубическому  из мощности взрыва. При подземном  взрыве возникает ударная волна  в грунте, а при подводном-в воде. Кроме того, при этих видах взрывов часть энергии расходуется на создание ударной волны и в воздухе . Ударная волна , распространяясь в грунте, вызывает повреждения подземных сооружений , канализации, водопровода; при распространении ее в воде наблюдается повреждение подводной части кораблей, находящихся даже на значительном расстоянии от места взрыва.

    Общую оценку разрушений, вызванных ударной волной ядерного взрыва, принято давать по степени тяжести этих разрушений.

    1)Слабое разрушение. Разрушаются оконные и дверные заполнения и легкие перегородки, частично разрушается кровля, возможны трещины в стеклах верхних этажей. Подвалы и нижние этажи сохраняются полностью. Находиться в здании безопасно и оно может эксплуатироваться после проведения текущего ремонта.

    2)Среднее разрушение проявляется в разрушении крыш и встроенных элементов - внутренних перегородок, окон, а также в возникновении трещин в стенах, обрушении отдельных участков чердачных перекрытий и стен верхних этажей. Подвалы сохраняются. После расчистки и ремонта может быть использована часть помещений нижних этажей. Восстановление зданий возможно при проведении капитального ремонта.

    3)Сильное разрушение характеризуется разрушением несущих конструкций и перекрытий верхних этажей, образованием трещин в стенах и деформацией перекрытий нижних этажей. Использование помещений становится невозможным, а ремонт и восстановление - чаще всего нецелесообразным.

    4)Полное разрушение. Разрушаются все основные элементы здания, включая и несущие конструкции. Использовать здание невозможно. Подвальные помещения при сильных и полных разрушениях могут сохраняться и после разбора завалов частично использоваться.

   Воздействие ударной волны  на людей и животных.

     Ударная волна может нанести  незащищенным людям и животным  травматические поражения, контузии  или быть причиной их гибели. Поражения могут быть непосредственными  (в результате воздействия избыточного  давления и скоростного напора  воздуха) или косвенными (в результате  ударов обломками разрушенных  зданий и сооружений). Воздействие  воздушной ударной волны на  незащищенных людей характеризуется  легкими, средними, тяжелыми и  крайне тяжелыми травмами.

    1)Крайне тяжелые контузии и травмы возникают при избыточном давлении более 100 кПа. Отмечаются разрывы внутренних органов, переломы костей, внутренние кровотечения, сотрясение мозга, длительная потеря сознания. Эти травмы могут привести к смертельному исходу.

    2)Тяжелые контузии и травмы возможны при избыточных давлениях от 60 до 100 кПа. Они характеризуются сильной контузией всего организма, потерей сознания, переломами костей, кровотечением из носа и ушей; возможны повреждения внутренних органов и внутренние кровотечения.

    3)Поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении 40-60 кПа. При этом могут быть вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждения органов слуха, кровотечение из носа и ушей.

    4)Легкие повреждения наступают при избыточном давлении 20-40 кПа. Они выражаются в скоро проходящих нарушениях функций организма (звон в ушах, головокружение, головная боль). Возможны вывихи, ушибы.

   Гарантированная защита людей от ударной волны обеспечивается при укрытии их в убежищах. При отсутствии убежищ используются противорадиационные укрытия, подземные выработки, естественные укрытия и рельеф местности. 

 б) Световое излучение ядерного взрыва представляет собой поток лучистой энергии ,включающей ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение . Источником светового излучения является светящаяся область, состоящая из раскаленных продуктов взрыва и раскаленного воздуха. Яркость светового излучения в первую секунду в несколько раз превосходит яркость Солнца.

 Поглощенная энергия светового излучения  переходит в тепловую , что приводит к разогреву поверхностного слоя материала. Нагрев может быть настолько сильным , что возможно обугливание или воспламенение горючего материала и растрескивание или оплавление не горючего,что может приводить к огромным пожарам .При этом действие светового излучения ядерного взрыва эквивалентно массированному применению зажигательного оружия, которое рассматривается в четвертом учебном вопросе.

 Кожный  покров человека также поглощает  энергию светового излучения, за счет чего может нагреваться до высокой  температуры и получать ожоги. В  первую очередь ожоги возникают  на открытых участках тела, обращенных в сторону взрыва. Если смотреть в сторону взрыва незащищенными  глазами, то возможно поражение глаз, приводящее к полной потере зрения.

 Ожоги , вызываемые световым излучением , не отличаются от обычных, вызываемых огнем или кипятком. они тем сильнее, чем меньше расстояние до взрыва и чем больше мощность боеприпаса. При воздушном взрыве поражающее действие светового излучения больше, чем при наземном той же мощности.

 В зависимости от воспринятого светового импульса ожоги делятся на три степени .Ожоги первой степени проявляются в поверхностном поражении кожи: покраснении , припухлости , болезненности . При ожогах второй степени на коже появляются пузыри. При ожогах третьей степени наблюдается омертвление кожи и образование язв.

 При воздушном взрыве боеприпаса мощностью 20 кТ и прозрачности атмосферы порядка 25 км ожоги первой степени будут наблюдаться в радиусе 4,2 км от центра взрыва ; при взрыве заряда мощностью 1 МгТ это расстояние увеличится до 22,4 км. ожоги второй степени проявляются на расстояниях 2,9 и 14,4 км и ожоги третьей степени-на расстояниях 2,4 и 12,8 км соответственно для боеприпасов мощностью 20 кТ и 1МгТ.

   Защита  от светового излучения более проста, чем от других поражающих факторов. Световое излучение распространяется прямолинейно. Любая непрозрачная преграда могут служить защитой от него. Используя для укрытия ямы, канавы, бугры, насыпи, простенки между окнами, различные виды техники, кроны деревьев и тому подобное, можно значительно ослабить или вовсе избежать ожогов от светового излучения. Полную защиту обеспечивают убежища и противорадиационные укрытия. Одежда также защищает кожу от ожогов, поэтому ожоги чаще бывают на открытых участках тела. Степень ожогов световым излучением закрытых участков кожи зависит от характера одежды, ее цвета, плотности и толщины (предпочтительна свободная одежда светлых тонов или одежда из шерстяных тканей). 

 в) Проникающая радиация

       Проникающая радиация представляет собой гамма-излучение  и поток нейтронов, испускаемых  в окружающую среду из зоны ядерного взрыва. Также выделяются еще и  ионизирующие излучения в виде альфа  и бета частиц, имеющих малую длину  свободного пробега, вследствие чего их воздействием на людей и материалы пренебрегают. Время действия проникающей радиации не превышает 10-15 секунд с момента взрыва.

   Основные  параметры, характеризующие ионизирующие излучения, - доза и мощность дозы излучения, поток и плотность потока частиц.

   Ионизирующая  способность гамма-излучения характеризуется  экспозиционной дозой излучения. Единицей экспозиционной дозы гамма-излучения является кулон на килограмм (Кл/кг). В практике в качестве единицы экспозиционной дозы применят несистемную единицу рентген (Р). Рентген- это такая доза (количество энергии) гамма-излучения, при поглощении которой в 1 см³ сухого воздуха (при температуре 0^оС и давлении 760 мм рт. ст.) образуется 2,083 миллиарда пар ионов, каждый из которых имеет заряд, равный заряду электрона.

   Степень тяжести лучевого поражения главным  образом зависит от поглощенной  дозы. Для измерения поглощенной  дозы любого вида ионизирующего излучения  установлена единица грей (Гр.). Распространяясь  в среде, гамма-излучения и нейтроны ионизируют ее атомы и изменяют физическую структуру веществ. При ионизации  атомы и молекулы клеток живой  ткани за счет нарушения химических связей и распада жизненно важных веществ погибают или теряют способность  к дальнейшей жизнедеятельности.

   При воздушных и наземных ядерных  взрывах близких к земле настолько, что ударная волна может выводить из строя здания и сооружения, проникающая  радиация в большинстве случаев  для объектов является безопасной. Но с увеличением высоты взрыва она  приобретает все большее значение в поражении объектов. При взрывах на больших высота и в космосе основным поражающим фактором становится импульс проникающей радиации.

   Поражение людей и животных проникающей радиацией. При воздействии проникающей радиации у людей и животных может возникнуть лучевая болезнь. Степень поражения зависит от экспозиционной дозы излучения, времени, в течение которого эта доза получена, площади облучения тела, общего состояния организма. Также учитывают, что облучение может быть однократным и многократным. Однократным считается облучение, полученное за первые четверо суток. Облучение, полученное за время, превышающее четверо суток, является многократным. При однократном облучении организма человека в зависимости от полученной экспозиционной дозы различают 4 степени лучевой болезни.

    Лучевая болезнь первой (легкой) степени возникает при общей экспозиционной дозе излучения 100-200 Р. Скрытый период может продолжаться 2-3 недели, после чего появляется недомогание, общая слабость, чувство тяжести в голове, стеснение в груди, повышение потливости, может наблюдаться периодическое повышение температуры. В крови уменьшается содержание лейкоцитов. Лучевая болезнь первой степени излечима.

    Лучевая болезнь второй (средней) степени возникает при общей экспозиционной дозе излучения 200-400 Р. Скрытый период длится около недели. Лучевая болезнь проявляется в более тяжелом недомогании, расстройстве функций нервной системы, головных болях, головокружениях, вначале часто бывает рвота, возможно повышение температуры тела; количество лейкоцитов в крови, особенно лимфоцитов, уменьшается более чем наполовину. При активном лечении выздоровление наступает через 1,5-2 месяца. Возможны смертельные исходы (до 20%).