Тема № 14. «Ядерное, химическое, биологическое оружие»
Занятие № 14/1. «Ядерное оружие»
1. Принципы устройства и действия ядерных боеприпасов.
2. Поражающие факторы ядерного взрыва.
1. Принципы устройства и действия
ядерных боеприпасов
Общие сведения о ядерном оружии
Ядерное оружие – это оружие, поражающее действие которого обусловлено внутриядерной энергией, выделяющейся в результате взрывных процессов деления или синтеза ядер.
Энергия, освобождающаяся при различных превращениях ядер, называется ядерной энергией. Реально существуют два способа освобождения внутриядерной энергии:
первый способ – деление ядер тяжелых химических элементов (урана, плутония) на более легкие элементы;
второй способ – синтез (соединение, слияние) изотопов водорода дейтерия и трития или дейтерида лития с образованием более тяжелого элемента гелия.
|
Рис. 1. Механизм деления ядер нейтронами. |
Механизм деления ядер нейтронами (рис. 1) стоит в захвате нейтронов исходным ядром (урана или плутония) с образованием составного ядра в возбужденном состоянии (которому присуща избыточная энергия) и следующем его распаде на осколки деления.
Деление ядра сопровождается вылетом двух-трех нейтронов и нескольких гамма-квантов. Выделившиеся вторичные нейтроны способны разделить два-три новых ядра, в результате чего появляются еще два-три новых нейтрона на каждое разделившееся ядро и т.д. Количество нейтронов лавинообразно нарастает, процесс деления принимает цепной характер. Таким образом, в массе изотопов урана-235 (плутония-239) создаются условия для возникновения саморазвивающейся цепной реакции деления с выделением огромного количества энергии в течение весьма малого промежутка времени.
Цепная реакция деления может иметь место только при определенной массе делящегося вещества (ядерного горючего). Наименьшее количество делящегося вещества, в котором возможна самопроизвольная цепная реакция, называется критической массой. Величина критической массы существенно зависит от чистоты и плотности делящегося вещества, его формы, наличия отражателей нейтронов и других факторов.
Реакции синтеза легких ядер, эффективно протекающие в условиях нагрева вещества до температур десятков миллионов градусов, называются термоядерными (рис. 2).
|
Рис. 2. Термоядерная реакция синтеза. |
До 80% освободившейся энергии уносится быстрыми нейтронами, которые составляют проникающую радиацию, а также пригодны для деления ядер природного урана 238.
Взрывные ядерные реакции реализуются в ядерных зарядных устройствах. Устройства, в которых непосредственно осуществляются взрывные процессы освобождения внутриядерной энергии, называются ядерными зарядами.
В настоящее время различают три основных класса ядерных зарядов:
атомные (энергия взрыва которых обусловлена цепной реакцией в делящихся веществах);
термоядерные (энергия взрыва которых обусловлена реакциями деления и синтеза ядер);
комбинированного типа (энергия взрыва которых обусловлена реакцией «деление – синтез – деление»).
Для характеристики энергии взрыва ядерного заряда обычно используется понятие «мощность».
Мощность ядерных зарядов и ядерных боеприпасов принято характеризовать тротиловым эквивалентом – массой такого заряда тротила, энергия взрыва которого равна энергии, выделяющейся при воздушном взрыве ядерного заряда (измеряется в тоннах (т), тысячах тонн (тыс. т).
Ядерные боеприпасы по мощности условно подразделяют на калибры:
сверхмалый – до 1 тыс. т (1 кт);
малый – от 1 тыс. т до 10 тыс. т;
средний – от 10 тыс. т до 100 тыс. т;
крупный – от 100 тыс. т до 1000 тыс. т (1 Мт);
сверхкрупный – свыше 1000 тыс. т.
Пример: Мощность атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму, была равна 20 кт (20000 т).
1) В пересчёте на грузоподъёмность крытого вагона:
20000 т : 60 т = 333 вагона (в линию ≈ 5 км => ?).
2) В пересчёте на мощность 1 тротиловой шашки:
20000000 кг : 0,4 = 50 млн шт. (жителей? => ?)
3) Длина этих тротиловых шашек, выложенных в прямую линию:
50 млн х 0,1 м = 5 млн м = 5000 км.
Справка: длина |
− Бульварное кольцо = 9 км |
|
− Садовое кольцо = 15,5 км |
|
− МКАД = 109 км |