Ядерный взрыв

В начале XX века благодаря усилиям Альберта Эйнштейна человечество впервые узнало о том, что на атомном уровне из небольшого количества вещества при определенных условиях можно получить огромное количество энергии. В 30-е годы работу в этом направлении продолжили немецкий физик-ядерщик Отто Хан, англичанин Роберт Фриш и француз Жолио-Кюри. Именно им удалось на практике отследить результаты деления ядер атомов радиоактивных химических элементов. Смоделированный в лабораториях процесс цепной реакции подтвердил теорию Эйнштейна о способности вещества в малых количествах выделять большое количество энергии. В таких условиях рождалась физика ядерного взрыва – наука, поставившая под сомнение возможность дальнейшего существования земной цивилизации.

Ядерный взрыв

Рождение ядерного оружия

Еще в 1939 году французу Жолио-Кюри стало понятно, что воздействие на ядра урана в определенных условиях может привести к взрывной реакции огромной мощности. В результате цепной ядерной реакции начинается спонтанное экспоненциальное деление ядер урана, происходит выделение энергии в огромном количестве. В одно мгновение радиоактивное вещество взрывалось, при этом образующийся взрыв обладал огромным поражающим эффектом. В результате опытов стало ясно, что уран (U235) можно превратить из химического элемента в мощную взрывчатку.

Физики-ядерщики

В мирных целях, при работе ядерного реактора, процесс ядерного деления радиоактивных компонентов носит спокойный и контролируемый характер. При ядерном взрыве основным отличием является то, что колоссальный объем энергии выделяется мгновенно и это продолжается до тех пор, пока не иссякнет запас радиоактивной взрывчатки. Впервые человек узнал о боевых возможностях новой взрывчатки 16 июля 1945 года. В то время, когда в Потсдаме проходила заключительная встреча Глав государств победителей войны с Германией, на полигоне в Аламогордо штата Нью-Мексико состоялось первое испытание атомного боевого заряда. Параметры первого ядерного взрыва были достаточно скромными. Мощность атомного заряда в тротиловом эквиваленте равнялась массе тринитротолуола в 21 килотонну, однако сила взрыва и его воздействие на окружающие объекты произвели на всех, кто наблюдал за испытаниями, неизгладимое впечатление.

Классификация ядерных взрывов

Ядерные взрывы принято классифицировать по двум признакам:

  • по местоположению центра ядерного взрыва (точки нахождения заряда в момент подрыва боеприпаса)
  • по мощности ядерного заряда

Классификация по мощности

Мощность ядерного взрыва характеризуется тротиловым эквивалентом (массе тринитротолуола, при взрыве которого выделится столько же энергии, сколько при ядерном взрыве). Единицами измерения мощности ядерного взрыва являются 1 килотонна (кт) или 1 мегатонна (Мт) тротилового эквивалента.

Мощность

Диаметр огненного шара, м

Максимум свечения, сек

Время свечения, сек

Высота «гриба», км

Высота облака, км

Диаметр облака, км

Сверхмалая (менее 1кт)

50-200

до 0, 03

0, 2

< 3, 5

<1, 3

< 2

Малая (1-10 кт)

200-500

0, 03-0, 1

1-2

3, 5-7

1, 3-2

2-4

Средняя (10-100 кт)

500-1000

0, 1-0, 3

2-5

7-12, 2

2-4, 5

4-10

Большая (100 кт -1 мт)

1000—2000

0, 3 -1

5-10

12, 2-19

4, 5-8, 5

10-22

Сверхбольшая (свыше 1 Мт)

> 2000

1-3 сек и >

20-40

> 19

> 8, 5

> 22

Классификация по местоположению центра ядерного взрыва

В зависимости от задач, решаемых с применением ядерного оружия, ядерные взрывы подразделяются на следующие виды:

  • космические
  • воздушные (атмосферные);
  • наземные
  • надводные
  • подземные
  • подводные.

Космический ядерный взрыв

Космическим называется ядерный взрыв, осуществляемых на высотах свыще 100 км.

Воздушный ядерный взрыв и его особенности

Отличие воздушного ядерного взрыва от других видов взрыва состоит в том, что светящаяся область ядерного взрыва не касается поверхности земли. Еще одним признаком воздушного взрыва является то, что пылевой столб, как правило, не соединяется с облаком взрыва. Воздушный взрыв может быть высоким воздушным и низким воздушным.

Высокий воздушный взрыв вызывает поражение людей на большей площади по сравнению с наземным взрывом, и не создает сколько-нибудь значительного радиоактивного заражения местности, поэтому он применяется для нанесения поражения живой силе и боевой технике войск противника, расположенных на открытых местностях.

Низкий воздушный взрыв применяется для поражения войск и боевой техники противника, укрытых в различного рода защитных сооружениях (окопах, траншеях и убежищах).

Ядерные взрывы, происходящие в ионосферной области, создают в атмосфере районы или области повышенной ионизации, которые могут влиять на распространение радиоволн (УКВ-диапазона) и нарушать работу радиотехнических средств. На высотах до 25 км основными поражающими факторами ядерного взрыва являются: ударная волна, световое излучение и проникающая радиация. Ввиду уменьшения плотности воздуха с высотой зона поражающего действии проникающей радиации увеличивается. Основную долю суммарной дозы излучения на этой высоте составляет нейтронный поток (в 1, 5-2 раза больше доли гамма-излучения).

Высотный взрыв применяется для поражения летательных аппаратов: самолетов, реактивных снарядов, ракет и пр. На высотах до 25 км их поражение происходит от действия унарной волны и светового излучения, а пилотируемых средств, кроме того, и от действия проникающей радиации. Взрывы на высоте 50 км и более применяются для поражения баллистических ракет, головных частей, системы автоматики и корпуса которых разрушаются под действием рентгеновского излучения, газового потока или потока нейтронов, создаваемых взрывом.

Наземный ядерный взрыв и его особенности

Наземным называется взрыв, происходящий непосредственно на земной поверхности (контактный) или на таком удалении от нее, когда огненный шар (светящаяся область) касается поверхности земли.

При наземном взрыве светящаяся область имеет форму полусферы, лежащей основанием на поверхности земли. В зоне соприкосновения светящейся области с землей поверхностный слой грунта под действием огромных давлений и высокой температуры размельчается, расплавляется, испаряется и, перемешиваясь при этом с радиоактивными продуктами взрыва, превращается в радиоактивный шлак и пыль, которые покрывают поверхность земли в радиусе нескольких сотен метров от центра взрыва.

Основным отличием наземного взрыва от воздушного является то, что при наземном взрыве образуется большая конусообразная воронка, размеры которой зависят от мощности взрыва, а также от типа грунта.

Ядерный взрыв

Характерной особенностью наземного взрыва является сильное радиоактивное заражение местности как в районе взрыва, так и по пути движения радиоактивного облака Масштабы и степень заражения местности зависят главным образом от мощности и высоты взрыва, времени, прошедшего с момента взрыва, расстояния от центра взрыва и метеорологических условий. Наиболее сильное заражение местности наблюдается при контактных наземных взрывах.
Основными поражающими факторами наземного взрыва являются: ударная волна, проникающая радиация и радиоактивное заражение местности и объектов.
В силу перечисленных выше особенностей наземный взрыв применяется для поражения объектов. состоящих из сооружений большой прочности, и войск, находящихся в прочных укрытиях.

Подземный ядерный взрыв и его особенности

Подземным взрывом называется ядерный взрыв, произведенный на некоторой глубине от земной поверхности. Чем больше глубина подземного взрыва, тем большее количество энергии взрыва расходуется на испарение и плавление грунта. Часть энергии взрыва расходуется на выброс грунта и образование воронки. Огненный шар и грибовидное облако при подземном взрыве имеют небольшие размеры и могут вообще отсутствовать. Если взрыв производится на достаточной глубине, то воздушная ударная волна не образуется, а энергия светового излучения поглощается грунтом. Интенсивность проникающей радиации по мере увеличения глубины взрыва также быстро снижается и теряет практическое значение. Степень радиоактивного заражения местности по следу облака с увеличением глубины взрыва сначала увеличивается, а затем вследствие осаждения все большего количества радиоактивных продуктов в непосредственной близости от места взрыва уменьшается.

Такие взрывы осуществляются для разрушения особо важных подземных хорошо защищенных сооружений и создания завалов в горах.

Основным поражающим фактором является волна сжатия, распространяющаяся в грунте. Ударная волна при таком взрыве в воздухе незначительна.

Надводный ядерный взрыв и его особенности

Надводный ядерный взрыв по своим характеристикам и параметрам имеет сходство с наземным взрывом и сопровождается теми же поражающими факторами, что и наземный взрыв. Разница заключается только в том. что грибовидное облако надводного взрыва состоит из плотного радиоактивного тумана или водяной пыли. Характерной особенностью этого вида взрыва является образование поверхностных волн.

Действие светового излучения значительно ослабляется вследствие экранирования большой массой водяного пара. Выход из строя объектов определяется в основном действием воздушной ударной волны.

Радиоактивное: заражение акватории, местности и объектов происходит вследствие выпадения радиоактивных частиц из облака взрыва.

Подводный ядерный взрыв и его особенности

Подводный взрыв

Подводный ядерный взрыв характеризуется образованием султана, базисной волны и поверхностных волн. Султаном называется образуемый при взрыве водяной столб правильной цилиндрической формы, полый внутри и увенчанный вверху большим клубящимся облаком, состоящим из прорвавшихся через полый столб радиоактивных паров и газов. При достижении высоты, соответствующей мощности взрыва, водяной столб обрушивается и образует кольцевое клубящееся облако водяных брызг, называемое базисной волной. По мере удаления от центра взрыва базисная волна все больше поднимается в воздух, и слившись с султаном, приобретает вид слоисто-кучевого облака, из которого выпадает радиоактивный дождь. Поверхностные волны, образующиеся при подводном (и надводном) взрывах, представляют собой серию концентрических расходящихся волн, от высоты и длины которых зависит степень их воздействия на корабли и береговые сооружения. Размеры и характер волн определяются мощностью и глубиной взрыва. Световое излучение при подводном взрыве отсутствует.

Основным поражающим фактором подводного взрыва является подводная ударная волна. Радиоактивное заражение акватории, местности и объектов происходит в результате выпадении радиоактивных частиц из облака взрыва и базисной волны. Форма зараженного участка в районе зрыва лизка к кругу, радиус которого определяется радиусом распространения базисной волны.

Редактировать

Свет и удар

Коллаж © L!FE. Фото: © Pixabay

Коллаж © L!FE. Фото: © Pixabay

Самое страшное проявление взрыва — вовсе не гриб из поднятой пыли, а быстротечная вспышка и ударная волна. Именно они наносят максимум разрушений. Всё начинается со светового излучения, которое представляет собой поток лучистой энергии. Его источником является светящаяся область взрыва — нагретые до высоких температур и испарившиеся части боеприпаса, окружающего грунта и воздуха. Если боеприпас взорвался в воздухе, вы увидите шар, если на земле, то полусферу.

Именно световое излучение, температура которого достигает 7700 градусов, может сжечь попавших в зону поражения, оставив лишь тени на стенах. Чёрноюморный анекдот советует в случае попадания в зону поражения светового излучения сделать из пальцев собачку, оставив на стене загадку для следующих поколений. Область поражения световым излучением самая маленькая, но самая разрушительная, в ней не останется ничего живого по определению. Холодильник, в который прятался Индиана Джонс, также не поможет.

Кстати, длительность огненного шара очень невелика. Для тактического ядерного взрыва она и вовсе составляет три сотых секунды. Вы просто увидите мгновенную вспышку, и придёт очередь ударной волны. Большинство разрушений вызывается как раз ею. Ударная волна представляет собой скачок уплотнения в среде, который движется со сверхзвуковой скоростью (более 350 метров в секунду). При атмосферном взрыве скачок уплотнения — это небольшая зона, в которой происходит почти мгновенное увеличение температуры, давления и плотности воздуха.

Вот от ударной волны бомбоубежища помогают очень хорошо. Даже обычный подвал многоквартирного дома даст вам шанс выжить в случае попадания в зону поражения. Однако для начала нужно оказаться в подвале до того, как взрыв произойдёт, а вероятность этого велика только в том случае, если вы там квартируете.

Механизм атомного заряда и принцип действия


Если не вдаваться в подробные описания и технологию создания атомной бомбы, кратко описать ядерный заряд можно буквально тремя фразами:

  • имеется докритическая масса радиоактивного вещества (уран U235 или плутоний Pu239);
  • создание определенных условий для начала цепной реакции деления ядер радиоактивных элементов (детонация);
  • создание критической массы делящегося вещества.

Весь механизм можно изобразить на простом и понятном рисунке, где все части и детали находятся в сильном и тесном взаимодействии друг с другом. В результате подрыва химического или электрического детонатора, запускается детонационная сферическая волна, сжимающая делящееся вещество до критической массы. Ядерный заряд представляет собой многослойную конструкцию. Уран или плутоний используется в качестве основной взрывчатки. Детонатором может служить определенное количество тротила или гексогена. Далее процесс сжатия приобретает неуправляемый характер.

Схема ядерного заряда

Скорость протекающих процессов огромна и сравнима со скоростью света. Промежуток времени от начала детонации до запуска необратимой цепной реакции занимает не более 10-8 с. Другими словами, чтобы привести в действие 1 кг обогащенного урана, потребуется всего 10-7 секунд. Этой величиной обозначается время ядерного взрыва. С аналогичной скоростью протекает реакция термоядерного синтеза, лежащего в основе термоядерной бомбы с той разницей, что ядерный заряд приводит в действие еще более мощный — термоядерный заряд. Термоядерная бомба имеет другой принцип действия. Здесь мы имеем дело с реакцией синтеза легких элементов в более тяжелые, в результате которых опять же выделяется огромное количество энергии.

В процессе деления ядер урана или плутония возникает огромное количество энергии. В центре ядерного взрыва температура составляет 107 Кельвина. В таких условиях возникает колоссальное давление — 1000 атм. Атомы делящегося вещества превращаются в плазму, которая и становится главным результатом цепной реакции. Во время аварии на 4-м реакторе Чернобыльской АЭС ядерного взрыва не было, так как деление радиоактивного топлива осуществлялось медленно и сопровождалось только интенсивным выделением тепла.

Руины 4-го энергоблока

Высокая скорость происходящих внутри заряда процессов приводит к стремительному скачку температуры и росту давления. Именно эти составляющие формируют характер, факторы и мощность ядерного взрыва.

Бежать ли в бомбоубежище?

Фото: ©РИА Новости/Илья Питалев

Фото: ©РИА Новости/Илья Питалев

Увы, но рассказы о бомбоубежищах как о хорошей защите от ядерного взрыва — скорее лишь сказки для самоуспокоения. Для того чтобы бомбоубежища действительно эффективно сработали, требуется, чтобы на момент взрыва люди уже находились там. Порождения Второй мировой войны, они по-прежнему эффективны при обычных артобстрелах и бомбёжках, в этом можно убедиться, посмотрев репортажи с Украины. Однако в случае полномасштабной ядерной войны система ГЗ, скорее всего, просто не успеет отработать, люди не добегут до укрытий, в конечном счёте это приведёт к ещё большему количеству смертей.

Кроме того, как показывают современные исследования, инвентаризацией было установлено наличие в казне Российской Федерации 16 271 объекта защитных сооружений, государственное финансирование на содержание которых не осуществлялось на протяжении более 20 лет. На данный момент большинство из них просто закрыты, не функционируют, там нет воды и запаса пищи, чтобы пересидеть положенное время для уменьшения влияния радиационного заражения. Надеяться на них просто нет смысла, да и, как уже говорилось, шанс попасть туда вовремя исчезающе мал.

Страх сильнее бомб

Также ещё раз хотим напомнить: самое губительное воздействие ядерного оружия — психологическое. По общему мнению специалистов, к наиболее серьёзным и продолжительным последствиям Чернобыльской катастрофы относятся последствия социально-психологического характера. Страх, тревожность, боязнь лучевой болезни убили гораздо больше людей, чем пострадало от радиации.

Боязнь ядерного взрыва, который, я надеюсь, никогда не произойдёт ни над одним из городов нашей уютной и небольшой Земли, убивает вас уже сейчас. А война с полномасштабным применением ядерного оружия, мы надеемся, не наступит никогда. Перестаньте волноваться и допивайте свой утренний чай. Здоровья и мирного неба над головой!

Котов Михаил

Котов Михаил


Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий