Ядерное оружие

Мощность ядерного заряда измеряется в тротиловом эквиваленте, (тротил –обычное химическое взрывчатое вещество). Вещество используется в обычных или зажигательных бомбах.

Атомы составляют основу ядерного оружия. Они непостижимо малы. При ядерном взрыве в результате цепной реакции расщепляется очень большое количество атомов, и чем больше расщепляется атомов, тем сильнее взрывной эффект.

Существует два главных типа ядерного оружия. Первый — это атомная бомба. В атомной бомбе выделение энергии происходит путем деления тяжелых ядер, таких как уран и плутоний. Вторая бомба — это водородная бомба, или термоядерная бомба, в которой высвобождение энергии происходит путем слияния легких атомных ядер, например изотопов водорода.

Атомная бомба

Атомная бомба имеет более простую конструкцию, чем водородная бомба. В атомной бомбе энергия высвобождается в результате деления. Деление должно генерировать как можно больше энергии, как можно быстрее, прежде чем эта цепная реакция достигнет критического уровня активности, которая разрушит саму бомбу и, следовательно, остановит реакцию. Чем дольше длится цепная реакция, тем больше энергии будет выделяться. Цепная реакция поддерживается высвобождением ядерных частиц (нейтронов) во время ядерного деления, которые, в свою очередь, расщепляют другие атомные ядра, которые высвобождают новые нейтроны и так далее.

Проще объяснить это тем, что тяжелые атомные ядра урана или плутония расщепляются при попадании на них нейтронов. Для успешной реакции необходимо определенное количество делящихся материалов в ядерном заряде, иначе улетучится слишком много нейтронов, и цепная реакция остановится. Это минимальное и нужное для реакции количество делящихся материалов называется «критической массой». Для урана оно составляет около 25 килограммов, а для плутония — около 6 килограммов.

В атомной бомбе используются материалы уран-235 и плутоний-239. Они подвергаются расщеплению относительно медленными нейтронами, так называемыми «тепловыми нейтронами». Продуктами процесса расщепления является ряд различных веществ, некоторые из которых представляют собой радиоактивные изотопы криптон, барий, йод-131, цезий и стронций.

Первые атомные бомбы

Первые атомные бомбы были сброшены на японские города Хиросиму и Нагасаки. Урановый заряд бомбы, взорвавшейся над Хиросимой (Малыш), составил около 15 килотонн в тротиловом эквиваленте. Нагасакская бомба (Толстяк), созданная на основе плутония, обладала мощностью примерно 21 килотонна.

Водородная бомба

То, что обычно называют водородной бомбой или термоядерной бомбой, на самом деле представляет собой три атомные бомбы, синергетический эффект которых, в принципе, неограничен. Ядерная бомба (состоящая из урана или плутония) ограничена тем, что она разрушается при взрыве, так что цепная реакция завершается лишь частично.

Чтобы обойти эту проблему, сверхдержавы в 1950-х годах разработали конструкцию, в которой взрывной эффект не ограничивался прекращением цепной реакции. В этой конструкции сначала детонирует плутониевая бомба — это повышает температуру на миллионы градусов и, таким образом, приводит в действие термоядерную бомбу, в которой атомы водорода (дейтерий и тритий) сливаются вместе в атомы гелия, в то время как испускаются богатые энергией нейтроны. Эти нейтроны попадают в оболочку из урана-238, и поскольку их энергии достаточно для расщепления этого типа урана, они приводят к выделению дополнительной энергии. Другими словами, большая часть высвобождения энергии генерируется расщеплением урановой оболочки, в то время как слияние атомов водорода в основном служит воспламенителем этого процесса.

Слияние происходит, когда легкие элементы, такие как водород, сливаются вместе в более тяжелые элементы. При слиянии высвобождается много энергии. Для успешного синтеза необходимы высокие температуры и давления. Этот процесс, ядерный синтез, происходит внутри звезд и является их источником энергии.

Из существующего сегодня ядерного оружия подавляющее большинство относится к типу водородных бомб. Самая большая водородная бомба, когда-либо испытанная, называлась Царь-бомбой. Испытательный взрыв был произведен Советским Союзом в 1961 году на Новой Земле, и мощность бомбы составляла около 50 мегатонн. Это эквивалентно примерно 4600 единицам сброшенной на Хиросиму бомбы.

Нейтронная бомба

Нейтронная бомба — это ядерное оружие в форме атомной бомбы или водородной бомбы, которое модифицировано для ограниченного взрывного эффекта и максимального распространения радиации. Нейтронные бомбы считаются особенно опасными, потому что воздействие более слабой ударной волны на здания и инфраструктуру не столь разрушительно, но повышенная радиация убивает все живые существа.

Нейтронная бомба используется, например, против бронированных целей, которые, скорее всего, выдержали бы более мощную ударную волну. Бывали протесты против обладания нейтронными бомбами, и множество стран от них уже избавились. Есть некоторые подозрения, что у Израиля все еще есть нейтронное оружие.

Взрывной эффект

Именно количество высвободившейся при взрыве энергии определяет взрывной эффект бомбы. Взрывной эффект ядерного оружия измеряется в килограммах тротила, необходимых для высвобождения эквивалентного ядерному взрыву количества энергии. Тротил – это взрывчатое вещество, используемое в военных целях.

Чтобы лучше понять разрушительную силу ядерного взрыва, давайте посмотрим, сколько обычных бомб потребуется для достижения такого же количества энергии, выделяющейся при небольшом ядерном взрыве. Ядерное оружие мощностью 10 килотонн весит около 500 килограммов, но обычная бомба такого же веса содержит всего 250 килограммов тротила. Такое относительно небольшое ядерное оружие высвобождает столько же энергии, сколько 40 000 одинаково тяжелых тротиловых бомб.