Типы ядерных реакций. Типы ядерных превращений, альфа и бета-распад

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. Мощность 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 (менее 1кТ)

Малый (от 1 до 10 кТ)

Средний (от 10 до 100 кТ)

Крупный (от 100 кТ до 1 МгТ)

Сверхкрупный (свыше 1 МгТ)

Термоядерными зарядами комплектуются боеприпасы сверхкрупного, крупного

и среднего калибров; ядерными-сверхмалого, малого и среднего калибров,

нейтронными-сверхмалого и малого калибров.

1.5 Виды ядерных взрывов

В зависимости от задач, решаемых ядерным оружием, от вида и расположения

объектов, по которым планируются ядерные удары, а также от характера

предстоящих боевых действий ядерные взрывы могут быть осуществлены в

воздухе, у поверхности земли (воды) и под землей (водой). В соответствии

с этим различают следующие виды ядерных взрывов:

Воздушный (высокий и низкий)

Наземный (надводный)

Подземный (подводный)

1.6 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. Избыточное давление - это разность между максимальным давлением во фронте ударной волны и нормальным атмосферным давлением перед ним. Оно измеряется в ньютонах на квадратный метр (Н/м 2). Эта единица давления называется паскалем (Па). 1 Н/м 2 =1 Па (1 кПа0,01 кгс/см 2).

При избыточном давлении 20-40 кПа незащищенные люди могут получить легкие поражения (легкие ушибы и контузии). Воздействие ударной волны с избыточным давлением 40-60 кПа приводит к поражениям средней тяжести: потеря сознания, повреждению органов слуха, сильным вывихам конечностей, кровотечению из носа и ушей. Тяжелые травмы возникают при избыточном давлении свыше 60 кПа и характеризуются сильными контузиями всего организма, переломами конечностей повреждением внутренних органов. Крайне тяжелые поражения, нередко со смертельным исходом, наблюдаются при избыточном давлении свыше 100 кПа.

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.

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.

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

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 негорючего, 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.

в) Проникающая радиация представляет собой невидимый поток гамма-

квантов и нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва. Гамма-кванты

и нейтроны распространяются во все стороны от центра взрыва на сотни

метров. С увеличением расстояния от взрыва количество гамма-квантов и

нейтронов, проходящее через единицу поверхности, уменьшается. При

подземном и подводном ядерных взрывах действие проникающей радиации

распространяется на расстояния, значительно меньшие, чем при наземных и

воздушных взрывах, что объясняется поглощением потока нейтронов и гамма-

квантов водой.

Зоны поражения проникающей радиацией при взрывах ядерных боеприпасов

средней и большой мощности несколько меньше зон поражения ударной волной и световым излучением. Для боеприпасов с небольшим тротиловым эквивалентом (1000 тонн и менее) наоборот, зоны поражающего действия проникающей радиацией превосходят зоны поражения ударной волной и световым излучением.

Поражающее действие проникающей радиации определяется способностью

гамма-квантов и нейтронов ионизировать атомы среды, в которой они распространяются. Проходя через живую ткань, гамма-кванты и нейтроны ионизируют атомы и молекулы, входящие в состав клеток, которые приводят к

нарушению жизненных функций отдельных органов и систем. Под влиянием

ионизации в организме возникают биологические процессы отмирания и разложения клеток. В результате этого у пораженных людей развивается специфическое заболевание, называемое лучевой болезнью.

г) Основными источниками радиоактивного заражения являются продукты деления ядерного заряда и радиоактивные изотопы, образующиеся в результате воздействия нейтронов на материалы, из которых изготовлен ядерный боеприпас, и на некоторые элементы, входящие в состав грунта в районе взрыва.

При наземном ядерном взрыве светящаяся область касается земли. Внутрь ее затягиваются массы испаряющегося грунта, которые поднимаются вверх. Охлаждаясь, пары продуктов деления грунта конденсируются на твердых частицах. Образуется радиоактивное облако. Оно поднимается на многокилометровую высоту, а затем со скоростью 25-100 км/ч движется по ветру. Радиоактивные частицы, выпадая из облака на землю, образуют зону радиоактивного заражения (след), длина которой может достигать нескольких сот километров.

Радиоактивное заражение людей, боевой техники, местности и различных

объектов при ядерном взрыве обусловливается осколками деления вещества

заряда и непрореагировавшей частью заряда, выпадающими из облака взрыва,

а также наведенной радиоактивностью.

С течением времени активность осколков деления быстро уменьшается,

особенно в первые часы после взрыва. Так, например, общая активность

осколков деления при взрыве ядерного боеприпаса мощностью 20 кТ через

один день будет в несколько тысяч раз меньше, чем через одну минуту после

При взрыве ядерного боеприпаса часть вещества заряда не подвергается

делению, а выпадает в обычном своем виде; распад ее сопровождается образованием альфа-частиц. Наведенная радиоактивность обусловлена радиоактивными изотопами, образующимися в грунте в результате облучения его нейтронами, испускаемыми в момент взрыва ядрами атомов химических элементов, входящих в состав грунта. Образовавшиеся изотопы, как правило,

бета-активны, распад многих из них сопровождается гамма-излучением.

Периоды полураспада большинства из образующихся радиоактивных изотопов, сравнительно невелики-от одной минуты до часа. В связи с этим наведенная активность может представлять опасность лишь в первые часы после взрыва и только в районе, близком к его эпицентру.

Основная часть долгоживущих изотопов сосредоточена в радиоактивном

облаке, которое образуется после взрыва. Высота поднятия облака для

боеприпаса мощностью 10 кТ равна 6 км, для боеприпаса мощностью 10 МгТ

она составляет 25 км. По мере продвижения облака из него выпадают сначала

наиболее крупные частицы, а затем все более и более мелкие, образуя по

пути движения зону радиоактивного заражения, так называемый след облака.

Размеры следа зависят главным образом от мощности ядерного боеприпаса,

а также от скорости ветра и могут достигать в длину несколько сотен и в

ширину нескольких десятков километров.

Поражения в результате внутреннего облучения появляются в результате

попадания радиоактивных веществ внутрь организма через органы дыхания и

желудочно-кишечный тракт. В этом случае радиоактивные излучения вступают

в непосредственный контакт с внутренними органами и могут вызвать

сильную лучевую болезнь; характер заболевания будет зависеть от количества радиоактивных веществ, попавших в организм.

На вооружение, боевую технику и инженерные сооружения радиоактивные

вещества не оказывают вредного воздействия.

д) Электромагнитный импульс - это кратковременное электромагнитное поле, возникающее при взрыве ядерного боеприпаса в результате взаимодействия гамма-лучей и нейтронов, испускаемых пои ядерном взрыве, с атомами окружающей среды. Следствием его воздействия перегорание или пробои отдельных элементов радиоэлектронной и электротехнической аппаратуры.

Поражение людей возможно только в тех случаях, когда они в момент взрыва соприкасаются с протяженными проводными линиями.

Наиболее надежным средством защиты от всех поражающих факторов ядерного взрыва являются защитные сооружения. В поле следует укрываться за прочными местными предметами, обратными скатами высот, в складках местности.

При действиях в зонах заражения для защиты органов дыхания, глаз и открытых участков тела от радиоактивных веществ используются средства защиты органов дыхания (противогазы, респираторы, противопыльные тканевые маски и ватно-марлевые повязки), а также средства защиты кожи.

Особенности поражающего действия нейтронных боеприпасов.

Нейтронные боеприпасы являются разновидностью ядерных боеприпасов. Их основу составляют термоядерные заряды, в которых используются ядерные реакции деления и синтеза. Взрыв такого боеприпаса оказывает поражающее воздействие прежде всего на людей за счет мощного потока проникающей радиации, в котором значительная часть (до 40%) приходится на так называемые быстрые нейтроны.

При взрыве нейтронного боеприпаса площадь зоны поражения проникающей радиацией превосходит площадь зоны поражения ударной волной в несколько раз. В этой зоне техника и сооружения могут оставаться невредимыми, а люди получают смертельные поражения.

Для защиты от нейтронных боеприпасов используются те же средства и способы, что и для защиты от обычных ядерных боеприпасов. Кроме того, при сооружении убежищ и укрытий рекомендуется уплотнять и увлажнять грунт, укладываемый над ними, увеличивать толщину перекрытий, устраивать дополнительную защиту входов и выходов. Защитные свойства техники повышаются применением комбинированной защиты, состоящей из водородосодержащих веществ (например, полиэтилена) и материалов с высокой плотностью (свинец).

В соответствии с видами радиоактивных излучений существуют несколько видов радиоактивного распада (типов радиоактивных превращений). Радиоактивному превращению подвергаются элементы, в ядрах которых слишком много протонов или нейтронов. Рассмотрим виды радиоактивного распада.

1. Альфа-распад характерен для естественных радиоактивных элементов с большим порядковым номером (т.е. с малыми энергиями связи). Известно около 160 альфа-активных видов ядер, в основном порядковый номер их более 82 (Z > 82). Альфа-распад сопровождается испусканием из ядра неустойчивого элемента альфа-частицы, которая представляет собой ядро атома гелия Не (в его составе 2 протона и 2 нейтрона). Заряд ядра уменьшается на 2, массовое число - на 4.

ZАХ → Z-2 А-4 У + 2 4Не; 92 238U →24 Не + 90 234Th;

88 226Ra→2 4He + 86 222Ra + γ изл.

Альфа - распад подвергается более 10% радиоактивных изотопов.

2. Бета-распад. Ряд естественных и искусственных радиоактивных изотопов претерпевают распад с испусканием электронов или позитронов:

а) Электронный бета-распад. характерен как для естественных, так и для искусственных радионуклидов, которые имеют излишек нейтронов (т.е. в основном для тяжелых радиоактивных изотопов). Электронному бета-распаду подвергается около 46% всех радиоактивных изотопов. При этом один из нейтронов превращается в , а ядро испускает и антинейтрино. Заряд ядра и соответственно атомный номер элемента при этом увеличивается на единицу, а массовое число остается без изменения.

АZ Х → АZ+1 У + е- + v-; 24194Pu→24195Am + e- + v-; 6429Cu → 6430Zn + e- + v-; 4019K → 4020Ca + e- + v-.

При испускании β-частиц ядра атомов могут находиться в возбужденном состоянии, когда в дочернем ядре обнаруживается избыток энергии, которая не захвачена корпускулярными частицами. Этот излишек энергии высвечивается в виде гамма-квантов.

13785Cs → 13756 Ва + е -+ v- + γ изл.;

б) позитронный бета-распад. Наблюдается у некоторых искусственных радиоактивных изотопов, у которых в ядре имеется излишек протонов. Он характерен для 11% радиоактивных изотопов, находящихся в первой половине таблицы Д.И.Менделеева (Z<45). При позитронном бета-распаде один из протонов превращается в , заряд ядра и соответственно атомный номер уменьшается на единицу, а массовое число остается без изменений. Ядро испускает позитрон и нейтрино.

AZX → AZ-1У + е+ + v+; 3015P → 3014Si + e+ + v+; 6428Ni + e+ + v+.

Позитрон, вылетев из ядра, срывает с оболочки атома «лишний» или взаимодействует со свободным электроном, образуя пару «позитрон-электрон», которая мгновенно превращается в два гамма-кванта с энергией, эквивалентной массе частиц (е и е). Процесс превращения пары «позитрон-электрон» в два гамма-кванта получил название аннигиляции (уничтожения), а возникающее электромагнитное излучение - аннигиляционного. В данном случае происходит превращение одной формы материи (частиц вещества) в другую - гамма-фотоны;

в) электронный захват. Это такой вид радиоактивного превращения, когда ядро атома захватывает электрон из ближайшего к ядру энергетического К-уровня (электронный К-захват) или реже в 100 раз - из L уровня. В результате один из протонов ядра нейтрализуется электроном, превращаясь в . Порядковый номер нового ядра становится на единицу меньше, а массовое число не изменяется. Ядро испускает антинейтрино. Освободившееся место, которое занимал в К или L-уровне захваченный , заполняется электроном из более удаленных от ядра энергетических уровней. Избыток энергии, освободившийся при таком переходе, испускается атомом в виде характеристического рентгеновского излучения.

AZХ + е- → AZ-1 У + v- + рентгеновское излучение;

4019К + е- → Аr + v-+ рентгеновское излучение;

6429Сu + е- → 6428 Ni+v- + рентгеновское излучение.

Электронный К-захват характерен для 25% всех радиоактивных ядер, но в основном для искусственных радиоактивных изотопов, расположенных в другой половине таблицы Д.И. Менделеева и имеющих излишек протонов (Z = 45 - 105). Только три естественных элемента претерпевают К-захват: калий-40, лантан-139, лютеций-176 (4019K, 15957La, 17671Lu).

Некоторые ядра могут распадаться двумя или тремя способами: путем альфа- и бета-распада и К-захвата.

Калий-40 подвергается, как уже отмечалось, электронному распаду - 88%, и К-захвату - 12%. Медь-64 (6428Сu) превращается в никель (позитронный распад - 19%, К-захват - 42%; (электронный распад - 39%).

3. Испускание γ-излучения не является видом радиоактивного распада (при этом не происходит превращение элементов), а представляет собой поток электромагнитных волн, возникающих при альфа- и бета-распаде ядер атомов (как естественных, так и искусственных радиоактивных изотопов), когда в дочернем ядре оказывается избыток энергии, не захваченный корпускулярным излучением (альфа- и бета- частицей). Этот избыток мгновенно высвечивается в виде гамма-квантов.

13153I → 13154Xe + e- +v- +2γ кванта; 22688Ra → 42He + 22286Rn + γ квант.

4. - испускание протона из ядра в основном состоянии. Этот процесс может наблюдаться у искусственно полученных ядер с большим дефицитом нейтронов:

лютеций - 151 (15171Lu) - в нем на 24 нейтрона меньше, чем в стабильном изотопе 17671Lu.

Ядерное оружие – это один из основных видов оружия массового поражения. Оно способно в короткое время вывести из строя большое количество людей, разрушить здания и сооружения на обширных территориях. Массовое применение ядерного оружия чревато катастрофическими последствиями для всего человечества, поэтому ведётся его запрещение.

1.2 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

г) «Чистый" заряд.

Чистый заряд-это ядерный заряд, при взрыве которого выход долгоживущих

радиоактивных изотопов существенно снижен.

1.3 Конструкция и способы доставки

Основными элементами ядерных боеприпасов являются:

Система автоматики

Корпус предназначен для размещения ядерного заряда и системы

автоматики, а также предохраняет их от механического, а в некоторых

случаях и от теплового воздействия. Система автоматики обеспечивает взрыв

ядерного заряда в заданный момент времени и исключает его случайное или

преждевременное срабатывание. Она включает:

Систему предохранения и введения

Систему аварийного подрыва

Систему подрыва заряда

Источник питания

Систему датчиков подрыва

Средствами доставки ядерных боеприпасов могут являться баллистические

ракеты, крылатые и зенитные ракеты, авиация. Ядерные боеприпасы применяются для снаряжения авиабомб, фугасов, торпед, артиллерийских снарядов.

Но как бы то ни было, атомная бомба у СССР появилась, а 4 октября 1957 года СССР запустил в космос первый искусственный спутник Земли, тем самым полностью нарушив милитаристские планы США и НАТО. Так было предупреждено начало Третьей мировой войны. Начался отсчет новой эпохи – мира во всем мире под угрозой всеобщего уничтожения.

3. Виды ядерных зарядов

3 .1 ) 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.

3. 2 ) 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).

3. 3 ) 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.

3 .4 )"Чистый" заряд .

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

4. Конструкция и способы доставки

Основными элементами ядерных боеприпасов являются:

Система автоматики

Корпус предназначен для размещения ядерного заряда и системы автоматики, а также предохраняет их от механического, а в некоторых случаях и от теплового воздействия. Система автоматики обеспечивает взрыв ядерного заряда в заданный момент времени и исключает его случайное или преждевременное срабатывание. Она включает:

Систему предохранения и взведения

Систему аварийного подрыва

Систему подрыва заряда

Источник питания

Систему датчиков подрыва

Средствами доставки ядерных боеприпасов могут являться баллистические ракеты, крылатые и зенитные ракеты, авиация. Ядерные боеприпасы применяются для снаряжения авиабомб, фугасов, торпед, артиллерийских снарядов (203,2 мм СГ и 155 мм СГ-США).

5. Мощность 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. Мощность 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 (менее 1кТ)

Малый (от 1 до 10 кТ)

Средний (от 10 до 100 кТ)

Крупный (от 100 кТ до 1 МгТ)

Сверхкрупный (свыше 1 МгТ)

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

6. Виды ядерных взрывов

В зависимости от задач, решаемых ядерным оружием, от вида и расположения объектов, по которым планируются ядерные удары, а также от характера предстоящих боевых действий ядерные взрывы могут быть осуществлены в воздухе, у поверхности земли (воды) и под землей (водой). В соответствии с этим различают следующие виды ядерных взрывов:

Воздушный (высокий и низкий)

Наземный (надводный)

Подземный (подводный)

7. Применение первого атомного оружия

Едва смолкли громовые раскаты первого ядерного взрыва, а в Сан-Франциско уже грузили на борт самого быстроходного крейсера военно-морских сил США «Индианаполис» атомные бомбы, предназначенные для бомбардировки японских городов. Бомбы были доставлены на остров Тиниан, с которого американские бомбардировщики ежедневно совершали налеты на Японию. Бомбы были собраны на авиационной базе. Специальное авиационное соединение ждало приказа.

Как известно, многие ученые-атомники надеялись, что ультиматум, в котором объективно оценивалось положение Японии после капитуляции гитлеровской Германии и конкретно излагались гибельные для нее последствия, должен склонить силы рассудка в Японии к капитуляции. Ученые считали, что США обрушат на Японию свое новое оружие, обладающее ни с чем не сравнимой мощью, лишь в случае ее отказа принять ультиматум.

Кабинет Судзуки 28 июля отклонил Потсдамскую декларацию, что дало правительству США желанный предлог для атомной бомбардировки японских городов.

Через две недели на жителей двух городов - Хиросима и Нагасаки - обрушился атомный смерч, раскрыв смысл туманных формулировок ультиматума. Но те, кто взял на себя ответственность за нанесение ядерного удара и похвалялся в свое время проявленной при этом «решительностью», не прочь все же снять с себя ответственность теперь.

И вот наступила последняя ночь Хиросимы. 6 августа 1945 г. 8 часов 11 минут, огненный шар обрушился на город. В одно мгновение он сжег заживо и искалечил сотни тысяч людей. Тысячи домов превратились в пепел, который потоком воздуха был подброшен ввысь на несколько километров. Город вспыхнул как факел. Смертоносные частицы начали свою разрушительную работу в радиусе полутора километров.

Ю.Г.Афанасьев, А.Г.Овчаренко, С.Л.Раско, Л.И.Трутнева

Ядерным оружием называют боеприпасы, действие которых основано на использовании внутриядерной энергии, выделяющейся при ядерных реакциях деления или синтеза. Центром ядерного взрыва называют точку, в которой происходит вспышка или находится центр огненного шара, а эпицентром - проекцию центра взрыва на земную или водную поверхность.

1. Виды ядерных зарядов

Атомные заряды

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.

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 веще-ство, представляющее собой соединение лития-6 и дейтерия).

Нейтронные заряды

Нейтронный заряд представляет собой особый вид термоядерного заряда малой мощности с повышенным нейтронным излучением. Как известно, при взрыве ядерного боеприпаса ударная волна несет около 50% энергии, а проникающая радиация не более 5%. Предназначение ядерного заряда нейтронного типа заключается в том, чтобы перераспределить соотношение поражающих факторов в пользу проникающей радиации, а точнее, потока нейтронов.

По данным иностранной печати, американским специалистам удалось создать подобные снаряды для боеголовок тактических ракет "Лэнс" и 155-миллиметровых артиллерийских систем. При взрыве нейтронного снаряда ударная волна и световое излучение вызывают сплошные разрушения в радиусе 200-300 м. А доза нейтронного излучения, которая возникает на расстоянии 800 м от точки взрыва нейтронной боеголовки ракеты "Лэес", почти сразу лишает человеческий организм жизнеспособности.

"Чистый" заряд.

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

Ядерные боеприпасы применяются для снаряжения авиабомб, фугасов, торпед, артиллерийских снарядов.

Средствами доставки ядерных боеприпасов могут являться баллистические ракеты, крылатые и зенитные ракеты, авиация.

Мощность 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. Мощность взрыва ядерных боеприпасов принято измерять в единицах тротилового эквивалента. Под тротиловым эквивалентом понимается энергетическая характеристика взры-ва ядерного или термоядерного заряда. Иными словами, 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 (менее 1 кТ);

малый (от 1 до 10 кТ);

средний (от 10 до 100 кТ);

крупный (от 100 кТ до 1 МгТ);

сверхкрупный (свыше 1 МгТ).

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

Виды ядерных взрывов

В зависимости от задач, решаемых ядерным оружием, от вида и расположения объектов, по которым планируются ядерные взрывы, а также от характера предстоящих боевых действий ядерные взрывы могут быть осуществлены в воздухе, у поверхности земли (воды) и под землей (водой). В соответствии с этим различают следующие виды ядерных взрывов: воздушный, высотный (в разряженных слоях атмосферы), наземный (надводный), подземный (подводный).

2. 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 (ПФЯВ) являются:

ударная волна;

световое излучение;

проникающая радиация;

радиоактивное заражение местности;

электромагнитный импульс (ЭМИ).

При ядерном взрыве в атмосфере распределение выделяющейся энергии между ПФЯВ примерно следующее: около 50% на ударную волну, на долю светового излучения 35%, на радиоактивное заражение 10% и 5% на проникающую радиацию и ЭМИ.

Ударная волна

Ударная волна в большинстве случаев является основным поражающим фактором ядерного взрыва. По своей природе она подобна ударной волне вполне 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 с ударная волна проходит около 1000 м, за 5 с - 2000 м, за 8 с - около 3000 м.

Поражающее действия 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 населения могут оказаться большими, чем от непосредственного действия ударной волны. Поражения, наносимые ударной волной, подразделяются на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые.

Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20-40 кПа (0,2-0,4 кгс/см2) и характеризуются временным повреждением органов слуха, общей легкой контузией, ушибами и вывихами конечностей. Средние поражения возникают при избыточном давлении 40-60 кПа (0,4-0,6 кгс/см2). При этом могут возникнуть вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей. Тяжелые поражения возможны при избыточном давлении ударной волны 60-100 кПа (0,6-1,0 кгс/см2) и 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. Крайне тяжелые травмы могут привести к смертельному исходу при избыточном давлении более 100 кПа (1,0 кгс/см2).

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, крайне тяжелые - до 1,0 км от эпицентра взрыва. С ростом калибра ядерного боеприпаса радиусы поражения ударной волной растут пропорционально корню кубическому из мощности взрыва.

Гарантированная защита людей от ударной волны обеспечивается при укрытии их в убежищах. В случае отсутствия убежищ используются естественные укрытия и рельеф местности.

При подземном взрыве возникает ударная волна в грунте, а при подводном - в воде. 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.

Применительно к гражданским и промышленным зданиям степени разрушения характеризуются слабым, средним, сильным и полным разрушениями.

Слабое разрушение сопровождается разрушением оконных и дверных заполнений и легких перегородок, частично разрушается кровля, возможны трещины в стенах верхних этажей. Подвалы и нижние этажи сохраняются полностью.

Среднее разрушение проявляется в разрушении крыш, внутренних перегородок, окон, обрушением чердачных перекрытий, трещинами в стенах. Восстановление зданий возможно при проведении капитальных ремонтных работ.

Сильное разрушение характеризуется разрушением несущих конструкций и перекрытий верхних этажей, появлением трещин в стенах. Использование зданий становится невозможным. Ремонт и восстановление зданий становится нецелесообразным.

При полном разрушении обрушаются все основные элементы здания, включая и несущие конструкции. Использовать такие здания невозможно, и, чтобы они не представляли опасность, их полностью обрушают.

Световое излучение

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. Максимальная температура светящейся области находится в пределах 8000-10000 оС.

Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом. Световым импульсом называется отношение количества световой энергии к площади освещенной поверхности, расположенной перпендикулярно распространению световых лучей. Единицей светового импульса является джоуль на квадратный метр (Дж/м2) или калория на квадратный сантиметр (кал/см2).

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 негорючего, что может привести к огромным пожарам. При этом действие светового излучения ядерного взрыва эквивалентно массированному применению зажигательного оружия.

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 ожогов, 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 воспринятой величины светового импульса ожоги делятся на три степени.

Ожоги первой степени возникают при световом импульсе 2-4 кал/см2 и проявляются в поверхностном поражении кожи: покраснении, припухлости, болезненности. При ожогах второй степени при световом импульсе 4-10 кал/см2 на коже появляются пузыри. При ожогах третьей степени при световом импульсе 10-15 кал/см2 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 1 МгТ.

Защитой от светового излучения могут служить различные предметы, создающие тень, но лучшие результаты достигаются при использовании убежищ и укрытий.

Проникающая радиация

Проникающая радиация представляет собой поток гамма квантов и нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва. Гамма кванты и нейтроны распространяются во все стороны от центра взрыва.

С увеличением расстояния от взрыва количество гамма квантов и нейтронов, проходящее через единицу поверхности, уменьшается. При подземном и подводном ядерных взрывов действие проникающей радиации распространяется на расстояния, значительно меньшие, чем при наземных и воздушных взрывах, что объясняется поглощением потока нейтронов и гамма квантов землей и водой.

Зоны поражения проникающей радиацией при взрывах ядерных боеприпасов средней и большой мощности несколько меньше зон поражения ударной волной и световым излучением.

Для боеприпасов с небольшим тротиловым эквивалентом (1000 тонн и менее), наоборот, зоны поражающего действия проникающей радиацией превосходят зоны поражения ударной волной и световым излучением.

Поражающее действие проникающей радиации определяется способностью гамма квантов и нейтронов ионизировать атомы среды, в которой они распространяются. Проходя через живую ткань, гамма кванты и нейтроны ионизируют атомы и молекулы, входящие в состав клеток, которые приводят к нарушению жизненных функций отдельных органов и систем. Под влиянием ионизации в организме возникают биологические процессы отмирания и разложения клеток. В результате этого у пораженных людей развивается специфическое заболевание, называемое лучевой болезнью.

Для оценки ионизации атомов среды, а следовательно, и поражающего действия проникающей радиации на живой организм введено понятие дозы облучения (или дозы радиации), единицей измерения которой является рентген (Р). Дозе радиации 1Р соответствует образование в одном кубическом сантиметре воздуха приблизительно 2 миллиардов пар ионов.

В зависимости от дозы излучения различают четыре степени лучевой болезни. Первая (легкая) возникает при получении человеком дозы от 100 до 200 Р. Она характеризуется общей слабостью, легкой тошнотой, кратковременным головокружением, повышением потливости; личный состав, получивший такую дозу, обычно не выходит из строя. Вторая (средняя) степень лучевой болезни развивается при получении дозы 200-300 Р; в этом случае признаки поражения - головная боль, повышение температуры, желудочно-кишечное расстройство - проявляются более резко и быстро, личный состав в большинстве случаев выходит из строя. Третья (тяжелая) степень лучевой болезни возникает при дозе свыше 300-500 Р; она характеризуется тяжелыми головными болями, тошнотой, сильной общей слабостью, головокружением и другими недомоганиями; тяжелая форма нередко приводит к смертельному исходу. Доза облучения свыше 500 Р вызывает лучевую болезнь четвертой степени и для человека обычно считается летальной.

Защитой от проникающей радиации служат различные материалы, ослабляющие поток гамма- и нейтронного излучений. Степень ослабления проникающей радиации зависит от свойств материалов и толщины защитного слоя. Ослабление интенсивности гамма- и нейтронного излучений характеризуется слоем половинного ослабления, который зависит от плотности материалов.

Слой половинного ослабления - это слой вещества, при прохождении которого интенсивность гамма-лучей или нейтронов уменьшается в два раза.

Радиоактивное заражение

Радиоактивное заражение людей, боевой техники, местности и различных объектов при ядерном взрыве обусловливается осколками деления вещества заряда (Pu-239, U-235, U-238) и не прореагировавшей частью заряда, выпадающими из облака взрыва, а также наведенной радиоактивностью. С течением времени активность осколков деления быстро уменьшается, особенно в первые часы после взрыва. Так, например, общая активность осколков деления при взрыве ядерного боеприпаса мощностью 20 кТ через один день будет в несколько тысяч раз меньше, чем через одну минуту после взрыва.

При взрыве ядерного боеприпаса часть вещества заряда не подвергается делению, а выпадает в обычном своем виде; распад ее сопровождается образованием альфа-частиц. Наведенная радиоактивность обусловлена радиоактивными изотопами (радионуклидами), образующимися в грунте в результате облучения его нейтронами, испускаемыми в момент взрыва ядрами атомов химических элементов, входящих в состав грунта. Образовавшиеся изотопы, как правило, бета-активны, распад многих из них сопровождается гамма-излучением. Периоды полураспада большинства из образующихся радиоактивных изотопов, сравнительно невелики - от одной минуты до часа. В связи с этим наведенная активность может представлять опасность лишь в первые часы после взрыва и только в районе, близком к эпицентру.

Основная часть долгоживущих изотопов сосредоточена в радиоактивном облаке, которое образуется после взрыва. Высота поднятия облака для боеприпаса мощностью 10 кТ равна 6 км, для боеприпаса мощностью 10 МгТ она составляет 25 км. По мере продвижения облака из него выпадают сначала наиболее крупные частицы, а затем все более и более мелкие, образуя по пути движения зону радиоактивного заражения, так называемый след облака. Размеры следа зависят главным образом от мощности ядерного боеприпаса, а также от скорости ветра и могут достигать в длину несколько сотен и в ширину несколько десятков километров.

Степень радиоактивного заражения местности характеризуется уровнем радиации на определенное время после взрыва. Уровнем радиации называют мощность экспозиционной дозы (Р/ч) на высоте 0,7-1 м над зараженной поверхностью.

Возникающие зоны радиоактивного заражения по степени опасности принято делить на следующие четыре зоны.

Зона Г - чрезвычайно опасного заражения. Ее площадь составляет 2-3% площади следа облака взрыва. Уровень радиации составляет 800 Р/ч.

Зона В - опасного заражения. Она занимает примерно 8-10% площади следа облака взрыва; уровень радиации 240 Р/ч.

Зона Б - сильного заражения, на долю которой приходится примерно 10 % площади радиоактивного следа, уровень радиации 80 Р/ч.

Зона А - умеренного заражения площадью 70-80 % от площади всего следа взрыва. Уровень радиации на внешней границе зоны через 1 час после взрыва составляет 8 Р/ч.

Поражения в результате внутреннего облучения появляются вследствие попадания радиоактивных веществ внутрь организма через органы дыхания и желудочно-кишечный тракт. В этом случае радиоактивные излучения вступают в непосредственный контакт с внутренними органами и могут вызвать сильную лучевую болезнь; характер заболевания будет зависеть от количества радиоактивных веществ, попавших в организм.

На вооружение, боевую технику и инженерные сооружения радиоактивные вещества не оказывают вредного воздействия.

Электромагнитный импульс

Ядерные взрывы в атмосфере и в более высоких слоях приводят к возникновению мощных электромагнитных полей. Эти поля ввиду их кратковременного существования принято называть электромагнитным импульсом (ЭМИ).

Поражающее действие ЭМИ обусловлено возникновением напряжений и токов в проводниках различной протяженности, расположенных в воздухе, технике, на земле или на других объектах. Действие ЭМИ проявляется, прежде всего, по отношению к радиоэлектронной аппаратуре, где под действием ЭМИ наводятся электрические токи и напряжения, которые могут вызвать пробой электроизоляции, повреждение трансформаторов, сгорание разрядников, порчу полупроводниковых приборов и других элементов радиотехнических устройств. Наиболее подвержены воздействию ЭМИ линии связи, сигнализации и управления. Сильные электромагнитные поля могут повредить электрические цепи и нарушить работу неэкранированного электротехнического оборудования.

Высотный взрыв способен создать помехи в работе средств связи на очень больших площадях. Защита от ЭМИ достигается экранированием линий энергоснабжения и аппаратуры.

3 Очаг ядерного поражения

Очагом ядерного поражения называется территория, на которой под воздействием поражающих факторов ядерного взрыва возникают разрушения зданий и сооружений, пожары, радиоактивное заражение местности и поражения населения. Одновременное воздействие ударной волны, светового излучения и проникающей радиации в значительной мере обусловливает комбинированный характер поражающего действия взрыва ядерного боеприпаса на людей, военную технику и сооружения. При комбинированном поражении людей травмы и контузии от воздействия ударной волны могут сочетаться с ожогами от светового излучения с одновременным возгоранием от светового излучения. Радиоэлектронная аппаратура и приборы, кроме того, могут потерять работоспособность в результате воздействия электромагнитного импульса (ЭМИ).

Размеры очага тем больше, чем мощнее ядерный взрыв. Характер разрушений в очаге зависит также от прочности конструкций зданий и сооружений, их этажности и плотности застройки.

За внешнюю границу очага ядерного поражения принимают условную линию на местности, проведенную на таком расстоянии от эпицентра взрыва, где величина избыточного давления ударной волны равна 10 кПа.