Ядерное оружие: типы, физика, поражающие факторы, экологические последствия
Информация - Экология
Другие материалы по предмету Экология
льшого количества нейтронов в первом поколении. Для решения этой проблемы в ядерных взрывных устройствах применяют специальный источник нейтронов, который обеспечивает "впрыск" нейтронов в массу делящегося вещества. Момент "впрыска" нейтронов должен быть тщательно синхронизован с процессом сжатия, так как слишком раннее начало цепной реакции приведет к быстрому началу разлета делящегося вещества и, следовательно, к значительному уменьшению энергии взрыва.
Делящееся вещество в атомном заряде находится в подкритическом состоянии. По принципу его перевода в критическое 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. Преимуществом также являются простота конструкции, малые габариты и масса.
Атомные боеприпасы орудийного типа представляют собой две полусферы, разделенные между собой. При помощи заряда обычного взрывчатого вещества одно полушарие из делящегося материала докритической массы выстреливается непосредственно в другое. При их резком соединении двух полусфер начинается цепная реакция, которая приводит к ядерному взрыву.
Рис.2. Общее устройство атомного боеприпаса орудийного типа: 1 - корпус, 2 - обычное ВВ, 3 - детонатор, 4 - воздушный промежуток, 5 - нейтронный отражатель, 6 - докритическая масса U-235.
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. Преимуществом атомных зарядов имплозивного типа является более высокий коэффициент использования ЯВВ, а также возможность в определенных пределах менять мощность ядерного взрыва с помощью специального переключателя.
Атомные боеприпасы имплозионного типа представляют собой полую сферу из делящегося материала, которое окружено слоем обычного взрывчатого вещества. При детонации наружной внутренняя сфера сжимается до критической массы и происходит ядерный взрыв. Именно такими были устройства, взорванные над Нагасаки.
Рис.3. Атомный боеприпас имплозионного типа до (а) и после (б) взрыва.
Общее устройство: 1 - корпус, 2 - обычное ВВ, 3 - докритическая масса Pu-239, 4 - воздушная полость и зазоры, 5 - провода системы детонации, 6 - критическая масса.
Взрыв первого ядерного взрывного устройства был произведен США 16 июля 1945 г. в Аламогордо, штат Нью Мексико. Устройство представляло собой плутониевую бомбу, в которой для создания критичности был использован направленный взрыв. Мощность взрыва составила около 20 кт. В СССР взрыв первого ядерного взрывного устройства, аналогичного американскому, был произведен 29 августа 1949 г.
Термоядерное (водородная бомба)
Причиной взрыва служит высвобождение энергии вследствие превращения легких ядер в более тяжелые при реакции синтеза. Для начала реакции необходима очень высокая температура, что достигается взрывом обычной атомной бомбы.
1 - инициирующий ядерный заряд (с разделенным на части ядерным горючим)
- термоядерное горючее (смесь D и T)
- ядерное горючее (238U)
- инициирующий ядерный заряд после подрыва шашек обычного ВВ
- источник нейтронов. Излучение, вызванное срабатыванием ядерного заряда, порождает радиационную имплозию (испарение) оболочки из 238U, сжимающую и поджигающую термоядерное топливо
Рис.4. Термоядерное оружие
Энергия взрыва образуется в ходе реакций синтеза легких ядер, таких как дейтерий, тритий, являющихся изотопами водорода или литий. Высокие температуры нужны для того, чтобы кинетическая энергия ядер была достаточна для сближения ядер на довольно малое расстояние. Температуры, о которых идет речь, составляют около 107-108 К.
Использование реакций синтеза для увеличения мощности взрыва может быть произведено по-разному. Первый способ заключается в помещении внутрь обычного ядерного устройства контейнера с дейтерием или тритием (или дейтеридом лития). Возникающие в момент взрыва высокие температуры приводят к тому, что ядра легких элементов вступают в реакцию, за счет которой происходит дополнительное выделение энергии. С помощью подобного метода можно заметно увеличить мощность взрыва. В то же время, мощность подобного взрывного устройства по-прежнему ограничивается конечным временем разлета делящегося вещества.
Другой способ-создание многоступенчатых взрывных устройств, в которых за счет специальной конфигурации взрывного устройства энергия обычного ядерного заряда (т.н. первичный заряд) используется для создания необходимых температур в отдельно расположенном "вторичном" термоядерном заряде, энергия которого, в свою о?/p>