Ядерное оружие и его поражающие факторы

Слайд

Слайд (Царь бомба)

Слайд

Слайд (Урановая бомба)

Слайд

Слайд (Классификация Ядерного Оружия)

Все ядерные боеприпасы могут быть разделены на две основные категории:

«Атомные» — однофазные или одноступенчатые устройства, в которых основной выход энергии происходит от ядерной реакции деления тяжелых элементов (урана-235 или плутония) с образованием более лёгких элементов.

«Водородные» — двухфазные или двухступенчатые устройства, в которых последовательно развиваются два физических процесса, локализованных в различных областях пространства: на первой стадии основным источником энергии является реакция деления ядер, а на второй реакции деления и термоядерного синтеза используются в различных пропорциях, в зависимости от типа и настройки боеприпаса. Первая стадия запускает вторую, в ходе которой выделяется наибольшая часть энергии взрыва. Термин термоядерное оружие используется в качестве синонима для «водородного».

Иногда в отдельную категорию выделяется нейтронное оружие — двухфазный боеприпас малой мощности (от 1 кт до 25 кт), в котором 50 — 75 % энергии получается за счет термоядерного синтеза. Поскольку основным переносчиком энергии при синтезе являются быстрые нейтроны, то при взрыве такого боеприпаса выход нейтронов может в несколько раз превышать выход однофазных ядерных устройств сравнимой мощности. За счет этого достигается существенно больший вес поражающих факторов нейтронное излучение и наведённая радиоактивность (до 30 % от общего энерговыхода), что может быть важным с точки зрения задачи уменьшения радиоактивных осадков и снижения разрушений на местности при высокой эффективности применения против танков и живой силы. Следует отметить мифический характер представлений о том, что нейтронное оружие поражает исключительно людей и оставляет в сохранности строения. По разрушительному воздействию взрыв нейтронного боеприпаса в сотни раз превосходит любой неядерный боеприпас.

Принято делить ядерные боеприпасы по мощности на пять групп:

сверхмалые (менее 1 кт);

малые (1 — 10 кт);

средние (10 — 100 кт);

крупные (большой мощности) (100 кт — 1 Мт);

сверхкрупные (сверхбольшой мощности) (свыше 1 Мт).

Костяком урановой бомбы является неуправляемая цепная реакция деления ядра урана.

Есть две главные схемы урановых бомб: «пушечная» и взрывная имплозия.

«Пушечная» схема свойственна элементарным моделям ядерного оружия так называемого 1–го поколения. Сущность ее состоит в «выстреливании» друг другу навстречу двух специальных блоков делящегося вещества, имеющих докритическую массу. Этот способ детонации вероятен только в урановых боеприпасах, потому что плутоний обладает более высокой скоростью детонации. Пушечная схема характерна для некоторых моделей ядерного оружия первого поколения, а также артиллерийских ядерных боеприпасов, имеющих ограничения по калибру орудия. Суть пушечной схемы заключается в выстреливании зарядом пороха одного блока делящегося вещества докритической массы («пуля») в другой — неподвижный («мишень»). Блоки рассчитаны так, что при соединении их общая масса становится сверхкритической.

Данный способ детонации возможен только в урановых боеприпасах, так как плутоний имеет на два порядка более высокий нейтронный фон, что резко повышает вероятность преждевременного развития цепной реакции до соединения блоков. Это приводит к неполному выходу энергии (fizzle или «пшик»). Для реализации пушечной схемы в плутониевых боеприпасах требуется увеличение скорости соединения частей заряда до технически недостижимого уровня. Кроме того, уран лучше, чем плутоний, выдерживает

Имплозия (англ. implosion) — взрыв, направленный вовнутрь; обжатие вещества сходящейся концентрической взрывной волной; взрыв изнутри, быстрое разрушение под влиянием внутренних факторов — противопоставление эрозии — медленному разрушению под воздействием внешних факторов

Вторая же схема основывается на подрыве боевого ядра бомбы таким способом, чтобы сжатие направлялось в точку фокуса, которая может быть единственной, или их может быть несколько. Это происходит только при помощи специального обкладывания боевого ядра зарядами взрывчатки и существования схемы прецизионного управления подрывом.

Имплозивная схема подразумевает получение сверхкритического состояния путём обжатия делящегося материала сфокусированной ударной волной, создаваемой взрывом обычной химической взрывчатки. Для фокусировки ударной волны используются так называемые взрывные линзы, и подрыв производится одновременно во многих точках с прецизионной точностью. Создание подобной системы расположения взрывчатки и подрыва являлось в своё время одной из наиболее трудных задач.

17 слайд (Термоя́дерное ору́жие) (оно же Водородная бомба) — тип оружия массового поражения, разрушительная сила которого основана на использовании энергии реакции ядерного синтеза лёгких элементов в более тяжёлые (например, синтеза одного ядра атома гелия из двух ядер атомов дейтерия (тяжёлого водорода)), при которой выделяется колоссальное количество энергии. Имея те же поражающие факторы, что и у ядерного оружия, термоядерное оружие имеет намного бо́льшую мощность взрыва.

18 слайд Термоядерное взрывное устройство может быть построено как с использованием жидкого дейтерия, так и газообразного сжатого. Но появление термоядерного оружия стало возможным только благодаря разновидности гидрида лития — дейтериду лития-6. Это соединение тяжёлого изотопа водорода — дейтерия и изотопа лития с массовым числом 6.

Дейтерид лития-6 — твёрдое вещество, которое позволяет хранить дейтерий (обычное состояние которого в нормальных условиях — газ) при плюсовых температурах, и, кроме того, второй его компонент — литий-6 — это сырьё для получения самого дефицитного изотопа водорода — трития. Собственно, 6Li — единственный промышленный источник получения трития.

РДС-6с — первая советская водородная бомба, разработанная группой ученых под руководством А. Д. Сахарова и Ю. Б. Харитона. Работы по созданию бомбы начались в 1945 году. Испытана на Семипалатинском полигоне 12 августа 1953 года

Термоядерная бомба, действующая по принципу Теллера-Улама, состоит из двух ступеней: триггера и контейнера с термоядерным горючим.

Триггер — это небольшой плутониевый ядерный заряд с термоядерным усилением и мощностью в несколько килотонн. Задача триггера — создать необходимые условия для разжигания термоядерной реакции — высокую температуру и давление.

Контейнер с термоядерным горючим — основной элемент бомбы. Он изготовлен из урана-238 — вещества, распадающегося под воздействием быстрых нейтронов (>1 МэВ), выделяющихся при реакции синтеза, и поглощающего медленные нейтроны. Может быть выполнен из свинца. Контейнер покрывается слоем нейтронного поглотителя (соединений бора) для предотвращения преждевременного разогрева термоядерного горючего потоком нейтронов от триггера, что может помешать его эффективному обжатию. Внутри контейнера находится термоядерное горючее — дейтерид лития-6 — и расположенный по оси контейнера плутониевый стержень, играющий роль запала термоядерной реакции. Триггер и контейнер заливаются специальным пластиком, проводящим излучение от триггера к контейнеру, и помещаются в корпус бомбы, изготовленный из стали или алюминия.

23 слайд (Нейтро́нное ору́жие) — разновидность ядерного оружия, у которого искусственно увеличена доля энергии взрыва, выделяющаяся в виде нейтронного излучения для поражения живой силы, вооружения противника и радиоактивного заражения местности при ограниченных поражающих воздействиях ударной волны и светового излучения. Из-за быстрого поглощения нейтронов атмосферой малоэффективны нейтронные боеприпасы большой мощности; эквивалентный тоннаж нейтронных боезарядов обычно не превышает нескольких килотонн и их относят к тактическому ядерному оружию.

В ранних термоядерных боеприпасах США использовался также и дейтерид природного лития, содержащего в основном изотоп лития с массовым числом 7. Он также служит источником трития, но для этого нейтроны, участвующие в реакции, должны иметь энергию 10 МэВ и выше.

Ядерное оружие (ЯО) - оружие массового поражения взрывного действия, основанное на использовании энергии, выделяющейся при цепных реакциях деления тяжелых ядер некоторых изотопов урана и плутония или при термоядерных реакциях синтеза легких ядер изотопов водорода (дейтерия и трития) в более тяжелые, например ядра изотопов гелия.

Это оружие включает различные ядерные боеприпасы (боевые части ракет и торпед, авиационные и глубинные бомбы, артиллерийские снаряды и мины, снаряженные ядерными зарядными устройствами), средства управления ими и доставки их к цели (носители).

Поражающее действие ядерного взрыва зависит от мощности боеприпаса, вида взрыва, типа ядерного зарядного устройства.

Поражающие факторы ядерного взрыва :

- воздушная ударная волна;

- световое излучение;

- проникающая радиация;

- радиоактивное заражение местности.

Воздушная ударная волна. Область резкого сжатия воздуха, распространяющаяся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью

Поражения, наносимые людям:

легкие - скоропроходящие нарушения функций организма (звон в ушах, головокружение, головная боль, возможные вывихи и ушибы);

средние — вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей;

тяжелые — сильные контузии всего организма, потеря сознания, переломы конечностей, возможны повреждения внутренних органов;

крайне тяжелые — переломы конечностей, внутренние кровотечения, сотрясение мозга, потеря сознания, возможны смертельные исходы.

Поражающий фактор светового излучения: световой импульс — это количество энергии светового излучения, падающей за время излучения на единицу площади неподвижной неэкранированной поверхности, расположенной перпендикулярно к направлению прямого излучения, без учета отраженного излучения. Световой импульс измеряется в джоулях на квадратный метр (кДж/м2) или калориях на квадратный сантиметр (кал/см2). 1 кал/см2 ~ 40 кДж/м2.

Световое излучение ядерного взрыва при непосредственном воздействии на людей вызывает ожоги открытых участков тела, ослепление или ожоги сетчатки глаз. Ожоги могут происходить непосредственно от излучения или пламени, возникшего от возгорания различных материалов под действием светового излучения.

Радиоактивное заражение местности приземного слоя атмосферы и воздушного пространства возникает в результате прохождения радиоактивного облака ядерного взрыва или газоаэрозольного облака радиационной аварии.

Источники радиоактивного заражения:

при ядерном взрыве:

- продукты деления ядерных - взрывчатых веществ (Pu-239, U-235,U-238);

- радиоактивные изотопы (радионуклиды), образующиеся в грунте и других материалах под воздействием нейтронов — наведенная активность;

- непрореагировавшая часть ядерного заряда;

при радиационной аварии:

- отработанное ядерное топливо;

- часть ядерного топлива.