Килотонны ужаса или что такое ядерный взрыв?

Нужно больше бомб — и бомб побольше!

Теллер был одним из тех, кто категорически настаивал на боевом применении атомного оружия против японцев.

Впрочем, по мере того как оружие становилось реальностью, Теллер к нему охладевал. Осенью 1941 года Ферми озвучил ему идею проектаСупер»: а что, если поджечь ядерным взрывом дейтерий и запустить многократно более мощную реакцию атомного синтеза? Неограниченно мощную в теории?

Теллера заворожила открывшаяся перспектива. Десятки килотонн — это смертельно скучно и очень мало. Термоядерный взрыв может иметь мощность десятки мегатонн! Сотни мегатонн! А то и больше! Вот это действительно интересно.

Учёный ещё в 1942 году сбросил рутину Лос-Аламоса на помощников и сосредоточился на чём-то повеселее. За это его тихо и искренне поблагодарили в Москве. Значительную часть работы Теллера по атомной бомбе пришлось выполнять Клаусу Фуксу, талантливому британскому физику и по совместительству — идейному коммунисту и агенту НКГБ СССР.

Клаус Фукс

Когда над полигоном Аламогордо впервые в истории прогремел ядерный взрыв, Теллер нарушил инструкцию и не залёг. Он остался стоять и с восхищением взирал на вспышку и вздымающееся грибовидное облако.

На ту же тему Спасти Хиросиму: мир без атомных бомб

Ну а когда некоторые учёные попытались убедить Вашингтон отказаться от боевого применения атомных бомб против Японии — Теллер был непреклонен. Он убедил Оппенгеймера не подписывать петицию, и тот настоял на бомбёжках Хиросимы и Нагасаки.

После долгих неудач Теллер и его коллега Станислав Улам предложили схему, которая ныне лежит в основе всех термоядерных боеприпасов. Их ответом наслойку Сахарова» сталасосиска Теллера-Улама». Прелесть была в том, что она позволяла неограниченное наращивание мощности взрыва.

На испытания его детища на атолле Эниветок Теллера не пригласили — сказались конфликты, вызванные его тяжёлым характером. Первого ноября 1952 года учёному пришлось наблюдать за взрывом по сейсмографу.

10,4 мегатонны, 450 Хиросим. Теллер мог быть доволен. Но он хотел большего.

Последствия ядерного взрыва

Самое ужасное заключалось в том, что после подрыва в воздух было поднято огромное облако пыли, содержащее различные радиоактивные частицы. Затем оно разделилось надвое. Образовавшиеся радиоактивные облака поднялись до высоты 3 и 4,9 километров каждое. Разгоняемые ветром они направились на северо-восток страны, дойдя до Атлантического океана. По мере своего продвижения облака «осыпались» радиоактивными осадками. В общей сложности в зоне оседания радиоактивных частиц оказались по не официальным данным более 13 миллионов человек, проживающих на территории штатов Айова, Небраска, Иллинойс, Южная Дакота.

Согласно официальным данным, среди всех проведенных ядерных испытаний, проект Седан оказался самым опасным по количеству выпавших радиоактивных осадков. В частности, именно по этой причине, Операция Плаушер, была закрыта в 1973 году. Свою роль также оказало сильное давление американской общественности, обеспокоенной по поводу последствий для здоровья в результате проведения таких испытаний.

Устройство ядерной бомбы

Конструкция атомной бомбы состоит из целого ряда различных компонентов, среди которых выделяют два основных:

• корпус,
• система автоматики.

Автоматика вместе с ядерным зарядом располагается в корпусе, который защищает их от различных воздействий (механического, теплового и др.). Система автоматики контролирует, чтобы взрыв произошел в строго установленное время. Она состоит из следующих элементов:

• аварийный подрыв;
• устройство предохранения и взведения;
• источник питания;
• датчики подрыва и подрыва заряда.

Доставка атомных бомб осуществляется с помощью зенитных, баллистических и крылатых ракет. При этом ядерные боеприпасы могут быть элементом фугаса, торпеды, авиабомбы и др.

Системы детонирования для ядерных бомб бывают разными. Самым простым является инжекторное устройство, при котором толчком для взрыва становится попадание в цель и последующее образование сверхкритической массы.

Еще одной характеристикой атомного оружия является размер калибра: малый, средний, крупный. Чаще всего мощность взрыва характеризуют в тротиловом эквиваленте. Малый калибр ядерного оружия подразумевает мощность заряда в несколько тысяч тонн тротила. Средний калибр равен уже десяткам тысяч тонн тротила, крупный – измеряется миллионами.

Оно вылупилось

У нас, напомним, не прошло и двух микросекунд, а уже столько сделано важных дел: взорвали атомную бомбу, подожгли с её помощью термоядерное горючее и, если было надо, заставили делиться аполитичного пофигиста — уран-238

Последнее, кстати, важно: на нём можно сильно разогнать мощность устройства. Но и грязи в окружающую среду полетит много

Правда, на этомкрасивая физика» гигантов научной мысли середины XX века заканчивается. Теперь вся эта первозданная стихия готова излиться наружу, за призрачные границы того, что ещё недавно было корпусом бомбы.

И вот там дальше начнет развиваться огненный шар, а потом возникают и поражающие факторы ядерного взрыва. Но о них — потом.

Что происходит при ядерном взрыве?

После начала реакции в течение короткого периода времени и в очень ограниченном объеме выделяется значительное количество тепловой и лучистой энергии. В результате в центре ядерного взрыва до огромных значений возрастает температура и давление. Издалека эта фаза воспринимается, как очень яркая светящаяся точка. На этом этапе большая часть энергии превращается в электромагнитное излучение, в основном в рентгеновской части спектра. Оно называют первичным.

Окружающий воздух нагревается и вытесняется с точки взрыва со сверхзвуковой скоростью. Формируется облако и образуется ударная волна, которая от него отрывается. Это происходит примерно через 0,1 мсек после начала реакции. По мере остывания облако увеличивается и начинает подниматься, увлекая за собой зараженные частицы грунта и воздух. В эпицентре образуется воронка от ядерного взрыва.

Ядерные реакции, происходящие в это время, становятся источником целого ряда различных излучений, от гамма-лучей и нейтронов до высокоэнергетических электронов и атомных ядер. Так возникает проникающая радиация ядерного взрыва – один из главных поражающих факторов ЯО. Кроме того, это излучение воздействует на атомы окружающего вещества, превращая их в радиоактивные изотопы, которые заражают местность.

Не существующий в природе

Ученые Лаборатории № 2 перевезли из только что освобожденного Ленинграда циклотрон, который был запущен еще в 1937 году, — тогда он стал первым в Европе. Эта установка была необходима для нейтронного облучения урана. Так удалось накопить начальное количество не существующего в природе плутония, который впоследствии стал основным материалом для первой советской атомной бомбы РДС-1.

Бомба_11

Графитовая кладка первого в Евразии ядерного реактора Ф-1, запущенного академиком Игорем Курчатовым в декабре 1946 года. 1971 год

Фото: ТАСС/Олег Кузьмин

Затем производство данного элемента удалось наладить с помощью первого в Евразии атомного реактора Ф-1 на уран-графитовых блоках, который был сооружен в Лаборатории № 2 в кратчайшие сроки (всего за 16 месяцев) и пущен 25 декабря 1946 года под руководством Игоря Курчатова.

Промышленных же объемов выпуска плутония физики добились после постройки реактора под литерой А в городе Озерске Челябинской области (также ученые называли его «Аннушка») — на проектную мощность установка вышла 22 июня 1948 года, что уже вплотную приблизило проект по созданию ядерного заряда.

Факторы поражения

Атомное оружие имеет несколько типов поражения:

• световое излучение,
• радиоактивное заражение,
• ударная волна,
• проникающая радиация,
• электромагнитный импульс.

Ядерный взрыв сопровождается яркой вспышкой, которая образуется из-за высвобождения большого количества световой и тепловой энергии. Сила этой вспышки во много раз выше, чем мощность солнечных лучей, поэтому опасность поражения светом и теплом распространяется на несколько километров.

Еще одним очень опасным фактором воздействия ядерной бомбы является радиация, образующаяся при взрыве. Она действует только первые 60 секунд, но обладает максимальной проникающей способностью.

Ударная волна имеет большую мощность и значительное разрушающее действие, поэтому в считанные секунды причиняет огромный вред людям, технике, строениям.

Проникающая радиация опасна для живых организмов и является причиной развития лучевой болезни у человека. Электромагнитный импульс поражает только технику.

Все эти виды поражений в совокупности делают атомную бомбу очень опасным оружием.

«Ядерный клуб» мира

Ядерный клуб – условное обозначение нескольких государств, владеющих ядерным оружием. Сегодня такое вооружение есть:

• в США (с 1945)
• в России (первоначально СССР, с 1949)
• Великобритании (с 1952)
• Франции (с 1960)
• Китае (с 1964)
• Индии (с 1974)
• Пакистане (с 1998)
• КНДР (с 2006)

Имеющим ядерное оружие также считается Израиль, хотя руководство страны не комментирует его наличие. Кроме того, на территории государств – членов НАТО (Германии, Италии, Турции, Бельгии, Нидерландов, Канады) и союзников (Японии, Южной Кореи, несмотря на официальный отказ) располагается ядерное оружие США.

Казахстан, Украина, Белоруссия, которые владели частью ядерного вооружения после распада СССР, в 90-х годах передали его России, ставшей единственным наследником советского ядерного арсенала.

Атомное оружие – самый мощный инструмент глобальной политики, который твердо вошел в арсенал взаимоотношений между государствами. С одной стороны, оно является эффективным средством устрашения, с другой – весомым аргументом для предотвращения военного конфликта и укрепления мира между державами, владеющими этим оружием. Это – символ целой эпохи в истории человечества и международных отношений, с которым надо обращаться очень разумно.

Виды взрывов

Физический процесс, при котором в течение короткого промежутка времени происходит освобождение огромного количества энергии, называют ядерным взрывом. В зависимости от целей и задач, преследуемых использованием ядерного боеприпаса, различают несколько основных видов взрыва. Классификация видов ядерных взрывов и их характеристик, выглядит следующим образом:

1. Высотный. Применяется для поражения космических и воздушных целей, а также для создания активных помех средствам радиотехнического контроля обстановки. Боеприпас подрывается выше границы тропосферы, то есть на высоте более 10 000 метров.
2. Воздушный. Этот вид ядерного взрыва направлен на поражение наземных и воздушных объектов и производится на высоте, не превышающей 10 километров.
3. Наземный или надводный взрыв производится с целью уничтожения складских и портовых сооружений, подземных бункеров и разрушения укрепленных надводных и наземных объектов.
4. Подводный (подземный) взрыв. Производится посредством подрыва заранее заложенного боеприпаса или при помощи боеголовок, проникающих в толщу воды или грунта. Направлен на уничтожение портовых и гидротехнических объектов, разрушения плотин, устройств горных завалов. Основным поражающим фактором ядерного взрыва этого вида являются гравитационные волны, разрушающие береговую инфраструктуру.

Таким образом, существующая классификация взрывов атомных боеприпасов, позволяет определять их зависимость от выполнения конкретных задач.

Главные принципы защиты

Представленные виды взрывов ядерного оружия и их основные поражающие факторы предполагают различный подход к организации эффективной защиты от их смертельного влияния. Основными принципами, формирующими такую защиту, следует считать:

• минимизировать воздействия ударной волны способны естественные и искусственные углубления на местности: траншеи, окопы, подземные и подвальные сооружения, убежища и т. п. ;
• преграды, формирующие тень, туман, сильные атмосферные осадки (снег, дождь, град), искусственные задымления (запыления) могут защитить людей и объекты от воздействия светового излучения;
• возведенные противорадиационные укрытия, перекрытые щели способны достаточно эффективно защитить человека от проникающей радиации, уменьшая интенсивность гамма-излучения;
• ограничение, вплоть до полного исключения, нахождения на открытой местности, подвергшейся ядерной атаке.

К сожалению, опыт, необходимый в процессе организации защиты от ядерной бомбы, приобретен человечеством после трагедии, состоявшейся 06.08.1945 в японском городе Хиросиме. Таким образом, руководство Соединенных Штатов Америки объявило миру о том, что он начинает существовать в новых условиях, определяемых наличием современного оружия массового поражения. Причем знакомство мирового сообщества с ядерной бомбой не было кратким.

Атом в мирных целях

Энергия цепной ядерной реакции – это самая мощная сила, доступная сегодня человеку. Неудивительно, что ее попытались приспособить для выполнения мирных задач. Особенно много подобных проектов разрабатывалось в СССР. Из 135 взрывов, проведенных в Советском Союзе с 1965 по 1988 год, 124 относились к «мирным», а остальные были выполнены в интересах военных.

Их хотели использовать для поворота сибирских рек на юг страны, с их помощью собирались рыть каналы. Правда, для подобных проектов думали пустить в дело небольшие по мощности «чистые» заряды, создать которые так и не получилось.

В СССР разрабатывались десятки проектов подземных ядерных взрывов для добычи полезных ископаемых. Их намеревались использовать для повышения отдачи нефтеносных месторождений. Таким же образом хотели перекрывать аварийные скважины. В Донбассе провели подземный взрыв для удаления метана из угленосных слоев.

Карта “мирных” ядерных взрывов на территории СССР

Ядерные взрывы послужили и на благо теоретической науки. С их помощью изучалось строение Земли, различные сейсмические процессы, происходящие в ее недрах. Были предложения путем подрыва ЯО бороться с землетрясениями.

Мощь, скрытая в атоме, привлекала не только советских ученых. В США разрабатывался проект космического корабля, тягу которого должна была создавать энергия атома: до реализации дело не дошло.

До сих пор значение советских экспериментов в этой области не оценено по достоинству. Информация о ядерных взрывах в СССР по большей части закрыта, о некоторых подобных проектах мы почти ничего не знаем. Сложно определить их научное значение, а также возможную опасность для окружающей среды.

Ядерное оружие – это самое страшное изобретение человечества, а его взрыв – наиболее «инфернальное» средство уничтожения из всех существующих на земле. Создав его, человечество приблизилось к черте, за которой может быть конец нашей цивилизации. И пускай сегодня нет напряженности Холодной войны, но угроза от этого не стала меньшей.

В наши дни самая большая опасность – это дальнейшее бесконтрольное распространение ядерного оружия. Чем больше государств будут им обладать, тем выше вероятность, что кто-то не выдержит и нажмет пресловутую «красную кнопку». Тем более, что сегодня заполучить бомбу пытаются наиболее агрессивные и маргинальные режимы на планете.

Конструкция и принцип действия нейтронной бомбы

Нейтронная бомба – это вид тактического ядерного оружия мощностью от 1 до 10 кт, где поражающим фактором является поток нейтронного излучения.

К первому типу относятся маломощные заряды весом до 50 кг, которые используются в качестве боеприпасов к безоткатному или артиллерийскому орудию. В центральной части бомбы располагается полый шар из делящегося вещества. Внутри его полости находится «бустинг», усиливающий деление. Снаружи шар экранирован бериллиевым отражателем нейтронов.

Реакция термоядерного синтеза в таком снаряде запускается разогревом действующего вещества до миллиона градусов путем подрыва атомной взрывчатки. 

Второй тип нейтронного заряда используется в основном в крылатых ракетах или авиабомбах. Шар с «бустингом» вместо бериллиевого отражателя окружен небольшим слоем из дейтерий-тритиевой смеси.

Также существует и другой тип конструкции, когда дейтерий-тритиевая смесь выведена наружу атомной взрывчатки.

Еще одним поражающим фактором при взрыве нейтронной бомбы является наведенная радиоактивность. При захвате нейтронов веществом происходит частичное преобразование стабильных ядер в радиоактивные изотопы. Они в течении некоторого времени испускают собственное ядерное излучение, которое также становится опасным для живой силы противника.

Закатом нейтронного оружия стал 1992 год. В СССР, а затем и России, был разработан гениальный по своей простоте и эффективности способ защиты ракет – в состав материала корпуса ввели бор и обедненный уран. 

Зоны очага ядерного взрыва

Для определения характера возможных разрушений, объема и условий проведения аварийно-спасательных и других неотложных работ очаг ядерного поражения условно делят на четыре зоны: полных, сильных, средних и слабых разрушений.

Зона полных разрушений характеризуется массовыми безвозвратными потерями среди незащищенного населения (до 100 %), полными разрушениями зданий и сооружений, а также части убежищ гражданской обороны, образованием сплошных завалов в населенных пунктах. Лес полностью уничтожается.

Зона сильных разрушений характеризуется массовыми безвозвратными потерями (до 90 %) среди незащищенного населения, полными разрушениями зданий и сооружений, образованием местных и сплошных завалов в населенных пунктах и лесах, сохранением убежищ и большинства противорадиационных укрытий подвального типа.

Зона средних разрушений характеризуется безвозвратными потерями среди населения (до 20 %), средними разрушениями зданий и сооружений, сплошных пожаров, сохранением коммунально-энергетических сетей, убежищ и большинства противорадиационных укрытий.

Зона слабых разрушений характеризуется слабыми и средними разрушениями зданий и сооружений.

Степень лучевой болезни	Доза излучения, вызывающая заболевание, рад
людей	животных
Легкая (I)	100-200	150-250
Средняя (II)	200-400	250-400
Тяжелая (III)	400-600	400-750
Крайне тяжелая (IV)	Более 600	Более 750

Таблица 2. Зависимость степени лучевой болезни от величины дозы облучения

Электромагнитный импульс

При ядерном взрыве в результате вспышки светового излучения и ионизированной радиации в воздухе возникает сильнейшее переменное электромагнитное поле, называемое электромагнитным импульсом. И хотя считается, что такое явление не оказывает влияния на человека, в докладе Комитета по обороне и безопасности Парламентской ассамблеи НАТО под названием «Новая эра ядерного сдерживания?» указывается, что у людей, даже находящихся далеко от эпицентра ядерного взрыва, из-за действия электромагнитного поля могут наблюдаться нарушения сенсомоторики, неадекватное поведение, галлюцинации и даже потеря трудоспособности.

Но самое страшное для людей, находящихся настолько далеко от удара ядерной бомбы, что их почти не затронет радиация, это именно итоговое действие электромагнитного импульса. Оно не просто повреждает электронную аппаратуру, электроприборы и линии электропередач, импульс уничтожает электронные системы зажигания двигателей внутреннего сгорания и навсегда прекращает их работу. При высотном ядерном взрыве гамма-кванты взаимодействуют с атмосферой и в зависимости от мощности боезаряда способны пройти сотни и даже тысячи километров.

Взрыв ядерной бомбы

Авария продолжалась больше двух лет, способов тушения было использовано множество, но ничего не помогало. Никто не знал, что делать. Был предложен последний вариант — взрыв ядерной бомбы. Идея была одобрена, был разработан снаряд, причем работы по его созданию велись с максимально возможной скоростью.

Была сделана продольная скважина, в которую поместили ядерный заряд на глубину 1,5 км. Осенью 1966 года произвели подрыв, сила которого составляла 30 кт. Для сравнения — взрыв ядерного снаряда в Хиросиме был силой в 18 кт.

Watch this video on YouTube

Все получилось — не прошло и 30 секунд, как ужасающий огненный столб погас. Скважину пережало слоями породы. Решение было принято удачное, подобным образом впоследствии ликвидировали еще несколько пожаров.

Всего газовый пожар на месторождении Урта-Булак тушили 1074 дня.

Первые испытания ядерной бомбы

Как показывает история, наибольшую заинтересованность в атомном оружии первыми проявили США. В конце 1941 года в стране были выделены огромные средства и ресурсы на ядерное вооружение. Результатом проведенных работ стали первые испытания атомной бомбы с взрывным устройством «Gadget», которые прошли 16 июля 1945 года на территории пустыни в американском штате Нью-Мексико.

Для США наступило время действовать. Для победного окончания второй мировой войны было решено разгромить союзника гитлеровской Германии – Японию. В Пентагоне были выбраны цели для первых ядерных ударов, на которых США хотели продемонстрировать, насколько мощным оружием они обладают.

6 августа того же года первая атомная бомба, названная американцами «Малыш», была сброшена на японский город Хиросима, а 9 августа бомба с названием «Толстяк» упала на Нагасаки.

Попадание в Хиросиме было признано идеальным: ядерное устройство взорвалось на высоте 200 метров от цели. Взрывной волной были опрокинуты печки в домах японцев, отапливаемые углем. Это привело к многочисленным пожарам в местах, удаленных от эпицентра.

За первоначальной вспышкой последовало действие тепловой волны, которое длилось секунды, но его мощность, захватив радиус в 4 км, расплавила черепицу и кварц в гранитных плитах, испепелила телеграфные столбы. Вслед за тепловой волной пришла ударная. Скорость ветра составила 800 км/час, а его порыв распространился на тот же радиус и снес практически все. Из 76 тысяч зданий 70 тысяч были полностью повреждены.

Через несколько минут пошел странный дождь из крупных капель черного цвета. Он был вызван конденсатом, образовавшимся в более холодных слоях атмосферы из пара и пепла.

Люди, попавшие под действие огненного шара на расстоянии 800 метров, были сожжены и превратились в пыль. У некоторых обгоревшая кожа была сорвана ударной волной. Капли черного радиоактивного дождя оставляли неизлечимые ожоги.

Оставшиеся в живых заболели неизвестным ранее заболеванием. У них началась тошнота, рвота, лихорадка, приступы слабости. В крови резко упал уровень белых телец. Это были первые признаки лучевой болезни.

Через 3 дня после проведения бомбардировки Хиросимы была сброшена бомба на Нагасаки. Она имела такую же мощность и вызвала аналогичные последствия.

Две атомные бомбы за секунды уничтожили сотни тысяч человек. Первый город был практически стерт ударной волной с лица земли. Больше половины мирных жителей (порядка 240 тысяч человек) погибли сразу от полученных ран. Многие люди подверглись облучению, которое привело к лучевой болезни, раку, бесплодию. В Нагасаки в первые дни было убито 73 тысячи человек, а через некоторое время в сильных муках умерло еще 35 тысяч жителей.

Килотонная зажигалка

Начинается всё с первой ступени — так называемого триггера. Это простой атомный заряд(ну, может не совсем простой), а в нём уже всё стартует одновременным подрывом заряда обычной взрывчатки, хитрым образом обёрнутого вокруг делящегося вещества.

В древние времена атомной эры было важно, чтобы детонаторы сработали строго одновременно, с минимальным рассогласованием — в пределах десятков наносекунд. Иначе будет небольшой обычный взрыв с быстро погасшей ядерной реакцией(так называемаяшипучка»)

Он изгадит все окрестности впустую израсходованным плутонием и прочей радиоактивной поганью. В конце концов придумали хитрый вариант подрыва, так называемыйлебедь». В нём синхронность некритична, и можно не утыкивать всю поверхность детонаторами.

Схема водородной бомбы

Специально обученная взрывчатка взрывается и давит на тампер(толкатель — тяжёлую оболочку триггера). Онпадает» внутрь через пустоту, в центре которой, окружённое бериллиевым отражателем нейтронов, висит самое интересное: маленький шарик плутония-239. Тампер обжимает шарик, доводя давление до нескольких миллионов атмосфер, и переводит его в надкритическое состояние.

Внимание: с момента запуска детонаторов уже прошло несколько десятков микросекунд, а меж тем никакой ядерной реакции ещё нет. Но сейчас будет

Кино замедлилось окончательно, дальше всё пойдет значительно быстрее.

В момент обжатия плутониевого ядрышка срабатываетзапал»: стартовый источник начинает гнать в ядро нейтроны.

Вот она, отметканоль»: с этого момента и начинается всё веселье.

Пошли первые деления плутония, ещё под действием внешнего потока нейтронов. Несколько дополнительных наносекунд, и в толще плутония загуляла следующая волна нейтронов, ужесобственных».

Давление в центре уже шкалит за миллиард атмосфер, температура уверенно движется к 100 миллионам градусов Кельвина. А что происходит снаружи этого маленького шарика? Там же обычный взрыв вроде был? Так он и есть. Висит, извините за такой глагол, держит всю эту конструкцию через тампер, чтобы сразу никуда не убежало, но силы его на исходе.

Тут всё заканчивается: через одну десятимиллионную долю секунды с моментаноль»(0,1 микросекунды, но все цифры очень приблизительны) реакция в плутонии завершена.