Ядерное оружие. Поражающие факторы

Ядерного взрыва

 

Ядерным оружием называется оружие, поражающее действие которого обусловлено энергией, освобождающейся при ядерном взрыве.

При ядерном взрыве источником энергии являются ядерные реакции деления тяжелых ядер некоторых изотопов урана (U-233 U-235) и плутония (Pu-239) или термоядерные реакции синтеза легких ядер изотопов водорода (дейтерия и трития) и более тяжелые, например ядра изотопов гелия.

Цепной реакцией деления ядер называется реакция, которая, начавшись делением одного или нескольких ядер, может продолжаться в веществе без внешнего воздействия, т. е. является саморазвивающейся.

Цепная реакция деления возможна только в определенном количестве урана или плутония, превышающем его так называемую критическую массу.

Критическая масса – это наименьшая масса делящегося вещества, в которой может развиваться цепная ядерная реакция деления.

Величина критической массы может колебаться в широких пределах и зависит от вида делящегося вещества (U-233, U-235, Pu-239) формы и размеров зарядов, содержания делящихся изотопов, плотности веществ, наличия отражателей нейтронов, импульсных источников нейтронов и других факторов. Так, например, для сферического заряда содержащего 93,5% урана-235 при плотности вещества 18,8 г/см³ критическая масса без отражателей нейтронов равна 48 кг. За счет наличия отражателей нейтронов критическая масса может быть значительно уменьшена. Величина критической массы также резко уменьшается по мере увеличения содержания делящегося вещества.

Основными частями ядерного боеприпаса являются: делящееся вещество (собственно ядерный заряд), отражатель нейтронов, заряд обычного взрывчатого вещества и искусственный источник нейтронов.

Формирование надкритической массы делящегося вещества в ядерных зарядах может осуществляться различными способами.

В ядерном заряде пушечного типа делящееся вещество до момента взрыва разделено на несколько частей, масса каждой из которых меньше критической. Для быстрого соединения этих частей в одно целое и перевода ядерного заряда в надкритическое состояние применяется взрыв обычных ВВ (тротил, гексоген и др.). В момент взрыва этих веществ все части ядерного заряда соединяются в единое целое, масса делящегося вещества становится больше критической, в нем протекает цепная ядерная реакция деления и происходит ядерный взрыв. При достижении критической массы реакция деления инициируется потоком нейтронов, испускаемых специально вводимым в ядерное зарядное устройство источником нейтронов.

В зарядах имплозивного типа формирование надкритической массы осуществляется повышением плотности делящегося вещества путем его всестороннего обжатия давлением взрыва обычного взрывчатого вещества. Делящееся вещество в этих зарядах имеет массу меньше критической и располагается внутри заряда из обычного взрывчатого вещества. При взрыве обычного взрывчатого вещества делящееся вещество подвергается сильному обжатию, плотность его увеличивается, масса становится надкритической, и в нем развивается реакция деления. Чем больше степень обжатия, тем выше надкритичность ядерного горючего и, соответственно, больше мощность взрыва. При увеличении плотности делящегося вещества, например, в 2 раза критическая масса его уменьшается в 4 раза.

В целях снижения уровня разрушения зданий и сооружений, т. е. сохранения материальных ценностей, созданы новые образцы ядерного оружия, в частности нейтронная бомба, энергия взрыва которой в основном трансформируется в губительное для всего живого нейтронное излучение. При взрыве нейтронного боеприпаса мощностью в 1 килотонну на высоте нескольких сотен метров на открытой местности все люди погибнут в течение 5 минут на площади 270 га
(1 га = 10 000 м²). При этом все объекты и предметы в зоне воздействия проникающей радиации сами станут источниками излучения. Для сравнения, обычный ядерный заряд аналогичной мощности поражает людей на площади в 7 раз меньше, чем нейтронная бомба.

В термоядерных боеприпасах в качестве горючего используется смесь изотопов водорода – дейтерия и трития. Реакция синтеза легких ядер возможна лишь при температуре, достигающей десятков миллионов градусов, поэтому термоядерные заряды имеют в своем составе ядерный заряд деления. В термоядерном заряде вслед за взрывной реакцией деления, которая вызывает нагрев термоядерного горючего, происходит интенсивная реакция соединения ядер атомов дейтерия и трития, сопровождающаяся выделением огромного количества энергии. В результате реакции возникает ядро атома гелия и свободный нейтрон: выделившаяся энергия распределяется между ядром атома гелия (4 МэВ) и нейтроном (14 МэВ).

.

Мощность ядерных боеприпасов принято характеризовать тротиловым эквивалентом, т. е. таким количеством тротила в тоннах, при взрыве которого выделяется такое же количество энергии, что и при взрыве данного ядерного заряда.

Ядерные заряды по мощности условно делятся:

1) на сверхмалые – до 1 кт;

2) малые – 1–10 кт;

3) средние – 10–100 кт;

4) крупные – 100 кт – 1 Мт;

5) сверхкрупные – свыше 1 Мт.

В зависимости от задач, решаемых применением ядерного оружия, ядерные взрывы могут производиться в воздухе, на поверхности земли и воды, под землей и водой. В соответствии с этим различают высотный, воздушный, наземный (надводный), подземный (подводный) взрывы.

Высотный ядерный взрыв – это взрыв, произведенный на высоте свыше 10 км.

Воздушный ядерный взрыв – это взрыв, произведенный на высоте до 10 км, когда светящаяся область не касается земли (воды).

Наземный (надводный) ядерный взрыв – это взрыв, произведенный на поверхности земли (воды), при котором светящаяся область касается поверхности земли (воды), а пылевой (водяной) столб с момента образования соединен с облаком взрыва.

Подземный (подводный) ядерный взрыв – это взрыв, произведенный под землей (водой).

Поражающие факторы ядерного взрыва. Основными поражающими факторами ядерного взрыва являются:

1) воздушная ударная волна;

2) световое излучение;

3) проникающая радиация;

4) радиоактивное заражение местности;