4.1. Ядерное оружие.

Опасности военного времени достаточно условно можно разделить на две большие группы:

1. Опасности, связанные с применением современных средств вооруженной борьбы по важным объектам управления и экономики страны, а также по объектам жизнеобеспечения (электростанциям, железнодорожным, морским, речным, автомобильным узлам)

2. Опасности, связанные с применением современных средств поражения по потенциально опасным объектам, в том числе РОО, ХОО, БОО и др.

По объектам жизнеобеспечения возможно применение вероятным противником традиционных видов оружия (ядерного, химического, биологического, современного обычного), а также и не традиционного (лазерного, ускорительного, акустического, электромагнитного, генного и т.д.).

Ядерное оружие включает в себя ядерные боеприпасы, средства доставки их к цели, а также средства разведки и наведения этих средств на цели. В качестве средств доставки ядерных боеприпасов к целям могут использоваться самолёты, несущие на себе ядерные бомбы либо крылатые ракеты, запускаемые со значительных расстояний до цели, различного рода ракеты, в том числе межконтинентальные, а также мины, торпеды, артиллерийские системы и т.д. Ядерное оружие характеризуется следующими боевыми свойствами:

• мгновенность и значительный радиус поражения;

• огромная разрушительная способность;

• массовость и комбинированный характер поражения людей и объектов;

• крайне тяжелое морально-психологическое воздействие на людей.

Основу ядерного оружия составляет ядерный (термоядерный) взрыв. Ядерный взрыв – это неуправляемая ядерная (термоядерная) реакция. Ядерная реакция была открыта французским физиком Фредериком Жолио-Кюри в 1939 году под названием «цепная ядерная реакция» - деления ядер тяжелых изотопов урана-233, урана-235, плутония-239 и др. При попадании нейтрона в ядро атома урана-235 преобразует его в ядро атома -236, которое нестабильное (возбужденное) и распадается на осколки, высвобождая огромную энергию.

₉₂U²³⁵ + ₀n¹ ----₉₂U²³⁶---------₅₅Cs¹³⁷ + ₃₇Rb⁹⁶ + 3 ₀n¹ + gamma. Осколки деления в свою очередь могут делиться при попадании в их ядра нейтронов, но ядерное устройство (бомба) не может выдерживать огромную температуру и давление – превращается в расплавленную массу (продолжительность ядерной реакции 10 – 15 секунд).

Для самостоятельного возникновения и протекания цепной ядерной реакции необходима критическая масса ядерного заряда. Критическая масса – это наименьшая масса делящегося вещества, при которой в заданных условиях возможна самоподдерживающаяся цепная реакция деления атомных ядер. Величина критической массы зависит от вида делящегося вещества (уран-233, уран-235, плутоний-239 и др.), его плотности, формы заряда, количества и состава примесей, наличия и устройства отражателей нейтронов и т.д. Ядерные заряды бывают двух типов: пушечный; имплозивный (взрывной).

Рассмотрим схематично устройство ядерного боеприпаса деления пушечного типа.

В боеприпасах пушечного типа (рис. 4.1) заряд ядерного горючего разделён на две противоположно расположенные части, которые соединяются при взрыве обычного взрывчатого вещества за полусферами разделенного ядерного заряда, располагаются отражатели нейтронов, для повышения эффективности источника нейтронов, расположенного в центре соединённого заряда. Ядерная реакция протекает в миллионные доли секунды, и за это время (до этого времени) корпус заряда не разрушается, в нём образуется давление, которое совместно с потоком нейтронов создаёт надкритическую массу ядерного горючего, происходит мгновенная цепная реакция деления – ядерный взрыв. Особо отметим, что две полумассы ядерного горючего в обычных условиях могут быть значительно меньше критической массы, что позволяет создавать боеприпасы разной мощности, как правило, до 100000т (100кт).

Рис. 4.1. Ядерный заряд деления «пушечного» типа:

а) – до взрыва; 1 – детонатор; 2 – заряд взрывчатого вещества (ВВ); 3 – отражатель нейтронов; 4 – ядерный заряд (ЯВВ); 5 - источник нейтронов; 6 – корпус ядерного заряда; б) – после взрыва.

Конструкция ядерных боеприпасов пушечного типа ( большой тоннаж толстостенного корпуса) не позволяла решить задачу, внедрения ядерных боеприпасов в артиллерийские системы. Был создан ядерный боеприпас имплозивного типа (рис. 4.2.). В нем ЯВВ с источником нейтронов размещается в центре сферической формы с отражателями нейтронов, вокруг которого равномерно расположен мощный заряд обычного ВВ. Всё это заключено в шаровидный металлический корпус с множеством отверстий для взрывателей, равномерно расположенных по сфере для максимально одновременного подрыва всего заряда. В зарядах этого типа создаётся большее давление на ЯВВ (ядра горючего сближены до такой степени), что появляется возможность достигать надкритической массы заряда с меньшим количеством ЯВВ, в котором самопроизвольно начинается цепная ядерная реакция. Этот тип заряда позволил оснастить артиллерийские системы ядерными боеприпасами.

Естественно в обоих типах ядерных боеприпасов имеется блок подрыва с источниками питания и предохранителями.

Рис. 4.2. Ядерный имплозивного типа:

а) – до взрыва ВВ плотность ЯВВ нормальная, масса его меньше критической; 1 – детонатор; 2 – заряд ВВ; 3 – отражатель нейтронов; 4 – ЯВВ; 5 – источник нейтронов; 6 – корпус ядерного заряда; б) – в момент взрыва.

Термоядерные боеприпасы основаны на реакции соединения (синтезе) ядер лёгких элементов, например дейтерия и трития с образованием атома гелия и мощного потока нейтронов и гамма-квантов.

₁D² + ₁T³ - ₂He⁴ + ₀n¹ + gamma

Появление подобных боеприпасов было обусловлено стремлением увеличить их мощность. Для осуществления реакции синтеза необходима очень большая температура (десятки миллионов градусов), которые создаются в них подрывом обычного ядерного боеприпаса деления малой мощности имплозивного типа ( рис. 4.3).

При реакции синтеза лёгких элементов термоядерного заряда выделяется очень большое количество нейтронов, обладающих очень большой энергией (быстрых нейтронов) способных вызвать деление большого количества ядер урана-238, который идет на изготовление корпусов термоядерных устройств. Этот эффект используется в термоядерных боеприпасах комбинированного типа «деление-синтез-деление» так называемых трёхфазных.

В этих боеприпасах из урана-238 выполняется сам корпус, за счёт деления которого выделяется большая часть энергии.

Рис. 4.3. Схема устройства термоядерного заряда типа «деление-синтез» (водородная бомба):

1–ядерный детонатор (заряд деления); 2–заряд для реакции синтеза (дейтерид лития + тритий); 3–корпус заряда из урана-238.

В зависимости от высоты подрыва ядерного устройства, относительно уровня земной (водной) поверхности, ядерные взрывы по внешней картине подразделяются на: высотные, воздушные, наземные (надводные), подземные (подводные).

Внешняя картина ядерного воздушного взрыва выглядит так: ослепительно яркая вспышка; огненный шар; клубящееся облако; грибовидное облако.

Ослепительная вспышка образуется в результате соударения ядер атомов урана и осколков деления, которые имеют большие массы и разлетаются со скоростью 300 000 км/с. Кинетическая энергия движения частиц превращается в тепловую. Температура в районе взрыва достигает десятки миллионов градусов, в зависимости от мощности ядерного боеприпаса. Огненный шар является результатом быстрого прогрева окружающего (место взрыва) воздуха до большой температуры (млн. градусов), в результате чего воздух начинает светиться (спектр этого свечения аналогичен солнцу). Огненный шар быстро поднимается вверх, постепенно остывая, превращается в клубящееся облако. За ним с поверхности земли поднимается пылевой столб (пыль, грунт, местные предметы и т.д.), образуя грибовидное облако.

Рис.4.4. Внешняя картина наземного ядерного взрыва.

Рис. 4.5. Виды взрывов ядерных боеприпасов:

Рис. 4.5. Виды взрывов ядерных боеприпасов(продолжение):

а – высотный; б – воздушный; в – наземный; г – надводный; д – подземный; е – подводный