Раздел II ядерное оружие и основы радиологии
Глава 10. Ядерное оружие и радиационные поражения
Ядерным оружием называют боеприпасы (ракеты, бомбы, снаряды, торпеды) взрывного действия, разрушающее и поражающее действие которых основано на использовании энергии атомного ядра. Оно является самым мощным и опасным видом оружия массового поражения, угрожающим уничтожением миллиардов людей и всей цивилизации, экологическими аномалиями на всем земном шаре, уничтожением нормальных условий жизни на земле на длительное время. Особая опасность этого оружия обусловлена еще тем, что кроме небывалого мощного разрушительного и поражающего действия оно оказывает длительное губительное действие на живые организмы ионизирующей радиацией. Ядерное оружие было применено США в Японии: 6 августа 1945 г. была сброшена атомная бомба на Хиросиму, а через 3 дня—на город Нагасаки, в результате чего эти города были почти полностью разрушены. Было поражено 215 000 человек (около 43% населения), из них 110 000 человек убиты (22% населения). Это был ничем не оправданный варварский акт американского империализма против японского народа.
В настоящее время запасы ядерного оружия в США, СССР, Англии, Франции и КНР чрезвычайно велики. Из многочисленных публикаций в открытой печати известно, что общие запасы ядерных боеприпасов составляют около 50 тыс. единиц (в последнее время фигурируют цифры 60 тыс. ядерных боеголовок различной мощности).
10.1 Характеристика ядерного оружия
Известны три основных вида ядерного оружия: собственно ядерное (или атомное оружие), термоядерное и нейтронное. Возможно еще применение радиологического оружия, то есть распыление на огромных территориях радиоактивных веществ, например отходов атомных реакторов, в виде аэрозолей.
Ядерные (атомные) боеприпасы (бомбы) основаны на принципе использования энергии цепной реакции деления ядер урана-235 или плутония-239, ядра которых легко расщепляются на две части от удара медленных нейтронов. (Ядра природного урана-238 разрушаются трудно, только под действием удара очень быстрых нейтронов). Цепная реакция (рис. 40) деления ядер происходит мгновенно, если количество урана или плутония составляет критическую массу. В ядерных боеприпасах она может быть образована двумя способами: имплозии (направленного внутрь взрыва, увеличивающего плотность вещества) или взрывного сближения урановых и плутониевых полушарий, каждое из которых в отдельности меньше критической массы и не взрывается.
-Нейтрон
Ядро урана
Вторичные нейтроны
Осколки деления ядра урана
Рис. 40. Схема цепной реакции деления урана или плутония.
Взрыв ядерного боеприпаса происходит следующим образом. На определенной высоте срабатывает дистанционный взрыватель, взрываются пороховые заряды, силой их взрыва полушария урана или плутония сближаются, при этом образуется критическая масса и происходит цепная реакция. При разрушении ядер урана или плутония выделяется огромное количество внутриядерной энергии в виде энергии взрыва.
Термоядерный боеприпас (бомба) содержит в себе все части ядерной бомбы, а, кроме того, термоядерный заряд и природный уран-238 (в корпусе бомбы). Взрыв термоядерной бомбы происходит в три стадии (трехступенчатая бомба) на основе реакций деление—синтез—деление.
Термоядерный заряд состоит из изотопов водорода (дейтерия, 12Н, и трития, 13Н и лития 36Li. В частности, применяется соединение дейтерия с литием — дейтерид лития, 12H36L. При взрыве ядерного заряда урана или плутония внутри бомбы температура достигает несколько миллионов градусов. При такой высокой температуре происходят термоядерные реакции синтеза (новообразования) ядер гелия из изотопов водорода и лития с выделением огромного количества энергии, в 8—10 раз большей, чем при разрушении ядер урана или плутония:
12Н+13Н ---24Не+01п + 17,6 МэВ;
12Н+12Н ---24Не +11,3 МэВ;
12Н+36Li --- 224Не +22,4 МэВ и др. реакции.
Эти реакции синтеза гелия происходят при очень высокой температуре, поэтому получили названия термоядерных. (На солнце эти реакции происходят постоянно в больших размерах, за счет их оно испускает солнечную энергию).
Взрыв термоядерного боеприпаса протекает в три стадии (рис. 41):
Рис. 41. Схема взрыва термоядерной бомбы.
— взрывается ядерный заряд урана или плутония (цепная реакция деления ядер) с образованием внутри бомбы температуры в несколько миллионов градусов;
—под действием высокой температуры происходят термоядерные реакции синтеза ядер гелия из дейтерия, трития и лития с выделением очень быстрых нейтронов с энергией 10—20 Мэв;
— быстрые нейтроны, бомбардируя ядра урана-238, вызывают деление ядер урана с дополнительным выделением огромной энергии.
Могут быть также двухступенчатые термоядерные боеприпасы на принципе деление—синтез, отличающиеся от трехступенчатых отсутствие урана-238 в корпусе боеприпаса (бомбы).
Мощность взрыва ядерных и термоядерных боеприпасов измеряется тротиловым эквивалентом, под которым условно понимают такое количество обычного взрывчатого вещества—тротила, энергия взрыва которого будет равноценна взрыву данного ядерного или термоядерного боеприпаса.
По силе взрыва ядерные боеприпасы условно принято делить на пять категорий: сверхмалого калибра—с тротиловым эквивалентом менее 1 килотонны (тысяча тонн); малого калибра — с тротиловым эквивалентом 1—10 килотонн; среднего калибра с тротиловым эквивалентом 20—100 килотонн; крупного калибра — с тротиловым эквивалентом в несколько сот килотонн и сверхмощные боеприпасы, имеющие тротиловый эквивалент от 1 до 10 мегатонн (миллионов тонн).
Нейтронные боеприпасы (бомбы) представляют собой особый вид термоядерного боеприпаса, в котором находится плутониевый заряд и смесь дейтерия и трития в таких соотношениях, чтобы разрушительная мощность взрыва была минимальной, а основное поражающее действие обеспечивалось бы нейтронным и гамма-облучением. По планам агрессоров, нейтронная бомба должна уничтожать людей, оставляя неразрушенными города и другие материальные ценности. Именно исходя из таких целей, в США приступили к массовому производству нейтронного оружия.
Основными средствами доставки ядерных боеприпасов являются различного рода ракеты, авиация и артиллерия.
В зависимости от высоты взрыва ядерного боеприпаса различают воздушные, наземные, надводные, подземные, подводные и высотные взрывы.
При воздушном взрыве сначала образуются огненная вспышка (светящаяся область) и огненный шар, не соприкасающиеся с землей, диаметром 300—5000 м в зависимости от мощности взрыва.
Вследствие высокой температуры шар поднимается вверх, увлекая столб пыли с земли, и образуется клубящееся грибовидное облако высотой 10—20 км, которое состоит из радиоактивной пыли. При этом слышится сильный шум взрыва, ощущаемый на расстоянии десятков километров.
При наземном ядерном взрыве (на высоте 200—500 м) образуется огненное полушарие, а затем — большое массивное грибовидное облако и большая воронка; тысячи тонн грунта поднимаются вверх и заражаются радиоактивными веществами.
При подземном взрыве огненный шар не виден, образуется толстое, неправильной формы облако и большая воронка.
При надводном и подводном взрывах поднимается столб воды в виде гриба и образуются большие волны высотой до 20 м и более (рис. 42).
При высотном взрыве (на высоте более 30 км) образуется большая светящаяся область диаметром в несколько километров, а затем кольцевидное облако; в последующем могут быть красно-багровые разряды (зори), видимые на расстоянии нескольких сот километров.
Рис. 42. Грибовидное облако ядерного взрыва: А — воздушного,
Б — наземного, В — подземного, Г — подводного.