Принцип устройства ядерной бомбы | lemur59.ru
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЯДЕРНОЙ БОМБЫ
Ядерный заряд разделён на несколько частей докритических размеров, чтобы в каждой из них не могла начаться саморазвивающаяся неуправляемая цепная реакция делений атомов делящегося вещества. Такая реакция возникнет лишь тогда, когда все части заряда будут быстро соединены в одно целое. От скорости сближения отдельных частей в сильной степени зависит полнота протекания реакции и
в конечном счёте мощность взрыва. Для сообщения большой скорости частям заряда можно использовать взрыв обычного взрывчатого вещества. Если части ядерного заряда расположить по радиальным направлениям на некотором расстоянии от центра, а с внешней стороны поместить заряды тротила, то можно осуществить взрыв обычных зарядов, направленный к центру ядерного заряда. Все части ядерного заряда не только с огромной скоростью соединяться в единое целое, но и окажутся на некоторое время сжатыми со всех сторон огромным давлением продуктов взрыва и не смогут разделиться сразу, как только начнётся в заряде цепная ядерная реакция. В результате этого произойдёт значительно большее деление, чем без такого сжатия, и , следовательно, повысится мощность взрыва. Увеличению мощности взрыва при том же количестве делящегося вещества способствует также
lemur59.ru
Какой принцип действия атомной бомбы??? 7
Кажется очевидным, что нужно сделать две или несколько деталей из урана или плутония и в требуемый момент соединить их. Справедливости ради надо сказать, что так же думали и физики, когда брались за конструирование ядерной бомбы. Но действительность внесла свои коррективы.
Дело в том, что если бы у нас был очень чистый уран-235 или плутоний-239, то можно было бы так и сделать, но ученым пришлось иметь дело с реальными металлами. Обогащая природный уран, можно сделать смесь, содержающую 90% урана-235 и 10% урана-238, попытки избавиться от остатка урана-238 ведут к очень быстрому удорожанию этого материала (его называют высокообогащенным ураном) . Плутоний-239, который получают в атомном реакторе из урана238 при делении урана-235, обязательно содержит примесь плутония-240.
Изотопы уран235 и плутоний239 называются четно-нечетными, так как ядра их атомов содержат четное число протонов (92 для урана и 94 для плутония) и нечетное число нейтронов (143 и 145 соответственно) . Все четно-нечетные ядра тяжелых элементов обладают общим свойством: они редко делятся самопроизвольно (ученые говорят: спонтанно) , но легко делятся при попадании в ядро нейтрона.
Уран-238 и плутоний-240 четно-четные. Они, наоборот, практически не делятся нейтронами малых и умеренных энергий, которые вылетают из делящихся ядер, но зато в сотни или десятки тысяч раз чаще делятся спонтанно, образуя нейтронный фон. Этот фон очень сильно затрудняет создание ядерных боеприпасов, потому что вызывает преждевременное начало реакции, до того как встретятся две детали заряда. Из-за этого в подготовленном к взрыву устройстве части критической массы должны быть расположены достаточно далеко друг от друга, а соединяться с большой скоростью.
1) Вспышка. В зависимости от расстояния есть риск ослепнуть и даже получить смертельные ожоги.
2) Электромагнитный импульс, «убивающий» всю электронику в округе.
3) Ударная волна.
4) Взрывная волна.
5) Радиоактивное заражение.
Для осуществления цепной реакции деления используются либо уран-235, либо плутоний-239, либо, в отдельных случаях, уран-233. Уран в природе встречается в виде двух основных изотопов уран-235 (0,72 % природного урана) и уран-238 вс остальное (99,2745 %). Обычно встречается также примесь из урана-234 (0,0055 %), образованная распадом урана-238. Однако, в качестве делящегося вещества можно использовать только уран-235. В уране-238 самостоятельное развитие цепной ядерной реакции невозможно (поэтому он и распространен в природе) . Для обеспечения работоспособности ядерной бомбы содержание урана-235 должно быть не ниже 80 %. Поэтому при производстве ядерного топлива для повышения доли урана-235 и применяют сложный и крайне затратный процесс обогащения урана. В США степень обогащенности оружейного урана (доля изотопа 235) превышает 93 % и иногда доводится до 97,5 %.
Альтернативой химическому процессу обогащения урана служит создание плутониевой бомбы на основе изотопа плутоний-239, который для увеличения стабильности физических свойств и улучшения сжимаемости заряда обычно легируется небольшим количеством галлия. Плутоний вырабатывается в ядерных реакторах в процессе длительного облучения урана-238 нейтронами. Аналогично уран-233 получается при облучении нейтронами тория. В США ядерные боеприпасы снаряжаются сплавом 25 или Oraloy, название которого происходит от Oak Ridge (завод по обогащению урана) и aloy (сплав) . В состав этого сплава входит 25 % урана-235 и 75 % плутония-239.
Следует отметить, что сведения об устройстве ядерных боеприпасов до сих пор строго засекречены во всех странах. Только дотошность отдельных западных журналистов и крайне редкие, ничтожные утечки этой закрытой информации, скурпулезно изученные на основе физических знаний, с помощью методов обратной инженерии позволили с определенной вероятностью правильно понять основные принципы. Почти все эти сведения относятся к ядерным боеприпасам, произведенным в США.
Существуют две основные схемы подрыва делящегося заряда: пушечная, иначе называемая баллистической, и имплозивная.
Пушечная схема характерна для некоторых моделей ядерного оружия первого поколения, а также артиллерийских ядерных боеприпасов, имеющих ограничения по калибру орудия.
Выстрел ядерным снарядом из 280 мм гаубицы. Полигон в Неваде, 1953 г.
Пушечная схема -вероятность преждевременного развития цепной реакции до соединения блоков.
Имплозивная схема подразумевает получение сверхкритического состояния путм 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 сво время одной из наиболее трудных задач. Формирование сходяшейся ударной волны обеспечивалось использованием взрывных линз из быстрой и медленной взрывчаток боратола и ТАТВ
с появлением неконтролируемой цепной ядерной реакции
а то, что написал Сергей Серов — это уже действия взрыва
2, 3 и 4 обычно идут вместе.. . +радиоактивное заражение
Принцип — цепная реакция. То есть такая, где сам ход реакции инициирует е продолжение.
Ядро НЕКОТОРЫХ (а не любых радиоактивных! ) изотопов урана, плутония, калифорния.. . способно распадаться, захватив нейтрон. При таком распаде выделяется ещ два-три нейтрона. То есть распад ОДНОГО ядра может, в идеальных условиях, вызвать распад ещ двух-трх ядер, те могут вызвать распад ещ нескольких.. . и так далее, то есть инициируется лавинный процесс распада вс большего и большего числа ядер. И распад каждого ядра идт с высвобождением энергии. Поскольку энергии выделяется много (в миллионы раз больше, чем при химической ракции взрыва тротила) , а время взыва крайне мало, то мощность взрыва получается огромной.
Ну а тонкость — что для того, чтоб уран, или плутоний, или ещ какая фигня взорвалась, его масса должна превышать некоторый порог (критическую массу) . Потому что если его слишком мало — образовавшийся нейтрон вылетит на фиг, не успев поглотиться другим ядром. Ну и это же дат ключ к конструкции бомбы — это несколько МАЛЕНЬКИХ кусков начинки, которые, пока они по отдельности, не взрываются. А чтоб они взорвались — их приводят в соприкосновение. Тогда они образуют один большой кусок с массой, превышающей критическую. Ну и бабах.
Во-первых, для того, чтобы эта реакция произошла, надо чтобы взаимодействующие ядра освободились от своих электронов и превратились в так называемую ионизированную плазму. Этого легко достичь, разогрев атомы дейтерия до температуры, при которой электроны приобретают достаточную энергию, чтобы оторваться от ядер. Вторым условием протекания реакции термоядерного синтеза является сближение ядер на расстояние меньше 10 13 см, когда начинает эффективно действовать короткодействующая ядерная сила притяжения. В ионизированной плазме, для того чтобы сблизить ядра необходимо преодолеть дальнодействующую силу электростатического (кулоновского) отталкивания, возникающую при сближении заряженных частиц одного знака. Преодолеть эту силу можно, придав заряженным ядрам кинетическую энергию, достаточную для преодоления электростатического барьера. В случае плазмы дейтерия эта сила составляет минимум 10 кэВ, при которой вероятность образования гелия при столкновении двух ядер дейтерия становится чуть выше нуля. Чем больше кинетическая энергия столкновения ядер дейтерия, тем выше вероятность возникновения реакции термоядерного синтеза. Кинетическая энергия частицам передатся при разогреве плазмы до сверхвысоких температур. Энергия 10 кэВ соответствует температуре плазмы в 100 миллионов градусов. Наиболее эффективно реакция термоядерного синтеза проходит при температуре 200 миллионов градусов.
Резюмируя вышесказанное, получение полезной термоядерной энергии возможно лишь при выполнении следующих условий.
Во-первых, предназначенная для синтеза смесь должна быть нагрета до температуры, при которой кинетическая энергия ядер обеспечивает высокую вероятность их слияния при столкновении.
Во-вторых, реагирующая смесь должна быть очень хорошо термоизолирована, т. е. высокая температура должна поддерживаться достаточно долго, чтобы произошло необходимое число реакций и, выделившаяся за счет этого энергия, превышала энергию, затраченную на нагрев топлива.
Ещ одна проблема состояла в том, чтобы заставить ядра сблизиться на достаточно малое расстояние. Сверхвысокое давление, обеспечивающее это в звездах, объясняется невозможной на Земле силой гравитации (или притяжения масс) . В земных условиях нужное сжатие обеспечивал обычный ядерный взрыв, и на этом была основана водородная бомба. Взрываем небольшую атомную бомбу (принцип действия которой основан на делении тяжелых элементов урана или плутония) и получаем в эпицентре искомые условия. Если там окажется некоторое количество тяжелых изотопов водорода, то начнется неуправляемая термоядерная реакция. Подобные эксперименты практически одновременно были проведены в 1952-53 годах советскими и американскими физиками. Кстати, за успешное испытание водородной (термоядерной) бомбы советский физик Андрей Сахаров получил звание академика в 32 года.
Каким образом происходит разогрев и удержание плазмы высокой плотности для проведения управляемой реакции термоядерного синтеза?
Техническая проблема поддержания реакции управляемого термоядерного синтеза достаточно длительное время заключается в том, что водородная плазма, разогретая до температур сотни миллионов градусов, мгновенно испарит любой сосуд, в который заключена. На сегодняшний день не
info-4all.ru
Какой принцип действия атомной бомбы??? 7
А теперь рассмотрим, как происходит реакция термоядерного синтеза.Во-первых, для того, чтобы эта реакция произошла, надо чтобы взаимодействующие ядра освободились от своих электронов и превратились в так называемую ионизированную плазму. Этого легко достичь, разогрев атомы дейтерия до температуры, при которой электроны приобретают достаточную энергию, чтобы оторваться от ядер. Вторым условием протекания реакции термоядерного синтеза является сближение ядер на расстояние меньше 10 –13 см, когда начинает эффективно действовать короткодействующая ядерная сила притяжения. В ионизированной плазме, для того чтобы сблизить ядра необходимо преодолеть дальнодействующую силу электростатического (кулоновского) отталкивания, возникающую при сближении заряженных частиц одного знака. Преодолеть эту силу можно, придав заряженным ядрам кинетическую энергию, достаточную для преодоления электростатического барьера. В случае плазмы дейтерия эта сила составляет минимум 10 кэВ, при которой вероятность образования гелия при столкновении двух ядер дейтерия становится чуть выше нуля. Чем больше кинетическая энергия столкновения ядер дейтерия, тем выше вероятность возникновения реакции термоядерного синтеза. Кинетическая энергия частицам передаётся при разогреве плазмы до сверхвысоких температур. Энергия 10 кэВ соответствует температуре плазмы в 100 миллионов градусов. Наиболее эффективно реакция термоядерного синтеза проходит при температуре 200 миллионов градусов.
Резюмируя вышесказанное, получение полезной термоядерной энергии возможно лишь при выполнении следующих условий.
Во-первых, предназначенная для синтеза смесь должна быть нагрета до температуры, при которой кинетическая энергия ядер обеспечивает высокую вероятность их слияния при столкновении.
Во-вторых, реагирующая смесь должна быть очень хорошо термоизолирована, т. е. высокая температура должна поддерживаться достаточно долго, чтобы произошло необходимое число реакций и, выделившаяся за счет этого энергия, превышала энергию, затраченную на нагрев топлива.
Ещё одна проблема состояла в том, чтобы заставить ядра сблизиться на достаточно малое расстояние. Сверхвысокое давление, обеспечивающее это в звездах, объясняется невозможной на Земле силой гравитации (или притяжения масс) . В земных условиях нужное сжатие обеспечивал «обычный» ядерный взрыв, и на этом была основана водородная бомба. Взрываем небольшую атомную бомбу (принцип действия которой основан на делении тяжелых элементов урана или плутония) и получаем в эпицентре искомые условия. Если там окажется некоторое количество тяжелых изотопов водорода, то начнется неуправляемая термоядерная реакция. Подобные «эксперименты» практически одновременно были проведены в 1952-53 годах советскими и американскими физиками. Кстати, за успешное испытание водородной (термоядерной) бомбы советский физик Андрей Сахаров получил звание академика в 32 года.
Каким образом происходит разогрев и удержание плазмы высокой плотности для проведения управляемой реакции термоядерного синтеза?
Техническая проблема поддержания реакции управляемого термоядерного синтеза достаточно длительное время заключается в том, что водородная плазма, разогретая до температур сотни миллионов градусов, мгновенно испарит любой сосуд, в который заключена. На сегодняшний день не 
otvet.mail.ru
история создания и применения атомной бомбы, поражающие факторы, договор о нераспространении и испытании
Уже более 50 лет человечество использует энергию мирного атома. Но проникновение в тайны атомных ядер привело и к созданию невиданного по своей мощности и последствиям оружию массового уничтожения. Речь идет о ядерном оружии. Сегодняшняя наша встреча посвящена видам, устройству и принципу его действия. Вы узнаете, чем грозит миру применение ядерных боеприпасов и как человечество борется против ядерной угрозы.
Как все начиналось
Рождение атомной эры в истории человеческой цивилизации связано с началом второй мировой войны. За год до её начала была открыта возможность реакции деления ядер тяжелых элементов, сопровождаемая выделением колоссальной энергии. Это дало возможность создания совершенно нового вида оружия, обладающего невиданной доселе разрушительной силой.
Правительства ряда стран, включая США и Германию, привлекали к реализации этих планов лучшие научные умы и не жалели средств, для того, чтобы добиться приоритета в этой сфере. Успехи нацистов в расщеплении урана побудили Альберта Эйнштейна перед началом войны обратиться с письмом к президенту США. В этом послании он предупреждал об опасности, которая грозит человечеству, если в военном арсенале нацистов появится атомная бомба.
Фашистские войска одну за другой оккупировали европейские страны. Началась вынужденная эмиграция учёных-атомщиков в США из этих стран. И в 1942 году в пустынных районах штата Нью-Мексико начал свою работу ядерный центр. Здесь собрались лучшие физики почти со всей западной Европы. Руководство этим коллективом осуществлял талантливый американский ученый Роберт Оппенгеймер.
Мощные бомбардировки Англии немецкой авиацией вынудили английское правительство добровольно передать все разработки и ведущих специалистов в этой области США. Стечение всех этих обстоятельств позволило американской стороне занять ведущее положение в создании ядерного оружия. К весне 1944 года работы были завершены. После полигонных испытаний было решено нанести ядерные удары по японским городам.
Первыми 6 августа 1945 года познали весь ужас ядерного удара жители Хиросимы. Живые существа за одно мгновение превратились в пар. А через 3 дня на головы ничего не подозревающих жителей города Нагасаки была сброшена вторая бомба под кодовым названием «Толстяк». Только тени на асфальте остались от 70 тысяч человек, бывших в это время на улице. Всего погибли более 300 000 человек, и 200 000 получили страшные ожоги, ранения и громадные дозы облучения.
Результаты этой бомбардировки потрясли мир.
Понимая всю опасность, возникшую для послевоенного мира, Советский Союз начал активнейшую деятельность по созданию эквивалентного оружия. Это были вынужденные меры, для противостояния возникшей угрозе. Курировал эту работу сам глава НКВД Лаврентий Берия. За 3,5 года он сумел в разрушенной войной стране создать совершенно новую отрасль — атомную промышленность. Научная часть была возложена на молодого советского физика-ядерщика И. В. Курчатова. В результате титанических усилий многих коллективов ученых, инженеров и других работников за четыре послевоенных года была создана первая советская атомная бомба. Она прошла успешные испытания на полигоне Семипалатинска. Упования Пентагона на монопольное владение атомным оружием не оправдались.
Виды и доставка ядерных боеприпасов
К ядерному оружию относятся боеприпасы, принцип действия которых основан на использовании ядерной энергии. Физические принципы её получения изложены в нашей статье о ядерном реакторе.
К таким боеприпасам относятся атомные и водородные бомбы, а также нейтронное оружие. Все перечисленные виды вооружения являются оружием массового уничтожения.
Ядерные боеприпасы устанавливаются на баллистических ракетах, авиабомбах, фугасах, торпедах и артиллерийских снарядах. К предполагаемой цели они могут доставляться крылатыми, зенитными и баллистическими ракетами, а также авиацией.
Сейчас таким оружием обладают 9 государств, в общей сложности это более 16 тысяч единиц разных видов ядерного оружия. Использование даже 0,5% этого запаса способно погубить все человечество.
Атомные бомбы
Главное различие атомного реактора и атомной бомбы состоит в том, что в реакторе течение ядерной реакции контролируется и регулируется, а при ядерном взрыве её выделение происходит практически мгновенно.
Внутри корпуса бомбы находится расщепляемый материал U-235 или Pu-239. Его масса должна превышать некое критическое значение, но до осуществления ядерного взрыва делящееся вещество разделено на две или более частей. Для начала ядерной реакции необходимо привести эти части в соприкосновение. Это осуществляется химическим взрывом тротилового заряда. Образовавшаяся при этом взрывная волна сближает все части расщепляемого материала, доводя его массу до сверхкритического значения. Для U-235 критическая масса составляет 50 кг, а для Pu–239 она равна 11 кг.
Чтобы представить всю разрушительную мощь этого оружия, достаточно представить себе, что взрыв лишь 1 кг урана, эквивалентен взрыву 20 килотонн тротилового заряда.
Для начала деления ядер необходимо воздействие нейтронов и в атомных бомбах предусмотрен их искусственный источник. Для уменьшения массы и размера расщепляемого материала, используют внутреннюю оболочку из бериллия или графита, отражающую нейтроны.
Время взрыва длиться лишь миллионные доли секунды. Однако в его эпицентре развивается температура в 108К, а давление достигает фантастического значения в 1012 атм.
Устройство и механизм действия термоядерного оружия
Противостояние США и СССР в создании сверхоружия, происходило с переменным успехом.
Особенное значение придавалось использованию энергии термоядерного синтеза, подобное тому, которое происходят на Солнце и других звездах. В их недрах происходит слияние ядер изотопов водорода, сопровождающееся образованием новых более тяжелых ядер
Разработчики водородных бомб остановились на следующей конструкции: в корпусе располагается плутониевый запал (атомная бомба малой мощности) и ядерное горючее — соединение изотопа лития-6 с дейтерием.
Взрыв маломощного плутониевого заряда создает необходимое давление и температуру, а испускаемые при этом нейтроны, взаимодействуя с литием, образуют тритий. Синтез дейтерия и трития приводит к термоядерному взрыву со всеми вытекающими последствиями.
На этом этапе победу одержали советские ученые. «Отцом» теории водородной бомбы в Советском Союзе явился академик А. Д. Сахаров.
После ядерного взрыва
После ослепительно яркой вспышки атомного наземного взрыва образуется огромное грибовидное облако. Исходящее от него световое излучение вызывает возгорание построек, техники и растительности. Люди и животные получают ожоги разной степени, а также необратимые поражения органов зрения.
Тело ядерного гриба образуется благодаря нагретому взрывом воздуху. Воздушные массы, стремительно закручиваясь, взмывает до высоты 15-20 км, увлекая за собой частички пыли и дыма. Почти мгновенно образуется ударная волна — область огромного давления и температуры в десятки тысяч градусов. Она перемещается со скоростью в несколько раз превышающей скорость звука, сметая все на своем пути.
Следующий поражающий фактор — это проникающая радиация, состоящая из потоков гамма излучения и нейтронов. Радиация ионизирует клетки живых существ, поражая нервную систему и мозг. Время ее воздействия 10-15 секунд, а дальность 2-3 км от эпицентра взрыва.
На расстояние в сотни километров наблюдается радиоактивное загрязнение местности. Оно состоит из осколков деления ядерного горючего и усугубляется выпадением радиоактивных осадков. Интенсивность радиоактивного заражения максимальна после взрыва, но по истечению вторых суток ослабевает почти в 100 раз.
Вездесущие нейтроны, ионизируя воздух, порождают кратковременный электромагнитный импульс, который способен вывести из строя электронную аппаратуру, нарушить проводную и беспроводную системы связи.
Ядерное оружие называют оружием массового поражения, поскольку оно несет огромнейшие человеческие жертвы и разрушения непосредственно во время и сразу после взрыва. Радиация, полученная людьми и животными, оказавшимися в зоне поражения, становится причиной лучевой болезни, часто завершающейся гибелью всех облученных существ.
Нейтронное оружие
Разновидностью термоядерного оружия являются нейтронные боеприпасы. В них отсутствует оболочка, поглощающая нейтроны и помещен дополнительный источник этих частиц. Поэтому их главным поражающим фактором является проникающая радиация. Её воздействие приводит к гибели людей, оставляя почти нетронутыми постройки и технику противника.
Борьба мирового сообщества против ядерной угрозы
Совокупный запас ядерного оружия в мире сейчас эквивалентен 1 млн бомб сброшенных на Хиросиму. И тот факт, что пока удаётся жить без ядерной войны во многом заслуга ООН и всего мирового сообщества.
Страны владеющие ядерным оружием, входят в так называемый «Ядерный клуб». Сейчас он насчитывает 9 участников. Этот список расширяется.
СССР занял в ядерной политике очень чёткую позицию. В 1963 году именно в Москве был подписан договор, запрещающий испытания ядерного оружия в 3-х средах: в атмосфере, космосе и под водой.
Более всеобъемлющий договор был принят на ассамблее ООН в 1996 году. Свои подписи по ним поставили уже 131 государство.
Создана специальная комиссия, осуществляющая контроль над событиями, связанными с ядерными испытаниями. Несмотря на предпринимаемые усилия, ряд государств продолжают проводить ядерные испытания. Мы с вами стали свидетелями того, как Северная Корея провела шесть испытаний ядерного оружия. Она использует свой ядерный потенциал как акт устрашения и попытку занять господствующее положение в мире.
Российская федерация сейчас занимает второе место в мире по ядерному потенциалу. Ядерные силы России состоят из наземного, авиационного и морского компонента. Но в отличие от КНДР военная мощь нашей страны служит фактором сдерживания, обеспечивающим мирное развитие государства.
Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя в группе ВКонтакте. А ещё — спасибо, если ты нажмёшь на одну из кнопочек «лайков»:
Вы можете оставить комментарий к докладу.
www.doklad-na-temu.ru
история создания, устройство и поражающие факторы
Федеральное агентство по образованию
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга (РЭТЭМ)
Курсовая работа
По дисциплине «ТГ и В»
Ядерное оружие: история создания, устройство и поражающие факторы
Студент гр.227
Толмачёв М.И.
Руководитель
Преподаватель кафедры РЭТЭМ,
Хорев И.Е.
Томск 2010 г.
Реферат
Курсовая работа ___ стр., 11 рисунков, 6 источников.
В данном курсовом проекте рассмотрены ключевые моменты в истории создания ядерного оружия. Показаны основные виды и характеристики атомных снарядов.
Приведена классификация ядерных взрывов. Рассмотрены различные формы выделения энергии при взрыве; виды её распространения и действия на человека.
Изучены реакции, протекающие во внутренних оболочках ядерных снарядов. Подробно описаны поражающие факторы ядерных взрывов.
Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2003
Содержание
Введение
1. История создания и развития ядерного оружия
2. Атомное оружие — оружие массового поражения
2.1 Ядерное оружие
2.2 Виды ядерных зарядов
2.3 Мощность ядерных боеприпасов
2.4 Поражающие факторы ядерного взрыва
2.4.1 Ударная волна
2.4.2 Световое излучение
2.4.3 Проникающая радиация
2.4.4 Радиоактивное заражение
2.4.5 Электромагнитный импульс
2.5 Виды ядерных взрывов
3 Устройство и принцип действия ядерного оружия
3.1 Основные элементы ядерных боеприпасов
3.2 Строение ядерной бомбы
3.3 Устройство термоядерной бомбы
3.4 Нейтронная бомба
Заключение
Литература
Строение электронной оболочки было достаточно изучено к концу XIX века, но знаний о строении атомного ядра было очень мало, и к тому же, они были противоречивы.
В 1896 году было открыто явление, получившее название радиоактивности (от латинского слова «радиус» — луч). Это открытие сыграло важную роль в дальнейшем излучении строения атомных ядер. Мария Склодовская-Кюри и Пьер
Кюри установили, что, кроме урана, еще торий, полоний и химические соединения урана с торием обладает таким же излучением, что и уран.
Продолжая исследования, они выделили в 1898 году из урановой руды вещество в несколько миллионов раз более активное, чем уран, и назвали его радием, что значит лучистый. Вещества, обладающие излучением подобно урану или радию, получили название радиоактивных, а само явление стали называть радиоактивностью.
В XX веке наука сделала радикальный шаг в изучении радиоактивности и применении радиоактивных свойств материалов.
В настоящее время 5 стран имеют в своём вооружение ядерное оружие: США, Россия, Великобритания, Франция, Китай и в ближайшие годы этот список пополниться.
Сейчас трудно оценить роль ядерного оружия. С одной стороны, это мощное средство устрашения, с другой — самый эффективный инструмент укрепления мира и предотвращения военного конфликтами между державами.
Задачи, стоящие перед современным человечеством — не допустить гонку ядерного вооружения ведь научные знания могут служить и гуманным, благородным целям.
В 1905 Альберт Эйнштейн издал свою специальную теорию относительности. Согласно этой теории, соотношение между массой и энергией выражено уравнением E = mc2 , которое значит, что данная масса (m) связана с количеством энергии (E) равной этой массе, умноженной на квадрат скорости света (c). Очень малое количество вещества эквивалентно к большому количеству энергии. Например, 1 кг вещества, преобразованного в энергию был бы эквивалентен энергии, выпущенной, при взрыве 22 мегатонн тротила.
В 1938 г, в результате экспериментов немецким химикам Отто Хана и Фритца Страссманна, удается разбить атом урана на две приблизительно равных части при помощи бомбардировки урана нейтронами. Британский физик Роберт Фриш, объяснил как при делении ядра атома выделяется энергия.
В начале 1939 года французский физик Жолио-Кюри сделал вывод, что возможна цепная реакция, которая приведет к взрыву чудовищной разрушительной силы и что уран может стать источником энергии, как обычное взрывное вещество.
Это заключение стало толчком для разработок по созданию ядерного оружия. Европа была накануне Второй мировой войны, и потенциальное обладание таким мощным оружием подталкивало на быстрейшее его создание, но тормозом стала проблема наличия большого количества урановой руды для широкомасштабных исследований.
Над созданием атомного оружия трудились физики Германии, Англии, США, Японии, понимая, что без достаточного количества урановой руды невозможно вести работы. США в сентябре 1940 года закупили большое количество требуемой руды по подставным документам у Бельгии, что и позволило им вести работы над созданием ядерного оружия полным ходом.
ядерное оружие взрыв снаряд
Перед началом Второй мировой войны Альберт Эйнштейн написал письмо президенту США Франклину Рузвельту. В нем якобы говорилось о попытках нацистской Германии очистить Уран-235, что может привести их к созданию атомной бомбы. Сейчас стало известно, что германские учёные были очень далеки от проведения цепной реакции. В их планы входило изготовление «грязной», сильно радиоактивной бомбы.
Как бы то ни было, правительством Соединённых Штатов было принято решение — в кратчайшие сроки создать атомную бомбу. Этот проект вошел историю как «Manhattan Project». Следующие шесть лет, с 1939 по 1945, на проект Манхэттен было потрачено более двух биллионов долларов. В Oak Ridge, штат Теннеси, был построен огромный завод по очистке урана. Был предложен способ очистки в котором газовая центрифуга отделяла легкий Уран-235 от более тяжелого Урана-238.
На территории Соединенных Штатов, в пустынных просторах штата Нью-Мексико, в 1942 году был создан американский ядерный центр. Над проектом работало множество учёных, главным же был Роберт Оппенгеймер. Под его началом были собраны лучшие умы того времени не только США и Англии, но практически всей Западной Европы. Над созданием ядерного оружия трудился огромный коллектив, включая 12 лауреатов Нобелевской премии. Работа в лаборатория, не прекращалась ни на минуту.
В Европе тем временем шла Вторая мировая война, и Германия проводила массовые бомбардировки городов Англии, что подвергало опасности английский атомный проект “Tub Alloys”, и Англия добровольно передала США свои разработки и ведущих ученых проекта, что позволило США занять ведущее положение в развитии ядерной физики (создания ядерного оружия).
16 июля 1945 года, яркая вспышка озарила небо над плато в горах Джемеза на севере от Нью-Мехико. Характерное облако радиоактивной пыли, напоминающее гриб, поднялось на 30 тысяч футов. Все что осталось на месте взрыва — фрагменты зеленого радиоактивного стекла, в которое превратился песок. Так было положено начало атомной эре.
К лету 1945 года американцам удалось собрать две атомные бомбы, получившие названия «Малыш» и «Толстяк». Первая бомба весила 2722 кг и была снаряжена обогащенным Ураном-235. «Толстяк» с зарядом из Плутония-239 мощностью более 20 кт имела массу 3175 кг.
Утром 6 августа 1945 г. над Хиросимой была сброшена бомба «Малыш».9 августа еще одна бомба была сброшена над городом Нагасаки. Общие людские потери и масштабы разрушений от этих бомбардировок характеризуются следующими цифрами: мгновенно погибло от теплового излучения (температура около 5000 градусов С) и ударной волны — 300 тысяч человек, еще 200 тысяч получили ранение, ожоги, облучились. На площади 12 кв.км были полностью разрушены все строения. Эти бомбардировки потрясли весь мир.
Считается, что эти 2 события положили начало гонке ядерных вооружений.
Но уже 1946 году в СССР были открыты и сразу же стали разрабатываться крупные месторождения урана более высокого качества. В районе г. Семипалатинска был построен испытательный полигон. А 29 августа 1949 года на этом полигоне было подорвано первое советское ядерное устройство под кодовым названием «РДС-1». Событие, происшедшее на Семипалатинском полигоне, известило мир о создании в СССР ядерного оружия, что положило конец американскому монополизму на владение новым для человечества оружием.
Ядерное или атомное оружие — оружие взрывного действия, основанного на использовании ядерной энергии, освобождающейся при цепной ядерной реакции деления тяжёлых ядер или термоядерной реакции синтеза лёгких ядер. Относится к оружию массового поражения (ОМП) наряду с биологическим и химическим.
Ядерный взрыв — это процесс мгновенного выделения большого количества внутриядерной энергии в ограниченном объеме.
Центр ядерного взрыва — точка, в которой происходит вспышка или находится центр огненного шара, а эпицентром — проекцию центра взрыва на земную или водную поверхность.
Ядерное оружие является самым мощным и опасным видом оружия массового поражения, угрожающим всему человечеству невиданными разрушениями и уничтожением миллионов людей.
Если взрыв происходит на земле или довольно близко от ее поверхности, то часть энергии взрыва передается поверхности Земли в виде сейсмических колебаний. Возникает явление, которое по своим особенностям напоминает землетрясение. В результате такого взрыва образуются сейсмические волны, которые через толщу земли распространяется на весьма большие расстояния. Разрушительное действие волны ограничивается радиусом в несколько сот метров.
В результате чрезвычайно высокой температуры взрыва возникает яркая вспышка света, интенсивность которой в сотни раз превосходит интенсивность солнечных лучей, падающих на Землю. При вспышке выделяется огромное количество тепла и света. Световое излучение вызывает самовозгорание воспламеняющихся материалов и ожоги кожи у людей в радиусе многих километров.
mirznanii.com
Ядерное оружие – принцип действия и поражающие факторы
Краткое содержание статьи:
Ядерное оружие – это серия всевозможных боеприпасов, включая бомбы и ракеты, а также системы, обеспечивающие доставку заряда на территорию врага. Сама по себе ядерная боеголовка – это сверхмощное вооружение, главным принципом которого является взрыв, получаемый вследствие запущенного в нём неуправляемого ядерного распада.
В современной геополитике ядерное оружие может служить для получения статуса так называемой сверхдержавы. Самой страной разработка такого вида вооружения рассматривается как средство сдерживания возможного врага. Сам по себе статус «сверхдержава» страна получает не потому, что имеет несколько бомб с ядерным содержимым, а потому, что смогла разработать это самое содержимое. Ведь процесс разработки и производства ядерной боеголовки настолько сложный, опасный, и дорогой, что лишь страны с самой успешной экономикой могут позволить себе построить заводы для производства таких боеприпасов. Ко всему прочему, следует добавить, что для получения активной части, необходим только качественный материал. Не достаточно просто взять и заполнить бомбу обыкновенным ураном или плутонием, так как эти элементы в природе имеют огромное количество примесей, снижающих качество прохождения реакции. Боезапасы, полученные таким путём, так и называются – «Грязные бомбы», и при их использовании взрыв происходит не ядерный, а обыкновенный, с помощью тротила и прочих взрывчатых веществ, добавленных в активную часть боезапаса, из-за невозможности запуска непосредственно самого ядерного распада. Главным поражающим фактором такого рода оружия – является заражение огромных территорий врага начинкой «грязной бомбы». В отличие от грязных типов вооружения, для производства ядерного оружия – нужны специальные производственные мощности по так называемому «обогащению» содержимого активной части боеголовки.
Основные принципы обогащения
Наиболее эффективны в качестве начинки боеголовки такие элементы как уран и плутоний. Но не стоит забывать, что они необходимы для производства в изменённом состоянии своих орбиталей. Так, уран должен быть 235, а плутоний – 239. В бомбах на урановой основе возможны вариации с содержанием урана, но практически всегда его содержание в активной части боеголовки не бывает ниже 80%. Такое содержание является порогом прохождения ядерной реакции. Если в уране будет больше примесей, то цепочки в реакции не получится, так как изотопы будут терять энергомассу в примесях, не запуская реакцию в соседних атомах.
Но не всегда в активной части боеголовки применяют уран. Дело в том, что на территории страны, разрабатывающей данный вид вооружения, может не быть залежей урана, и стране придётся закупать его за рубежом. Понятное дело что страна, продающая такой опасный товар, идёт на риск, поэтому цена таких сделок крайне высока. При этом, мировое сообщество всячески препятствует прохождению таких сделок. Именно поэтому целесообразнее закупить за рубежом уран 238, и подвергнув его воздействию нейтронов получить плутоний 239, который пригоден для проведения цепной реакции в боеголовке.
Самые мощные ядерные страны прибегают к комбинированию двух этих изотопов для обеспечения наибольшей мощности своего оружия. Новое оружие содержит сплавы двух элементов с содержанием урана 25-30%, и плутония около 70%.
Поражающее действие ядерного оружия
Перепад давления воздуха вызывает ужасную взрывную волну и чудовищный ветер, стремящийся из зоны более высокого давления в зону более низкого. Смертельно опасна как сама волна, так и ветер, так как его мощь позволяет сдуть здания, и сооружения, не рассчитанные под ядерный удар.
Излучение света при взрыве такого рода, обычно длящееся не больше нескольких десятков секунд, но настолько мощное, что выжигает и обугливает всё, что находится в зоне его влияния.
Применение оружия несёт проникающего рода радиационное воздействие на всё живое и не живое в радиусе до 50 километров от очага взрыва. У живых существ наиболее подвержен влиянию костный мозг, отвечающий за образование красных кровяных телец, переносящих кислород к тканям. Вызывает так называемую «лучевую болезнь», которая практически не поддаётся лечению, а в случае войны – является приговором.
Заражение радиацией территорий страны подвергшейся удару. Чудовищная поражающая составляющая, действие которой может длиться на протяжении сотен лет, и обуславливается лишь временем полураспада и распада радиоактивных изотопов ядерного оружия. Заражается всё: строения, земля, вода, живые организмы. Даже осадки представляют опасность так как в воздухе присутствуют частички заражённой пыли, и формируясь в облаках в осадки, оказывают негативное влияние на всё попавшее под них.
Радиоудар, или так называемый электромагнитный удар, во время вспышки выводит из строя все полупроводниковые детали, а также микросхемы машин и механизмов в зоне влияния. Средства, не защищённые от ядерного взрыва, мгновенно становятся неисправными.
Понимая опасность приведённых выше факторов, ядерные страны с большой долей вероятности никогда не станут использовать данный тип вооружения вблизи своих территорий, так как негативные эффекты, разносимые воздухом, грунтовыми водами и реками могут воздействовать на любую территорию, в том числе и свою. Из-за крайне высокого риска заражения своей территории и населения применение оружия с ядерным содержимым приемлемо только для удалённых друг от друга стран.
Испытания ядерного оружия
До недавнего времени в мировой геополитике было лишь два конкурента – СССР и США, обладавших таким видом вооружений.
Естественно, что постоянно совершенствовались как сами боеголовки, так и ракетоносители, позволявшие доносить их на территорию возможного врага. Велась работа, как над точностью ракеты, так и над дальностью её полёта.
Однако, понимая вредность для экологии испытания ядерного оружия, было принято решение отрабатывать баллистические испытания ракетоносителей без боеголовок. Таким образом, можно было сосредоточить внимание на работе над ракетой.
Реальных испытаний в боевых условиях задокументировано всего два за всю историю человечества. Оба они произошли в 1945 году и привели к победе союзников над Японией. Погибло огромное количество людей, выжившие после трагедии до сегодняшнего дня страдают от последствий заражения, а территории, заражённые этими ударами – это суровое напоминание сильным мира сего о тленности нашего бытия.
В сравнении с современными аналогами ядерного оружия, те два были – ничтожны, но и они с точки зрения простого обывателя – ужасающи.
В современных ракетоносителях, которые Вы могли видеть по телевизору и во время парадов находится не одна, а несколько ядерных боеголовок. Зачастую в одной современной такой ракете их не менее 16, а иногда и 32. Делается это для преодоления противоракетной защиты возможного врага, так как если хотя бы одна ракета её пройдёт, то разделится на несколько десятков зарядов, несущих ужасающие последствия врагу.
Поскольку в современном мире уже несколько государств имеют в своём арсенале ядерное оружие, при чём, количества его достаточно для полного уничтожения планеты, то и применять его – значит пойти на риск уничтожения апокалиптического характера.
Понимая это, страны уже обладающие ядерными вооружениями стремятся любыми методами препятствовать странам, только начавшим его разрабатывать. Никто из ядерных сверхдержав не хочет себе получить ещё одного возможного противника, так как это сопряжено с возведением комплексов противоракетной обороны и комплекса, ответных мер, направленных на преодоление возможного обезоруживающего удара.
Ещё на этапе разработки на такие страны налагают всевозможные санкции, призванные подорвать их экономику, и всячески угрожают через информационное поле.
Особые опасения в последнее время вызывают слухи о том что новое оружие, как США, так и России обладает технологиями полного преодоления комплексов противоракетной обороны, а это, согласитесь, страшно, если речь идёт о ядерном оружии. Как заявил министр обороны России Шойгу: «Ракеты, оснащаемые новыми модулями, разработанными и внедрёнными в существующие образцы – позволяют преодолеть любую ПРО»
Ракеты обладают своей навигационной системой, и при приближении любого объекта к себе, будь то снаряд или ракета, делают резкий манёвр в сторону, который повторить преследующему объекту не под силу.
mansbest.ru
Какой принцип действия атомной бомбы??? 7
А теперь рассмотрим, как происходит реакция термоядерного синтеза. Во-первых, для того, чтобы эта реакция произошла, надо чтобы взаимодействующие ядра освободились от своих электронов и превратились в так называемую ионизированную плазму. Этого легко достичь, разогрев атомы дейтерия до температуры, при которой электроны приобретают достаточную энергию, чтобы оторваться от ядер. Вторым условием протекания реакции термоядерного синтеза является сближение ядер на расстояние меньше 10 –13 см, когда начинает эффективно действовать короткодействующая ядерная сила притяжения. В ионизированной плазме, для того чтобы сблизить ядра необходимо преодолеть дальнодействующую силу электростатического (кулоновского) отталкивания, возникающую при сближении заряженных частиц одного знака. Преодолеть эту силу можно, придав заряженным ядрам кинетическую энергию, достаточную для преодоления электростатического барьера. В случае плазмы дейтерия эта сила составляет минимум 10 кэВ, при которой вероятность образования гелия при столкновении двух ядер дейтерия становится чуть выше нуля. Чем больше кинетическая энергия столкновения ядер дейтерия, тем выше вероятность возникновения реакции термоядерного синтеза. Кинетическая энергия частицам передаётся при разогреве плазмы до сверхвысоких температур. Энергия 10 кэВ соответствует температуре плазмы в 100 миллионов градусов. Наиболее эффективно реакция термоядерного синтеза проходит при температуре 200 миллионов градусов. Резюмируя вышесказанное, получение полезной термоядерной энергии возможно лишь при выполнении следующих условий. Во-первых, предназначенная для синтеза смесь должна быть нагрета до температуры, при которой кинетическая энергия ядер обеспечивает высокую вероятность их слияния при столкновении. Во-вторых, реагирующая смесь должна быть очень хорошо термоизолирована, т. е. высокая температура должна поддерживаться достаточно долго, чтобы произошло необходимое число реакций и, выделившаяся за счет этого энергия, превышала энергию, затраченную на нагрев топлива. Ещё одна проблема состояла в том, чтобы заставить ядра сблизиться на достаточно малое расстояние. Сверхвысокое давление, обеспечивающее это в звездах, объясняется невозможной на Земле силой гравитации (или притяжения масс) . В земных условиях нужное сжатие обеспечивал «обычный» ядерный взрыв, и на этом была основана водородная бомба. Взрываем небольшую атомную бомбу (принцип действия которой основан на делении тяжелых элементов урана или плутония) и получаем в эпицентре искомые условия. Если там окажется некоторое количество тяжелых изотопов водорода, то начнется неуправляемая термоядерная реакция. Подобные «эксперименты» практически одновременно были проведены в 1952-53 годах советскими и американскими физиками. Кстати, за успешное испытание водородной (термоядерной) бомбы советский физик Андрей Сахаров получил звание академика в 32 года. Каким образом происходит разогрев и удержание плазмы высокой плотности для проведения управляемой реакции термоядерного синтеза? Техническая проблема поддержания реакции управляемого термоядерного синтеза достаточно длительное время заключается в том, что водородная плазма, разогретая до температур сотни миллионов градусов, мгновенно испарит любой сосуд, в который заключена. На сегодняшний день неscience.ques.ru