Kiloton horror eller hva er en atom-eksplosjon?

Kjernefysiske våpen - den mest forferdelige måten å ødelegge menneskeskapte

16. juli 1945 ved US Air Force Base i New Mexico, oppstod en hendelse som forandret hele den etterfølgende historien til menneskeheten. På 5 timer 30 minutter lokal tid ble verdens første atomvåpen Gadget, med en kapasitet på 20 kiloton i TNT, eksplodert her. Ifølge øyenvitner, eksplosjons lysstyrke overskredet sollyset ved middagstid, og den skyformede soppformen på bare fem minutter nådde en høyde på 11 kilometer. Disse vellykkede forsøkene var begynnelsen på en ny æra av menneskeheten - kjernefysisk. På bare noen få måneder vil folkene i Hiroshima og Nagasaki fullt ut oppleve kraften og raseriet av det skapt våpenet.

Amerikanerne hadde ikke monopol på atomvåpen i lang tid, og de neste fire tiårene ble en periode med tøff konfrontasjon mellom USA og Sovjetunionen, som ble inkludert i historiebøker kalt den kalde krigen. Kjernevåpen i dag er den viktigste strategiske faktoren som alle må regne med. I dag inneholder eliten nukleær klubben faktisk åtte stater, flere flere land er seriøst engasjert i etableringen av atomvåpen. De fleste av kostnadene er i arsenalet i USA og Russland.

Hva er en nukleær eksplosjon? Hva er de som og hva er fysikken til en atomeksplodering? Er moderne atomvåpen forskjellig fra de anklagene som ble tapt på japanske byer for sytti år siden? Vel og det viktigste: Hva er de viktigste slående faktorene til en atomeksplodering, og er det mulig å forsvare seg mot deres innvirkning? Alt dette vil bli diskutert i dette materialet.

Fra historien til dette problemet

Slutten av det 19. og første kvartal av det 20. århundre ble for atomfysikk en periode med enestående gjennombrudd og fantastiske prestasjoner. Ved midten av 1930-tallet hadde forskere gjort nesten alle de teoretiske funnene som gjorde det mulig å skape en atomfaktor. I begynnelsen av 1930-tallet ble atomkjernen først splittet, og i 1934 patenterte den ungarske fysikeren Silard utformingen av en atomreaktor.

I 1938 oppdaget tre tyske forskere - Fritz Strassmann, Otto Hahn og Lisa Meitner - fisjonen av uran under nøytronbombardement. Dette var den siste stoppen på veien til Hiroshima, snart mottok den franske fysikeren Frederic Joliot-Curie et patent for utformingen av en uranbombe. I 1941 fullførte Fermi kjernekjedereaksjonsteorien.

Robert Oppenheimer - far til den amerikanske atombomben

På dette tidspunktet rullet verden uforgjengelig inn i en ny global krig, så forskningen fra forskere som var rettet mot å skape våpen med enestående knusningskraft, kunne ikke gå ubemerket. Stor interesse for slike studier viste ledelsen til Hitlers Tyskland. Har en utmerket vitenskapelig skole, kan dette landet vel være den første til å skape kjernevåpen. Dette prospektet forstyrret de ledende forskerne, de fleste av dem var ekstremt tysk. I august 1939, på forespørsel fra sin venn Sylard, skrev Albert Einstein et brev til USAs president, som angir faren for en atombomb i Hitler. Resultatet av denne korrespondansen var først Urankomiteen, og deretter Manhattan-prosjektet, som førte til etableringen av amerikanske atomvåpen. I 1945 hadde USA allerede tre bomber: Plutonium "little thing" (Gadget) og "Fat Man" (Fat Boy), og også uran "Little Boy" (liten gutt). "Foreldrene" til den amerikanske NW er forskerne Fermi og Oppenheimer.

16. juli 1945 på stedet i New Mexico, underminerte de "små tingene", og i august falt "Kid" og "Fat Man" på japanske byer. Resultatene av bombingen overgikk alle forventninger til militæret.

I 1949 oppstod atomvåpen i Sovjetunionen. I 1952 testet amerikanerne først den første enheten, som var basert på atomfusion, ikke forfall. Snart ble den termonukleære bomben opprettet i Sovjetunionen.

I 1954 blåste amerikanerne opp en 15 megaton trinitrotoluen-enhet. Men den kraftigste atomkreftingen i historien fant sted noen år senere - en tsar-bomba på 50 megaton ble blåst opp på Novaya Zemlya.

Heldigvis, både i Sovjetunionen og i USA, forsto de raskt hva en storskala kjernekrig kunne føre til. Derfor undertegnet supermaktene i 1967 PT ikke-spredningstraktaten. Senere ble det utviklet en rekke avtaler knyttet til dette området: SALT-I og SALT-II, START-I og START-II, etc.

Sovjetisk "Tsar Bomb" AN 602 med en kapasitet på 58 megaton, eksplodert 30. oktober 1961 på Novaya Zemlya

Nukleare eksplosjoner i Sovjetunionen ble utført på Novaya Zemlya og i Kasakhstan, testet amerikanerne sine atomvåpen på et teststed i staten Nevada. I 1996 aksepterte vi en avtale om å forby noen test av atomvåpen.

Hvordan er atombomben?

En kjernefysisk eksplosjon er en kaotisk prosess for å frigjøre en enorm mengde energi som dannes som et resultat av en kjernefysisk fisjon eller syntesereaksjon. Lignende og sammenlignbare kraftprosesser forekommer i dybden av stjerner.

Kjernen til et atom av et hvilket som helst stoff er delt når nøytroner absorberes, men for de fleste elementene i periodisk tabell krever dette å bruke betydelig energi. Imidlertid er det elementer som er i stand til en slik reaksjon under påvirkning av nøytroner, som har noen - selv minimal energi. De kalles fissile.

Uran-235 eller plutonium-239 isotoper brukes til å skape atomvåpen. Det første elementet finnes i jordskorpen, det kan isoleres fra naturlig uran (anrikning), og plutonium av våpen-klasse oppnås kunstig i kjernereaktorer. Det finnes andre fissile elementer som teoretisk kan brukes i atomvåpen, men kvitteringen deres er forbundet med store vanskeligheter og kostnader, slik at de nesten aldri blir brukt.

Hovedtrekk ved en atomreaksjon er dens kjede, det vil si selvbærende natur. Når et atom bestråles med nøytroner, bryter det opp i to fragmenter med frigjøring av en stor mengde energi, så vel som to sekundære neutroner, som igjen kan forårsake fisjon av nærliggende kjerner. Så prosessen blir cascading. Som et resultat av en kjernekjedereaksjon på kort tid, dannes en enorm mengde "fragmenter" av forfallende kjerner og atomer i form av et høytemperaturplasma: nøytroner, elektroner og kvanta elektromagnetisk stråling i et svært begrenset volum. Denne blodproppen vokser raskt og danner en sjokkbølge med enorm destruktiv kraft.

Enheten til den første sovjetiske atombomben

Det overveldende flertallet av moderne atomvåpen virker ikke på grunnlag av en kjedeavfallsreaksjon, men på grunn av fusjon av kjernene av lette elementer, som starter ved høye temperaturer og høyt trykk. I dette tilfellet frigjøres en enda større mengde energi enn under forfall av kjerner som uran eller plutonium, men i prinsippet endres ikke resultatet - en region med høytemperaturplasma dannes. Slike transformasjoner kalles termonukleære fusjonsreaksjoner, og ladningene de brukes i er termonukleære.

Separat bør det sies om spesielle typer atomvåpen, hvor det meste av fisjonen (eller syntesen) er rettet mot en av skadefaktorene. Disse inkluderer nøytronmunisjoner som genererer en strøm av hard stråling, så vel som den såkalte koboltbomben, som gir maksimal strålingsforurensning av området.

Hva er atomvåpeneksplosjonene?

Det er to hovedklassifiseringer av atomeksplosjoner:

  • på makten;
  • etter plassering (ladestatus) på eksplosjons tidspunktet.

Kraft er det definerende kjennetegn ved en atomeksplodering. Det avhenger av radiusen til sonen for fullstendig ødeleggelse, samt størrelsen på territoriet forurenset av stråling.

For å estimere denne parameteren brukes TNT-ekvivalenten. Det viser hvor mye trinitrotoluen som må blåses opp for å få sammenlignbar energi. I følge denne klassifiseringen er det følgende typer kjernefysiske eksplosjoner:

  • ultra liten;
  • liten;
  • medium;
  • store;
  • ekstra stor.

Ved ultralow (opp til 1 kT) eksplosjon dannes en fireball med en diameter på ikke mer enn 200 meter og en soppsky med en høyde på 3,5 km. Super-store har en kraft på mer enn 1 mT, deres fireball overstiger 2 km, og høyden på skyen er 8,5 km.

Ulike typer nukleare eksplosjoner

Et like viktig trekk er plasseringen av kjernefysisk ladning før eksplosjonen, samt miljøet der det forekommer. På denne bakgrunn utmerker seg følgende typer kjernefysiske eksplosjoner:

  • Aspirerte. Senteret kan være i en høyde på flere meter til tiere, eller til og med hundrevis av kilometer over bakken. I sistnevnte tilfelle tilhører den kategorien av høy høyde (fra 15 til 100 km). En luftkjerneeksplosjon har en sfærisk blitsform;
  • Plass. For å falle inn i denne kategorien må den ha en høyde over 100 km;
  • Ground. Denne gruppen omfatter ikke bare eksplosjoner på jordens overflate, men også i en høyde på flere meter over den. De passerer med jordens utslipp og uten det;
  • Underground. Etter undertegnelsen av traktaten om forbud mot testing av atomvåpen i atmosfæren, på jorden, under vann og i rommet (1963), var denne typen den eneste mulige måten å teste kjernevåpen på. Det utføres på forskjellige dybder, fra flere titalls til hundrevis av meter. Under jordens tykkelse dannes et hulrom eller en sammenbruddskolonne, kraften av sjokkbølgen er betydelig svekket (avhengig av dybden);
  • Water. Avhengig av høyden kan det være kontaktfritt og kontakt. I sistnevnte tilfelle dannet en undervannsjokkbølge;
  • Underwater. Dybden er forskjellig, fra flere ti hundre meter. På dette grunnlag har den sine egne egenskaper: tilstedeværelsen eller fraværet av "Sultan", typen av radioaktiv forurensning, etc.

Hva skjer i en atomeksplodering?

Etter reaksjonens start avgis en betydelig mengde varme- og strålingsenergi innen kort tid og i et svært begrenset volum. Som et resultat øker temperatur og trykk i midten av en atomeksplodering til enorme verdier. Fra det fjerne, oppfattes denne fasen som en meget lysende prikk. På dette stadiet konverteres det meste av energien til elektromagnetisk stråling, hovedsakelig i røntgenpartiet av spekteret. Den kalles den primære.

Omgivende luft oppvarmes og eksploderes fra eksplosjonsstedet ved supersoniske hastigheter. En sky er dannet og en sjokkbølge dannes, som er løsrevet fra den. Dette skjer ca. 0,1 msek etter starten av reaksjonen. Når det kjøler seg, vokser skyen og begynner å stige, dra langs de infiserte jordpartiklene og luften. På epicenteret av dannelsen av en trakt fra en atomeksplodering.

Kjerneaktige reaksjoner som forekommer på dette tidspunktet, blir kilden til en rekke forskjellige strålinger, fra gammastråler og nøytroner til høy-energi-elektroner og atomkjerner. Slik oppstår penetrerende stråling av en atomeksponering - en av de viktigste skadelige faktorene for atomvåpen. I tillegg påvirker denne strålingen atomer av det omgivende stoffet, gjør dem til radioaktive isotoper som infiserer området.

Gamma-stråling ioniserer atomer av miljøet, og skaper en elektromagnetisk puls (EMP), som deaktiverer alle elektroniske enheter i nærheten. Den elektromagnetiske pulsen til atmosfæriske eksplosjoner i høy himmel breder seg til et mye større område enn med jord eller lav høyde.

Hva er farlige atomvåpen og hvordan å beskytte mot det?

De viktigste slående faktorene i en atomeksplodering:

  • lysutslipp;
  • sjokkbølge;
  • penetrerende stråling;
  • forurensning av området;
  • elektromagnetisk puls.

Hvis vi snakker om en grunneksplosjon, går halvparten av sin energi (50%) til dannelsen av en sjokkbølge og en trakt, ca 30% kommer fra stråling av en atomeksponering, 5% fra en elektromagnetisk puls og gjennomtrengende stråling, og 15% fra forurensning av terrenget.

Hiroshima etter bombingen

Lysstrålingen av en atomeksponering er en av de viktigste skadelige faktorene for atomvåpen. Det er en kraftig flux av strålende energi, som inkluderer stråling fra ultrafiolett, infrarød og synlig del av spekteret. Kilden er en eksplosjonssky i de tidlige stadier av eksistens (ildkule). På denne tiden har den en temperatur på 6 til 8000 ° C.

Lysstråling forplantes nesten umiddelbart, varigheten av denne faktoren beregnes i sekunder (opp til maksimalt 20 sekunder). Men til tross for kort varighet er lysstråling veldig farlig. På kort avstand fra epicentret brenner det alle brennbare materialer, og på avstand fører det til store branner og branner. Selv i betydelig avstand fra eksplosjonen kan det skade synlighetens organer og hudforbrenninger.

Siden strålingen fortplantes i en rett linje, kan enhver ikke-gjennomsiktig barriere bli et forsvar mot det. Denne skadelige faktoren er betydelig svekket i nærvær av røyk, tåke eller støv.

Støtbølgen av en atomeksponering er den farligste faktoren av atomvåpen. Mest skade på mennesker, samt ødeleggelse og skade på gjenstander skjer nettopp på grunn av dens innvirkning. Støtbølgen er et område med skarp komprimering av mediet (vann, jord eller luft), som beveger seg i alle retninger fra epicenteret. Hvis vi snakker om atmosfærisk eksplosjon, er hastigheten på sjokkbølgen 350 m / s. Med økende avstand faller hastigheten raskt.

Støtfanget av en atomeksplodering tar ned en bygning. Skudd tatt under øvelsen

Denne skadelige faktoren har en direkte effekt på grunn av for høyt trykk og hastighet, så vel som en person kan lide av ulike rusk som den bærer. Nærmere på bølgeepisentet forårsaker alvorlige seismiske vibrasjoner som kan bringe ned underjordiske fasiliteter og kommunikasjon.

Det skal forstås at verken bygninger eller til og med spesielle lyskilder vil kunne beskytte mot en sjokkbølge i umiddelbar nærhet av epicenteret. Imidlertid er de ganske effektive på en betydelig avstand fra den. Den ødeleggende kraften til denne faktoren reduserer terrengets bretter betydelig.

Penetrerende stråling. Denne skadelige faktoren er en strøm av hard stråling, som består av nøytroner og gammastråler som slippes ut fra eksplosjonens epicenter. Dens effekt, som lyset, er kortvarig, fordi den er sterkt absorbert av atmosfæren. Penetrerende stråling er farlig i 10-15 sekunder etter en atomeksplodering. Av samme grunn kan det påvirke en person bare på en relativt kort avstand fra epicenteret - 2-3 km. Når det fjernes fra det, reduseres eksponeringsnivået raskt.

Passerer gjennom kroppens vev, ioniserer strømmen av partikler molekylene, forstyrrer den normale strømmen av biologiske prosesser, noe som fører til svikt i de viktigste systemene i kroppen. Ved alvorlige lesjoner oppstår strålingssykdom. Denne faktoren har en ødeleggende effekt på enkelte materialer, og forstyrrer også elektroniske og optiske enheter.

For å beskytte mot penetrerende stråling brukes absorberende materialer. For gammastråling er disse tunge elementer med en betydelig atommasse: for eksempel bly eller jern. Imidlertid oppfanger disse stoffene nøytraler, og disse partiklene forårsaker dessuten indusert radioaktivitet i metaller. Neutroner, i sin tur, absorberes godt av lyselementer som litium eller hydrogen. For komplisert beskyttelse av gjenstander eller militært utstyr brukes flerskiktsmaterialer. For eksempel, lederen av en mininstallasjoner MBR skjermet med armert betong og tanker med litium. Ved bygging av anti-nukleare husly, blir bor ofte tilsatt byggematerialer.

Elektromagnetisk puls. En slående faktor som ikke påvirker menneskers eller dyrs helse, men deaktiverer elektroniske enheter.

Et kraftig elektromagnetisk felt oppstår etter en atomeksplodering som følge av eksponering for harde atomer på miljøet. Effekten er kort (noen millisekunder), men det er også nok å skade utstyr og kraftledninger. Sterk ionisering av luft forstyrrer normal drift av radiokommunikasjon og radarstasjoner, så sprengning av atomvåpen brukes til å blinde missilangrepingsvarslingssystemet.

En effektiv måte å beskytte mot EMR er skjerming av elektronisk utstyr. Den har blitt brukt i praksis i mange tiår.

Strålingskontaminering. Kilden til denne skadefaktoren er produktene av nukleare reaksjoner, den ubrukte delen av ladningen, samt indusert stråling. Infeksjon i en atomeksplodering utgjør en alvorlig fare for menneskers helse, særlig siden halveringstiden til mange isotoper er svært lang.

Infeksjon av luft, terreng og gjenstander oppstår som følge av avsetning av radioaktive stoffer. De blir deponert underveis, og danner et radioaktivt spor. Videre, som avstanden fra epicentret minker, faren minsker. Og selvfølgelig blir selve eksplosjonsområdet et infeksjonsområde. De fleste av de farlige stoffene faller som nedbør i løpet av 12-24 timer etter eksplosjonen.

Hovedparametrene til denne faktoren er stråledosen og dens kraft.

Радиоактивные продукты способны испускать три вида частиц: альфа, бета и гамма. Первые два не обладают серьезной проникающей способностью, поэтому представляют меньшую угрозу. Наибольшую опасность представляет возможное попадание радиоактивных веществ внутрь организма вместе с воздухом, пищей и водой.

Чернобыльская АЭС - место самой страшной техногенной аварии в истории человечества

Лучший способ защиты от радиоактивных продуктов - это полная изоляция людей от их воздействия. После применения ЯО должна быть создана карта местности с указанием наиболее загрязненных областей, посещение которых строго запрещено. Необходимо создать условия, препятствующие попаданию нежелательных веществ в воду или пищу. Люди и техника, посещающая загрязненные участки, обязательно должны проходить дезактивационные процедуры. Еще одним эффективным способом являются индивидуальные средства защиты: противогазы, респираторы, костюмы ОЗК.

Правдой является то, что различные способы защиты от ядерного взрыва могут спасти жизнь только, если вы находитесь достаточно далеко от его эпицентра. В непосредственной близости от него все будет превращено в мелкий оплавленный щебень, а любые убежища уничтожены сейсмическими колебаниями.

Кроме того, ядерная атака непременно приведет к разрушению инфраструктуры, панике, развитию инфекционных заболеваний. Подобные явления можно назвать вторичным поражающим фактором ЯО. К еще более тяжелым результатам способен привести ядерный взрыв на атомной электростанции. В этом случае в окружающую среду будут выброшены тонны радиоактивных изотопов, часть из которых имеет длительный период полураспада.

Как показал трагический опыт Хиросимы и Нагасаки, ядерный взрыв не только убивает людей и калечит их тела, но и наносит жертвам сильнейшие психологические травмы. Апокалиптические зрелища постядерного ландшафта, масштабные пожары и разрушения, обилие тел и стоны обугленных умирающих вызывают у человека ни с чем не сравнимые душевные страдания. Многие из переживших кошмар ядерных бомбардировок в будущем так и не смогли избавиться от серьезных разладов психики. В Японии для этой категории придумали специальное название - "Хибакуся".

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.

С помощью подземных ядерных взрывов планировали сооружать водохранилища, а также емкости для сберегания природного газа и токсичных отходов. Водоемы, созданные подобным способом, должны были иметь значительную глубину и сравнительно небольшую площадь зеркала, что считалось важным преимуществом.

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.

В последние годы с помощью ЯО планируют бороться с космической угрозой - возможным ударом астероида или кометы.

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.

Se på videoen: Godzilla 2014 (Mars 2024).