16 Julai 1945 di Pangkalan Angkatan Udara Amerika Syarikat di New Mexico, peristiwa yang berlaku telah mengubah sejarah sejarah manusia. Pada masa 5 jam 30 minit waktu setempat, Gadget bom nuklear pertama di dunia, dengan kapasiti 20 kiloton di TNT, meletup di sini. Menurut saksi mata, kecerahan letupan itu jauh melebihi cahaya matahari pada tengah hari, dan bentuk cendawan berbentuk awan hanya dalam lima minit mencapai ketinggian 11 kilometer. Percubaan yang berjaya ini adalah permulaan era baru manusia - nuklear. Hanya dalam beberapa bulan, rakyat Hiroshima dan Nagasaki akan mengalami sepenuhnya kuasa dan kemarahan senjata yang dicipta.
Amerika tidak mempunyai monopoli pada bom nuklear untuk masa yang lama, dan empat dekad yang akan datang menjadi tempoh konfrontasi yang sukar antara AS dan USSR, yang termasuk dalam buku sejarah yang disebut Perang Dingin. Senjata nuklear hari ini adalah faktor strategik yang paling penting yang perlu dipertimbangkan oleh semua orang. Kini, kelab nuklear elit sebenarnya termasuk lapan negeri, beberapa lagi negara serius terlibat dalam penciptaan senjata nuklear. Kebanyakan caj itu adalah di dalam senjata Amerika Syarikat dan Rusia.
Apakah letupan nuklear? Apa yang mereka suka dan apakah fizik letupan nuklear? Adakah senjata nuklear moden berbeza daripada tuduhan yang jatuh di bandar-bandar Jepun tujuh puluh tahun yang lalu? Baik dan perkara utama: apakah faktor utama yang menonjol dari letupan nuklear dan adakah mungkin untuk mempertahankan kesannya? Semua ini akan dibincangkan dalam bahan ini.
Dari sejarah isu ini
Akhir abad ke-19 dan suku pertama abad ke-20 menjadi fizik nuklear suatu tempoh terobosan yang belum pernah terjadi sebelumnya dan pencapaian luar biasa. Menjelang pertengahan 1930an, saintis telah membuat hampir semua penemuan teoritis yang memungkinkan untuk mencipta caj nuklear. Pada awal 1930-an, nukleus atom pertama kali berpecah, dan pada tahun 1934, ahli fizik Hungary, Silard telah memodenkan reka bentuk reaktor nuklear.
Pada tahun 1938, tiga saintis Jerman - Fritz Strassmann, Otto Hahn dan Lisa Meitner - menemui proses pembasmian uranium sewaktu pengeboman neutron. Ini adalah perhentian terakhir dalam perjalanan ke Hiroshima, tidak lama kemudian ahli fizik Perancis Frederic Joliot-Curie menerima paten untuk reka bentuk bom uranium. Pada tahun 1941, Fermi menyelesaikan teori tindak balas rantai nuklear.
Pada masa ini, dunia tidak dapat ditarik ke dalam peperangan global yang baru, jadi penyelidikan para saintis bertujuan untuk menghasilkan senjata yang tidak pernah berlaku sebelum ini yang tidak pernah diketahui. Kepentingan besar dalam kajian ini menunjukkan kepimpinan Jerman Hitler. Memiliki sekolah sains yang cemerlang, negara ini boleh menjadi yang pertama untuk mencipta senjata nuklear. Prospek ini sangat mengganggu saintis terkemuka, yang kebanyakannya sangat anti-Jerman. Pada bulan Ogos 1939, atas permintaan rakannya, Sylard, Albert Einstein menulis surat kepada Presiden Amerika Syarikat, menunjukkan bahaya bom nuklear di Hitler. Akibat dari korespondensi ini adalah pertama Jawatankuasa Uranium, dan kemudian Projek Manhattan, yang menyebabkan penciptaan senjata nuklir Amerika. Pada tahun 1945, Amerika Syarikat sudah mempunyai tiga bom: plutonium "benda kecil" (Gadget) dan "lelaki gemuk" (Fat boy), dan juga uranium "Little boy" (Little boy). "Orang tua" NW Amerika adalah saintis Fermi dan Oppenheimer.
16 Julai 1945 di laman web ini di New Mexico, melemahkan "perkara-perkara kecil", dan pada bulan Ogos, "Kid" dan "Fat Man" jatuh ke bandar-bandar Jepun. Keputusan pengeboman itu melebihi semua harapan tentera.
Pada tahun 1949, senjata nuklear muncul di Kesatuan Soviet. Pada tahun 1952, Amerika pertama kali menguji peranti pertama, yang berdasarkan gabungan nuklear, tidak mereput. Tidak lama kemudian bom termonuklear dicipta di USSR.
Pada tahun 1954, rakyat Amerika meletupkan 15 megaton trinitrotoluene peranti. Tetapi letupan nuklear yang paling kuat dalam sejarah berlaku beberapa tahun kemudian - Tsar-Bomba 50-megaton dibuang pada Novaya Zemlya.
Nasib baik, baik di USSR dan di Amerika Syarikat, mereka dengan cepat memahami apa perang nuklear besar-besaran yang boleh membawa kepada. Oleh itu, pada tahun 1967, kuasa-kuasa besar menandatangani Perjanjian Non-Proliferasi NPT. Kemudian, beberapa perjanjian yang berkaitan dengan kawasan ini telah dibangunkan: SALT-I dan SALT-II, START-I dan START-II, dll.
Ledakan nuklear di USSR dilaksanakan di Novaya Zemlya dan di Kazakhstan, Amerika menguji senjata nuklear mereka di tapak ujian di negeri Nevada. Pada tahun 1996, kami menerima perjanjian untuk melarang sebarang ujian senjata nuklear.
Bagaimanakah bom atom?
Letupan nuklear adalah proses yang huru-hara melepaskan sejumlah besar tenaga yang terbentuk akibat pembelahan nuklear atau tindak balas sintesis. Proses kuasa yang serupa dan setanding berlaku di kedalaman bintang-bintang.
Nukleus atom bahan apa pun dibahagikan apabila neutron diserap, tetapi bagi kebanyakan elemen jadual berkala, ini memerlukan tenaga yang banyak. Walau bagaimanapun, terdapat unsur-unsur yang mampu reaksi sedemikian di bawah pengaruh neutron, yang mana-mana - walaupun tenaga minimum. Mereka dipanggil fissile.
Uranium-235 atau isotop plutonium-239 digunakan untuk membuat senjata nuklear. Unsur pertama yang terdapat di kerak bumi, dapat diasingkan dari uranium alami (pengayaan), dan plutonium gred senjata diperoleh secara artifisial dalam reaktor nuklir. Terdapat elemen fissile lain yang secara teorinya boleh digunakan dalam senjata nuklear, tetapi resit mereka dikaitkan dengan kesukaran dan kos yang besar, sehingga mereka hampir tidak pernah digunakan.
Ciri utama tindak balas nuklear ialah rantaiannya, iaitu sifat yang menopang diri. Apabila sebuah atom disinari dengan neutron, ia menjadi dua serpihan dengan pembebasan sejumlah besar tenaga, serta dua neutron sekunder, yang seterusnya dapat menyebabkan pembelahan nukleus jiran. Oleh itu prosesnya menjadi runtuh. Hasil daripada tindak balas rantai nuklear dalam tempoh yang singkat, sejumlah besar "serpihan" mereput nukleus dan atom dalam bentuk plasma suhu tinggi: neutron, elektron dan quanta radiasi elektromagnetik dibentuk dalam jumlah yang sangat terhad. Gumpalan ini berkembang dengan pesat, membentuk gelombang kejutan kuasa merosakkan yang besar.
Majoriti senjata nuklear moden tidak berfungsi berdasarkan tindak balas rantaian rantaian, tetapi disebabkan gabungan inti unsur-unsur cahaya, yang bermula pada suhu tinggi dan tekanan tinggi. Dalam kes ini, jumlah tenaga yang lebih besar dibebaskan berbanding semasa pembusukan nukleus seperti uranium atau plutonium, tetapi pada prinsipnya hasilnya tidak berubah - suatu wilayah plasma suhu tinggi terbentuk. Transformasi sedemikian dipanggil reaksi fusi termonuklear, dan caj yang mereka gunakan adalah termonuklear.
Secara berasingan, ia harus dikatakan tentang jenis senjata nuklear khas, di mana kebanyakan tenaga pembelahan (atau sintesis) diarahkan kepada salah satu faktor kerosakan. Ini termasuk amaran neutron yang menjana aliran sinaran keras, dan juga bom kobalt yang dipanggil, yang memberikan pencemaran sinaran maksimum kawasan tersebut.
Apakah letupan nuklear?
Terdapat dua klasifikasi utama letupan nuklear:
- kuasa;
- dengan lokasi (titik caj) pada masa letupan itu.
Kuasa adalah ciri yang menentukan dari letupan nuklear. Ia bergantung kepada radius zon pemusnahan lengkap, serta saiz wilayah yang tercemar radiasi.
Untuk menganggarkan parameter ini, setara TNT digunakan. Ia menunjukkan betapa trinitrotoluene perlu ditiup untuk mendapatkan tenaga setanding. Mengikut klasifikasi ini, terdapat jenis letupan nuklear yang berikut:
- ultra kecil;
- kecil;
- sederhana;
- besar;
- lebih besar.
Pada ledakan ultralow (sehingga 1 kT), sebuah bola api dibentuk dengan diameter tidak lebih daripada 200 meter dan awan cendawan dengan ketinggian 3.5 km. Orang-orang super yang besar mempunyai kekuatan lebih daripada 1 mT, bola api mereka melebihi 2 km, dan ketinggian awan adalah 8.5 km.
Ciri yang sama pentingnya adalah lokasi tuduhan nuklear sebelum letupan, serta persekitaran di mana ia berlaku. Atas dasar ini, jenis letupan nuklear berikut dibezakan:
- Atmosfera. Pusatnya boleh berada di ketinggian beberapa meter hingga puluhan, atau bahkan beratus kilometer di atas tanah. Dalam kes yang kedua, ia tergolong dalam kategori altitud tinggi (dari 15 hingga 100 km). Letupan nuklear udara mempunyai bentuk kilat sfera;
- Kosmik. Untuk jatuh ke dalam kategori ini, ia mesti mempunyai ketinggian lebih daripada 100 km;
- Ground. Kumpulan ini termasuk bukan sahaja letupan di permukaan bumi, tetapi juga pada ketinggian beberapa meter di atasnya. Mereka lulus dengan pembebasan tanah, dan tanpa itu;
- Bawah tanah. Selepas menandatangani Perjanjian Pelarangan Pengujian Senjata Nuklear di Atmosfera, di Bumi, Di Bawah Air, dan di Angkasa (1963), jenis ini adalah satu-satunya cara untuk menguji senjata nuklear. Ia dijalankan di kedalaman yang berbeza, dari beberapa puluhan hingga ratusan meter. Di bawah ketebalan bumi, rongga atau ruang runtuh terbentuk, daya gelombang kejutan sangat lemah (bergantung kepada kedalaman);
- Surface Bergantung pada ketinggian, ia boleh dihubungi dan dihubungi. Dalam kes yang kedua, pembentukan gelombang kejutan dalam air;
- Underwater. Kedalamannya berbeza, dari puluhan hingga beratus-ratus meter. Atas dasar ini, ia mempunyai ciri-ciri tersendiri: kehadiran atau ketiadaan "Sultan", sifat pencemaran radioaktif, dll.
Apa yang berlaku dalam letupan nuklear?
Selepas permulaan tindak balas, sejumlah besar haba dan tenaga berseri dipancarkan dalam tempoh yang singkat dan dalam jumlah yang sangat terhad. Akibatnya, suhu dan tekanan meningkat di tengah letupan nuklear ke nilai yang sangat besar. Dari jauh, fasa ini dianggap sebagai titik bercahaya yang sangat terang. Pada peringkat ini, sebahagian besar tenaga diubahsuai menjadi radiasi elektromagnet, terutamanya di bahagian sinar-X spektrum. Ia dipanggil utama.
Udara ambien dipanaskan dan dikeluarkan dari titik letupan pada kelajuan supersonik. Awan terbentuk dan gelombang kejutan dibentuk, yang terpisah daripadanya. Ini berlaku kira-kira 0.1 msec selepas permulaan tindak balas. Apabila ia sejuk, awan tumbuh dan mula naik, menyeret sepanjang zarah tanah dan udara yang dijangkiti. Di tengah-tengah pembentukan corong dari letupan nuklear.
Reaksi nuklear yang berlaku pada masa ini menjadi sumber sejumlah radiasi yang berlainan, dari sinar gamma dan neutron ke elektron tenaga tinggi dan nukleus atom. Ini adalah bagaimana radiasi menembusi letupan nuklear timbul - salah satu faktor utama yang merosakkan senjata nuklear. Di samping itu, sinaran ini memberi kesan kepada atom bahan sekitar, menjadikannya isotop radioaktif yang menjangkiti kawasan tersebut.
Radiasi Gamma mengionkan atom-atom alam sekitar, mewujudkan denyutan elektromagnetik (EMP), yang melumpuhkan mana-mana peranti elektronik berdekatan. Nadi elektromagnetik letupan atmosfera ketinggian tinggi merebak ke kawasan yang lebih besar daripada dengan tanah atau ketinggian rendah.
Apakah senjata atom yang berbahaya dan bagaimana untuk melindunginya?
Faktor utama yang menonjol dari letupan nuklear:
- pelepasan cahaya;
- gelombang kejutan;
- sinaran menembusi;
- pencemaran kawasan;
- nadi elektromagnetik.
Jika kita bercakap tentang letupan tanah, separuh daripada tenaganya (50%) pergi ke pembentukan gelombang kejutan dan corong, kira-kira 30% berasal dari radiasi letupan nuklear, 5% dari denyut elektromagnetik dan radiasi menembusi, dan 15% daripada pencemaran tanah.
Radiasi letupan nuklear adalah salah satu faktor utama merosakkan senjata nuklear. Ia adalah fluks tenaga yang kuat, yang merangkumi radiasi dari spektrum ultraviolet, inframerah dan kelihatan. Sumbernya adalah awan letupan pada tahap awal keberadaan (bola api). Pada masa ini, ia mempunyai suhu dari 6 hingga 8000 ° C.
Radiasi cahaya menyebarkan hampir dengan serta-merta, tempoh faktor ini dikira dalam beberapa saat (sehingga maksimum 20 saat). Tetapi, walaupun dalam tempoh yang singkat, sinaran cahaya sangat berbahaya. Pada jarak yang singkat dari pusat gempa, ia membakar semua bahan mudah terbakar, dan pada jarak jauh membawa kebakaran dan kebakaran besar-besaran. Malah pada jarak yang jauh dari letupan boleh merosakkan organ penglihatan dan luka bakar kulit.
Oleh kerana radiasi menyebarkan dalam garis lurus, sebarang halangan tidak transparan dapat menjadi pertahanan terhadapnya. Faktor yang merosakkan ini adalah lemah dengan kehadiran asap, kabut atau debu.
Gelombang kejutan letupan nuklear merupakan faktor yang paling berbahaya bagi senjata nuklear. Kebanyakan kerosakan kepada manusia, serta kemusnahan dan kerosakan kepada objek berlaku dengan tepat kerana kesannya. Gelombang kejutan adalah kawasan mampatan tajam medium (air, tanah atau udara), yang bergerak ke semua arah dari pusat gempa. Jika kita bercakap tentang letupan atmosfera, maka kelajuan gelombang kejutan adalah 350 m / s. Dengan jarak yang semakin meningkat, kelajuannya jatuh dengan cepat.
Faktor yang merosakkan ini mempunyai kesan langsung disebabkan oleh tekanan dan kelajuan yang berlebihan, dan juga seseorang boleh mengalami pelbagai serpihan yang dibawa olehnya. Lebih dekat dengan pusat gelombang menyebabkan gegaran gempa serius yang boleh membawa kemudahan dan komunikasi bawah tanah.
Perlu difahami bahawa bangunan dan tempat perlindungan khas tidak dapat melindungi gelombang kejutan di sekitar pusat gempa itu. Walau bagaimanapun, mereka agak berkesan pada jarak yang jauh dari itu. Kuasa merosakkan faktor ini dengan ketara mengurangkan lipatan kawasan.
Sinaran penembusan. Faktor merosakkan ini adalah aliran sinaran keras, yang terdiri daripada neutron dan sinar gamma yang dipancarkan dari pusat letupan. Kesannya, seperti cahaya, adalah jangka pendek, kerana ia sangat diserap oleh atmosfera. Radiasi penembusan berbahaya selama 10-15 saat selepas letupan nuklear. Atas sebab yang sama, ia boleh menjejaskan seseorang hanya pada jarak yang agak singkat dari pusat gempa bumi - 2-3 km. Apabila dikeluarkan dari situ, tahap pendedahan radiasi berkurangan dengan cepat.
Melalui tisu-tisu badan kita, aliran zarah mengionkan molekul, mengganggu aliran normal proses biologi, yang membawa kepada kegagalan sistem yang paling penting dalam badan. Dalam lesi yang teruk, penyakit radiasi berlaku. Faktor ini mempunyai kesan buruk pada beberapa bahan, dan juga mengganggu peranti elektronik dan optik.
Untuk melindungi daripada radiasi menembusi, bahan menyerap digunakan. Untuk sinaran gamma, ini adalah unsur-unsur berat dengan jisim atom yang ketara: misalnya, plumbum atau besi. Walau bagaimanapun, bahan-bahan ini tidak menangkap neutron, apalagi, zarah-zarah ini menyebabkan radioaktiviti teraruh dalam logam. Neutrons, pada gilirannya, diserap dengan baik oleh unsur cahaya seperti litium atau hidrogen. Untuk perlindungan objek atau peralatan ketenteraan yang kompleks, bahan-bahan yang banyak digunakan. Sebagai contoh, ketua pemasangan lombong MBR ditayangkan dengan konkrit bertetulang dan tangki dengan litium. Apabila membina tempat perlindungan anti nuklear, boron sering ditambah kepada bahan binaan.
Denyutan elektromagnet. Faktor menarik yang tidak menjejaskan kesihatan manusia atau haiwan, tetapi melumpuhkan peranti elektronik.
Medan elektromagnet yang kuat berlaku selepas ledakan nuklear akibat pendedahan kepada atom-atom keras di alam sekitar. Kesannya adalah pendek (beberapa milisaat), tetapi ia juga cukup untuk merosakkan peralatan dan talian kuasa. Pengionan udara yang kuat mengganggu operasi biasa komunikasi radio dan stesen radar, jadi letupan senjata nuklear digunakan untuk buta sistem amaran peluru berpandu.
Cara yang berkesan untuk melindungi daripada EMR adalah melindungi peralatan elektronik. Ia telah digunakan dalam amalan selama beberapa dekad.
Pencemaran radiasi. Sumber faktor kerosakan ini adalah produk reaksi nuklear, bahagian penggunaan yang tidak digunakan, dan juga radiasi yang disebabkan. Jangkitan dalam letupan nuklear menimbulkan bahaya yang serius terhadap kesihatan manusia, terutamanya sejak separuh hayat banyak isotop adalah sangat panjang.
Jangkitan udara, rupa bumi dan objek berlaku akibat pemendapan bahan radioaktif. Mereka disimpan di sepanjang jalan, membentuk jejak radioaktif. Selain itu, kerana jarak dari pusat gempa berkurangan, bahaya berkurangan. Dan tentunya kawasan letupan itu sendiri menjadi kawasan jangkitan. Kebanyakan bahan berbahaya jatuh sebagai curah hujan selama 12-24 jam selepas letupan.
Parameter utama faktor ini adalah dos radiasi dan kuasanya.
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.
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.
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.
