Ядерное оружие
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Взрыв атомной бомбы в Нагасаки (1945)
Я́дерное ору́жие (или а́томное ору́жие) — 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.
Поражающие факторыЯдерное оружие
История ядерного оружия
Ядерная война
Ядерная гонка
Ядерные испытания
Поражающие факторы ядерного взрыва
Ядерный клуб
США - Россия - Великобритания - Франция - КНР - Индия - Израиль - Пакистан - Северная Корея
Шаблон: Просмотр • Обсуждение • Править
Оружие массового поражения
По типу
Биологическое оружие
Химическое оружие
Ядерное оружие
Радиологическое оружие
По странам
Албания Алжир
Аргентина Австралия
Бразилия Болгария
Канада Китай
Франция Германия
Индия Иран
Ирак Израиль
Япония Нидерланды
Северная Корея Пакистан
Польша Россия
Украина Мексика
Саудовская Аравия ЮАР
Сирия Тайвань
Великобритания США
Шаблон: Просмотр • Обсуждение • Править
Основная статья: Поражающие факторы ядерного взрыва
Все ядерные боеприпасы могут быть разделены на категории:
Боеприпасы, называемые часто атомными, при взрыве которых происходит только один вид ядерной реакции — деление тяжёлых элементов (урана или плутония) с образованием более лёгких. Нередко боеприпасы этого типа называются однофазными или одноступенчатыми.
Термоядерное оружие (в просторечии часто — водородное оружие), основное энерговыделение которого происходит при термоядерной реакции — синтезе тяжёлых элементов из более лёгких. В качестве запала для термоядерной реакции используется ядерный заряд однофазного типа — его взрыв создаёт температуру в несколько миллионов градусов, при которой начинается реакция синтеза. В качестве исходного материала для синтеза применяется обычно смесь двух изотопов водорода — дейтерия и трития (в первых образцах термоядерных взрывных устройств применялось также соединение дейтерия и лития). Это так называемый двухфазный, или двухступенчатый тип. Реакция синтеза отличается колоссальным энерговыделением, поэтому водородное оружие превосходит атомное по мощности примерно на порядок.
Существует также особая разновидность термоядерного оружия — т. н. трёхфазный, или трёхступенчатый тип («деление-синтез-деление»). Это, собственно, термоядерный заряд, вокруг которого помещён слой урана-238. Этот изотоп урана не используется в обычных реакциях деления, потому что его крайне трудно заставить делиться, но в условиях термоядерного взрыва (высокая температура и давление) он также вступает в реакцию деления. Таким образом, происходит трёхступенчатый взрыв — сначала срабатывает «запал» (деление урана-235 или плутония-239), затем происходит реакция синтеза, а затем — снова реакция деления урана-238. Поскольку урана-238 можно поместить в заряд сколь угодно много (уран-238 не имеет критической массы и ограничением будет служить лишь вес получившегося боеприпаса), то и мощность трёхступенчатого заряда можно довести практически до бесконечности, тем более, что уран-238 — сравнительно дешёвый материал по сравнению с ураном-235 (в природном уране он составляет свыше 99 %, в то время, как уран-235 — только 0,7 %). Взрыв трёхфазного боеприпаса отличается не только высокой мощностью, но и высоким уровнем радиоактивного заражения. В настоящее время трёхфазные боеприпасы встречаются крайне редко.
Иногда в отдельную категорию выделяется нейтронное оружие — атомный заряд малой мощности, дополненный механизмом, обеспечивающим выделение большей части энергии взрыва в виде потока быстрых нейтронов. Его основным поражающим фактором является нейтронное излучение и наведённая радиоактивность.
При подрыве ядерного боеприпаса происходит ядерный взрыв, поражающими факторами которого являются:
световое излучение
проникающая радиация
ударная волна
радиоактивное заражение
электромагнитный импульс
По назначению ядерное оружие делится на:
тактическое, предназначенное для поражения живой силы и боевой техники противника на фронте и в ближайших тылах;
оперативно-тактическое — для уничтожения объектов противника в пределах оперативной глубины;
стратегическое — для уничтожения административных, промышленных центров и иных стратегических целей в глубоком тылу противника.
Мощность ядерного заряда измеряется в тротиловом эквиваленте — количестве тринитротолуола, которое нужно подорвать для получения взрыва той же энергии. Обычно его выражают в килотоннах (кт) и мегатоннах (Мт). Тротиловый эквивалент условен, поскольку распределение энергии ядерного взрыва по различным поражающим факторам существенно зависит от типа боеприпаса и, в любом случае, сильно отличается от химического взрыва.
Принято делить ядерные боеприпасы по мощности на пять групп:
сверхмалые (менее 1 кт);
малые (1 — 10кт);
средние (10 — 100 кт);
крупные (большой мощности) (100 кт — 1 Мт);
сверхкрупные (сверхбольшой мощности) (свыше 1 Мт).
[править]
Принцип действия
В основу ядерного оружия положена неуправляемая цепная реакция деления ядра. Для осуществления цепной реакции используются изотопы уран-235, плутоний-239 и (в отдельных случаях) уран-233. Существуют две основные схемы: «пушечная», иначе называемая баллистической, и имплозивная.
«Пушечная» схема характерна для самых примитивных моделей ядерного оружия I-го поколения, а также артиллерийских и стрелковых ядерных боеприпасов, имеющих ограничения по калибру оружия. Суть её заключается в «выстреливании» навстречу друг другу двух блоков делящегося вещества докритической массы. Данный способ детонации возможен только в урановых боеприпасах, так как плутоний имеет более высокий нейтронный фон, что приводит к увеличению требующейся скорости соединения частей заряда, превышающий технически достижимые. Другая причина использования урана в артиллерийских боеприпасах та, что уран лучше, чем плутоний выдерживает перегрузки, не деформируясь.
Вторая схема — «имплозивная» — подразумевает получение сверхкритического состояния путём обжатия делящегося материала сфокусированной ударной волной, создаваемой взрывом обычной химической взрывчатки, которой для фокусировки придаётся весьма сложная форма и подрыв производится одновременно в нескольких точках с прецизионной точностью.
Мощность ядерного заряда, работающего исключительно на принципах деления тяжёлых элементов, ограничивается сотнями килотонн. Создать более мощный заряд, основанный только на делении ядер, возможно, но крайне затруднительно: увеличение массы делящегося вещества не решает проблему, так как начавшийся взрыв распыляет часть топлива, оно не успевает прореагировать полностью и, таким образом, оказывается бесполезным, лишь увеличивая массу боеприпаса и радиоактивное поражение местности. Самый мощный в мире боеприпас, основанный только на делении ядер, был испытан в США 15 ноября 1952 года, мощность взрыва составила 500 кт[1].
[править]
Урановые боеприпасы
Уран в природе встречается в виде двух изотопов — уран-235 (0,7 % природного урана) и уран-238 (всё остальное, то есть 99,3 %). В качестве материала для цепной реакции используется только уран-235. Уран-238, напротив, для этих целей не может применяться, поскольку он препятствует ядерной реакции (а его примесь в уране-235 может погасить начавшуюся реакцию). Для обеспечения «работоспособности» ядерной бомбы содержание урана-235 должно быть не ниже 80 %, иначе уран-238 быстро погасит цепную ядерную реакцию. Поэтому при производстве ядерного топлива применяют сложный и крайне затратный процесс обогащения урана, в результате которого доля урана-235 повышается.
Бомба на основе урана стала первым ядерным боеприпасом, применённым в боевых условиях (бомба «Малыш», сброшенная на Хиросиму). Уран для её производства был добыт в Бельгийском Конго (ныне Демократическая Республика Конго).
[править]
Плутониевая бомба
Первым ядерным зарядом, взорванным в испытательных целях, было ядерное устройство «Gadget», «Штучка» (англ. gadget — приспособление, безделушка) — прототип плутониевой бомбы «Толстяк», сброшенной на Нагасаки. Испытания проводились на полигоне неподалеку от местечка Аламогордо в штате Нью-Мексико.
Схема этой бомбы (типичная для плутониевых однофазных боеприпасов) была примерно следующей:
нейтронный инициатор (НИ, «ёжик», «урчин» (англ. urchin)) — шар диаметром порядка 2 см из бериллия, покрытый тонким слоем сплава иттрий-полоний или металлического полония-210 — первичный источник нейтронов для резкого снижения критической массы и ускорения начала реакции. Срабатывает в момент перевода боевого ядра в закритическое состояние (при сжатии происходит смешение полония и бериллия с выбросом большого количества нейтронов). В настоящее время данный тип инициирования не используется. Нашли применение несколько схем инициирования, такие как импульсное нейтронное инициирование (ИНИ)и термоядерное инициирование (ТИ). Импульсный нейтронный источник (ИНИ) представляет собой компактные ускорители ядер трития, ударявших в мишень, содержащую дейтерий. В термоядерной Т-Д реакции при этом производятся нейтроны, которые и использовались для нейтронного инициирования цепной реакции. Термоядерный инициатор (ТИ). Находится в центре заряда (подобно НИ) где размещается небольшое количество термоядерного материала, центр которого нагревался сходящейся ударной волной и в процессе термоядерной реакции на фоне возникших температур нарабатывается значимое количество нейтронов, достаточное для нейтронного инициирования цепной реакции.
Плутоний. Желателен максимально чистый изотоп плутоний-239, хотя для увеличения стабильности физических свойств (плотности) и улучшения сжимаемости заряда плутоний легируется небольшим количеством галлия.
Оболочка (англ. tamper), служащая отражателем нейтронов (из урана).
Обжимающая оболочка (англ. pusher) из алюминия. Обеспечивает бо́льшую равномерность обжима ударной волной, в то же время предохраняя внутренние части заряда от непосредственного контакта со взрывчаткой и раскалёнными продуктами её разложения.
Взрывчатое вещество со сложной системой подрыва, обеспечивающей синхронность подрыва всего взрывчатого вещества. Синхронность необходима для создания строго сферической сжимающей (направленной внутрь шара) ударной волны. Несферическая волна приводит к выбросу материала шара через неоднородность и невозможность создания критической массы. Создание подобной системы расположения взрывчатки и подрыва являлось в своё время одной из наиболее трудных задач. Используется комбинированная схема (система линз) из «быстрой» и «медленной» взрывчаток — боратола и ТАТВ.
Корпус, изготовленный из дюралевых штампованных элементов — две сферических крышки и пояс, соединяемых болтами.
[править]
История
Основная статья: История ядерного оружия
Практическая работа над ядерным оружием началась в 1944 году в рамках американского секретного «Манхэттенского проекта» под руководством Р.Оппенгеймера.
Первое ядерное взрывное устройство (одноступенчатое, на основе плутония) было взорвано в США 16 июля 1945 года в пустыне Аламогордо (штат Нью-Мексико). Вторая и третья были сброшены американцами в августе того же года на японские города Хиросима (6 августа) и Нагасаки (9 августа) — это первый и единственный в истории человечества случай боевого применения ядерного оружия.
[править]
Ядерный клуб
Основная статья: Ядерный клуб
Боевой железнодорожный ракетный комплекс БЖРК 15П961 «Молодец» c межконтинентальной ракетой с ядерной боеголовкой
В 1963 году, когда только четыре государства имели ядерные арсеналы, правительство Соединенных Штатов делало прогноз, что в течение предстоящего десятилетия появится от 15 до 25 государств, обладающих ядерным оружием; другие же государства предсказывали, что это число может даже возрасти до 50. По состоянию на 2004 год известно, что только у восьми государств есть ядерные арсеналы. Сильный режим нераспространения — его олицетворяют МАГАТЭ и Договор — помог резко замедлить предполагавшиеся темпы распространения.
Из доклада ООН, 2005 год [1]
«Ядерный клуб» — неофициальное название группы стран, обладающих ядерным оружием. В неё входят США (c 1945), Россия (изначально Советский Союз: с 1949), Великобритания (1952), Франция (1960), Китай (1964), Индия (1974), Пакистан (1998) и КНДР (2006).
США, Россия, Великобритания, Франция и Китай являются т. н. ядерной пятёркой — то есть государствами, которые считаются ядерными державами согласно Договору о нераспространении ядерного оружия. Остальные страны, обладающие ядерным оружием называются неофициальными ядерными державами.
Израиль не комментирует информацию о наличии у него ядерного оружия, однако, по мнению некоторых экспертов, обладает арсеналом порядка 200 зарядов (по оценкам бывшего президента США Джимми Картера — 150[2]).
Небольшой ядерный арсенал был у ЮАР, но все шесть ядерных зарядов были добровольно уничтожены. Полагают, что ЮАР проводила ядерные испытания в районе острова Буве в 1979 году. ЮАР — единственная страна, которая самостоятельно разработала ядерное оружие и при этом добровольно от него отказалась.
В 1990—1991 гг. Украина, Белоруссия и Казахстан, на территории которых находилась часть ядерного вооружения СССР, передали его Российской Федерации, а после подписания в 1992 году Лиссабонского протокола были объявлены странами, не имеющими ядерного оружия.
По мнению многих специалистов, некоторые страны, не обладающие ядерным оружием, способны создать его в течение короткого времени после принятия политического решения [2]. Это Германия, Япония, Канада, Швейцария, Нидерланды, возможно также Бельгия, Австралия и Швеция.
Бразилия и Аргентина проводили военные ядерные программы, но к середине 90-х г.г. они были по различным причинам свёрнуты.
В разные годы в наличии военных ядерных программ также подозревались Ливия, Ирак, Южная Корея, Тайвань, а в настоящее время — Иран.
США осуществили первый в истории ядерный взрыв мощностью 20 килотонн 16 июля 1945 года. 6 и 9 августа 1945 ядерные бомбы были сброшены, соответственно, на японские города Хиросима и Нагасаки. Первое термоядерное испытание (первое в истории) было проведено 31 октября 1951 года на атолле Бикини.
СССР испытал своё первое ядерное устройство мощностью 22 килотонны 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне. Первое термоядерное испытание — там же 12 августа 1953 года.
Взрыв советского ядерного устройства на Семипалатинском полигоне 29 августа 1949 года. 10 часов 05 минут.
Великобритания произвела первый надводный ядерный взрыв мощностью 22-23 килотонны 3 октября 1952 года в районе островов Монте-Белло (северо-западнее Австралии). Термоядерное испытание — 15 мая 1957 года на острове Рождества в Полинезии.
Франция провела наземные испытания ядерного заряда мощностью 20 килотонн 13 февраля 1960 года в оазисе Регган в Алжире. Термоядерное испытание — 24 августа 1968 года на атолле Муруроа.
Китай взорвал ядерную бомбу мощностью 20 килотонн 16 октября 1964 года в районе озера Лобнор. Там же была испытана термоядерная бомба 17 июня 1967 года.
Индия произвела первое испытание ядерного заряда мощностью 20 килотонн 18 мая 1974 года на полигоне Покхаран в штате Раджастхан, но официально не признала себя обладателем ядерного оружия. Это было сделано лишь после подземных испытаний пяти ядерных взрывных устройств, включая 32-килотонную[источник не указан 373 дня] термоядерную бомбу, которые прошли на полигоне Покхаран 11-13 мая 1998 года.
Пакистан провёл подземные испытания шести ядерных зарядов 28 и 30 мая 1998 года на полигоне Чагай-Хиллз в провинции Белуджистан в качестве симметричного ответа на индийские ядерные испытания 1974 и 1998 годов.
КНДР провела первое подземное испытание ядерной бомбы предположительной мощностью около 1 килотонны 9 октября 2006 года (по-видимому, взрыв с неполным энерговыделением) и второе мощностью примерно 12 килотонн 25 мая 2009 года.
[править]
Запасы ядерного оружия в мире
Количество боеголовок по данным «Бюллетеня ядерных испытаний» 1947 1952 1957 1962 1967 1972 1977 1982 1987 1989 1992 2002 2009
США 32 1005 6444 ≈26000 >31255[3] ≈27000 ≈25000 ≈23000 ≈23500 22217[3] ≈12000 ≈10600 5113[4]
СССР/Россия 0 50 660 ≈4000 8339 ≈15000 ≈25000 ≈34000 ≈38000 ≈25000 ≈8600 ≈2800
Великобритания 20 270 512 160[5]
Франция 36 384 384
Китай 25 400
Индия + Пакистан <100
Израиль ≈200
Итого 32 1055 7124 >30000 39563 >40000 ≈50000 ≈57000 63484 <40000 <20450
Примечание: Данные по США и России на 2002—2009 г.г. включают только боеприпасы на развёрнутых стратегических носителях; оба государства располагают также значительным количеством тактического ядерного оружия, которое трудно поддаётся оценке. Данные по Великобритании на 2009 год включают число боеголовок, готовых к использованию; суммарное число блоков с учётом резервных составляет "до 225" единиц.[6]
[править]
См. также
На Викискладе есть медиафайлы по теме Ядерное оружие
Викиновости по теме:
11 ноября 2008: Под Гренландией лежит потерянная атомная бомба
Ядерная стратегия
Стратегические ядерные силы Российской Федерации
Ядерный арсенал США
Ядерная зима
Ядерный клуб
Ядерная мина
Ядерный чемоданчик
Ядерный взрыв
Царь-бомба
Граунд Зиро
Договор о нераспространении ядерного оружия
Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний
МАГАТЭ
Грязная бомба
Термоядерное оружие
Группа ядерных поставщиков