За 50 лет, начиная с открытия ядерного деления в начале 20 века до 1957 года прогремели десятки атомных взрывов. Благодаря им ученые получили особо ценные знания о физических принципах и модели деления атомов. Стало ясно, что наращивать бесконечно мощность атомного заряда нельзя из-за физических и гидродинамических ограничений к урановой сфере внутри боезаряда.
Поэтому был разработан другой тип ядерного оружия – нейтронная бомба. Главным поражающим фактором при ее взрыве является не взрывная волна и радиация, а нейтронное излучение, которое с легкостью поражает живую силу противника, оставляя в сохранности технику, строения и вообще всю инфраструктуру.
История создания
Впервые о создании нового оружия задумались в Германии в 1938 году, после того, как два физика Ган и Штрассман произвели расщепление атома урана искусственным путем.Годом позже началось строительство первого реактора в окрестностях Берлина, для которого было закуплено несколько тонн урановой руды.С 1939 года в связи с началом войны все работы по атомному оружию засекречиваются. Программа получает название «Урановый проект».
В 1944 году группа Гейзенберга изготовила урановые плиты для реактора. Планировалось, что эксперименты по созданию искусственной цепной реакции начнутся в начале 1945. Но из-за переноса реактора из Берлина в Хайгерлох график опытов сместился на март. Согласно проведенному эксперименту, реакция деления в установке не началась, т.к. массы урана и тяжелой воды была ниже необходимого значения (1,5т урана при потребности в 2,5т).
В апреле 1945 года Хайгерлох заняли американцы. Реактор был разобран и с оставшимся сырьем вывезен в США.В Америке атомная программа получила название «Манхэттенский проект». Его руководителем стал физик Оппенгеймер совместно с генералом Гровсом. В их группу входили также немецкие ученые Бор, Фриш, Фукс, Теллер, Блох, уехавшие или эвакуированные из Германии.
Плутониевый боезаряд, выполненный в виде авиабомбы («Толстяк») был сброшен на Нагасаки 9 августа 1945 года. Урановая бомба пушечного типа («Малыш») испытаний на полигоне в Нью-Мехико не проходила и была сброшена на Хиросиму 6 августа 1945 года.
Работы над созданием своего атомного оружия в СССР начали проводиться с 1943 года. Советская разведка доложила Сталину о разработках в нацисткой Германии сверхмощного оружия, способного изменить ход войны. Также в докладе содержались сведения, что кроме Германии работы над атомной бомбой проводились и в странах союзниках.
Для ускорения работ по созданию атомного оружияразведчиками был завербован физик Фукс, участвовавший в то время в «Манхэттенском проекте». Также в Союз были вывезены ведущие немецкие физики Арденне, Штейнбек,Риль связанные с «урановым проектом» в Германии. В 1949 году на полигоне в Семипалатинской области Казахстана произошло успешное испытание советской бомбы РДС-1.
Наращивание количества урана в заряде приводит к его срабатыванию лишь только достигается критическая масса. Ученые пробовали решить данную проблему путем создания различных компоновок, разделяя уран на множество частей (в виде раскрытого апельсина) которые соединялись воедино при взрыве. Но это не позволило существенно увеличить мощность.В отличие от атомной бомбы топливо для термоядерного синтеза не имеет критической массы.
Первой предложенной конструкцией водородной бомбы стал «классический супер», разработанный Теллером в 1945 году. По сути это была та же атомная бомба, внутри которой поместили цилиндрический контейнер с дейтериевой смесью.
Ученым из СССР Сахаровым осенью 1948 года создана принципиально новая схема водородной бомбы – «слойка». В ней в качестве взрывателя использовался уран-238 вместо урана-235 (изотоп U-238 является отходом при производстве изотопа U-235), источником трития и дейтерия одновременно стал дейтрид лития.
Бомба состояла из множества слоев урана и дейтрида.Первую термоядерную бомбу РДС-37 мощностью 1,7 Мт взорвали на Семипалатинском полигоне в ноябре 1955 года. Впоследствии ее конструкция с небольшими изменениями стала классической.
Золотая ракета
Гораздо большие перспективы для нового оружия открылись в противоракетной обороне. Из-за недостаточной точности систем наведения времен холодной войны баллистические ракеты предполагалось уничтожать перехватчиками с атомным зарядом. Однако за пределами атмосферы ударная и тепловая волны ядерного взрыва не действуют. А ядерный взрыв в атмосфере оставляет нежелательное загрязнение.
Рассекречен приказ о создании уникальной крылатой ракеты в СССР
Нейтронные потоки одинаково эффективно работают и в атмосфере, и за ее пределами. Проходя сквозь плутоний ядерной боеголовки, они вызывают в нем преждевременную цепную реакцию без достижения критической массы. В США это явление назвали «эффектом шипучки» — боеголовка мегатонного класса взрывалась, как хлопушка на детском празднике. Вдобавок работа нейтронного оружия сопровождается мягким рентгеновским излучением — оно моментально испаряет оболочку вражеского термоядерного заряда, распыляя его в атмосфере.
Принятая на вооружение в 1975 году американская противоракета LIM-49A Spartan несла пятимегатонную нейтронную боеголовку, для увеличения потока частиц ее внутренняя поверхность была покрыта слоем золота. Пришедшие на смену Spartan перехватчики также снабжены нейтронными боевыми частями. По данным из открытых источников, схожие технологии используются и в ракетах российской системы ПРО А-135 «Амур».
Как работает нейтронная бомба — особенности поражающих факторов
Нейтронная бомба – это разновидность ядерного оружия, основным поражающим фактором которого является поток нейтронного излучения. Вопреки распространенному мнению, после взрыва нейтронного боеприпаса образуется и ударная волна, и световое излучение, но большая часть энергии выделяемой энергии превращается в поток быстрых нейтронов. Нейтронная бомба относится к тактическому ядерному оружию.
Принцип действия нейтронных боеприпасов основан на свойстве быстрых нейтронов гораздо сильнее проникать через различные преграды, по сравнению с рентгеновским излучением, альфа, бета и гамма-частицами. Например, 150 мм брони способны удержать до 90% гамма-излучения и только 20% нейтронной волны. Грубо говоря, спрятаться от проникающего излучения нейтронного боеприпаса гораздо сложнее, чем от радиации обычной ядерной бомбы
Именно это свойство нейтронов и привлекло внимание военных
Нейтронная бомба имеет ядерный заряд небольшой мощности, а также специальный блок (его обычно изготавливают из бериллия), который и является источником нейтронного излучения. После подрыва ядерного заряда большая часть энергии взрыва преобразуется в жесткое нейтронное излучение. На остальные факторы поражения — ударная волна, световой импульс, электромагнитное излучение — приходится лишь 20% энергии.
Однако все вышесказанное всего лишь теория, практическое применение нейтронного оружия имеет некоторые нюансы.
Земная атмосфера очень сильно гасит нейтронное излучение, поэтому дальность действия этого поражающего фактора не больше, чем дистанция поражения ударной волны. По этой же причине нет смысла изготавливать нейтронные боеприпасы большой мощности – излучение все равно быстро затухнет. Обычно нейтронные заряды имеют мощность около 1 кТ. При его подрыве происходит поражение нейтронным излучением в радиусе 1,5 км. На дистанции в 1350 метров от эпицентра оно опасно для жизни человека.
Кроме того, поток нейтронов вызывает в материалах — например, в броне — наведенную радиоактивность. Если посадить в танк, попавший под действие нейтронного оружия (на дистанциях около километра от эпицентра), новый экипаж, то он получит летальную дозу радиации в течение суток.
Не соответствует действительности распространенное мнение о том, что нейтронная бомба не уничтожает материальные ценности. После взрыва подобного боеприпаса образуется и ударная волна, и импульс светового излучения, зона сильных разрушений от которых имеет радиус примерно в один километр.
Нейтронные боеприпасы не слишком подходят для использования в земной атмосфере, зато они могут быть весьма эффективны в космическом пространстве. Там нет воздуха, поэтому нейтроны распространяются беспрепятственно на весьма значительные расстояния. Благодаря этому различные источники нейтронного излучения рассматриваются в качестве эффективного средства противоракетной обороны. Это так называемое пучковое оружие. Правда, в качестве источника нейтронов обычно рассматривается не нейтронные ядерные бомбы, а генераторы направленных нейтронных пучков – так называемые нейтронные пушки.
Использовать их в качестве средства для поражения баллистических ракет и боевых блоков предлагали еще разработчики рейгановской программы Стратегической оборонной инициативы (СОИ). При взаимодействии пучка нейтронов с материалами конструкции ракет и боеголовок возникает наведенная радиация, которая надежно выводит из строя электронику этих устройств.
После появления идеи нейтронной бомбы и начала работ по ее созданию стали разрабатываться методы защиты от нейтронного излучения. В первую очередь они были направлены на уменьшение уязвимости боевой техники и экипажа, находящегося в ней. Основным методом защиты от подобного оружия стало изготовление специальных видов брони, хорошо поглощающих нейтроны. Обычно в них добавляли бор – материал, прекрасно улавливающий эти элементарные частицы. Можно добавить, что бор входит в состав поглощающих стрежней ядерных реакторов. Еще одним способом уменьшить поток нейтронов является добавление в броневую сталь обедненного урана.
Вообще, практически вся боевая техника, созданная в 60-е – 70-е годы прошлого столетия, максимально защищена от большинства поражающих факторов ядерного взрыва.
Рельсотрон
Теоретический предел начальной скорости артиллерийского снаряда составляет около 2 км/с. Но на практике и он не достижим. В новый век высоких скоростей военные требуют от ученых большего. И, возможно, уже совсем скоро вместо обычных артиллерийских орудий появятся электромагнитные пушки. Рельсотрон, или как его называют в США рейлган, с позиции физики является электромагнитным ускорителем масс. Другой разновидностью такого ускорителя является «пушка Гаусса», но это устройство считается не вполне эффективным в случае практического воплощения.
Преимущества рельсотронов перед обычной артиллерией, конечно, очевидны. Цель, поставленная американскими военными перед разработчиками, – создать электромагнитную пушку, способную разогнать снаряд до скорости 5,8 км/с. Такая пушка должна иметь способность за шесть минут поразить цель диаметром 5 метров, находящуюся на расстоянии 370 километров. Это в 20 раз превышает показатели стрельбы имеющегося сейчас на вооружении ВМС США артиллерийского вооружения. Кроме того, надо понимать, что такие снаряды не содержат в себе взрывчатки, их беспрецедентная бронебойная сила заключается только в кинетической энергии снаряда, выпущенного со сверхвысокой скоростью. Корабли, на которых планируется размещать такое вооружение, будут более безопасными за счет меньшего количества находящихся на них взрывчатых веществ.
Испытания рельсотрона в США /© wikipedia.org
Стоит сказать, что рельсотрон не обязательно должен стать игрушкой в руках военных. При достижении скорости 7,9 км/с (первая космическая скорость) он может применяться для вывода спутников на околоземную орбиту.
В России также занимаются разработкой рельсотронов. Первые публичные испытания прошли летом этого года в Шатурском филиале Объединенного института высоких температур РАН. На демонстрационных испытаниях была достигнута скорость снаряда в 3,2 км/с. Но, по словам Президента РАН Владимира Фортова, присутствовавшего на испытаниях, максимум, который удалось извлечь из устройства, – 11 км/с. Правда, в нашем случае ученые о военном применении рельсотрона не говорят. Как заявил Фортов, перед учеными академии наук стоят три задачи: получение системы с большими давлениями и изучение с их помощью Вселенной, защита планеты от высокоскоростных космических тел и вывод спутников на орбиту.
Принцип действия сил Лоренца в рельсотроне /© wikipedia.org
Как ясно из названия, для разгона снаряда в рельсотроне (электромагнитной пушке) используется электромагнитная сила. Рельсотрон представляет собой пару параллельных электродов (рельсов), подключенных к источнику мощного постоянного тока. Снаряд, который является частью электрической цепи (проводник), приобретает ускорение благодаря силе Лоренца, выталкивающей его и разгоняющей до сверхвысоких скоростей.
Владимир Фортов на испытаниях отечественного рельсотрона /© novostimo.ru
Миф 5: нейтронная бомба имеет ограниченное применение на земле
Использование нейтронов в качестве поражающего элемента уже в 1960-е годы подсказало разработчикам нейтронного оружия, что его можно эффективно применять в безвоздушном пространстве.
С самого начала нейтронное оружие пытались ставить на ракеты ПРО. В США это были ракеты типаСпринт» с нейтронным боеголовками. Их развернули вокруг крупнейшей авиабазы США Гранд-Форкс(Северная Дакота).
ЗапускСпринта»
Выпущенные врагом атомные ракеты предполагалось перехватывать на высоте в пару десятков километров. В момент перехвата взрывался нейтронный заряд противоракет, и нейтронное излучение выводило из строя детонаторы ракет противника — а заодно вызывало реакцию деления у части плутония, что могло разрушить вражескую ракету за счёт выделяемой энергии.
Однако несмотря на столь радужные планы, данный вид ПРО сочли бесперспективным, и ракеты с нейтронными зарядами быстро сняли с дежурства.
Против нейтронной бомбы довольно быстро нашлипротивоядие». Бор, обеднённый уран и новые керамические материалы свели на нет её эффективность. Впрочем, в конце марта 2022 года американцы заявили, что нейтронное оружие можно весьма перспективно использовать в космосе.
Политические и исторические последствия
Работы по созданию нейтронного оружия начались в 60-ых годах 20 века в США. Через 15 лет технологию производства доработали и создали первый в мире нейтронный заряд, что привело к своеобразной гонке вооружений. На данный момент такой технологией обладают Россия и Франция.
Главной опасностью этого типа оружия при его применении стала не возможность массового уничтожение мирного населения страны противника, а размытие грани между ядерной войной и обычным локальным конфликтом. Поэтому Генеральной Ассамблеей ООН было принято несколько резолюций с призывом к полному запрету нейтронного оружия.
СССР в 1978 году первым предложил США договориться об использовании нейтронных зарядов и разработал проект об их запрещении.
К сожалению, проект остался только на бумаге, т.к. ни одна страна запада и США не приняли его.
Позже, в 1991 году президентами России и США были подписаны обязательства, по которым тактические ракеты и артиллерийские снаряды с нейтронной боеголовкой должны быть полностью уничтожены. Что несомненно не помешает наладить их массовый выпуск за короткое время при изменении военно-политической ситуации в мире.
Почему предпочтительнее слияние ядер?
При термоядерной реакции, заключающейся в слиянии ядер участвующих в ней химических элементов, генерируется значительно больше энергии на единицу массы физического устройства, чем в чистой атомной бомбе, реализующей ядерную реакцию деления.
В атомной бомбе делящееся ядерное топливо быстро, под действием энергии подрыва обычных взрывчатых веществ объединяется в небольшом сферическом объеме, где создается его так называемая критическая масса, и начинается реакция деления. При этом многие нейтроны, освобождающиеся из делящихся ядер, будут вызывать деление других ядер в массе топлива, которые также выделяют дополнительные нейтроны, что приводит к цепной реакции. Она охватывает не более 20 % топлива, прежде чем бомба взрывается, или, возможно, гораздо меньше, если условия не идеальны: так в атомных бомбах Малыш, сброшенной на Хиросиму, и Толстяк, поразившей Нагасаки, КПД (если такой термин вообще можно к ним применять) были всего 1,38 % и 13%, соответственно.
Слияние (или синтез) ядер охватывает всю массу заряда бомбы и длится, пока нейтроны могут находить еще не вступившее в реакцию термоядерное горючее. Поэтому масса и взрывная мощность такой бомбы теоретически неограниченны. Такое слияние может продолжаться теоретически бесконечно. Действительно, термоядерная бомба является одним из потенциальных устройств конца света, которое может уничтожить всю человеческую жизнь.
Миф 2: чем мощнее нейтронная бомба, тем лучше
Первоначально нейтронную бомбу планировали наклепать в нескольких вариантах – от одной килотонны и выше. Однако расчёты и испытания показали, что делать бомбу больше одной килотонны не очень перспективно.
Так что – пусть и не бомбу, но само нейтронное оружие рано списывать в утиль.
При взрыве нейтронной бомбы основным поражающим фактором является поток нейтронов. Он проходит сквозь большинство предметов, но причиняет вред живым организмам на уровне атомов и частиц. Радиация воздействует, прежде всего, на ткани головного мозга, вызывая шок, конвульсии, паралич и кому. Кроме того, нейтроны преобразуют атомы внутри человеческого тела, создавая радиоактивные изотопы, облучающие организм изнутри. Смерть при этом наступает не мгновенно, а в течение 2 суток.
Если сбросить нейтронный заряд на город, основная часть построек в радиусе 2 километров от эпицентра взрыва сохранится, в то время, как люди и животные погибнут. Например, для уничтожения всего населения Парижа, как было подсчитано, достаточно 10-12 бомб. Те жители, которым удастся выжить, годами будут страдать от лучевой болезни.
«Зловещим прообразом такого оружия была атомная бомба, сброшенная американским лётчиком 6 августа 1945 года на Хиросиму. Теперь установлено, что эта бомба (урановая) при взрыве дала в 4-5 раз больше нейтронов, чем бомба, взорванная в Нагасаки (плутониевая). И как результат – в Хиросиме погибло почти в 3 раза больше людей, чем в Нагасаки, хотя мощность бомбы, сброшенной на Хиросиму, была в два раза меньше», – писал в 1986 году автор книги «За пределами законности», Иван Арцибасов.
Использовать бомбу с источником быстрых нейтронов (изотопом беррилия) в 1958 году предложил американский физик Сэмюэль Коэн. Впервые подобный заряд военные США испытали через 5 лет на подземном полигоне в штате Невада.
Заряд конструктивно представляет собой обычный ядерный заряд малой мощности, к которому добавлен блок, содержащий небольшое количество термоядерного топлива (смесь дейтерия и трития). При подрыве взрывается основной ядерный заряд, энергия которого используется для запуска термоядерной реакции . Большая часть энергии взрыва при применении нейтронного оружия выделяется в результате запущенной реакции синтеза . Конструкция заряда такова, что до 80 энергии взрыва составляет энергия потока быстрых нейтронов , и только 20 % приходится на остальные поражающие факторы (ударную волну , ЭМИ , световое излучение).
History
The Neutrino Bomb first appeared in the «Pilot» episode and presumably radiates lethal amounts of neutrinos when detonated. Because neutrinos can pass through matter almost unimpeded, a sufficient intensity of neutrinos will travel through the earth and deliver a lethal dose to the entire population in a fraction of a second. In a drunken stupor Rick planned to launch this bomb from his ship, intending to spare only himself, Morty, and Morty’s crush Jessica. The bomb is shown arming itself but it is not known whether it detonates. In «The Vindicators 3: The Return of Worldender» it is revealed that Rick’s neutrino bombs have a 40% chance to be duds and that Morty has disarmed several during Rick’s drunken escapades.
Молодой, но перспективный
Необходимость скорейшего создания советского ядерного оружия стала очевидна, когда в 1942 году из донесений разведки выяснилось, что ученые в США далеко продвинулись в ядерных исследованиях. Косвенно говорило об этом и полное прекращение научных публикаций по данной тематике ещё в 1940. Все указывало на то, что работы по на созданию самой мощной в мире бомбы идут полным ходом.
28 сентября 1942 года Сталин подписал секретный документ «Об организации работ по урану».
Бомба_12
Игорь Васильевич Курчатов
Фото: пресс-служба НИЦ «Курчатовский институт»
Руководство советским атомным проектом поручили молодому и энергичному физику Игорю Курчатову, который, как позже вспоминал его друг и соратник академик Анатолий Александров, «уже давно воспринимался как организатор и координатор всех работ в области ядерной физики». Однако сам масштаб тех работ, о которых упомянул ученый, был тогда еще невелик — в то время в СССР, в специально созданной в 1943 году Лаборатории № 2 (ныне Курчатовский институт) разработкой ядерного оружия занимались лишь 100 человек, тогда как в США над аналогичным проектом трудилось около 50 тыс. специалистов.
Поэтому работа в Лаборатории № 2 велась авральными темпами, которые требовали как поставок и создания новейших материалов и оборудования (и это в военное время!), так и изучения данных разведки, которой удавалось заполучить часть информации об американских исследованиях.
— Разведка помогла ускорить работу и приблизительно на год сократить наши усилия, — отметил советник директора НИЦ «Курчатовский институт» Андрей Гагаринский. — В «отзывах» Курчатова о разведматериалах Игорь Васильевич по существу давал разведчикам задания, о чем именно хотелось бы узнать ученым.
Поражающие факторы
Атомное оружие имеет такие факторы поражения:
- Радиоактивное заражение.
- Световое излучение.
- Ударная волна.
- Электромагнитный импульс.
- Проникающая радиация.
Последствия взрыва атомной бомбы губительны для всего живого. Из-за высвобождения огромного количества световой и теплой энергии взрыв ядерного снаряда сопровождается яркой вспышкой. По мощности эта вспышка в несколько раз сильнее, чем солнечные лучи, поэтому опасность поражения световым и тепловым излучение есть в радиусе нескольких километров от точки взрыва.
Еще одним опаснейшим поражающим фактором атомного оружия является образующаяся при взрыве радиация. Она действует всего минуту после взрыва, но имеет максимальную проникающую способность.
Ударная волна обладает сильнейшим разрушающим действием. Она буквально стирает с лица земли все, что стоит у нее на пути. Проникающая радиация несет опасность для всех живых существ. У людей она вызывает развитие лучевой болезни. Ну а электромагнитный импульс наносит вред только технике. В совокупности же поражающие факторы атомного взрыва несут в себе огромную опасность.
Защита
Нейтронные боеприпасы разрабатывались в —1970-х годах, главным образом, для повышения эффективности поражения бронированных целей и живой силы, защищённой бронёй и простейшими укрытиями. Бронетехника 1960-х годов, разработанная с учётом возможности применения на поле боя ядерного оружия, чрезвычайно устойчива ко всем его поражающим факторам.
Естественно, после появления сообщений о разработке нейтронного оружия стали разрабатываться методы защиты и от него. Были разработаны новые типы брони, которая уже способна защитить технику и её экипаж от потока нейтронов. Для этой цели в броню добавляются листы с высоким содержанием бора, являющегося хорошим поглотителем нейтронов (по этой же причине бор является одним из основных конструктивных материалов реакторных стержней-поглотителей нейтронов), а броню делают многослойной, включающей элементы из обеднённого урана. Кроме того, состав брони подбирается так, чтобы она не содержала химических элементов, дающих под действием нейтронного облучения сильную наведённую радиоактивность.
Вполне возможно, что такая защита будет эффективна и против существующих пока в проектах и прототипах нейтронных пушек, также использующих потоки высокоэнергетических нейтронов.
Последовательность термоядерного взрыва
Когда первичная атомная бомба детонирует, то в первые мгновения этого процесса генерируется мощное рентгеновское излучение (поток нейтронов), которое частично блокируется щитом нейтронной защиты, и отражается от внутренней облицовки корпуса, окружающего вторичный заряд, так что рентгеновские лучи симметрично падают на него по всей его длине.
На начальных этапах термоядерной реакции нейтроны от атомного взрыва поглощаются пластиковым заполнителем, чтобы не допустить чересчур быстрого разогрева топлива.
Рентгеновские лучи вызвают появление вначале плотной пластиковой пены, заполняющей пространство между корпусом и вторичным зарядом, которая быстро переходит в состояние плазмы, нагревающей и сжимающей вторичный заряд.
Кроме того, рентгеновские лучи испаряют поверхность контейнера, окружающего вторичный заряд. Симметрично испаряющееся относительно этого заряда вещество контейнера приобретает некоторый импульс, направленный от его оси, а слои вторичного заряда согласно закону сохранения количества движения получают импульс, направленный к оси устройства. Принцип здесь тот же, что и в ракете, только если представить, что ракетное топливо разлетается симметрично от ее оси, а корпус сжимается внутрь.
В результате такого сжатия термоядерного топлива, его объем уменьшается в тысячи раз, а температура достигает уровня начала реакции слияния ядер. Происходит взрыв термоядерной бомбы. Реакция сопровождается образованием ядер трития, которые сливаются с ядрами дейтерия, изначально имеющимися в составе вторичного заряда.
Первые вторичные заряды были построены вокруг стержневого сердечника из плутония, неофициально называемого “свечой”, который вступал в реакцию ядерного деления, т. е. осуществлялся еще один, дополнительный атомный взрыв с целью еще большего поднятия температуры для гарантированного начала реакции слияния ядер. В настоящее время считается, что более эффективные системы сжатия устранили «свечу», позволяя дальнейшую миниатюризацию конструкции бомбы.
Огненный шар
Казалось бы, даже и мягкое, но двигающееся со скоростью света излучение должно оставить далеко позади вещество, которое его породило, но это не так: в холодном воздухе пробег квантов кэвных энергий составляет сантиметры, и двигаются они не по прямой, а меняя направление движения, переизлучаясь при каждом взаимодействии. Кванты ионизируют воздух, распространяются в нем, подобно вишневому соку, вылитому в стакан с водой. Это явление называют радиационной диффузией.
Молодой огненный шар взрыва мощностью в 100 кт через несколько десятков наносекунд после завершения вспышки делений имеет радиус 3 м и температуру почти 8 млн кельвинов. Но уже через 30 микросекунд его радиус составляет 18 м, правда, температура спускается ниже миллиона градусов. Шар пожирает пространство, а ионизованный воздух за его фронтом почти не двигается: передать ему значительный импульс при диффузии излучение не может. Но оно накачивает в этот воздух огромную энергию, нагревая его, и, когда энергия излучения иссякает, шар начинает расти за счет расширения горячей плазмы, распираемой изнутри тем, что раньше было зарядом. Расширяясь, подобно надуваемому пузырю, плазменная оболочка истончается. В отличие от пузыря, ее, конечно, ничто не надувает: с внутренней стороны почти не остается вещества, все оно летит от центра по инерции, но через 30 микросекунд после взрыва скорость этого полета — более 100 км/с, а гидродинамическое давление в веществе — более 150 000 атм! Стать чересчур уж тонкой оболочке не суждено, она лопается, образуя «волдыри».
Нейтронный источник В вакуумной нейтронной трубке между насыщенной тритием мишенью (катодом) 1 и анодным узлом 2 прикладывается импульсное напряжение в сотню киловольт. Когда напряжение максимально, необходимо, чтобы между анодом и катодом оказались ионы дейтерия, которые и требуется ускорить. Для этого служит ионный источник. На его анод 3 подается поджигающий импульс, и разряд, проходя по поверхности насыщенной дейтерием керамики 4, образует ионы дейтерия. Ускорившись, они бомбардируют мишень, насыщенную тритием, в результате чего выделяется энергия 17,6 МэВ и образуются нейтроны и ядра гелия-4. По составу частиц и даже по энергетическому выходу эта реакция идентична синтезу — процессу слияния легких ядер. В 1950-х многие так и считали, но позже выяснилось, что в трубке происходит «срыв»: либо протон, либо нейтрон (из которых состоит ион дейтерия, разогнанный электрическим полем) «увязает» в ядре мишени (трития). Если увязает протон, то нейтрон отрывается и становится свободным.
Какой из механизмов передачи энергии огненного шара окружающей среде превалирует, зависит от мощности взрыва: если она велика — основную роль играет радиационная диффузия, если мала — расширение плазменного пузыря. Понятно, что возможен и промежуточный случай, когда эффективны оба механизма.
Процесс захватывает новые слои воздуха, энергии на то, чтобы ободрать все электроны с атомов, уже не хватает. Иссякает энергия ионизованного слоя и обрывков плазменного пузыря, они уже не в силах двигать перед собой огромную массу и заметно замедляются. Но то, что до взрыва было воздухом, движется, оторвавшись от шара, вбирая в себя все новые слои воздуха холодного… Начинается образование ударной волны.
Достижение предельной мощности
Затем последовало десятилетие непрерывной гонки вооружений, в течение которого мощность термоядерных боеприпасов непрерывно возрастала. Наконец, 30.10.1961 г. в СССР над полигоном Новая Земля в воздухе на высоте около 4 км была взорвана самая мощная термоядерная бомба, которая когда-либо была построена и испытана, известная на Западе как «Царь-бомба».
Этот трехступенчатый боеприпас разрабатывался на самом деле как 101,5-мегатонная бомба, но стремление снизить радиоактивное заражение территории заставило разработчиков отказаться от третьей ступени мощностью в 50 мегатонн и снизить расчетную мощность устройства до 51,5 мегатонн. При этом 1,5 мегатонны составляла мощность взрыва первичного атомного заряда, а вторая термоядерная ступень должна была дать еще 50. Реальная мощность взрыва составила до 58 мегатонн.Внешний вид бомбы показан на фото ниже.
Последствия его были впечатляющими. Несмотря на весьма существенную высоту взрыва в 4000 м, невероятно яркий огненный шар нижним краем почти достиг Земли, а верхним поднялся до высоты более 4,5 км. Давление ниже точки разрыва было в шесть раз выше пикового давления при взрыве в Хиросиме. Вспышка света была настолько яркой, что ее было видно на расстоянии 1000 километров, несмотря на пасмурную погоду. Один из участников теста увидел яркую вспышку через темные очки и почувствовал последствия теплового импульса даже на расстоянии 270 км. Фото момента взрыва показано ниже.
При этом было показано, что мощность термоядерного заряда действительно не имеет ограничений. Ведь достаточно было выполнить третью ступень, и расчетная мощность была бы достигнута. А ведь можно наращивать число ступеней и далее, так как вес «Царь-бомбы» составил не более 27 тонн. Вид этого устройства показан на фото ниже.
После этих испытаний многим политикам и военным как в СССР, так и в США стало ясно, что наступил предел гонки ядерных вооружений и ее нужно остановить.
Современная Россия унаследовала ядерный арсенал СССР. Сегодня термоядерные бомбы России продолжают служить сдерживающим фактором для тех, кто стремится к мировой гегемонии. Будем надеяться, что они сыграют свою роль только в виде средства устрашения и никогда не будут взорваны.
Как развивались технологии дальше
Открытие французского механика относительно устройства переменного тока получило широкое применение только в 70-х года ХХ века. Все дело в том, что он только изобрел первый трансформатор, хотя изобретение требовало совершенствование. На основании созданного прототипа другие ученые занимались его дальнейшей разработкой. В 1876 году П.Н. Яблочков представил усовершенствованную модель трансформатора. Хотя нужно сказать, что были внесены немного изменений и дополнений. К примеру:
- В качестве сердечника ученый использовал специальный стержень, на который непосредственно осуществлялась намотка обмотки.
- Вместо, ранее используемой пружинной пластины за основу он взял индукционную катушку.
Благодаря внесенным изменениям работа первичной обмотки осуществлялась согласно обусловленной последовательности, тем самым предоставляя напряжение, которое требовалось для работы электроприборов.
Но следует сказать, что совершенствование первого трансформатора осуществлялось и другими учеными. Непременно необходимо упомянуть, что Яблочков сделал преобразующее ток устройство с разомкнутыми сердечниками, что в свою очередь предусматривало большие затраты электроэнергии. Спустя некоторое время братья Гопкинсоны в 1882 году сделали трансформатор с замкнутыми сердечниками и это послужило стартом для экономии потребления электричества в будущем.
Сутью совершенствования стало то, что они поставили на сердцевину катушки, имеющие высокое и низкое напряжение. А вот сам стержень состоял из проволоки и стальных полосок, которые разделялись между собой материалом с изоляционными характеристиками.
В дальнейшем работы по усовершенствованию трансформаторов продолжались. Основанием этого являлось уменьшение потребления электроэнергии, поскольку предыдущие устройства ее расходовали достаточно много. Немаловажным открытием считается изобретение трехфазного трансформатора русским инженером Доливо-Добровольским в 1890 году. На основании произведенных ним расчетов он доказал, что благодаря трехфазному трансформатору можно экономить потребляемую электроэнергию.
Миф 4: у нейтронной бомбы высокая продолжительность радиоактивного излучения
Когда-то Айзек Азимов назвал нейтронную бомбукапиталистическим оружием» — оно, мол, уничтожает людей, но заботится о материальной собственности. Ну кто же выберет машины вместо людей? Только негодяй‑буржуй.
Нейтронная бомба уничтожает только жизнь, а не собственность»
Создатели бомбы уверяли правительство США, что у неё есть одно железобетонное преимущество: она не вызывает долговременного радиоактивного заражения местности. Дескать, через сутки армия может без последствий занимать зачищенную территорию.
Испытания и расчёты показали, что, в отличие от любого другого атомного оружия, нейтронная бомба действительно практически не загрязняет территорию. В том смысле, что железные конструкции будут не сильнофонить» какое-то время и радиоактивное заражение местности можно легко дезактивировать по ходу боёв — а не через несколько лет(а то и десятков лет), как при взрыве водородной бомбы.
