Ядерное оружие

ВВЕДЕНИЕ

Первое ядерное оружие было разработано в конце Второй мировой войны, в 1944 году, в рамках американского сверхсекретного  «Манхэттенского проекта» под руководством Роберта Оппенгеймера. Первая бомба  взорвана в США, в порядке испытаний, 16 июля 1945 года. 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.

Благодаря неустанным усилиям, мировое сообщество достигло значительного  числа многосторонних договоренностей, направленных на сокращение ядерных  арсеналов, запрещения их размещения в  определенных регионах мира и природных  средах (таких как космическое  пространство и дно океанов), ограничение  его распространения и прекращение  его испытаний. Несмотря на эти достижения, ядерное оружие и его распространение  остается основной угрозой миру и  основной проблемой международного сообщества.

Ядерное оружие¹ (или атомное оружие) — взрывное устройство, в котором источником энергии является синтез или деление атомных ядер — ядерная реакция. В узком смысле — взрывное устройство, использующее энергию деления тяжёлых ядер. Устройства, использующие энергию, выделяющуюся при синтезе лёгких ядер, называются термоядерными. Ядерное оружие включает как ядерные боеприпасы, так и средства их доставки к цели и средства управления; относится к оружию массового поражения (ОМП) наряду с биологическим и химическим оружием.

 

 

 

 

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ.

Все ядерные  боеприпасы могут быть разделены  на две основные категории:

• «Атомные» — однофазные или одноступенчатые взрывные устройства, в которых основной выход энергии происходит от ядерной реакции деления тяжелых ядер (урана-235 или плутония) с образованием более лёгких элементов.
• Термоядерное оружие (также «водородные») — двухфазные или двухступенчатые взрывные устройства, в которых последовательно развиваются два физических процесса, локализованных в различных областях пространства: на первой стадии основным источником энергии является реакция деления тяжелых ядер, а на второй реакции деления и термоядерного синтеза используются в различных пропорциях, в зависимости от типа и настройки боеприпаса.

Реакция термоядерного синтеза, как правило, развивается внутри делящейся сборки и служит мощным источником дополнительных нейтронов. Только ранние ядерные устройства в 40-х годах XX в., немногочисленные бомбы  пушечной сборки в 1950-х, некоторые ядерные  артиллерийские снаряды, а также  изделия ядерно-технологически слаборазвитых  государств (ЮАР, Пакистан, КНДР) не используют термоядерный синтез в качестве усилителя  мощности ядерного взрыва. Вопреки  устойчивому стереотипу, в термоядерных (то есть двухфазных) боеприпасах бо́льшая часть энергии (до 85%) выделяется за счет деления ядер урана-235/плутония-239 и/или урана-238. Вторая ступень любого такого устройства может быть оснащена тампером из урана-238, который эффективно делится от быстрых нейтронов  реакции синтеза. Так достигается  многократное увеличение мощности взрыва и чудовищный рост количества радиоактивных  осадков. С легкой руки Р. Юнга, автора знаменитой книги «Ярче тысячи солнц», написанной в 1958 году по «горячим следам» Манхэттенского проекта, такого рода «грязные» боеприпасы принято называть FFF (fusion-fission-fusion) или трехфазными. Однако этот термин не является вполне корректным. Почти все «FFF» относится к двухфазным и отличаются только материалом тампера, который в «чистом» боеприпасе может быть выполнен из свинца, вольфрама и т. д. Исключением являются устройства типа «Слойки» Сахарова, которые следует отнести к однофазным, хотя они имеют слоистую структуру взрывчатого вещества (ядро из плутония — слой дейтерида лития-6 — слой урана 238). В США такое устройство получило название Alarm Clock (Часы с будильником). Схема последовательного чередования реакций деления и синтеза реализована в двухфазных боеприпасах, в которых можно насчитать до 6 слоев при весьма «умеренной» мощности. Примером служит относительно современная боеголовка W88, в которой первая секция (primary) содержит два слоя, вторая секция (secondary) имеет три слоя, и ещё одним слоем является общая для двух секций оболочка из урана-238 (см. рисунок).

• Иногда в отдельную категорию выделяется нейтронное оружие двухфазный боеприпас малой мощности (от 1 кт до 25 кт), в котором 50—75% энергии получается за счет термоядерного синтеза. Поскольку основным переносчиком энергии при синтезе являются быстрые нейтроны, то при взрыве такого боеприпаса выход нейтронов может в несколько раз превышать выход нейтронов при взрывах однофазных ядерных взрывных устройств сравнимой мощности. За счет этого достигается существенно больший вес поражающих факторов нейтронное излучение и наведённая радиоактивность (до 30% от общего энерговыхода), что может быть важным с точки зрения задачи уменьшения радиоактивных осадков и снижения разрушений на местности при высокой эффективности применения против танков и живой силы. Следует отметить мифический характер представлений о том, что нейтронное оружие поражает исключительно людей и оставляет в сохранности строения. По разрушительному воздействию взрыв нейтронного боеприпаса в сотни раз превосходит любой неядерный боеприпас.

Мощность ядерного заряда измеряется в тротиловом эквиваленте  — количестве тринитротолуола, которое  нужно взорвать для получения  той же энергии. Обычно его выражают в килотоннах (кт) и мегатоннах (Мт). Тротиловый эквивалент условен: во-первых, распределение энергии ядерного взрыва по различным поражающим факторам существенно зависит от типа боеприпаса и, в любом случае, сильно отличается от химического взрыва. Во-вторых, просто невозможно добиться полного сгорания соответствующего количества химического  взрывчатого вещества.

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.

Принято делить ядерные боеприпасы по мощности на пять групп:

• сверхмалые (менее 1 кт);
• малые (1 — 10 кт);
• средние (10 — 100 кт);
• крупные (большой мощности) (100 кт — 1 Мт);
• сверхкрупные (сверхбольшой мощности) (свыше 1 Мт).

 

 

2. ВИДЫ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ.

Ядерные взрывы обычно классифицируют по двум признакам: мощности заряда, производящего  взрыв, и местоположению точки нахождения заряда в момент подрыва (центр ядерного взрыва). Проекция этой точки на поверхность  земли называется эпицентром ядерного взрыва. Мощность ядерного взрыва измеряется в так называемом тротиловом эквиваленте  — массе тринитротолуола, при  взрыве которого выделяется столько  же энергии, сколько при оцениваемом  ядерном. Наиболее часто используемыми  единицами измерения мощности ядерного взрыва служат 1 килотонна (кт) или 1 мегатонна (Мт) тротилового эквивалента.

1. Классификация по мощности.

(См.приложение А)

Взрыв мощностью 20 кт даёт зону полных разрушений радиусом около 1 км, 20 Мт — уже 10 км. По расчётам, при  взрыве мощностью 100 Мт зона полного  разрушения будет иметь радиус около 35 км, сильных разрушений — около 50 км, на расстоянии около 80 км незащищённые люди получат ожоги третьей степени. Практически одним таким взрывом  может быть полностью уничтожен  любой из самых крупных городов  Земли.

Наиболее мощным искусственным  ядерным взрывом был атмосферный  взрыв на высоте около 4 км советской 58-мегатонной термоядерной бомбы АН602( приложение Б), прозванной Царь-бомба, на полигоне на Новой Земле. Причём испытана на неполную мощность, в так называемом чистом варианте. Полная проектная мощность с урановой оболочкой-отражателем нейтронов могла бы составить порядка 100 мегатонн тротилового эквивалента .

2.2. Классификация по нахождению центра взрыва.

Приведённая высота (глубина) заряда в метрах на тонны тротилового  эквивалента в кубическом корне (в скобках пример для взрыва мощностью 1 мегатонна)

1. космический: свыше 100 км

• магнитосферный — взрыв в пределах магнитосферы: от 400—500 км до магнитопаузы
• экзоатмосферный — взрыв в экзосфере: от 400—800 км (экзобаза) до 100 тыс. км

2. атмосферные:

• высотный: более 10—15 км, но чаще считается на высотах 40—100 км, когда ударная волна почти не образуется
• высокий воздушный: свыше 10 м/т1/3, когда форма вспышки близка к сферической (свыше 1 км)
• низкий воздушный: от 3,5 до 10 м/т1/3 — огненная сфера в процессе роста могла бы коснуться земли, но вместо этого отбрасывается вверх и принимает усечённую форму отражённой от поверхности ударной волной (от 350 до 1000 м)

3. наземный — от глубины 0,3 м/т1/3 до высоты 3,5 м/т1/3 — вспышка касается земли и принимает форму полусферы (от глубины 30 м до высоты 350 м):

• наземный с образованием вдавленной воронки без значительного выброса грунта: ниже 0,5 м/т1/3 (ниже 50 м)
• наземный контактный: от глубины 0,3 до высоты 0,3 м/т1/3 — когда грунт из воронки выбрасывается и попадает в светящуюся область (от высоты 30 м до глубины 30 м)

4. подземный — полусферическая светящаяся область не образуется и воздушная ударная волна ослабляется с увеличением глубины:

• на выброс (выброс грунта и кратер в разы больше, чем при наземном взрыве)
• малозаглублённый — на глубине от 0,3 до 3,5 м/т1/3 (глубина 30—350 м)
• взрыв рыхления — в глубине образуется полость или столб обрушения, а на поверхности кольцеобразный вывал грунта (холм вспучивания), в центре которого провальная воронка
• камуфлетный: глубже 7—10 м/т1/3 — в глубине остаётся замкнутая (котловая) полость или столб обрушения; если столб обрушения достигает поверхности, то образуется провальная воронка без холма вспучивания (глубже 700—1000 м)

5. надводный — на высоте над водой до 3,5 м/т1/3 (до 350 м)

6. надводный контактный — происходит испарение воды и образуется подводная ударная волна
7. подводный:

• на малой глубине: менее 0,3 м/т1/3 — вода испаряется до поверхности и столб воды (взрывной султан) не образуется, 90% радиоактивных загрязнений уходит с облаком, 10% остаётся в воде (менее 30 м)
• с образованием взрывного султана и облака султана: 0,25—2,2 м/т1/3 (25—220 м)
• глубоководный: глубже 2,5 м/т1/3 — когда образующийся пузырь выходит на поверхность с образованем султана, но без облака, 90% радиоактивных продуктов остаётся в воде в районе взрыва и не более 10% выходит с брызгами базисной волны (глубже 250 м).

Возможны также переходные случаи, при которых образуется подводная  донная воронка и происходит выброс воды и грунта:

• при подводном придонном взрыве, причём если взрыв в неглубоком водоёме и на расстоянии от дна до 0,1—0,2 м/т1/3 (до 10—20 м), то грунт из подводной воронки попадает в облако взрыва и служит источником заражения
• при надводном взрыве в неглубоком водоёме
• при наземном взрыве на небольшом острове, когда остров полностью уничтожается и на его месте остаётся водная гладь и подводная воронка, то есть наземный взрыв фактически становится надводным (Кастл Браво(приложение В) и Иви Майк(приложение Г)) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ПОРАЖАЮЩИЕ ФАКТОРЫ  ИХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЛЮДЕЙ, СООРУЖЕНИЕ И НА БОЕВУЮ ТЕХНИКУ.

В зависимости от мощности заряда и условий взрыва энергия  взрыва распределяется следующим образом:

• Ударная волна — от 40-до 60 %
• Световое излучение — 30-50 %
• Проникающая радиация — 5 %
• Радиоактивное заражение — 5-10 %

Основные поражающие факторы  — ударная волна и световое излучение — аналогичны поражающим факторам традиционных взрывчатых веществ, но значительно мощнее.

1. Ударная волна.

Ударная волна в большинстве  случаев является основным поражающим фактором ядерного взрыва. По своей  природе она подобна ударной  волне вполне обычного взрыва, но действует  более продолжительное время  и обладает гораздо большей разрушительной силой. Ударная волна ядерного взрыва может на значительном расстоянии от центра взрыва наносить поражения людям, разрушать сооружения и повреждать боевую технику.

Ударная волна представляет собой область сильного сжатия воздуха, распространяющуюся с большой скоростью  во все стороны от центра взрыва. Скорость распространения ее зависит  от давления воздуха во фронте ударной  волны; вблизи центра взрыва она в  несколько раз превышает скорость звука, но с увеличением расстояния от места взрыва резко падает. За первые 2 с ударная волна проходит около 1000 м, за 5 с - 2000 м, за 8 с - около 3000 м.(см.приложение Д.)

Поражающее действия ударной  волны на людей и разрушающее  действие на боевую технику, инженерные сооружения и материальные средства прежде всего определяются избыточным давлением и скоростью движения воздуха в ее фронте. Незащищенные люди могут, кроме того, поражаться летящими с огромной скоростью осколками  стекла и обломками разрушаемых  зданий, падающими деревьями, а также  разбрасываемыми частями боевой техники, комьями земли, камнями  и другими предметами, приводимыми  в движение скоростным напором ударной  волны. Наибольшие косвенные поражения  будут наблюдаться в населенных пунктах и в лесу; в этих случаях  потери населения могут оказаться  большими, чем от непосредственного  действия ударной волны. Поражения, наносимые ударной волной, подразделяются на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые.

Легкие поражения наступают  при избыточном давлении 20-40 кПа (0,2-0,4 кгс/см2) и характеризуются временным  повреждением органов слуха, общей  легкой контузией, ушибами и вывихами конечностей. Средние поражения  возникают при избыточном давлении 40-60 кПа (0,4-0,6 кгс/см2). При этом могут  возникнуть вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждение органов  слуха, кровотечение из носа и ушей. Тяжелые поражения возможны при  избыточном давлении ударной волны 60-100 кПа (0,6-1,0 кгс/см2) и характеризуются  сильной контузией всего организма; при этом могут наблюдаться повреждения  головного мозга и органов  брюшной полости, сильное кровотечение из носа и ушей, тяжелые переломы и вывихи конечностей. Крайне тяжелые  травмы могут привести к смертельному исходу при избыточном давлении более 100 кПа (1,0 кгс/см2).