Ядерное оружие: история создания и первого применения, поражающие факторы ядерного оружия

Федеральное агентство  по здравоохранению и социальному  развитию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

Санкт-Петербургская  Государственная химико-фармацевтическая академия

Кафедра физиологии и патологии

 

Реферат на тему:

«Ядерное оружие: история  создания и первого применения, поражающие факторы ядерного оружия».

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка 3 курса ФФ 312 группы,

Коваленко Анна

Проверил: Захаров  Евгений Александрович

 

 

 

г. Санкт-Петербург

2013 год

Содержание:

Определение основных понятий  и механизма действия……………….3

История создания ядерного оружия и его первого использования……4 – 8

Поражающие факторы………………………………………………...….9 – 12

Заключение………………………………………………………………...13

Список литературы………………………………………………………..14

 

Определение основных понятий  и механизма действия:

Ядерное оружие (или атомное  оружие) — совокупность ядерных боеприпасов, средств их доставки к цели и средств управления; относится к оружию массового поражения наряду с биологическим и химическим оружием.

Ядерный боеприпас — оружие взрывного действия, основанное на использовании ядерной энергии, высвобождающейся при цепной ядерной  реакции деления тяжёлых ядер и/или термоядерной реакции синтеза  лёгких ядер.

В основу ядерного оружия положены неуправляемые цепная реакция деления  тяжелых ядер и реакции термоядерного  синтеза.

Для осуществления цепной реакции деления используются:

• уран-235,
• плутоний-239,
• уран-233.

Уран в природе встречается  в виде двух основных изотопов — уран-235  и уран-238. Обычно встречается также примесь из урана-234, образованная распадом урана-238. Однако, в качестве делящегося вещества можно использовать только уран-235. В уране-238 самостоятельное развитие цепной ядерной реакции невозможно. Для обеспечения «работоспособности» ядерной бомбы содержание урана-235 должно быть не ниже 80 %. Поэтому при производстве ядерного топлива для повышения доли урана-235 и применяют сложный и крайне затратный процесс обогащения урана. В США степень обогащенности оружейного урана превышает 93 % и иногда доводится до 97,5 %.

Альтернативой процессу обогащения урана служит создание «плутониевой бомбы» на основе изотопа плутоний-239, который для увеличения стабильности физических свойств и улучшения  сжимаемости заряда обычно легируется небольшим количеством галлия. Плутоний вырабатывается в ядерных реакторах  в процессе длительного облучения  урана-238 нейтронами. Аналогично уран-233 получается при облучении нейтронами тория.

 

История создания ядерного оружия и его первого использования:

В 1905 Альберт Эйнштейн издал  свою специальную теорию относительности. Согласно этой теории, соотношение  между массой и энергией выражено уравнением E = mc^2, которое значит, что  данная масса (m) связана с количеством энергии (E) равной этой массе, умноженной на квадрат скорости света (c). Очень малое количество вещества эквивалентно к большому количеству энергии. Например, 1 кг вещества, преобразованного в энергию был бы эквивалентен энергии, выпущенной, при взрыве 22 мегатонн тротила.

В 1938 г, в результате экспериментов  немецких химиков Отто Хана и Фритца Страссманна (1902-80), им удается разбить атом урана на две приблизительно равных части при помощи бомбардировки урана нейтронами. Британский физик Отто Роберт Фриш (1904-79), объяснил как при делении ядра атома выделяется энергия.

В начале 1939 года французский  физик Жолио-Кюри сделал вывод, что возможна цепная реакция, которая приведет к взрыву чудовищной разрушительной силы и что уран может стать источником энергии, как обычное взрывное вещество.

Эйнштейн  и Шилард пишут письмо американскому президенту. Это заключение стало толчком для разработок по созданию ядерного оружия. Европа была накануне Второй мировой войны, и потенциальное обладание таким мощным оружием подталкивало милитаристские круги на быстрейшее его создание, но тормозом стала проблема наличия большого количества урановой руды для широкомасштабных исследований.

Над созданием атомного оружия трудились физики Германии, Англии, США, Японии, понимая, что без достаточного количества урановой руды невозможно вести работы. США в сентябре 1940 года закупили большое количество требуемой  руды по подставным документам у Бельгии, что и позволило им вести работы над созданием ядерного оружия полным ходом.

Перед началом Второй мировой войны Альберт Эйнштейн написал президенту США Франклину Рузвельту письмо. В нем якобы говорится о попытках нацистской Германии очистить Уран-235, что может привести их к созданию атомной бомбы. Сейчас стало известно, что германские учёные были очень далеки от проведения цепной реакции. В их планы входило изготовление "грязной", сильнорадиоактивной бомбы.

Как бы то ни было, правительством Соединённых Штатов было принято  решение - в кратчайшие сроки создать  атомную бомбу. Этот проект вошел  историю как "Manhattan Project". Возглавил его Лесли Гровс. Следующие шесть лет, (1939 – 1945) на проект Манхэттен было потрачено более двух биллионов долларов. В Oak Ridge, штат Теннеси, был построен огромный завод по очистке урана. H.C. Urey и Ernest O. Lawrence (изобретатель циклотрона) предложили способ очистки, основанный на принципе газовой диффузии с последующим магнитным разделением двух изотопов. Газовая центрифуга отделяла легкий Уран-235 от более тяжелого Урана-238.

На территории Соединенных  Штатов, в Лос-Аламосе, в пустынных  просторах штата Нью-Мексико, в 1942 году был создан американский ядерный  центр. Над проектом работало множество  учёных, главным же был Роберт Оппенгеймер. Под его началом были собраны  лучшие умы того времени не только США и Англии, но практически всей Западной Европы. Над созданием ядерного оружия трудился огромный коллектив, включая 12 лауреатов Нобелевской премии. Работа в Лос-Аламосе, где находилась лаборатория, не прекращалась ни на минуту.

В Европе тем временем шла Вторая мировая война, и Германия проводила массовые бомбардировки городов Англии, что подвергало опасности английский атомный проект “Tub Alloys”, и Англия добровольно передала США свои разработки и ведущих ученых проекта, что позволило США занять ведущее положение в развитии ядерной физики (создания ядерного оружия).

Первый в мире ядерный  взрыв 16 июля 1945 года, в 5:29:45 по местному времени, яркая вспышка озарила небо над плато в горах Джемеза на севере от Нью-Мехико. Характерное облако радиоактивной пыли, напоминающее гриб, поднялось на 30 тысяч футов. Все что осталось на месте взрыва - фрагменты зеленого радиоактивного стекла, в которое превратился песок. Так было положено начало атомной эре.

К осени 1944 года, когда работы по созданию атомной бомбы подходили  к завершению, в США был создан 509-й авиаполк “летающих крепостей” Б-29, командиром которого был назначен опытный летчик полковник Тиббетс. Полк приступил к регулярным длительным тренировочным полетам над океаном на высотах 10-13 тысяч метров. К лету 1945 года американцам удалось собрать две атомные бомбы, получившие названия "Малыш" и "Толстяк". Первая бомба весила 2722 кг и была снаряжена обогащенным Ураном-235. "Толстяк" с зарядом из Плутония-239 мощностью более 20 кт имела массу 3175 кг.

Президент США Г. Трумэн стал первым политическим руководителем, кто  принял решение на применение ядерных  бомб. С военной точки зрения необходимости  таких бомбардировок густонаселенных  японских городов не было. Но политические мотивы в этот период превалировали над военными.

10 мая 1945 года в “Пентагоне”  собрался комитет по выбору  целей для нанесения первых  ядерных ударов. Для победного  завершения Второй мировой войны необходимо было разгромить Японию – союзника гитлеровской Германии. Начало боевых действий назначено на 10 августа 1945 года. США хотели продемонстрировать всему миру, каким мощным оружием они обладают (для устрашения), поэтому первыми целями для ядерных ударов были выбраны японские города (Хиросима, Нагасаки, Кокура, Ниигата), которые не должны были подвергаться обычной бомбардировки с воздуха американскими ВВС.

Утром 6 августа 1945 г. над  Хиросимой было ясное, безоблачное  небо. Как и прежде, приближение  с востока двух американских самолета  на высоте 10-13 км не вызвало тревоги (т.к. каждый день они показывались в  небе Хиросимы). Один из самолетов спикировал и что-то сбросил, а затем оба  самолета повернули и улетели. Сброшенный предмет на парашюте медленно спускался  и вдруг на высоте 600 м над землей взорвался. Это была бомба "Малыш".

9 августа еще одна бомба  была сброшена над городом  Нагасаки. Общие людские потери  и масштабы разрушений от этих  бомбардировок характеризуются  следующими цифрами: мгновенно  погибло от теплового излучения  (температура около 5000 градусов  С) и ударной волны - 300 тысяч  человек, еще 200 тысяч получили  ранение, ожоги, облучились. На  площади 12 кв. км были полностью  разрушены все строения. Только  в одной Хиросиме из 90 тысяч  строений было уничтожено 62 тысячи. Эти бомбардировки потрясли весь  мир.

Считается, что это событие  положило начало гонке ядерных вооружений и противостоянию двух политических систем того времени на новом качественном уровне. С середины 1945 года и по 1953 год американское военно-политическое руководство в вопросах строительства  стратегических ядерных сил (СЯС) исходило из того, что США монопольно владеют ядерным оружием и могут достичь мирового господства путем ликвидации СССР в ходе ядерной войны.

Подготовка к такой  войне началась практически сразу  после разгрома гитлеровской Германии. Об этом свидетельствует директива «Объединенного комитета военного планирования от 14 декабря 1945 года», где ставилась задача на подготовку атомной бомбардировки 20 советских городов - основных политических и промышленных центров Советского Союза (Москва, Ленинград, Горький, Куйбышев, Свердловск, Новосибирск, Омск, Саратов, Казань, Баку, Ташкент, Челябинск, Нижний Тагил, Магнитогорск, Пермь, Тбилиси, Новокузнецк, Грозный, Иркутск, Ярославль).

При этом планировалось использовать весь наличный на то время запас  атомных бомб (196 штук), носителями которых  являлись модернизированные бомбардировщики  В-29. Определялся и способ их применения - внезапный атомный "первый удар", который должен поставить советское  руководство перед фактом бесперспективности дальнейшего сопротивления.

К середине 1948 года в Комитете начальников штабов был составлен  план ядерной войны с СССР, получивший кодовое название "Чариотир". Он предусматривал, что война должна начаться "с концентрированных налетов с использованием атомных бомб против правительственных, политических и административных центров, промышленных городов и избранных предприятий нефтеочистительной промышленности с баз в западном полушарии и Англии". Только за первые 30 дней намечалось сбросить 133 ядерные бомбы на 70 советских городов. Среди советских ученых над созданием атомной бомбы работал немецкий коммунист Клаус Фукс. Благодаря ему СССР всего через 4 года после американцев стал ядерной державой. Он в течение 1945 -1947 годов четыре раза передавал сведения по практическим и теоретическим вопросам создания атомной и водородных бомб, чем ускорил их появление в СССР.

Сталин приказал Л. Берии  продумать вопрос о создании собственного ядерного оружия. Последний хотел монополизировать руководство этими работами и сосредоточить их в своем ведомстве. Однако, Сталин этот план не принял. По его настоянию 20 августа 1945 года был образован специальный комитет по атомной энергии под руководством Л. Берия. Его заместителем назначили наркома боеприпасов Б.Л. Ванникова. В комитет вошли видные ученые А.Ф. Иоффе, П.Л. Капица и И.В. Курчатов.

В феврале 1945 года были захвачены  немецкие документы о высококачественных запасах урана в районе Бухово - в Родопских горах, Болгария. Было создано советско-болгарское горное общество, которое занималось добычей урана. Урановая руда из Бухово была использована при пуске первого советского атомного реактора. В 1946 году в СССР были открыты и сразу же стали разрабатываться крупные месторождения урана более высокого качества.

Сообщение о том, что Советский  Союз овладел секретом ядерного оружия вызвало у правящих кругов США желание как можно быстрее развязать превентивную войну. Был разработан план "Тройан", в котором предусматривалось начать боевые действия 1 января 1950 года. На то время США располагало 840 стратегическими бомбардировщиками в строевых частях, 1350 - в резерве и свыше 300 атомными бомбами.

В районе г. Семипалатинска был построен испытательный полигон. Ровно в 7.00 утра 29 августа 1949 года на этом полигоне было подорвано первое советское ядерное устройство под кодовым названием "РДС-1". План "Тройан", согласно которому на 70 городов СССР должны были быть сброшены атомные бомбы, был сорван из-за угрозы ответного удара. Событие, происшедшее на Семипалатинском полигоне, известило мир о создании в СССР ядерного оружия, что положило конец американскому монополизму на владение новым для человечества оружием.

 

Поражающие факторы ядерного оружия:

• Ударная волна

Большая часть разрушений, причиняемых ядерным взрывом, вызывается действием ударной волны. Ударная  волна представляет собой скачок уплотнения в среде, который движется со сверхзвуковой скоростью (более 350 м/с для атмосферы). При атмосферном взрыве скачок уплотнения — это небольшая зона, в которой происходит почти мгновенное увеличение температуры, давления и плотности воздуха. Непосредственно за фронтом ударной волны происходит снижение давления и плотности воздуха, от небольшого понижения далеко от центра взрыва и почти до вакуума внутри огненной сферы.

Защитой от ударной волны  для человека являются убежища. На открытой местности действие ударной волны  снижается различными углублениями, препятствиями, складками местности.