Содержание
- 2. Джинн был выпущен из бутылки в августе 1942 года, когда официально были начаты работы по созданию
- 3. Принцип работы ядерного оружия При ядерном взрыве происходит чрезвычайно быстрое (доли мкс) выделение энергии, при этом
- 4. Ядерное оружие История создания Испытания
- 5. Сборка первого атомного заряда 16 Июля 1945 года состоялось первое испытание нового типа оружия, созданного в
- 6. Уран Уран, элемент с порядковым номером 92, самый тяжелый из встречающихся в природе. Использовался он еще
- 7. Плутоний Плутоний, элемент с порядковым номером 94, открыт Гленом Сиборгом (Glenn Seaborg), Эдвином Макмилланом (Edwin McMillan),
- 8. Поражающими факторами ядерного взрыва (ЯВ) являются: световое излучение, проникающая радиация, ударная волна, радиоактивное заражение. Электромагнитный импульс
- 9. Световое излучение вызывает ожоги кожи, степень которых зависит от силы бомбы и удаленности от эпицентра: Для
- 10. Проникающая радиация Проникающая радиация - это поток гамма-лучей и нейтронов, испускаемый из области взрыва в течении
- 11. Радиоактивное заражение Радиоактивное заражение - результат выпадения из поднятого на большую высоту облака взрыва огромного количества
- 12. Электромагнитный импульс Ядерный взрыв производит огромное количество ионизированных частиц, сильнейшие токи и электромагнитное поле, называемое электромагнитным
- 13. Термоядерная бомба
- 14. О термоядерной бомбе начали, наверное, подумывать уже сразу после создания бомбы атомной. Однако официально о начале
- 15. История создания Проект №1. "Классический супер" ("The Classical Super"). В 1942 году, в Лос-Аламосе, из-за конфликта
- 16. Проект №2. Схема Теллера-Улама. В конце 50-го - начале 1951 годов Станислав Улам занимался проблемой усовершенствования
- 17. Эксперименты и испытания Первый американский термоядерный эксперимент George состоялся в ходе операции Greenhouse 8 мая 1951
- 18. Доведено до боевого состояния это оружие оказалось в 1954 году. Испытания прошли в ходе операции Castle.
- 19. 4 Мая 1954 года произведен эксперимент Yankee (боеприпас EC-24) . Мощность взрыва - 13.5 Мт. Это
- 21. Скачать презентацию
Джинн был выпущен из бутылки в августе 1942 года,
Джинн был выпущен из бутылки в августе 1942 года,
сверхмалые (<1 кт)
малые (1-10 кт)
средние (10-100 кт)
крупные (100 кт - 1 Мт)
сверхкрупные (> 1Мт)
Принцип работы ядерного оружия
При ядерном взрыве происходит чрезвычайно быстрое
Принцип работы ядерного оружия
При ядерном взрыве происходит чрезвычайно быстрое
Ядерное оружие История создания
Испытания
Ядерное оружие История создания
Испытания
Сборка первого атомного заряда
16 Июля 1945 года состоялось первое
Сборка первого атомного заряда
16 Июля 1945 года состоялось первое
Как известно, в то время были сконструированы две атомные бомбы, отличающиеся по виду делящегося вещества - урановая, основанная на U-235 и плутониевая, на Pu-239. В урановой бомбе кусок урана выстреливался навстречу мишени, и данная конструкция была исследована столь хорошо, что не нуждалась в тесте. В противоположность этому, идея воплощенная в плутониевом заряде, в котором направленный внутрь взрыв резко увеличивал плотность делящегося вещества, не могла быть на тот момент должным образом просчитана и требовала дополнительной проверки. Для такой проверки и создавалось устройство "Gadget", на котором должно было быть испытано ядро плутониевой бомбы Fat man.
Уран
Уран, элемент с порядковым номером 92, самый тяжелый из
Уран
Уран, элемент с порядковым номером 92, самый тяжелый из
Уран очень тяжелый, серебристо-белый глянцеватый металл. В чистом виде он немного мягче стали, ковкий, гибкий, обладает небольшими парамагнитными свойствами. Уран имеет три аллотропные формы: альфа (призматическая, стабильна до 667.7 °C), бета (четырехугольная, стабильна от 667.7 до 774.8 °C), гамма (с объемно центрированной кубической структурой, существующей от 774.8 °C до точки плавления), в которых уран наиболее податлив и удобен для обработки. Альфа-фаза - очень примечательный тип призматической структуры, состоящей из волнистых слоев атомов в чрезвычайно асимметричной призматической решетке. Такая анизотропная структура затрудняет сплав урана с другими металлами. Только молибден и ниобий могут создавать с ураном твердофазные сплавы. Правда, металлический уран может вступать во взаимодействие со многими сплавами, образуя интерметаллические соеденинения.
Основные физические свойства урана:
температура плавления 1132.2 °C (+/- 0.8);
температура кипения 3818 °C;
плотность 18.95 (в альфа-фазе);
удельная теплоемкость 6.65 кал/моль/°C (25 C);
прочность на разрыв 450 МПа.
Плутоний
Плутоний, элемент с порядковым номером 94, открыт Гленом Сиборгом
Плутоний
Плутоний, элемент с порядковым номером 94, открыт Гленом Сиборгом
Плутоний - очень тяжелый серебристый металл, блестящий подобно никелю, когда только что очищен. Это крайне электроотрицательный, химически активный элемент, гораздо в большей степени, чем уран. Он быстро тускнеет, образую радужную пленку (подобно радужной масляной пленки), вначале светло-желтую, со временем переходящую в темно-пурпурную. Если окисление довольно велико, на его поверхности появляется оливково-зеленый порошок оксида (PuO2).
Плутоний охотно окисляется, и быстро коррозирует даже в присутствии незначительной влажности. Странно, но он покрывается ржавчиной в атмосфере инертного газа с парами воды гораздо быстрее, чем на сухом воздухе или в чистом кислороде. Причина этого - прямое действие кислорода формирует на поверхности плутония слой оксида, мешающий дальнейшему окислению. Воздействие же влаги производит рыхлую смесь из оксида и гидрида. Для предотвращения оксидирования и коррозии требуется сушильная печь.
Плутоний имеет четыре валентности, III-VI. Хорошо растворяется только в очень кислых средах, таких как азотная или соляная кислоты, так же хорошо растворяется в иодистоводородной и хлорной кислотах. Плутониевые соли легко гидролизируются при контакте с нейтральными или щелочными растворами, создавая нерастворимую гидроокись плутония. Концентрированные растворы плутония нестабильны, в следствии радиолитического разложения, ведущего к выпадению осадка.
Всего известно 15 изотопов плутония, все радиоактивны. Самые значимые для проектирования ядерного оружия:
Pu238 -> (86 лет, альфа-распад) -> U234
Pu239 -> (24 360 лет, альфа-распад) -> U235
Pu240 -> (6580 лет, альфа-распад) -> U236
Pu241 -> (14.0 лет, бета-распад) -> Am241
Pu242 -> (370 000 лет, альфа-распад) -> U238
Поражающими факторами ядерного взрыва (ЯВ) являются: световое излучение, проникающая
Поражающими факторами ядерного взрыва (ЯВ) являются: световое излучение, проникающая
Пропорции распределения энергии ЯВ между этими поражающими факторами остаются примерно одинаковыми практически во всем диапазоне мощностей (разница составляет +/- 10%), поэтому возможно описать простыми соотношениями радиусы поражения для каждого из факторов в зависимости от мощности заряда:
Световое излучение
Это поток световых лучей, исходящих из огненного шара. Видимые и инфракрасные лучи испускаются в течении от долей, до нескольких секунд, в зависимости от величины заряда. В течении этого времени, его интенсивность может превышать 1000 Вт/см2 (максимальная интенсивность солнечного света - 0.14 Вт/см2).
Световое излучение поглощается непрозрачными материалами, и может вызывать массовые возгорания зданий и материалов, а так же ожоги кожи и поражение глаз. Дальность распространения светового излучения сильно зависит от погодных условий. Облачность, задымленность, запыленность сильно снижают эффективный радиус его действия.
Практически во всех случаях испускание светового излучения из области взрыва заканчивается к моменту прихода ударной волны. Это нарушается лишь в области тотального уничтожения, где любой из трех факторов (свет, радиация, ударная волна) причиняет смертельный урон.
Световое излучение вызывает ожоги кожи, степень которых зависит от
Световое излучение вызывает ожоги кожи, степень которых зависит от
Для ожога I степени характерно покраснение и отек кожи. При ожогах II степени на фоне отечной кожи имеются пузыри разных размеров, наполненные прозрачной желтоватой жидкостью. Ожоги III степени сопровождаются омертвением глубоких слоев кожи, а при ожогах IV степени омертвевают кожа и подлежащие ткани (подкожная жировая клетчатка, мышцы, кости).
Поражения глаз. Наиболее вероятное повреждение зрения при ядерном взрыве - повреждение роговицы, в следствии теплового действия света и временная слепота, при которой человек теряет зрение на время от нескольких секунд до нескольких часов. Более серьезные повреждения сетчатки происходят, когда взгляд человека направлен непосредственно на огненный шар взрыва. Яркость огненного шара не изменяется с расстоянием (за исключением случая тумана), просто уменьшается его видимый размер. Таким образом, повредить глаза можно на практически любом расстоянии, на котором видна вспышка. Вероятность этого выше в ночное время, из-за более широкого раскрытия зрачка.
Световое излучение, как и любой свет, не проходит через непрозрачные материалы, поэтому для укрытия от него подойдут любые предметы, создающие тень. На расстояния, равные границе распространения ожогов третьей степени, ударная волна подходит от нескольких секунд, для небольшого взрыва, до минуты при мегатонном взрыве. Это время можно использовать для нахождения более надежного убежища.
Хорошо известно и такое явление, как оставление "теней" непрозрачными объектами на каком-либо фоне.
Проникающая радиация
Проникающая радиация - это поток гамма-лучей и нейтронов,
Проникающая радиация
Проникающая радиация - это поток гамма-лучей и нейтронов,
1 кт: L = 330 м
10 кт: L = 440 м
100 кт: - L = 490 м
1 Мт: L = 560 м
10 Мт: L = 670 м
20 Мт: L = 700 м.
Действие радиации на организм, в долгосрочном плане проявляется мутациями, а в краткосрочном - лучевой болезнью различной степени тяжести. Ионизирующее излучение воздействует на клетки организма, вызывая разрушение их белковой структуры, это приводит к образованию свободных радикалов и других продуктов распада. Помимо смерти самой клетки, ее остатки вызывают общее отравление организма. Хотя клетка и имеет мощные возможности для самовосстановления, при интенсивном облучении не помогают и они.
Наиболее чувствительны к радиации интенсивно делящиеся клетки, т.к. если в момент деления будет разрушена одна клетка, то погибнут обе. Это ведет к истощению запаса этого типа клеток (если клетки интенсивно делятся, то они примерно с такой же скоростью и умирают). Таким образом, более всего страдают ткани костного мозга и лимфатической системы: эритроциты и лейкоциты постоянно обновляются в организме. Так же чувствительны клетки желудочно-кишечного тракта, клетки волосяного фолликула. Менее всего чувствительны к радиации неделящиеся клетки нервной системы. Из этого следует, дети и подростки более восприимчивы к радиации, чем взрослые, а наиболее чувствителен - эмбрион в утробе.
Действие проникающей радиации на человека ослабляется различными материалами. Ее уровень снижается в 10 раз после прохождения 11 см стали, либо 35 см бетона, либо 50 см грунта или кирпичной кладки, либо 1 м древесины.
Радиоактивное заражение
Радиоактивное заражение - результат выпадения из поднятого на
Радиоактивное заражение
Радиоактивное заражение - результат выпадения из поднятого на
Электромагнитный импульс
Ядерный взрыв производит огромное количество ионизированных частиц, сильнейшие
Электромагнитный импульс
Ядерный взрыв производит огромное количество ионизированных частиц, сильнейшие
Термоядерная бомба
Термоядерная бомба
О термоядерной бомбе начали, наверное, подумывать уже сразу после
О термоядерной бомбе начали, наверное, подумывать уже сразу после
При температурах, достигаемых в атомных бомбах, реакция (1) проходит в 100 раз быстрее, чем следующие (реакции 2 и 3 вместе взятые). Это объясняет очень сильное желание использовать тритий в первых термоядерных экспериментах. Реакции (2) и (3), в свою очередь, в 10 раз быстрее реакции (4). При этом скорость всех этих процессов (1-4) экспоненциально растет с температурой. При повышении температуры, в ходе набирающего обороты синтеза, скорость реакции (4) превышает скорость реакций (2)+(3) вместе взятых. Реакции (5) и (6) строго говоря не являются термоядерными. Это обычные реакции деления, происходящие при захвате литием нейтрона в нужном энергетическом диапазоне. Зато в их ходе выделяется очень ценный тритий, который не останется без дела. Реакция Li-6 + n требует нейтрона с энергией несколько MeV, Li-7 + n - нейтрона не менее 4 MeV.
Используя легкую для поджога, но чрезвычайно дорогую дейтериево-тритиевую смесь, возможно инициировать заметную реакцию даже при обычной плотности термоядерного горючего, используя лишь тепло от атомного взрыва (50-100 млн. градусов). Правда изотоп водорода H3 - тритий - дорог в производстве (на порядок дороже оружейного плутония), да и к тому же нестабилен (радиоактивен). Это делает его непригодным к использованию. Остается H2 - дейтерий - вполне доступное горючие для реакций (2), (3). Чистый дейтерий как таковой был использован лишь однажды - во время Ivy Mike. Его недостаток - дейтерий должен был быть очень сильно сжат или сжижен при криогенной температуре - непрактично. Проблема решается путем комбинирования дейтерия с литием в химическое соединение - дейтерид лития. При этом за счет деления лития производится большое количество трития для реакции (1).
Все сложности с реакциями синтеза упираются лишь в три ключевых условия:
- обеспечить высокую скорость протекания реакции (сиречь высокую температуру);
- сохранить предыдущее условие на время, достаточное для:
- такое время, чтобы энергетический выход, пропорциональный произведению скорость_реакции*время_ее_удержания, заставил всех ужаснуться.
История создания
Проект №1. "Классический супер" ("The Classical Super").
В
История создания
Проект №1. "Классический супер" ("The Classical Super"). В
Проект №2. Схема Теллера-Улама.
В конце 50-го - начале
Проект №2. Схема Теллера-Улама. В конце 50-го - начале
Эксперименты и испытания
Первый американский термоядерный эксперимент George состоялся в
Эксперименты и испытания
Первый американский термоядерный эксперимент George состоялся в
Не только тепловое излучение разогревало капсулу до температур реакции синтеза, давление в стенках из оксида бериллия приводит к их взрыву и сжатию термоядерного топлива, ускоряя его возгорание. Тепловое излучение, распространяясь быстрее фронта ударной волны, дает время произойти реакции синтеза до того, как все поглотит огненный шар взрыва. Выход энергии от синтеза в этом устройстве очень невелик по сравнению с выходом энергии от деления ядер урана.
Так же во время Greenhouse была испытана бомба с термоядерным усилением. Небольшой по мощности термоядерный заряд, находящийся рядом с ядром осуществляет интенсивную дополнительную поставку нейтронов в зону реакции деления. Это удваивает силу взрыва. Устройство Item имело в качестве топлива смесь дейтерия с тритием, охлажденную до жидкого состояния. Смесь находилась внутри ядра из обогащенного урана.
Для ускорения разработок в июле 1952 года правительство США организовало второй оружейный ядерный центр - Ливерморскую национальную лабораторию им. Лоуренса.
31 Октября 1952 года испытан заряд Mike, мощностью 10.4 Мт. Это было первое устройство, созданное по принципу Теллера-Улама. Получившее название "колбаса", это устройство весило около 80 тонн.
Доведено до боевого состояния это оружие оказалось в 1954
Доведено до боевого состояния это оружие оказалось в 1954
Американцы осознали перспективность нового твердого горючего гораздо позже советских ученых. Лишь в мае 1952 г. в Ок-Ридже началось строительство завода по производству Li-6, а в эксплуатацию он был пущен только в середине 1953 г, поэтому на момент проведения испытаний в серии Castle наблюдался недостаток обогащенному по Li6 дейтерида лития. Это привело к испытанию заряда на необогащенном термоядерном топливе: Castle Romeo.
26 Марта 1954 года - Romeo (боеприпас EC-17), мощность - 11 Мт. Масса заряда - 18 тонн, длина - 570 см, диаметр - 155 см. Горючее - дейтерид лития, содержание Li6 - 7.5%.
25 Апреля 1954 года испытано устройство EC-14, с содержанием Li6 - 95%. Энерговыделение - 6.9 Мт. Масса заряда - 12.5 тонн, длина - 386 см, диаметр - 155 см.
4 Мая 1954 года произведен эксперимент Yankee (боеприпас EC-24)
4 Мая 1954 года произведен эксперимент Yankee (боеприпас EC-24)