En atombombe er et projektil designet til at producere en eksplosion med høj effekt som følge af en meget hurtig frigivelse af atomenergi.
Princippet om drift af atombomber
Kerneladningen er opdelt i flere dele til kritiske størrelser, således at der i hver af dem ikke kan begynde en selvudviklende ukontrolleret kædereaktion af fission af atomer af det fissile stof. En sådan reaktion vil kun forekomme, når alle dele af ladningen hurtigt forbindes til en helhed. Fuldstændigheden af reaktionen og i sidste ende eksplosionens kraft afhænger i høj grad af de enkelte deles konvergenshastighed. For at give høj hastighed til dele af ladningen kan en eksplosion af et konventionelt sprængstof anvendes. Hvis dele af en nuklear ladning placeres i radiale retninger i en vis afstand fra centrum, og TNT-ladninger placeres på ydersiden, så er det muligt at udføre en eksplosion af konventionelle ladninger rettet mod centrum af nuklear ladning. Alle dele af atomladningen vil ikke blot kombineres til en enkelt helhed med enorm hastighed, men vil også i nogen tid blive komprimeret på alle sider af det enorme tryk fra eksplosionsprodukterne og vil ikke være i stand til at adskilles straks, så snart en nuklear kædereaktion begynder i ladningen. Som et resultat af dette vil der forekomme væsentligt større fission end uden en sådan kompression, og som følge heraf vil eksplosionens kraft øges. En neutronreflektor bidrager også til en stigning i eksplosionskraften for den samme mængde fissilt materiale (de mest effektive reflektorer er beryllium< Be >, grafit, tungt vand< H3O >). Den første fission, som ville starte en kædereaktion, kræver mindst én neutron. Det er umuligt at regne med den rettidige start af en kædereaktion under påvirkning af neutroner, der opstår under den spontane fission af kerner, fordi det forekommer relativt sjældent: for U-235 - 1 henfald i timen pr. 1 g. stoffer. Der findes også meget få neutroner i fri form i atmosfæren: gennem S = 1 cm/sq. I gennemsnit flyver omkring 6 neutroner forbi i sekundet. Af denne grund bruges en kunstig kilde til neutroner i en nuklear ladning - en slags nuklear detonatorkapsel. Det sikrer også, at mange spaltninger begynder samtidigt, så reaktionen forløber i form af en atomeksplosion.
Detonationsmuligheder (pistol- og implosionsordninger)
Der er to hovedsystemer til at detonere en fissil ladning: kanon, ellers kaldet ballistisk, og implosiv.
"Kanondesignet" blev brugt i nogle første generations atomvåben. Essensen af kanonkredsløbet er at skyde en ladning krudt fra en blok fissilt materiale med subkritisk masse ("kugle") ind i en anden stationær ("mål"). Blokkene er designet således, at når de er forbundet, bliver deres samlede masse superkritisk.
Denne detonationsmetode er kun mulig i uraniumammunition, da plutonium har en to størrelsesordener højere neutronbaggrund, hvilket markant øger sandsynligheden for for tidlig udvikling af en kædereaktion, før blokkene forbindes. Dette fører til en ufuldstændig frigivelse af energi (det såkaldte "fizzy", engelsk) For at implementere kanonkredsløbet i plutoniumammunition er det nødvendigt at øge hastigheden for tilslutning af ladningsdelene til et teknisk uopnåeligt niveau. , uran modstår mekaniske overbelastninger bedre end plutonium.
Implosiv ordning. Dette detonationsskema involverer opnåelse af en superkritisk tilstand ved at komprimere det fissile materiale med en fokuseret chokbølge skabt af eksplosionen af et kemisk sprængstof. For at fokusere chokbølgen bruges såkaldte eksplosive linser, og detonationen udføres samtidigt på mange punkter med præcisionsnøjagtighed. Oprettelsen af et sådant system til placering af sprængstoffer og detonation var på et tidspunkt en af de sværeste opgaver. Dannelsen af en konvergerende chokbølge blev sikret ved brug af eksplosive linser fra "hurtige" og "langsomme" sprængstoffer - TATV (Triaminotrinitrobenzen) og baratol (en blanding af trinitrotoluen med bariumnitrat) og nogle tilsætningsstoffer)
Den, der opfandt atombomben, kunne ikke engang forestille sig, hvilke tragiske konsekvenser denne mirakelopfindelse fra det 20. århundrede kunne føre til. Det var en meget lang rejse, før indbyggerne i de japanske byer Hiroshima og Nagasaki oplevede dette supervåben.
En start
I april 1903 samledes Paul Langevins venner i den parisiske have i Frankrig. Årsagen var forsvaret af den unge og talentfulde videnskabsmand Marie Curie's afhandling. Blandt de fornemme gæster var den berømte engelske fysiker Sir Ernest Rutherford. Midt i hyggen blev lyset slukket. meddelte alle, at der ville være en overraskelse. Med et højtideligt blik indbragte Pierre Curie et lille rør med radiumsalte, som skinnede med grønt lys, hvilket vakte ekstraordinær glæde blandt de fremmødte. Efterfølgende diskuterede gæsterne heftigt fremtiden for dette fænomen. Alle var enige om, at radium ville løse det akutte problem med energimangel. Dette inspirerede alle til ny forskning og yderligere perspektiver. Hvis de dengang havde fået at vide, at laboratoriearbejde med radioaktive grundstoffer ville lægge grunden til det 20. århundredes frygtelige våben, vides det ikke, hvad deres reaktion ville have været. Det var da historien om atombomben begyndte, der dræbte hundredtusindvis af japanske civile.
Spiller forude
Den 17. december 1938 opnåede den tyske videnskabsmand Otto Gann uigendrivelige beviser for henfald af uran til mindre elementarpartikler. I det væsentlige lykkedes det ham at splitte atomet. I den videnskabelige verden blev dette betragtet som en ny milepæl i menneskehedens historie. Otto Gann delte ikke Det Tredje Riges politiske synspunkter. Derfor blev videnskabsmanden samme år, 1938, tvunget til at flytte til Stockholm, hvor han sammen med Friedrich Strassmann fortsatte sin videnskabelige forskning. Af frygt for, at Nazityskland bliver det første til at modtage forfærdelige våben, skriver han et brev, hvor han advarer om dette. Nyheden om et muligt fremskridt alarmerede den amerikanske regering i høj grad. Amerikanerne begyndte at handle hurtigt og beslutsomt.
Hvem skabte atombomben? amerikansk projekt
Allerede før gruppen, hvoraf mange var flygtninge fra det nazistiske regime i Europa, fik til opgave at udvikle atomvåben. Indledende forskning, det er værd at bemærke, blev udført i Nazityskland. I 1940 begyndte USA's regering at finansiere sit eget program til udvikling af atomvåben. En utrolig sum på to en halv milliard dollars blev afsat til at gennemføre projektet. Fremragende fysikere fra det 20. århundrede blev inviteret til at gennemføre dette hemmelige projekt, blandt dem var mere end ti nobelpristagere. I alt var omkring 130 tusind ansatte involveret, blandt hvilke var ikke kun militært personel, men også civile. Udviklingsteamet blev ledet af oberst Leslie Richard Groves, og Robert Oppenheimer blev den videnskabelige leder. Han er manden, der opfandt atombomben. En særlig hemmelig ingeniørbygning blev bygget i Manhattan-området, som vi kender under kodenavnet "Manhattan Project". I løbet af de næste par år arbejdede forskere fra det hemmelige projekt med problemet med nuklear fission af uran og plutonium.
Igor Kurchatovs ikke-fredelige atom
I dag vil ethvert skolebarn være i stand til at svare på spørgsmålet om, hvem der opfandt atombomben i Sovjetunionen. Og så, i begyndelsen af 30'erne af forrige århundrede, var der ingen, der vidste dette.
I 1932 var akademiker Igor Vasilyevich Kurchatov en af de første i verden, der begyndte at studere atomkernen. Igor Vasilyevich samlede ligesindede mennesker omkring sig og skabte den første cyklotron i Europa i 1937. Samme år skabte han og hans ligesindede de første kunstige kerner.
I 1939 begyndte I.V. Kurchatov at studere en ny retning - kernefysik. Efter adskillige laboratoriesucceser med at studere dette fænomen modtager videnskabsmanden et hemmeligt forskningscenter til sin rådighed, som fik navnet "Laboratorium nr. 2". I dag kaldes dette klassificerede objekt "Arzamas-16".
Målretningen for dette center var seriøs forskning og skabelse af atomvåben. Nu bliver det tydeligt, hvem der skabte atombomben i Sovjetunionen. Hans hold bestod dengang kun af ti personer.
Der vil være en atombombe
I slutningen af 1945 lykkedes det Igor Vasilyevich Kurchatov at samle et seriøst hold af videnskabsmænd på mere end hundrede mennesker. De bedste hoveder fra forskellige videnskabelige specialiseringer kom til laboratoriet fra hele landet for at skabe atomvåben. Efter at amerikanerne smed en atombombe over Hiroshima, indså sovjetiske videnskabsmænd, at dette kunne lade sig gøre med Sovjetunionen. "Laboratorium nr. 2" modtager fra landets ledelse en kraftig stigning i bevillingerne og en stor tilgang af kvalificeret personale. Lavrenty Pavlovich Beria er udnævnt til ansvarlig for et så vigtigt projekt. De sovjetiske videnskabsmænds enorme indsats har båret frugt.
Semipalatinsk teststed
Atombomben i USSR blev først testet på teststedet i Semipalatinsk (Kasakhstan). Den 29. august 1949 rystede et nukleart apparat med et udbytte på 22 kiloton den kasakhiske jord. Nobelprismodtager-fysiker Otto Hanz sagde: "Dette er gode nyheder. Hvis Rusland har atomvåben, så vil der ikke være krig." Det var denne atombombe i USSR, krypteret som produkt nr. 501, eller RDS-1, der eliminerede det amerikanske monopol på atomvåben.
Atombombe. År 1945
Tidligt om morgenen den 16. juli gennemførte Manhattan-projektet sin første vellykkede test af en atomanordning - en plutoniumbombe - på Alamogordo-teststedet i New Mexico, USA.
Pengene investeret i projektet er givet godt ud. Den første i menneskehedens historie blev udført kl. 5:30.
"Vi har gjort djævelens arbejde," vil den, der opfandt atombomben i USA, senere kaldet "atombombens fader", sige senere.
Japan vil ikke kapitulere
På tidspunktet for den endelige og vellykkede test af atombomben havde sovjetiske tropper og allierede endelig besejret Nazityskland. Der var dog en stat, der lovede at kæmpe til ende for dominans i Stillehavet. Fra midten af april til midten af juli 1945 udførte den japanske hær gentagne gange luftangreb mod allierede styrker og påførte derved den amerikanske hær store tab. I slutningen af juli 1945 afviste den militaristiske japanske regering det allierede krav om overgivelse under Potsdam-erklæringen. Den udtalte især, at i tilfælde af ulydighed ville den japanske hær stå over for hurtig og fuldstændig ødelæggelse.
Formanden er enig
Den amerikanske regering holdt sit ord og begyndte en målrettet bombning af japanske militærstillinger. Luftangreb gav ikke det ønskede resultat, og den amerikanske præsident Harry Truman beslutter sig for at invadere japansk territorium af amerikanske tropper. Militærkommandoen fraråder dog sin præsident fra en sådan beslutning med henvisning til, at en amerikansk invasion ville medføre et stort antal ofre.
Efter forslag fra Henry Lewis Stimson og Dwight David Eisenhower blev det besluttet at bruge en mere effektiv måde at afslutte krigen på. En stor tilhænger af atombomben, USA's præsidentminister James Francis Byrnes, mente, at bombningen af japanske territorier endelig ville afslutte krigen og sætte USA i en dominerende position, hvilket ville have en positiv indflydelse på det videre forløb i efterkrigsverdenen. Således var den amerikanske præsident Harry Truman overbevist om, at dette var den eneste rigtige mulighed.
Atombombe. Hiroshima
Den lille japanske by Hiroshima med en befolkning på lidt over 350 tusinde mennesker, der ligger fem hundrede miles fra den japanske hovedstad Tokyo, blev valgt som det første mål. Efter den modificerede B-29 Enola Gay bombefly ankom til den amerikanske flådebase på Tinian Island, blev der installeret en atombombe om bord på flyet. Hiroshima skulle opleve virkningerne af 9 tusind pund uran-235.
Dette aldrig før sete våben var beregnet til civile i en lille japansk by. Bomberens kommandant var oberst Paul Warfield Tibbetts Jr. Den amerikanske atombombe bar det kyniske navn "Baby". Om morgenen den 6. august 1945, cirka kl. 8:15, blev den amerikanske "Little" kastet på Hiroshima, Japan. Omkring 15 tusinde tons TNT ødelagde alt liv inden for en radius af fem kvadratkilometer. Et hundrede og fyrre tusinde byboere døde i løbet af få sekunder. Den overlevende japaner døde en smertefuld død af strålesyge.
De blev ødelagt af den amerikanske atomare "Baby". Ødelæggelsen af Hiroshima forårsagede dog ikke den øjeblikkelige overgivelse af Japan, som alle forventede. Så blev det besluttet at udføre endnu en bombning af japansk territorium.
Nagasaki. Himlen brænder
Den amerikanske atombombe "Fat Man" blev installeret om bord på et B-29 fly den 9. august 1945, stadig der, på den amerikanske flådebase i Tinian. Denne gang var flychefen major Charles Sweeney. Oprindeligt var det strategiske mål byen Kokura.
Vejrforholdene tillod dog ikke, at planen blev gennemført, tunge skyer forstyrrede. Charles Sweeney gik ind i anden runde. Klokken 11:02 opslugte det amerikanske atomvåben "Fat Man" Nagasaki. Det var et kraftigere destruktivt luftangreb, som var flere gange stærkere end bombningen i Hiroshima. Nagasaki testede et atomvåben, der vejede omkring 10 tusind pund og 22 kilotons TNT.
Den japanske bys geografiske placering reducerede den forventede effekt. Sagen er den, at byen ligger i en smal dal mellem bjergene. Derfor afslørede ødelæggelsen af 2,6 kvadratkilometer ikke det fulde potentiale af amerikanske våben. Atombombetesten i Nagasaki betragtes som det mislykkede Manhattan-projekt.
Japan overgav sig
Ved middagstid den 15. august 1945 annoncerede kejser Hirohito sit lands overgivelse i en radiotale til befolkningen i Japan. Denne nyhed spredte sig hurtigt over hele verden. Festlighederne begyndte i USA for at markere sejren over Japan. Folket glædede sig.
Den 2. september 1945 blev en formel aftale om at afslutte krigen underskrevet ombord på det amerikanske slagskib Missouri forankret i Tokyo-bugten. Dermed endte den mest brutale og blodige krig i menneskehedens historie.
I seks lange år har verdenssamfundet bevæget sig mod denne betydningsfulde dato – siden 1. september 1939, hvor de første skud af Nazityskland blev affyret i Polen.
Fredeligt atom
I alt blev der udført 124 atomeksplosioner i Sovjetunionen. Det karakteristiske er, at de alle blev udført til gavn for den nationale økonomi. Kun tre af dem var ulykker, der resulterede i lækage af radioaktive grundstoffer. Programmer for brug af fredelige atomer blev implementeret i kun to lande - USA og Sovjetunionen. Fredelig nuklear energi kender også et eksempel på en global katastrofe, da en reaktor eksploderede ved den fjerde kraftenhed i Tjernobyl-atomkraftværket.
Det er en af de mest fantastiske, mystiske og forfærdelige processer. Princippet om drift af atomvåben er baseret på en kædereaktion. Dette er en proces, hvis fremskridt sætter den i gang. Funktionsprincippet for en brintbombe er baseret på fusion.
AtombombeKernerne i nogle isotoper af radioaktive grundstoffer (plutonium, californium, uran og andre) er i stand til at henfalde, mens de fanger en neutron. Herefter frigives to eller tre neutroner mere. Ødelæggelsen af kernen i et atom under ideelle forhold kan føre til henfald af to eller tre mere, som igen kan initiere andre atomer. Og så videre. Der sker en lavinelignende proces med ødelæggelse af et stigende antal kerner, som frigiver en gigantisk mængde energi til at bryde atombindinger. Under en eksplosion frigives enorme energier på ekstremt kort tid. Dette sker på et tidspunkt. Det er grunden til, at eksplosionen af en atombombe er så kraftig og ødelæggende.
For at igangsætte en kædereaktion skal mængden af radioaktivt stof overstige en kritisk masse. Det er klart, at du skal tage flere dele af uran eller plutonium og kombinere dem til én. Dette er dog ikke nok til at få en atombombe til at eksplodere, fordi reaktionen stopper, før der frigives nok energi, eller processen vil forløbe langsomt. For at opnå succes er det nødvendigt ikke kun at overskride den kritiske masse af stoffet, men at gøre dette på ekstremt kort tid. Det er bedst at bruge flere.Dette opnås ved at bruge andre og skiftevis hurtige og langsomme sprængstoffer.
Den første atomprøvesprængning blev udført i juli 1945 i USA nær byen Almogordo. I august samme år brugte amerikanerne disse våben mod Hiroshima og Nagasaki. Eksplosionen af en atombombe i byen førte til frygtelige ødelæggelser og døden for det meste af befolkningen. I USSR blev atomvåben skabt og testet i 1949.
H-bombe
Det er et våben med meget stor destruktiv kraft. Princippet for dets drift er baseret på syntesen af tungere heliumkerner fra lettere brintatomer. Dette frigiver en meget stor mængde energi. Denne reaktion ligner de processer, der forekommer på Solen og andre stjerner. Den nemmeste måde er at bruge isotoper af brint (tritium, deuterium) og lithium.
Amerikanerne testede det første brintsprænghoved i 1952. I den moderne forståelse kan denne enhed næppe kaldes en bombe. Det var en tre-etagers bygning fyldt med flydende deuterium. Den første brintbombeeksplosion i USSR blev udført seks måneder senere. Det sovjetiske termonukleare våben RDS-6 blev detoneret i august 1953 nær Semipalatinsk. USSR testede den største brintbombe med et udbytte på 50 megaton (Tsar Bomba) i 1961. Bølgen efter eksplosionen af ammunitionen kredsede om planeten tre gange.
Nordkorea truer USA med at teste en superstærk brintbombe i Stillehavet. Japan, som kan lide under testene, kaldte Nordkoreas planer fuldstændig uacceptable. Præsidenterne Donald Trump og Kim Jong-un skændes i interviews og taler om åben militær konflikt. For dem, der ikke forstår atomvåben, men gerne vil vide det, har The Futurist udarbejdet en guide.
Hvordan virker atomvåben?
Som en almindelig dynamitstang bruger en atombombe energi. Kun det frigives ikke under en primitiv kemisk reaktion, men i komplekse nukleare processer. Der er to hovedmåder at udvinde atomenergi fra et atom. I nuklear fission kernen i et atom henfalder til to mindre fragmenter med en neutron. Kernefusion – den proces, hvorved Solen producerer energi – involverer sammenføjning af to mindre atomer til et større. I enhver proces, fission eller fusion, frigives store mængder termisk energi og stråling. Afhængigt af om der anvendes nuklear fission eller fusion, opdeles bomber i nuklear (atomare) Og termonuklear .
Kan du fortælle mig mere om nuklear fission?
Atombombeeksplosion over Hiroshima (1945)
Som du husker, er et atom opbygget af tre typer subatomære partikler: protoner, neutroner og elektroner. Atomets centrum, kaldet kerne , består af protoner og neutroner. Protoner er positivt ladede, elektroner er negativt ladede, og neutroner har slet ingen ladning. Proton-elektronforholdet er altid en til en, så atomet som helhed har en neutral ladning. For eksempel har et carbonatom seks protoner og seks elektroner. Partikler holdes sammen af en fundamental kraft - stærk atomkraft .
Et atoms egenskaber kan ændre sig væsentligt afhængigt af hvor mange forskellige partikler det indeholder. Hvis du ændrer antallet af protoner, vil du have et andet kemisk grundstof. Hvis du ændrer antallet af neutroner, får du isotop det samme element, som du har i hænderne. For eksempel har kulstof tre isotoper: 1) kulstof-12 (seks protoner + seks neutroner), som er en stabil og almindelig form for grundstoffet, 2) kulstof-13 (seks protoner + syv neutroner), som er stabil, men sjælden og 3) kulstof -14 (seks protoner + otte neutroner), som er sjælden og ustabil (eller radioaktiv).
De fleste atomkerner er stabile, men nogle er ustabile (radioaktive). Disse kerner udsender spontant partikler, som forskerne kalder stråling. Denne proces kaldes Radioaktivt henfald . Der er tre typer henfald:
Alfa henfald : Kernen udsender en alfapartikel - to protoner og to neutroner bundet sammen. Beta-forfald : En neutron bliver til en proton, elektron og antineutrino. Den udstødte elektron er en beta-partikel. Spontan fission: kernen opløses i flere dele og udsender neutroner og udsender også en puls af elektromagnetisk energi - en gammastråle. Det er den sidstnævnte form for henfald, der bruges i en atombombe. Frie neutroner, der udsendes som følge af fission, begynder kædereaktion , som frigiver en kolossal mængde energi.
Hvad er atombomber lavet af?
De kan være lavet af uranium-235 og plutonium-239. Uran forekommer i naturen som en blanding af tre isotoper: 238 U (99,2745% af naturligt uran), 235 U (0,72%) og 234 U (0,0055%). Den mest almindelige 238 U understøtter ikke en kædereaktion: kun 235 U er i stand til dette For at opnå maksimal eksplosionskraft er det nødvendigt, at indholdet af 235 U i bombens "fyldning" er mindst 80%. Derfor fremstilles uran kunstigt berige . For at gøre dette er blandingen af uranisotoper opdelt i to dele, så en af dem indeholder mere end 235 U.
Typisk efterlader isotopadskillelse en masse forarmet uran, der ikke er i stand til at gennemgå en kædereaktion - men der er en måde at få det til. Faktum er, at plutonium-239 ikke forekommer i naturen. Men det kan opnås ved at bombardere 238 U med neutroner.
Hvordan måles deres effekt?
Effekten af en nuklear og termonuklear ladning måles i TNT-ækvivalent - mængden af trinitrotoluen, der skal detoneres for at opnå et lignende resultat. Det måles i kilotons (kt) og megatons (Mt). Udbyttet af ultrasmå atomvåben er mindre end 1 kt, mens supermægtige bomber yder mere end 1 mt.
Kraften fra den sovjetiske "zarbombe" var ifølge forskellige kilder fra 57 til 58,6 megaton i TNT-ækvivalent; kraften af den termonukleare bombe, som DPRK testede i begyndelsen af september, var omkring 100 kiloton.
Hvem skabte atomvåben?
Den amerikanske fysiker Robert Oppenheimer og general Leslie Groves
I 1930'erne italiensk fysiker Enrico Fermi demonstreret, at grundstoffer bombarderet af neutroner kunne omdannes til nye grundstoffer. Resultatet af dette arbejde var opdagelsen langsomme neutroner , samt opdagelsen af nye grundstoffer, der ikke er repræsenteret i det periodiske system. Kort efter Fermis opdagelse, tyske videnskabsmænd Otto Hahn Og Fritz Strassmann bombarderet uran med neutroner, hvilket resulterede i dannelsen af en radioaktiv isotop af barium. De konkluderede, at lavhastighedsneutroner får urankernen til at bryde i to mindre stykker.
Dette arbejde ophidsede sindene i hele verden. På Princeton University Niels Bohr arbejdet med John Wheeler at udvikle en hypotetisk model for fissionsprocessen. De foreslog, at uran-235 gennemgår fission. Omtrent på samme tid opdagede andre forskere, at fissionsprocessen producerede endnu flere neutroner. Dette fik Bohr og Wheeler til at stille et vigtigt spørgsmål: kunne de frie neutroner skabt af fission starte en kædereaktion, der ville frigive enorme mængder energi? Hvis dette er tilfældet, så er det muligt at skabe våben med ufattelig magt. Deres antagelser blev bekræftet af en fransk fysiker Frederic Joliot-Curie . Hans konklusion blev drivkraften til udviklingen i skabelsen af atomvåben.
Fysikere fra Tyskland, England, USA og Japan arbejdede på at skabe atomvåben. Før Anden Verdenskrigs begyndelse Albert Einstein skrev til den amerikanske præsident Franklin Roosevelt at Nazityskland planlægger at rense uran-235 og skabe en atombombe. Det viser sig nu, at Tyskland langt fra var i gang med en kædereaktion: de arbejdede på en "beskidt", højradioaktiv bombe. Hvorom alting er, den amerikanske regering kastede alle sine bestræbelser på at skabe en atombombe så hurtigt som muligt. Manhattan-projektet blev lanceret, ledet af en amerikansk fysiker Robert Oppenheimer og generelt Leslie Groves . Den blev overværet af fremtrædende videnskabsmænd, der emigrerede fra Europa. I sommeren 1945 blev atomvåben skabt baseret på to typer fissilt materiale - uran-235 og plutonium-239. En bombe, plutonium "Thing", blev detoneret under testning, og to mere, uran "Baby" og plutonium "Fat Man", blev kastet over de japanske byer Hiroshima og Nagasaki.
Hvordan fungerer en termonuklear bombe, og hvem opfandt den?
Termonuklear bombe er baseret på reaktionen kernefusion . I modsætning til nuklear fission, som kan opstå enten spontant eller tvunget, er nuklear fusion umulig uden tilførsel af ekstern energi. Atomkerner er positivt ladede – så de frastøder hinanden. Denne situation kaldes Coulomb-barrieren. For at overvinde frastødning skal disse partikler accelereres til vanvittige hastigheder. Dette kan gøres ved meget høje temperaturer - i størrelsesordenen flere millioner Kelvin (deraf navnet). Der er tre typer termonukleare reaktioner: selvopretholdende (foregår i stjernernes dybder), kontrollerede og ukontrollerede eller eksplosive - de bruges i brintbomber.
Ideen om en bombe med termonuklear fusion initieret af en atomladning blev foreslået af Enrico Fermi til sin kollega Edward Teller tilbage i 1941, helt i begyndelsen af Manhattan-projektet. Denne idé var dog ikke efterspurgt på det tidspunkt. Tellers udvikling blev forbedret Stanislav Ulam , hvilket gør ideen om en termonuklear bombe mulig i praksis. I 1952 blev den første termonukleare eksplosive enhed testet på Enewetak Atoll under Operation Ivy Mike. Det var dog en laboratorieprøve, uegnet til kamp. Et år senere detonerede Sovjetunionen verdens første termonukleare bombe, samlet efter fysikeres design Andrey Sakharov Og Yulia Kharitona . Enheden lignede en lagkage, så det formidable våben fik tilnavnet "Puff". I løbet af den videre udvikling blev den kraftigste bombe på Jorden, "Tsar Bomba" eller "Kuzkas mor", født. I oktober 1961 blev den testet på Novaya Zemlya-øgruppen.
Hvad er termonukleare bomber lavet af?
Hvis du troede det brint og termonukleare bomber er forskellige ting, du tog fejl. Disse ord er synonyme. Det er brint (eller rettere, dets isotoper - deuterium og tritium), der kræves for at udføre en termonuklear reaktion. Der er dog en vanskelighed: For at detonere en brintbombe er det først nødvendigt at opnå en høj temperatur under en konventionel atomeksplosion - først derefter vil atomkernerne begynde at reagere. Derfor spiller design en stor rolle i tilfælde af en termonuklear bombe.
To ordninger er almindeligt kendte. Den første er Sakharovs "smørdej". I midten var der en nuklear detonator, som var omgivet af lag af lithiumdeuterid blandet med tritium, som var spækket med lag af beriget uran. Dette design gjorde det muligt at opnå en effekt inden for 1 Mt. Den anden er den amerikanske Teller-Ulam-ordning, hvor atombomben og brintisotoperne var placeret hver for sig. Det så sådan ud: Nedenunder var der en beholder med en blanding af flydende deuterium og tritium, i midten af hvilken der var et "tændrør" - en plutoniumstang, og på toppen - en konventionel atomladning, og alt dette i en skal af tungmetal (for eksempel forarmet uran). Hurtige neutroner produceret under eksplosionen forårsager atomare fissionsreaktioner i uranskallen og tilføjer energi til eksplosionens samlede energi. Tilføjelse af yderligere lag af lithium uranium-238 deuterid gør det muligt at skabe projektiler med ubegrænset kraft. I 1953, sovjetisk fysiker Victor Davidenko ved et uheld gentog Teller-Ulam-ideen, og på grundlag heraf kom Sakharov med et flertrinsskema, der gjorde det muligt at skabe våben med hidtil uset magt. "Kuzkas mor" fungerede nøjagtigt efter denne ordning.
Hvilke andre bomber er der?
Der er også neutron, men det er generelt skræmmende. Grundlæggende er en neutronbombe en termonuklear bombe med lav effekt, hvor 80% af eksplosionsenergien er stråling (neutronstråling). Det ligner en almindelig atomladning med lav effekt, hvortil der er tilføjet en blok med en berylliumisotop, en kilde til neutroner. Når en nuklear ladning eksploderer, udløses en termonuklear reaktion. Denne type våben blev udviklet af en amerikansk fysiker Samuel Cohen . Det blev antaget, at neutronvåben ødelægger alle levende ting, selv i krisecentre, men rækkevidden af ødelæggelse af sådanne våben er lille, da atmosfæren spreder strømme af hurtige neutroner, og chokbølgen er stærkere på store afstande.
Hvad med koboltbomben?
Nej, søn, det er fantastisk. Officielt har intet land koboltbomber. Teoretisk set er der tale om en termonuklear bombe med en koboltskal, som sikrer kraftig radioaktiv forurening af området selv ved en forholdsvis svag atomeksplosion. 510 tons kobolt kan inficere hele Jordens overflade og ødelægge alt liv på planeten. Fysiker Leo Szilard , der beskrev dette hypotetiske design i 1950, kaldte det "Dommedagsmaskinen".
Hvad er sejere: en atombombe eller en termonuklear?
Fuldskala model af "Tsar Bomba"
Brintbomben er meget mere avanceret og teknologisk avanceret end den atomare. Dens eksplosive kraft overstiger langt en atomart og er kun begrænset af antallet af tilgængelige komponenter. Ved en termonuklear reaktion frigives der meget mere energi for hver nukleon (de såkaldte konstituerende kerner, protoner og neutroner) end ved en kernereaktion. For eksempel producerer fissionen af en urankerne 0,9 MeV (megaelektronvolt) pr. nukleon, og fusionen af en heliumkerne fra brintkerner frigiver en energi på 6 MeV.
Som bomber afleveretil målet?
Først blev de droppet fra fly, men luftforsvarssystemerne blev konstant forbedret, og levering af atomvåben på denne måde viste sig at være uklogt. Med væksten i missilproduktionen blev alle rettigheder til at levere atomvåben overført til ballistiske missiler og krydsermissiler fra forskellige baser. Derfor betyder en bombe nu ikke en bombe, men et sprænghoved.
Det menes, at den nordkoreanske brintbombe er for stor til at blive monteret på en raket – så hvis DPRK beslutter sig for at udføre truslen, vil den blive båret med skib til eksplosionsstedet.
Hvad er konsekvenserne af en atomkrig?
Hiroshima og Nagasaki er kun en lille del af den mulige apokalypse. For eksempel kendes hypotesen om "nuklear vinter", som blev fremsat af den amerikanske astrofysiker Carl Sagan og den sovjetiske geofysiker Georgy Golitsyn. Det antages, at eksplosionen af flere nukleare sprænghoveder (ikke i ørkenen eller vandet, men i befolkede områder) vil forårsage mange brande, og en stor mængde røg og sod vil spilde ud i atmosfæren, hvilket vil føre til global afkøling. Hypotesen er blevet kritiseret ved at sammenligne effekten med vulkansk aktivitet, som har ringe effekt på klimaet. Derudover bemærker nogle videnskabsmænd, at der er større sandsynlighed for, at global opvarmning forekommer end afkøling - selvom begge sider håber, at vi aldrig vil vide det.
Er atomvåben tilladt?
Efter våbenkapløbet i det 20. århundrede kom landene til fornuft og besluttede at begrænse brugen af atomvåben. FN vedtog traktater om ikke-spredning af atomvåben og forbuddet mod atomprøvesprængninger (sidstnævnte blev ikke underskrevet af de unge atommagter Indien, Pakistan og DPRK). I juli 2017 blev en ny traktat om forbud mod atomvåben vedtaget.
"Enhver deltagerstat forpligter sig aldrig til under nogen omstændigheder at udvikle, teste, producere, fremstille, på anden måde erhverve, besidde eller oplagre atomvåben eller andre nukleare eksplosive anordninger," hedder det i traktatens første artikel.
Dokumentet træder dog ikke i kraft, før 50 stater har ratificeret det.
Hundredtusinder af antikkens berømte og glemte våbensmede kæmpede på jagt efter det ideelle våben, der var i stand til at fordampe en fjendtlig hær med et enkelt klik. Fra tid til anden kan man finde spor af disse eftersøgninger i eventyr, der mere eller mindre plausibelt beskriver et mirakelsværd eller en bue, der rammer uden at mangle.
Heldigvis gik det teknologiske fremskridt så langsomt i lang tid, at den virkelige legemliggørelse af det ødelæggende våben forblev i drømme og mundtlige historier og senere på bøgernes sider. Det videnskabelige og teknologiske spring i det 19. århundrede gav betingelserne for skabelsen af det 20. århundredes vigtigste fobi. Atombomben, skabt og testet under virkelige forhold, revolutionerede både militære anliggender og politik.
Historien om skabelsen af våben
I lang tid troede man, at de mest magtfulde våben kun kunne skabes ved hjælp af sprængstoffer. Opdagelserne fra videnskabsmænd, der arbejder med de mindste partikler, gav videnskabeligt bevis for, at enorm energi kan genereres ved hjælp af elementarpartikler. Den første i rækken af forskere kan kaldes Becquerel, som i 1896 opdagede radioaktiviteten af uransalte.
Uran selv har været kendt siden 1786, men på det tidspunkt var der ingen, der havde mistanke om dets radioaktivitet. Forskernes arbejde ved begyndelsen af det 19. og 20. århundrede afslørede ikke kun særlige fysiske egenskaber, men også muligheden for at opnå energi fra radioaktive stoffer.
Muligheden for at fremstille våben baseret på uran blev først beskrevet i detaljer, udgivet og patenteret af franske fysikere, Joliot-Curies i 1939.
På trods af dets værdi for våben, var forskerne selv resolut imod oprettelsen af et så ødelæggende våben.
Efter at have gennemgået Anden Verdenskrig i modstandsbevægelsen, talte parret (Frederick og Irene) i 1950'erne, der indså krigens ødelæggende kraft, for generel nedrustning. De støttes af Niels Bohr, Albert Einstein og andre fremtrædende fysikere fra tiden.
I mellemtiden, mens Joliot-Curies havde travlt med problemet med nazisterne i Paris, på den anden side af planeten, i Amerika, var verdens første atomladning under udvikling. Robert Oppenheimer, der ledede arbejdet, fik de bredeste beføjelser og enorme ressourcer. Slutningen af 1941 markerede begyndelsen på Manhattan-projektet, som i sidste ende førte til skabelsen af det første kampatomsprænghoved.
I byen Los Alamos, New Mexico, blev de første produktionsfaciliteter for uran af våbenkvalitet opført. Efterfølgende dukkede lignende nukleare centre op i hele landet, for eksempel i Chicago, i Oak Ridge, Tennessee, og der blev udført forskning i Californien. De bedste kræfter fra professorerne fra amerikanske universiteter, såvel som fysikere, der flygtede fra Tyskland, blev kastet ud i at skabe bomben.
I selve "Tredje Rige" blev arbejdet med at skabe en ny type våben lanceret på en måde, der er karakteristisk for Führeren.
Da "Besnovaty" var mere interesseret i kampvogne og fly, og jo flere jo bedre, så han ikke meget behov for en ny mirakelbombe.
Derfor gik projekter, der ikke blev støttet af Hitler, i bedste fald i sneglefart.
Da det begyndte at blive varmt, og det viste sig, at kampvognene og flyene var opslugt af Østfronten, fik det nye mirakelvåben støtte. Men det var for sent; under forhold med bombning og konstant frygt for sovjetiske tankkiler var det ikke muligt at skabe en enhed med en nuklear komponent.
Sovjetunionen var mere opmærksomme på muligheden for at skabe en ny type destruktive våben. I førkrigstiden indsamlede og konsoliderede fysikerne generel viden om atomenergi og muligheden for at skabe atomvåben. Efterretningstjenesten arbejdede intensivt gennem hele perioden for oprettelsen af atombomben både i USSR og i USA. Krigen spillede en væsentlig rolle i at bremse udviklingstempoet, da enorme ressourcer gik til fronten.
Sandt nok fremmede akademiker Igor Vasilyevich Kurchatov med sin karakteristiske vedholdenhed arbejdet i alle underordnede afdelinger i denne retning. Ser man lidt fremad, er det ham, der får til opgave at fremskynde udviklingen af våben i lyset af truslen om et amerikansk angreb på byerne i USSR. Det var ham, der stod i gruset på en enorm maskine bestående af hundreder og tusinder af videnskabsmænd og arbejdere, der ville blive tildelt den ærefulde titel som faderen til den sovjetiske atombombe.
Verdens første test
Men lad os vende tilbage til det amerikanske atomprogram. I sommeren 1945 lykkedes det amerikanske videnskabsmænd at skabe verdens første atombombe. Enhver dreng, der har lavet sig selv eller købt et kraftfuldt fyrværkeri i en butik, oplever en ekstraordinær pine og ønsker at sprænge den i luften så hurtigt som muligt. I 1945 oplevede hundredvis af amerikanske soldater og videnskabsmænd det samme.
Den 16. juni 1945 fandt den første atomvåbenprøve nogensinde og en af de mest kraftfulde eksplosioner sted i Alamogordo-ørkenen, New Mexico.
Øjenvidner, der så eksplosionen fra bunkeren, var forbløffede over den kraft, hvormed ladningen eksploderede i toppen af det 30 meter lange ståltårn. Først var alt oversvømmet med lys, flere gange stærkere end solen. Så steg en ildkugle op i himlen og blev til en røgsøjle, der tog form til den berømte svamp.
Så snart støvet lagde sig, skyndte forskere og bombeskabere til eksplosionsstedet. De så eftervirkningerne fra blybelagte Sherman-tanke. Det, de så, forbløffede dem; intet våben kunne forårsage sådan skade. Sandet smeltede nogle steder til glas.
Små rester af tårnet blev også fundet; i et krater med enorm diameter viste lemlæstede og knuste strukturer tydeligt den ødelæggende kraft.
Skadelige faktorer
Denne eksplosion gav den første information om det nye våbens kraft, om hvad det kunne bruge til at ødelægge fjenden. Disse er flere faktorer:
- lysstråling, blitz, i stand til at blænde selv beskyttede synsorganer;
- stødbølge, en tæt strøm af luft, der bevæger sig fra midten, ødelægger de fleste bygninger;
- en elektromagnetisk puls, der deaktiverer det meste udstyr og ikke tillader brug af kommunikation for første gang efter eksplosionen;
- penetrerende stråling, den farligste faktor for dem, der har søgt tilflugt fra andre skadelige faktorer, er opdelt i alfa-beta-gamma-bestråling;
- radioaktiv forurening, der kan påvirke sundhed og liv negativt i ti eller endda hundreder af år.
Den videre brug af atomvåben, herunder i kamp, viste alle de særlige forhold ved deres indvirkning på levende organismer og natur. Den 6. august 1945 var sidste dag for titusindvis af indbyggere i den lille by Hiroshima, der dengang var kendt for flere vigtige militære installationer.
Resultatet af krigen i Stillehavet var en selvfølge, men Pentagon mente, at operationen på den japanske øgruppe ville koste mere end en million livet for amerikanske marinesoldater. Det blev besluttet at dræbe flere fluer med et smæk, tage Japan ud af krigen, spare på landingsoperationen, teste et nyt våben og annoncere det til hele verden og frem for alt til USSR.
Klokken et om morgenen lettede flyet med atombomben "Baby" på en mission.
Bomben, der blev kastet over byen, eksploderede i en højde af cirka 600 meter klokken 8.15. Alle bygninger beliggende i en afstand af 800 meter fra epicentret blev ødelagt. Væggene i kun nogle få bygninger, designet til at modstå et jordskælv med en styrke på 9, overlevede.
Af hver ti personer, der befandt sig inden for en radius af 600 meter på tidspunktet for bombeeksplosionen, kunne kun én overleve. Lysstrålingen forvandlede mennesker til kul og efterlod skyggemærker på stenen, et mørkt aftryk af det sted, hvor personen var. Den efterfølgende eksplosionsbølge var så kraftig, at den kunne knuse glas i en afstand af 19 kilometer fra eksplosionsstedet.
En teenager blev slået ud af huset gennem et vindue af en tæt luftstrøm; ved landing så fyren husets vægge folde sig som kort. Sprængbølgen blev efterfulgt af en brandtornado, der ødelagde de få beboere, der overlevede eksplosionen og ikke havde tid til at forlade brandzonen. Dem, der var på afstand fra eksplosionen, begyndte at opleve alvorlig utilpashed, hvis årsag i første omgang var uklar for lægerne.
Meget senere, et par uger senere, blev udtrykket "strålingsforgiftning" annonceret, nu kendt som strålingssyge.
Mere end 280 tusinde mennesker blev ofre for kun én bombe, både direkte fra eksplosionen og fra efterfølgende sygdomme.
Bombningen af Japan med atomvåben sluttede ikke der. Efter planen skulle kun fire-seks byer rammes, men vejrforholdene tillod kun, at Nagasaki blev ramt. I denne by blev mere end 150 tusinde mennesker ofre for Fat Man-bomben.
Løfter fra den amerikanske regering om at udføre sådanne angreb, indtil Japan overgav sig, førte til en våbenhvile og derefter til underskrivelsen af en aftale, der afsluttede Anden Verdenskrig. Men for atomvåben var dette kun begyndelsen.
Den kraftigste bombe i verden
Efterkrigstiden var præget af konfrontationen mellem USSR-blokken og dens allierede med USA og NATO. I 1940'erne overvejede amerikanerne seriøst muligheden for at slå Sovjetunionen. For at dæmme den tidligere allierede skulle arbejdet med at skabe en bombe fremskyndes, og allerede i 1949, den 29. august, blev det amerikanske monopol på atomvåben afsluttet. Under våbenkapløbet fortjener to atomprøvesprængninger mest opmærksomhed.
Bikini Atoll, der primært er kendt for useriøse badedragter, fik bogstaveligt talt et sprøjt over hele verden i 1954 på grund af afprøvningen af en særlig kraftig atomladning.
Amerikanerne, efter at have besluttet at teste et nyt design af atomvåben, beregnede ikke ladningen. Som følge heraf var eksplosionen 2,5 gange kraftigere end planlagt. Beboere på nærliggende øer, såvel som de allestedsnærværende japanske fiskere, var under angreb.
Men det var ikke den mest magtfulde amerikanske bombe. I 1960 blev B41-atombomben taget i brug, men den gennemgik aldrig fuld test på grund af dens kraft. Ladningens kraft blev beregnet teoretisk af frygt for at eksplodere et så farligt våben på teststedet.
Sovjetunionen, som elskede at være den første i alt, oplevede i 1961, ellers kaldet "Kuzkas mor."
Som reaktion på USAs atomafpresning skabte sovjetiske videnskabsmænd den kraftigste bombe i verden. Testet på Novaya Zemlya satte den sit præg i næsten alle verdenshjørner. Ifølge erindringer kunne et let jordskælv mærkes i de fjerneste hjørner på tidspunktet for eksplosionen.
Sprængbølgen var selvfølgelig i stand til at cirkle rundt om Jorden efter at have mistet al sin ødelæggende kraft. Til dato er dette den mest kraftfulde atombombe i verden skabt og testet af menneskeheden. Selvfølgelig, hvis hans hænder var frie, ville Kim Jong-uns atombombe være kraftigere, men han har ikke New Earth til at teste den.
Atombombeanordning
Lad os overveje en meget primitiv, rent for forståelsesmæssig anordning af en atombombe. Der er mange klasser af atombomber, men lad os overveje tre hoved:
- uran, baseret på uran 235, eksploderede først over Hiroshima;
- plutonium, baseret på plutonium 239, eksploderede først over Nagasaki;
- termonuklear, nogle gange kaldet brint, baseret på tungt vand med deuterium og tritium, heldigvis ikke brugt mod befolkningen.
De to første bomber er baseret på effekten af tunge kerner, der spaltes til mindre gennem en ukontrolleret kernereaktion, der frigiver enorme mængder energi. Den tredje er baseret på fusionen af brintkerner (eller rettere dens isotoper af deuterium og tritium) med dannelsen af helium, som er tungere i forhold til brint. For den samme bombevægt er det ødelæggende potentiale for en brintbombe 20 gange større.
Hvis det for uran og plutonium er nok at samle en masse større end den kritiske (hvorved en kædereaktion begynder), så er dette ikke nok for brint.
For pålideligt at forbinde flere stykker uran til én, bruges en kanoneffekt, hvor mindre stykker uran skydes ind i større. Krudt kan også bruges, men af hensyn til pålideligheden bruges sprængstoffer med lav effekt.
I en plutoniumbombe, for at skabe de nødvendige betingelser for en kædereaktion, placeres sprængstoffer omkring barrer, der indeholder plutonium. På grund af den kumulative effekt, såvel som neutroninitiatoren placeret i centrum (beryllium med flere milligram polonium), opnås de nødvendige betingelser.
Den har en hovedladning, som ikke kan eksplodere af sig selv, og en lunte. For at skabe betingelser for fusion af deuterium- og tritiumkerner har vi brug for ufattelige tryk og temperaturer på mindst ét punkt. Dernæst vil der opstå en kædereaktion.
For at skabe sådanne parametre inkluderer bomben en konventionel, men laveffekt, nuklear ladning, som er sikringen. Dens detonation skaber betingelserne for starten af en termonuklear reaktion.
For at vurdere styrken af en atombombe bruges den såkaldte "TNT-ækvivalent". En eksplosion er en frigivelse af energi, det mest berømte sprængstof i verden er TNT (TNT - trinitrotoluene), og alle nye typer sprængstoffer sidestilles med det. Bombe "Baby" - 13 kilotons TNT. Det svarer til 13.000.
Bombe "Fat Man" - 21 kilotons, "Tsar Bomba" - 58 megatons TNT. Det er skræmmende at tænke på 58 millioner tons sprængstof koncentreret i en masse på 26,5 tons, det er så meget vægt denne bombe har.
Faren for atomkrig og atomkatastrofer
At dukke op midt i den værste krig i det tyvende århundrede blev atomvåben den største fare for menneskeheden. Umiddelbart efter Anden Verdenskrig begyndte den kolde krig, som flere gange nærmest eskalerede til en fuldgyldig atomkonflikt. Truslen om brugen af atombomber og missiler af mindst den ene side begyndte at blive diskuteret tilbage i 1950'erne.
Alle forstod og forstår, at der ikke kan være vindere i denne krig.
For at dæmme op for det har mange forskere og politikere gjort en indsats. University of Chicago, ved hjælp af input fra besøgende atomforskere, herunder nobelpristagere, stiller dommedagsuret et par minutter før midnat. Midnat betyder en nuklear katastrofe, begyndelsen på en ny verdenskrig og ødelæggelsen af den gamle verden. Gennem årene svingede urviserne fra 17 til 2 minutter til midnat.
Der er også flere kendte større ulykker, der er sket på atomkraftværker. Disse katastrofer har en indirekte relation til våben; atomkraftværker er stadig forskellige fra atombomber, men de demonstrerer perfekt resultaterne af at bruge atomet til militære formål. Den største af dem:
- 1957, Kyshtym-ulykke, på grund af en fejl i lagersystemet, skete en eksplosion nær Kyshtym;
- 1957, Storbritannien, i det nordvestlige England, blev der ikke udført sikkerhedstjek;
- 1979, USA, på grund af en utidig opdaget lækage, skete en eksplosion og frigivelse fra et atomkraftværk;
- 1986, tragedie i Tjernobyl, eksplosion af den 4. kraftenhed;
- 2011, ulykke på Fukushima-stationen, Japan.
Hver af disse tragedier satte et stort præg på hundredtusindvis af menneskers skæbne og forvandlede hele områder til ikke-beboelseszoner med særlig kontrol.
Der var hændelser, der næsten kostede starten på en atomkatastrofe. Sovjetiske atomubåde har gentagne gange haft reaktorrelaterede ulykker om bord. Amerikanerne kastede et Superfortress bombefly med to Mark 39 atombomber om bord, med et udbytte på 3,8 megaton. Men det aktiverede "sikkerhedssystem" tillod ikke anklagerne at detonere, og en katastrofe blev undgået.
Atomvåben fortid og nutid
I dag er det klart for enhver, at en atomkrig vil ødelægge den moderne menneskehed. I mellemtiden ophidser ønsket om at besidde atomvåben og komme ind i atomklubben, eller rettere sagt, brage ind i den ved at banke døren ned, stadig nogle statslederes sind.
Indien og Pakistan skabte atomvåben uden tilladelse, og israelerne skjuler tilstedeværelsen af en bombe.
For nogle er det at eje en atombombe en måde at bevise deres betydning på den internationale scene. For andre er det en garanti for ikke-indblanding fra bevinget demokrati eller andre eksterne faktorer. Men det vigtigste er, at disse reserver ikke går i gang, som de virkelig blev skabt til.
Video