Атомска бомба е проектил дизајниран да произведе експлозија со голема моќност како резултат на многу брзо ослободување на нуклеарна (атомска) енергија.
Принципот на работа на атомските бомби
Нуклеарното полнење е поделено на неколку делови до критични големини, така што во секој од нив не може да започне саморазвивачка неконтролирана верижна реакција на фисија на атомите на фисилната супстанција. Таквата реакција ќе се случи само кога сите делови од полнежот брзо ќе се поврзат во една целина. Комплетноста на реакцијата и, на крајот, моќта на експлозијата во голема мера зависи од брзината на конвергенција на поединечните делови. За да се пренесе голема брзина на делови од полнежот, може да се користи експлозија на конвенционален експлозив. Ако делови од нуклеарно полнење се поставени во радијални насоки на одредено растојание од центарот, а полнењата ТНТ се поставени однадвор, тогаш можно е да се изврши експлозија на конвенционални полнења насочени кон центарот на нуклеарното полнење. Сите делови од нуклеарното полнење не само што ќе се соединат во една целина со огромна брзина, туку и ќе се најдат некое време компресирани од сите страни од огромниот притисок на производите од експлозијата и нема да можат веднаш да се разделат штом нуклеарна верижна реакција започнува во полнењето. Како резултат на ова, ќе се појави значително поголема фисија отколку без таква компресија, и, следствено, моќта на експлозијата ќе се зголеми. Неутронскиот рефлектор, исто така, придонесува за зголемување на моќта на експлозија за иста количина на фисилен материјал (најефикасни рефлектори се берилиумот< Be >, графит, тешка вода< H3O >). Првата фисија, која би започнала верижна реакција, бара најмалку еден неутрон. Невозможно е да се смета на навремен почеток на верижна реакција под влијание на неутроните кои се појавуваат при спонтано фисија на јадрата, бидејќи се јавува релативно ретко: за U-235 - 1 распаѓање на час на 1 g. супстанции. Исто така, има многу малку неутрони кои постојат во слободна форма во атмосферата: преку S = 1 cm/sq. Во просек, околу 6 неутрони летаат во секунда. Поради оваа причина, вештачки извор на неутрони се користи во нуклеарно полнење - еден вид капсула за нуклеарен детонатор. Исто така, гарантира дека многу фисии започнуваат истовремено, така што реакцијата продолжува во форма на нуклеарна експлозија.
Опции за детонација (шеми со пиштоли и имплозија)
Постојат две главни шеми за детонирање на фисилно полнење: топ, инаку наречен балистички, и имплозивен.
„Дизајнот на топовите“ се користел во некои нуклеарни оружја од првата генерација. Суштината на топовското коло е да се пука со полнење барут од еден блок фисилен материјал со субкритична маса („куршум“) во друг стационарен („цел“). Блоковите се дизајнирани така што при поврзување, нивната вкупна маса станува суперкритична.
Овој метод на детонација е возможен само во ураниумска муниција, бидејќи плутониумот има неутронска позадина со два реда по големина, што нагло ја зголемува веројатноста за предвремен развој на верижна реакција пред да се поврзат блоковите. Ова доведува до нецелосно ослободување на енергија (т.н. „газирана“, англиски). , ураниумот издржува механички преоптоварувања подобро од плутониумот.
Имплозивна шема. Оваа шема на детонација вклучува постигнување на суперкритична состојба со компресирање на фисилниот материјал со фокусиран ударен бран создаден од експлозија на хемиски експлозив. За фокусирање на ударниот бран се користат таканаречени експлозивни леќи, а детонацијата се изведува истовремено на многу точки со прецизна точност. Создавањето таков систем за поставување експлозиви и детонација своевремено беше една од најтешките задачи. Формирањето на конвергентен ударен бран беше обезбедено со употреба на експлозивни леќи од „брзи“ и „бавни“ експлозиви - ТАТВ (триаминотринитробензен) и баратол (мешавина од тринитротолуен со бариум нитрат) и некои адитиви)
Експлозивен карактер
Јадрото на ураниум содржи 92 протони. Природниот ураниум е главно мешавина од два изотопи: U238 (кој има 146 неутрони во неговото јадро) и U235 (143 неутрони), со само 0,7% од вториот во природен ураниум. Хемиските својства на изотопите се апсолутно идентични, затоа е невозможно да се одвојат со хемиски методи, но разликата во масите (235 и 238 единици) овозможува тоа да се направи со физички методи: мешавина од ураниум се претвора во гас (ураниум хексафлуорид), а потоа се пумпа низ безброј порозни прегради. Иако изотопите на ураниум не се разликуваат ниту по изглед ниту по хемиски, тие се разделени со бездна во својствата на нивните нуклеарни знаци.
Процесот на фисија на U238 е платен процес: неутронот кој пристигнува однадвор мора да носи со себе енергија - 1 MeV или повеќе. И U235 е несебичен: ништо не се бара од влезниот неутрон за побудување и последователно распаѓање; неговата врзувачка енергија во јадрото е сосема доволна.
Кога неутронот удира во јадро способно за фисија, се формира нестабилно соединение, но многу брзо (по 10−23−10−22 секунди) таквото јадро се распаѓа на два фрагменти кои се нееднакви по маса и „моментално“ (во рок од 10 −16−10− 14 в) емитување на два или три нови неутрони, така што со текот на времето бројот на фисилни јадра може да се множи (оваа реакција се нарекува верижна реакција). Ова е можно само во U235, бидејќи алчниот U238 не сака да дели од сопствените неутрони, чија енергија е поредок помал од 1 MeV. Кинетичката енергија на честичките на производот од фисија е многу реда на големина поголема од енергијата ослободена за време на која било хемиска реакција во која составот на јадрата не се менува.
Критичко склопување
Производите на фисија се нестабилни и им треба долго време за да се „закрепнат“, испуштајќи различни зрачења (вклучувајќи неутрони). Неутроните кои се емитираат значително време (до десетици секунди) по фисијата се нарекуваат одложени, и иако нивниот удел е мал во споредба со моменталните (помалку од 1%), улогата што ја играат во работата на нуклеарните инсталации е најголема важно.
Производите на фисија, при бројни судири со околните атоми, ја препуштаат својата енергија на нив, зголемувајќи ја температурата. Откако неутроните се појавуваат во склоп кој содржи фисилен материјал, моќта на ослободување на топлина може да се зголеми или намали, а параметрите на склопот во кој бројот на фисии по единица време е константен се нарекуваат критични. Критичноста на склопот може да се одржи и со голем и со мал број неутрони (со соодветно поголема или помала моќност на ослободување на топлина). Топлинската моќност се зголемува или со пумпање дополнителни неутрони во критичниот склоп однадвор, или со правење на склопот суперкритичен (тогаш дополнителни неутрони се снабдуваат од сè побројни генерации на фисилни јадра). На пример, ако е неопходно да се зголеми топлинската моќ на реакторот, тој се доведува до режим каде што секоја генерација на брзи неутрони е нешто помалку бројна од претходната, но благодарение на одложените неутрони, реакторот едвај забележливо преминува во критична состојба. Тогаш тој не забрзува, туку полека добива моќ - за да може во вистински момент да се запре неговото зголемување со воведување неутронски апсорбери (прачки кои содржат кадмиум или бор).
Неутроните произведени за време на фисија често летаат покрај околните јадра без да предизвикаат понатамошна фисија. Колку поблиску до површината на материјалот се произведува неутрон, толку е поголема шансата да избега од фисилниот материјал и никогаш да не се врати. Според тоа, формата на склопување која заштедува најголем број неутрони е сфера: за дадена маса материја има минимална површина. Неопкружена (осамена) топка од 94% U235 без шуплини внатре станува критична со маса од 49 kg и радиус од 85 mm. Ако склопот од истиот ураниум е цилиндар со должина еднаква на дијаметарот, тој станува критичен со маса од 52 kg. Површината исто така се намалува со зголемување на густината. Затоа експлозивната компресија, без промена на количината на фисилен материјал, може да го доведе склопот во критична состојба. Токму овој процес е во основата на заедничкиот дизајн на нуклеарното полнење.
Склопување на топката
Но, најчесто не се користи ураниум во нуклеарно оружје, туку плутониум-239. Се произведува во реактори со зрачење на ураниум-238 со моќни неутронски текови. Плутониумот чини околу шест пати повеќе од U235, но при фисија, јадрото Pu239 емитира во просек 2.895 неутрони - повеќе од U235 (2.452). Покрај тоа, веројатноста за фисија на плутониум е поголема. Сето ова води до фактот дека осамената топка Pu239 станува критична со речиси три пати помала маса од топка од ураниум, и што е најважно, со помал радиус, што овозможува да се намалат димензиите на критичниот склоп.
Склопот е направен од две внимателно поставени половини во форма на сферичен слој (шуплива внатре); очигледно е субкритично - дури и за термалните неутрони, па дури и откако ќе бидат опкружени со модератор. Полнење е поставено околу склоп од многу прецизно поставени експлозивни блокови. За да се спасат неутроните, неопходно е да се зачува благородната форма на топката за време на експлозија - за ова, слојот на експлозивот мора да се активира истовремено по целата надворешна површина, рамномерно компресирање на склопот. Широко се верува дека ова бара многу електрични детонатори. Но, ова беше случај само во зората на „конструкцијата на бомбите“: за активирање на многу десетици детонатори, потребна беше многу енергија и значителна големина на системот за иницијација. Современите полнења користат неколку детонатори избрани со посебна техника, слични по карактеристики, од кои се активираат високо стабилни (во однос на брзината на детонација) експлозиви во жлебови измелени во поликарбонат слој (чиј облик на сферична површина се пресметува со помош на Римановата геометрија методи). Детонацијата со брзина од приближно 8 km/s ќе се движи по жлебовите на апсолутно еднакви растојанија, во истиот момент во времето ќе стигне до дупките и ќе го детонира главниот полнеж - истовремено на сите потребни точки.
Експлозија внатре
Експлозијата насочена навнатре го компресира склопот со притисок од повеќе од милион атмосфери. Површината на склопот се намалува, внатрешната празнина во плутониумот речиси исчезнува, густината се зголемува и многу брзо - во рок од десет микросекунди, компресивниот склоп ја поминува критичната состојба со топлинските неутрони и станува значително суперкритичен со брзите неутрони.
По период определен со незначително време на незначително забавување на брзите неутрони, секоја од новата, побројна генерација од нив додава енергија од 202 MeV преку фисијата што ја произведуваат на супстанцијата на склопот, кој веќе пука од монструозно притисок. На скалата на појавите што се случуваат, силата дури и на најдобрите легирани челици е толку мала што никому не му паѓа на памет да ја земе предвид при пресметувањето на динамиката на експлозијата. Единственото нешто што го спречува склопот да се разлета е инерцијата: за да се прошири топката од плутониум за само 1 cm во десетици наносекунди, неопходно е да се даде забрзување на супстанцијата што е десетици трилиони пати поголемо од забрзувањето. на слободен пад, а тоа не е лесно.
На крајот, материјата сè уште се расејува, фисијата запира, но процесот не завршува тука: енергијата се прераспределува помеѓу јонизираните фрагменти од одвоените јадра и другите честички што се испуштаат за време на фисијата. Нивната енергија е од редот на десетици, па дури и стотици MeV, но само електрично неутралните високоенергетски гама кванти и неутрони имаат шанса да избегнат интеракција со материјата и да „избегнат“. Наполнетите честички брзо губат енергија при судири и јонизација. Во овој случај, зрачењето се емитува - сепак, тоа веќе не е тврдо нуклеарно зрачење, туку помеко, со енергија за три реда пониска, но сепак повеќе од доволна да ги исфрли електроните од атомите - не само од надворешните обвивки, туку од се општо. Мешавина од голи јадра, електрони одземени од нив и зрачење со густина од грамови на кубен сантиметар (обидете се да замислите колку добро можете да исончате под светлина што добила густина на алуминиум!) - сè што пред еден момент беше полнење - доаѓа во некаков привид на рамнотежа. Во многу млада огнена топка, температурата достигнува десетици милиони степени.
Огнена топка
Се чини дека дури и мекото зрачење кое се движи со брзина на светлината треба да ја остави материјата што ја генерирала далеку зад себе, но тоа не е така: во ладен воздух, опсегот на квантите на енергиите на Кев е сантиметри, а тие не се движат во права линија, но сменете ја насоката на движење, повторно емитувајќи со секоја интеракција. Кванта го јонизира воздухот и се шири низ него, како сок од цреша истурен во чаша вода. Овој феномен се нарекува радијативна дифузија.
Млада огнена топка од експлозија од 100 kt неколку десетици наносекунди по завршувањето на распрснувањето има радиус од 3 m и температура од речиси 8 милиони Келвини. Но, по 30 микросекунди неговиот радиус е 18 m, иако температурата паѓа под милион степени. Топката го проголтува просторот, а јонизираниот воздух зад нејзиниот фронт тешко се движи: зрачењето не може да пренесе значителен импулс на него за време на дифузијата. Но, тој испумпува огромна енергија во овој воздух, загревајќи го, а кога енергијата на зрачењето ќе истече, топката почнува да расте поради ширењето на топла плазма, пукајќи од внатре со она што порано беше полнење. Проширувајќи се, како надуен меур, плазма обвивката станува потенка. За разлика од меурот, се разбира, ништо не го надувува: одвнатре нема речиси никаква супстанција, сето тоа лета од центарот по инерција, но 30 микросекунди по експлозијата, брзината на овој лет е повеќе од 100 km/s, и хидродинамичкиот притисок во супстанцијата - повеќе од 150.000 атм! Школката не е предодредена да стане премногу тенка, таа пука, формирајќи „пликови“.
Кој од механизмите за пренесување на енергијата на огнената топка во околината преовладува зависи од моќта на експлозијата: ако е голема, главната улога ја игра дифузијата на зрачење; ако е мала, проширувањето на меурот од плазмата игра главна улога. Јасно е дека е можен среден случај кога двата механизми се ефикасни.
Процесот зафаќа нови слоеви на воздух; веќе нема доволно енергија за да се одземат сите електрони од атомите. Енергијата на јонизираниот слој и фрагментите од меурот од плазма истекува, тие веќе не се во можност да ја придвижат огромната маса пред себе и значително да забават. Но, она што беше воздух пред експлозијата се движи, се одвојува од топката, впива се повеќе слоеви ладен воздух... Почнува формирањето на ударен бран.
Шок бран и атомска печурка
Кога ударниот бран се одвојува од огнената топка, карактеристиките на слојот што емитува се менуваат и моќта на зрачење во оптичкиот дел од спектарот нагло се зголемува (т.н. прв максимум). Следно, се натпреваруваат процесите на осветлување и промените во проѕирноста на околниот воздух, што доведува до реализација на втор максимум, помалку моќен, но многу подолг - толку многу што излезот на светлосната енергија е поголем отколку во првиот максимум. .
Во близина на експлозијата, сè околу испарува, подалеку се топи, но уште подалеку, каде што протокот на топлина веќе не е доволен за топење на цврсти материи, почвата, камењата, куќите течат како течност, под монструозен притисок на гас што ги уништува сите силни врски. , загреан до неподнослив за очите сјај.
Конечно, ударниот бран оди далеку од точката на експлозија, каде што останува лабав и ослабен, но многукратно проширен, облак од кондензирана пареа што се претвори во ситна и многу радиоактивна прашина од плазмата на полнежот и од она што беше блиску во својот ужасен час до место од кое треба да се остане што подалеку. Облакот почнува да се крева. Се лади, менувајќи ја својата боја, „става“ бела капа од кондензирана влага, проследена со прашина од површината на земјата, формирајќи ја „ногата“ на она што обично се нарекува „атомска печурка“.
Неутронска иницијација
Внимателните читатели можат да го проценат ослободувањето на енергија за време на експлозија со молив во рацете. Кога времето на склопот е во суперкритична состојба е од редот на микросекунди, староста на неутроните е од редот на пикосекунди, а факторот на множење е помал од 2, се ослободува околу гигаџул енергија, што е еквивалентно на ... 250 кг ТНТ. Каде се килограмите и мегатоните?
Факт е дека синџирот на фисија во склопот не започнува со еден неутрон: во потребната микросекунда, тие се вбризгуваат во суперкритичниот склоп со милиони. Во првите нуклеарни полнења, за ова беа користени извори на изотоп лоцирани во празнина во склопот на плутониум: полониум-210, во моментот на компресија, комбиниран со берилиум и предизвика емисија на неутрони со неговите алфа честички. Но, сите изотопски извори се прилично слаби (во првиот американски производ се генерираат помалку од милион неутрони во микросекунда), а полониумот е многу расиплив - за само 138 дена ја намалува својата активност за половина. Затоа, изотопите се заменети со помалку опасни (кои не емитуваат кога не се вклучени), и што е најважно, со неутронски цевки кои емитираат поинтензивно (види странична лента): за неколку микросекунди (времетраењето на пулсот формиран од цевка) се раѓаат стотици милиони неутрони. Но, ако не работи или работи во погрешно време, ќе се појави таканаречен тресок или „зилч“ - термичка експлозија со мала моќност.
Неутронската иницијација не само што го зголемува ослободувањето на енергија од нуклеарна експлозија за многу редови, туку овозможува и нејзино регулирање! Јасно е дека, откако доби борбена мисија, при поставувањето на која мора да се означи моќта на нуклеарен удар, никој не го расклопува полнењето за да го опреми со склоп на плутониум кој е оптимален за дадена моќност. Во муницијата со преклопен ТНТ еквивалент, доволно е едноставно да се промени напонот на напојување на неутронската цевка. Соодветно на тоа, приносот на неутроните и ослободувањето на енергија ќе се променат (се разбира, кога на овој начин ќе се намали моќноста, се троши многу скап плутониум).
Но, тие почнаа да размислуваат за потребата од регулирање на ослободувањето на енергија многу подоцна, а во првите повоени години не можеше да се зборува за намалување на моќноста. Помоќни, помоќни и помоќни! Но, се покажа дека постојат нуклеарни физички и хидродинамички ограничувања на дозволените димензии на субкритичната сфера. ТНТ еквивалент на експлозија од сто килотони е блиску до физичката граница за еднофазна муниција, во која се јавува само фисија. Како резултат на тоа, фисијата беше напуштена како главен извор на енергија, а фокусот беше ставен на реакциите на друга класа - фузија.
Нуклеарни заблуди
Густината на плутониумот во моментот на експлозијата се зголемува поради фазна транзиција
Металниот плутониум постои во шест фази, чија густина се движи од 14,7 до 19,8 g/cm3. На температури под 119 °C постои моноклинична алфа-фаза (19,8 g/cm3), но таквиот плутониум е многу кревок, а во делта фазата со кубно лице (15,9) е пластичен и добро обработен (тоа е оваа фаза тие се обидуваат да се зачуваат со користење на легирани адитиви). За време на детонационата компресија, не може да се појават фазни транзиции - плутониумот е во состојба на квази-течност. Фазните транзиции се опасни за време на производството: со големи делови, дури и со мала промена во густината, може да се постигне критична состојба. Се разбира, нема да има експлозија - работното парче едноставно ќе се загрее, но може да се ослободи никел (а плутониумот е многу токсичен).
Извор на неутрони
Првите нуклеарни бомби користеле неутронски извор на берилиум-полониум. Современите полнежи користат многу попогодни неутронски цевки Во вакуумска неутронска цевка, пулсен напон од 100 kV се применува помеѓу целта заситена со тритиум (катода) (1) и склопот на анодата (2). Кога напонот е максимален, потребно е јоните на деутериум да бидат помеѓу анодата и катодата, кои треба да се забрзаат. За ова се користи извор на јони. На неговата анода (3) се нанесува пулс за палење, а празнењето, минувајќи по површината на керамиката заситена со деутериум (4), формира јони на деутериум. Со забрзување, тие бомбардираат цел заситена со тритиум, како резултат на што се ослободува енергија од 17,6 MeV и се формираат неутрони и јадра на хелиум-4.
Во однос на составот на честичките, па дури и излезната енергија, оваа реакција е идентична со фузијата - процесот на фузија на светлосни јадра. Во 1950-тите, многумина веруваа дека ова е фузија, но подоцна се покажа дека се случува „прекин“ во цевката: или протон или неутрон (кој го сочинува јонот на деутериум, забрзан со електрично поле) „се заглавува“. во целното јадро (тритиум) . Ако протонот се заглави, неутронот се отцепува и станува слободен.
Неутрони - бавни и брзи
Во супстанција која не се расцепува, „отскокнувајќи“ од јадрата, неутроните им пренесуваат дел од нивната енергија, колку што се јадрата полесни (поблиску до нив по маса). Колку повеќе неутрони учествуваат во судири, толку повеќе тие се забавуваат, а потоа, конечно, тие доаѓаат во топлинска рамнотежа со околната материја - тие се термализираат (за ова се потребни милисекунди). Брзината на термички неутрони е 2200 m/s (енергија 0,025 eV). Неутроните можат да избегаат од модераторот и да бидат заробени од неговите јадра, но со умереност нивната способност да влегуваат во нуклеарни реакции значително се зголемува, така што неутроните што не се „изгубени“ повеќе од компензираат за намалувањето на бројот.
Така, ако топката од фисилен материјал е опкружена со модератор, многу неутрони ќе го напуштат модераторот или ќе се апсорбираат во него, но ќе има и такви што ќе се вратат во топката („рефлектираат“) и, откако ја изгубиле својата енергија, имаат многу поголема веројатност да предизвикаат настани на фисија. Ако топката е опкружена со слој од берилиум со дебелина од 25 mm, тогаш може да се зачуваат 20 kg U235 и сепак да се постигне критична состојба на склопот. Но, таквите заштеди доаѓаат по цена на време: секоја следна генерација на неутрони мора прво да забави пред да предизвика фисија. Ова доцнење го намалува бројот на генерации на неутрони родени по единица време, што значи дека ослободувањето на енергијата е одложено. Колку помалку фисилен материјал во склопот, толку повеќе модератор е потребен за да се развие верижна реакција, а фисија се јавува кај неутрони со сè пониска енергија. Во ограничувачкиот случај, кога критичноста се постигнува само со термички неутрони, на пример во раствор на соли на ураниум во добар модератор - вода, масата на склоповите е стотици грама, но растворот едноставно периодично врие. Ослободените меурчиња на пареа ја намалуваат просечната густина на фисилната супстанција, верижната реакција престанува, а кога меурите ќе ја напуштат течноста, појавата на фисија се повторува (ако го затнете садот, пареата ќе го пукне - но ова ќе биде термичка експлозија, лишена од сите типични „нуклеарни“ знаци).
Видео: Нуклеарни експлозии
Претплатете се и прочитајте ги нашите најдобри публикации во Yandex.Zen. Погледнете прекрасни фотографии од целиот свет на нашата страница на Инстаграм
Ако најдете грешка, изберете дел од текстот и притиснете Ctrl+Enter.
Производството на нуклеарна енергија е модерен и брзо развиен метод за производство на електрична енергија. Дали знаете како работат нуклеарните централи? Кој е принципот на работа на нуклеарната централа? Какви видови нуклеарни реактори постојат денес? Ќе се обидеме детално да ја разгледаме шемата за работа на нуклеарната централа, да истражуваме во структурата на нуклеарниот реактор и да откриеме колку е безбеден нуклеарниот метод за производство на електрична енергија.
Секоја станица е затворена област далеку од станбена зона. На нејзината територија има неколку згради. Најважната структура е зградата на реакторот, до неа е турбинската просторија од која се контролира реакторот и зградата за безбедност.
Шемата е невозможна без нуклеарен реактор. Атомски (нуклеарен) реактор е уред за нуклеарна централа кој е дизајниран да организира верижна реакција на неутронска фисија со задолжително ослободување на енергија за време на овој процес. Но, кој е принципот на работа на нуклеарната централа?
Целата реакторска инсталација е сместена во зградата на реакторот, голема бетонска кула која го крие реакторот и ќе ги содржи сите производи од нуклеарната реакција во случај на несреќа. Оваа голема кула се нарекува задржување, херметичка школка или зона на задржување.
Херметичката зона во новите реактори има 2 дебели бетонски ѕидови - школки.
Надворешната обвивка, дебела 80 cm, ја штити зоната за задржување од надворешни влијанија.
Внатрешната обвивка, дебела 1 метар 20 cm, има специјални челични кабли кои ја зголемуваат цврстината на бетонот речиси три пати и ќе го спречат распаѓањето на конструкцијата. Од внатрешната страна е обложена со тенок лим од специјален челик, кој е дизајниран да служи како дополнителна заштита за задржувањето и, во случај на несреќа, да не ја ослободува содржината на реакторот надвор од зоната на задржување.
Овој дизајн на нуклеарната централа и овозможува да издржи авионска несреќа тешка до 200 тони, земјотрес со јачина од 8 степени, торнадо и цунами.
Првата запечатена школка била изградена во американската нуклеарна централа во Конектикат Јенки во 1968 година.
Вкупната висина на зоната за задржување е 50-60 метри.
Од што се состои нуклеарниот реактор?
За да го разберете принципот на работа на нуклеарниот реактор, а со тоа и принципот на работа на нуклеарната централа, треба да ги разберете компонентите на реакторот. 
- Активна зона. Ова е областа каде што се поставени нуклеарното гориво (генератор на гориво) и модераторот. Атомите на горивото (најчесто горивото е ураниумот) подлежат на верижна реакција на фисија. Модераторот е дизајниран да го контролира процесот на фисија и овозможува потребната реакција во однос на брзината и силата.
- Неутронски рефлектор. Рефлектор го опкружува јадрото. Се состои од истиот материјал како и модераторот. Во суштина, ова е кутија, чија главна цел е да ги спречи неутроните да го напуштат јадрото и да влезат во околината.
- Течност за ладење. Течноста за ладење мора да ја апсорбира топлината што се ослободува за време на фисијата на атомите на горивото и да ја пренесе на други супстанции. Течноста за ладење во голема мера одредува како е дизајнирана нуклеарната централа. Најпопуларната течност за ладење денес е водата.
Систем за контрола на реакторот. Сензори и механизми кои напојуваат реактор на нуклеарна централа.
Гориво за нуклеарни централи
На што работи нуклеарната централа? Горивото за нуклеарните централи се хемиски елементи со радиоактивни својства. Во сите нуклеарни централи овој елемент е ураниум.
Дизајнот на станиците подразбира дека нуклеарните централи работат на сложено композитно гориво, а не на чист хемиски елемент. А за да се извлече ураниумско гориво од природен ураниум, кој е натоварен во нуклеарен реактор, неопходно е да се извршат многу манипулации.
Збогатен ураниум
Ураниумот се состои од два изотопа, односно содржи јадра со различна маса. Тие беа именувани според бројот на протони и неутрони изотоп -235 и изотоп-238. Истражувачите од 20 век почнале да вадат ураниум 235 од руда, бидејќи... беше полесно да се разложи и трансформира. Се покажа дека таков ураниум во природата е само 0,7% (останатиот процент оди на 238-ми изотоп). 
Што да направите во овој случај? Тие решија да збогатуваат ураниум. Збогатувањето на ураниум е процес во кој во него остануваат многу неопходни изотопи 235x и неколку непотребни изотопи 238x. Задачата на збогатувачите на ураниум е да претворат 0,7% во речиси 100% ураниум-235.
Ураниумот може да се збогати со користење на две технологии: дифузија на гас или гасна центрифуга. За нивно користење, ураниумот извлечен од рудата се претвора во гасовита состојба. Тој е збогатен во форма на гас.
Ураниум во прав
Збогатениот ураниумски гас се претвора во цврста состојба - ураниум диоксид. Овој чист цврст ураниум 235 се појавува како големи бели кристали, кои подоцна се дробат во ураниум во прав.
Таблети од ураниум
Таблетите од ураниум се цврсти метални дискови, долги неколку сантиметри. За да се формираат такви таблети од ураниум во прав, се меша со супстанција - пластификатор, го подобрува квалитетот на притискање на таблетите.
Притиснатите пакови се печат на температура од 1200 Целзиусови степени повеќе од еден ден за да им дадат на таблетите посебна цврстина и отпорност на високи температури. Како работи нуклеарната централа директно зависи од тоа колку добро е компресирано и печено горивото на ураниум. 
Таблетите се печат во кутии од молибден, бидејќи само овој метал е способен да не се топи на „пеколни“ температури од над една и пол илјади степени. По ова, горивото со ураниум за нуклеарните централи се смета за подготвено.
Што се ТВЕЛ и ФА?
Јадрото на реакторот изгледа како огромен диск или цевка со дупки во ѕидовите (во зависност од типот на реакторот), 5 пати поголеми од човечкото тело. Овие дупки содржат ураниумско гориво, чии атоми ја вршат саканата реакција.
Невозможно е само да фрлате гориво во реакторот, освен ако не сакате да предизвикате експлозија на целата станица и несреќа со последици за неколку блиски држави. Затоа, горивото од ураниум се става во прачки за гориво, а потоа се собира во склоповите на гориво. Што значат овие кратенки?
- ТВЕЛ е елемент за гориво (да не се меша со истото име на руската компанија што ги произведува). Во суштина тоа е тенка и долга циркониумска цевка направена од легури на циркониум во која се ставаат таблети од ураниум. Токму во прачките за гориво, атомите на ураниум почнуваат да комуницираат едни со други, ослободувајќи топлина за време на реакцијата.
Циркониумот е избран како материјал за производство на горивни прачки поради неговата огноотпорност и антикорозивни својства.
Видот на прачките за гориво зависи од видот и структурата на реакторот. Како по правило, структурата и целта на прачките за гориво не се менуваат, должината и ширината на цевката може да бидат различни. 
Машината вчитува повеќе од 200 пелети ураниум во една циркониумска цевка. Вкупно, околу 10 милиони пелети ураниум работат истовремено во реакторот.
FA – склопување гориво. Работниците на НПЦ ги нарекуваат снопови на склопови за гориво.
Во суштина, ова се неколку шипки за гориво прицврстени заедно. ФА е готово нуклеарно гориво, на што работи нуклеарна централа. Склоповите на гориво се натоварени во нуклеарниот реактор. Во еден реактор се поставени околу 150 – 400 склопови на гориво.
Во зависност од реакторот во кој ќе работат склоповите на гориво, тие доаѓаат во различни форми. Некогаш сноповите се превиткуваат во кубни, некогаш во цилиндрични, некогаш во шестоаголна форма.
Еден склоп на гориво во текот на 4 години работа произведува исто количество енергија како при согорување на 670 автомобили јаглен, 730 резервоари со природен гас или 900 резервоари натоварени со нафта.
Денес, склоповите на гориво се произведуваат главно во фабрики во Русија, Франција, САД и Јапонија.
За испорака на гориво за нуклеарни централи во други земји, склоповите на гориво се запечатуваат во долги и широки метални цевки, воздухот се испумпува од цевките и се испорачува со специјални машини во товарните авиони.
Нуклеарното гориво за нуклеарните централи тежи премногу, бидејќи... ураниумот е еден од најтешките метали на планетата. Неговата специфична тежина е 2,5 пати поголема од онаа на челикот.
Нуклеарна централа: принцип на работа
Кој е принципот на работа на нуклеарната централа? Принципот на работа на нуклеарните централи се заснова на верижна реакција на фисија на атоми на радиоактивна супстанција - ураниум. Оваа реакција се јавува во јадрото на нуклеарниот реактор.
ВАЖНО Е ДА ЗНАЕТЕ:
Без да навлегуваме во сложеноста на нуклеарната физика, принципот на работа на нуклеарната централа изгледа вака:
По стартувањето на нуклеарниот реактор, апсорберните прачки се отстрануваат од шипките за гориво, што го спречува ураниумот да реагира.
Откако ќе се отстранат прачките, ураниумските неутрони почнуваат да комуницираат едни со други.
Кога неутроните се судираат, се случува мини-експлозија на атомско ниво, се ослободува енергија и се раѓаат нови неутрони, почнува да се јавува верижна реакција. Овој процес генерира топлина.
Топлината се пренесува на течноста за ладење. Во зависност од видот на течноста за ладење, таа се претвора во пареа или гас, што ја ротира турбината.
Турбината придвижува електричен генератор. Тоа е тој што всушност ја генерира електричната струја.
Ако не го следите процесот, ураниумските неутрони може да се судрат едни со други додека не го експлодираат реакторот и не ја уништат целата нуклеарна централа. Процесот е контролиран од компјутерски сензори. Тие детектираат зголемување на температурата или промена на притисокот во реакторот и можат автоматски да ги запрат реакциите.
Како принципот на работа на нуклеарните централи се разликува од термоелектраните (термоелектраните)?
Разлики во работата има само во првите фази. Во нуклеарната централа, течноста за ладење добива топлина од фисијата на атомите на ураниумското гориво; во термоцентралата, течноста за ладење добива топлина од согорувањето на органско гориво (јаглен, гас или нафта). Откако атомите на ураниум или гасот и јагленот ќе испуштат топлина, шемите на работа на нуклеарните централи и термоцентралите се исти.
Видови нуклеарни реактори
Како работи нуклеарната централа зависи од тоа како точно работи нејзиниот нуклеарен реактор. Денес постојат два главни типа на реактори, кои се класифицирани според спектарот на неврони:
Бавен неутронски реактор, исто така наречен термички реактор.
За неговото функционирање се користи ураниум 235 кој минува низ фазите на збогатување, создавање на ураниумски пелети итн. Денес, огромното мнозинство на реактори користат бавни неутрони.
Брз неутронски реактор.
Овие реактори се иднината, бидејќи ... Работат на ураниум-238, кој по природа е десетина пара и нема потреба од збогатување на овој елемент. Единствениот недостаток на таквите реактори се многу високите трошоци за дизајн, изградба и стартување. Денес брзите неутронски реактори работат само во Русија.
Течноста за ладење во брзите неутронски реактори е жива, гас, натриум или олово. 
Бавните неутронски реактори, кои денес ги користат сите нуклеарни централи во светот, исто така доаѓаат во неколку видови.
Организацијата МААЕ (Меѓународна агенција за атомска енергија) создаде своја класификација, која најчесто се користи во глобалната индустрија за нуклеарна енергија. Бидејќи принципот на работа на нуклеарната централа во голема мера зависи од изборот на течноста за ладење и модератор, МААЕ ја засноваше својата класификација на овие разлики.
Од хемиска гледна точка, деутериум оксидот е идеален модератор и течност за ладење, бидејќи неговите атоми најефикасно комуницираат со неутроните на ураниумот во споредба со другите супстанции. Едноставно, тешката вода ја извршува својата задача со минимални загуби и максимални резултати. Сепак, неговото производство чини пари, додека обичната „лесна“ и позната вода е многу полесна за употреба.
Неколку факти за нуклеарните реактори...
Интересно е што на еден реактор за нуклеарна централа потребни се најмалку 3 години за да се изгради!
За да изградите реактор, потребна ви е опрема која работи на електрична струја од 210 килоампери, што е милион пати поголема од струјата што може да убие човек.
Една школка (структурен елемент) на нуклеарен реактор тежи 150 тони. Во еден реактор има 6 такви елементи.
Реактор за вода под притисок
Веќе откривме како функционира нуклеарната централа во целина; за да ставиме сè во перспектива, ајде да погледнеме како работи најпопуларниот нуклеарен реактор за вода под притисок.
Во целиот свет денес се користат реактори за вода под притисок од генерација 3+. Тие се сметаат за најсигурни и безбедни.
Сите реактори за вода под притисок во светот, во текот на сите години на нивната работа, веќе имаат акумулирано повеќе од 1000 години непроблематична работа и никогаш не дадоа сериозни отстапувања. 
Структурата на нуклеарните централи кои користат реактори за вода под притисок подразбира дека дестилирана вода загреана до 320 степени циркулира помеѓу шипките за гориво. За да се спречи да премине во состојба на пареа, се чува под притисок од 160 атмосфери. Дијаграмот на нуклеарната централа го нарекува примарно коло вода.
Загреаната вода влегува во генераторот на пареа и ја дава својата топлина на водата од секундарното коло, по што повторно се „враќа“ во реакторот. Однадвор, изгледа дека цевките за вода од првото коло се во контакт со други цевки - водата од второто коло, тие ја пренесуваат топлината една на друга, но водите не доаѓаат во контакт. Цевките се во контакт.
Така, исклучена е можноста зрачењето да влезе во водата од секундарното коло, кое дополнително ќе учествува во процесот на производство на електрична енергија.
оперативна безбедност на НПП
Откако го научивме принципот на работа на нуклеарните централи, мора да разбереме како функционира безбедноста. Изградбата на нуклеарни централи денес бара зголемено внимание на безбедносните правила.
Трошоците за безбедност на нуклеарната централа сочинуваат приближно 40% од вкупните трошоци на самата централа. 
Дизајнот на нуклеарната централа вклучува 4 физички бариери кои го спречуваат ослободувањето на радиоактивни материи. Што треба да прават овие бариери? Во вистински момент, бидете во можност да ја запрете нуклеарната реакција, да обезбедите постојано отстранување на топлината од јадрото и од самиот реактор и да спречите ослободување на радионуклиди надвор од ограничувањето (херметичка зона).
- Првата бариера е јачината на ураниумските пелети.Важно е да не бидат уништени од високите температури во нуклеарен реактор. Голем дел од тоа како работи нуклеарната централа зависи од тоа како се „печени“ ураниумските пелети во почетната фаза на производство. Ако пелетите од ураниумско гориво не се испечени правилно, реакциите на атомите на ураниум во реакторот ќе бидат непредвидливи.
- Втората бариера е затегнатоста на прачките за гориво.Циркониумските цевки мора да бидат цврсто затворени; ако заптивката е скршена, тогаш во најдобар случај реакторот ќе се оштети и работата ќе престане; во најлош случај, сè ќе лета во воздухот.
- Третата бариера е издржлив челичен реакторски сада, (иста голема кула - херметичка зона) која ги „држи“ сите радиоактивни процеси. Ако куќиштето е оштетено, зрачењето ќе избега во атмосферата.
- Четвртата бариера е заштитните шипки за итни случаи.Прачки со модератори се суспендирани над јадрото со магнети, кои можат да ги апсорбираат сите неутрони за 2 секунди и да ја запрат верижната реакција.
Ако, и покрај дизајнот на нуклеарна централа со многу степени на заштита, не е можно да се излади јадрото на реакторот во вистинско време, а температурата на горивото се искачи на 2600 степени, тогаш стапува во игра последната надеж на безбедносниот систем. - таканаречената стапица за топење.
Факт е дека на оваа температура дното на садот на реакторот ќе се стопи, а сите остатоци од нуклеарно гориво и стопените структури ќе се влеат во специјално „стакло“ суспендирано над јадрото на реакторот.
Замката за топење е во фрижидер и огноотпорна. Тој е исполнет со таканаречен „жртвен материјал“, кој постепено ја запира верижната реакција на фисија.
Така, дизајнот на нуклеарната централа подразбира неколку степени на заштита, кои речиси целосно ја елиминираат секоја можност за несреќа.
Историјата на создавањето на атомската бомба, а особено на оружјето, започнува во 1939 година, со откритието направено од Џолиот Кири. Од овој момент научниците сфатија дека верижната реакција на ураниумот може да стане не само извор на огромна енергија, туку и ужасно оружје. И така, дизајнот на атомска бомба се заснова на употреба на нуклеарна енергија, која се ослободува за време на нуклеарна верижна реакција.
Последново подразбира процес на фисија на тешки јадра или фузија на лесни јадра. Како резултат на тоа, атомската бомба е оружје за масовно уништување, поради фактот што во најкраток временски период се ослободува огромна количина на интрануклеарна енергија во мал простор. Кога влегувате во овој процес, вообичаено е да се истакнат две клучни места.
Прво, ова е центарот на нуклеарна експлозија, каде директно се одвива овој процес. И, второ, ова е епицентарот, кој инхерентно ја претставува проекцијата на самиот процес на површината (земјата или водата). Исто така, нуклеарната експлозија ослободува толкава количина на енергија што кога ќе се проектира на земјата, се појавуваат сеизмички потреси. И опсегот на ширење на таквите вибрации е неверојатно голем, иако тие предизвикуваат значителна штета на животната средина само на растојание од само неколку стотици метри.
Понатаму, вреди да се напомене дека нуклеарната експлозија е придружена со ослободување на голема количина топлина и светлина, што формира силен блиц. Згора на тоа, неговата моќ многу пати ја надминува моќта на сончевите зраци. Така, оштетување од светлина и топлина може да се случи на растојание од дури неколку километри.
Но, еден многу опасен вид на штета од атомска бомба е радијацијата што се создава за време на нуклеарна експлозија. Времетраењето на изложеноста на овој феномен е кратко, во просек 60 секунди, но продорната способност на овој бран е неверојатна.
Што се однесува до дизајнот на атомска бомба, тој вклучува голем број различни компоненти. Како по правило, постојат два главни елементи на овој тип на оружје: телото и системот за автоматизација.
Куќиштето содржи нуклеарно полнење и автоматизација, и токму тоа врши заштитна функција во однос на различни видови на влијание (механички, термички и така натаму). А улогата на системот за автоматизација е да обезбеди експлозијата да се случи во јасно дефинирано време, а не порано или подоцна. Системот за автоматизација се состои од такви системи како што се: итна детонација; заштита и печење; напојување; Сензори за детонација и полнење.
Но, атомските бомби се испорачуваат со употреба на балистички, крстаречки и противвоздушни ракети. Оние. нуклеарното оружје може да биде елемент на воздушна бомба, торпедо, нагазна мина итн.
Па дури и системите за детонација за атомска бомба можат да бидат различни. Еден од наједноставните системи е системот за вбризгување, кога поттик за нуклеарна експлозија е кога проектил ќе ја погоди целта, по што следи формирање на суперкритична маса. Токму овој тип на атомска бомба првпат беше детонирана над Хирошима во 1945 година, која содржи ураниум. Спротивно на тоа, бомбата фрлена врз Нагасаки истата година била плутониум.
По толку живописно демонстрација на моќта и силата на атомското оружје, тие веднаш паднаа во категоријата на најопасните средства за масовно уништување. Зборувајќи за видовите на атомско оружје, треба да се спомене дека тие се одредуваат според големината на калибарот. Значи, во моментов има три главни калибри за ова оружје: мал, голем и среден. Моќта на експлозијата најчесто се карактеризира со еквивалент на ТНТ. На пример, атомско оружје со мал калибар подразбира моќност на полнење еднаква на неколку илјади тони ТНТ. А помоќните атомски оружја, поточно среден калибар, веќе изнесуваат десетици илјади тони ТНТ и, конечно, второто веќе се мери во милиони. Но, во исто време, не треба да се мешаат концептите на атомско и водородно оружје, кои генерално се нарекуваат нуклеарно оружје. Главната разлика помеѓу атомското оружје и водородното оружје е реакцијата на фисија на јадрата на голем број тешки елементи, како што се плутониум и ураниум. И водородното оружје вклучува процес на синтетизирање на јадрата на атоми на еден елемент во друг, т.е. хелиум од водород.
Прво тестирање на атомска бомба
Првиот тест на атомско оружје го изврши американската војска на 16 јули 1945 година во местото наречено Алмогордо, покажувајќи ја целосната моќ на атомската енергија. После тоа, атомските бомби што им беа достапни на американските сили беа натоварени на воен брод и испратени до бреговите на Јапонија. Одбивањето на јапонската влада да се вклучи во мирен дијалог овозможи на дело да се демонстрира целосната моќ на атомското оружје, чии жртви прво беа градот Хирошима, а малку подоцна Нагасаки. Така, на 6 август 1945 година за прв пат е употребено атомско оружје врз цивили, како резултат на што градот практично бил збришан од ударните бранови. Повеќе од половина од жителите на градот загинаа во првите денови од атомскиот напад, а вкупно имаше околу двесте и четириесет илјади луѓе. А само четири дена подоцна, два авиони со опасен товар ја напуштија американската воена база одеднаш, чии цели беа Кокура и Нагасаки. И ако Кокура, зафатена со непробоен чад, беше тешка цел, тогаш во Нагасаки целта беше погодена. На крајот на краиштата, атомската бомба во Нагасаки во првите денови уби 73 илјади луѓе од повреди и радијација; на овие жртви беше додаден список од триесет и пет илјади луѓе. Покрај тоа, смртта на последните жртви беше доста болна, бидејќи ефектите од радијацијата се неверојатно деструктивни.
Фактори за уништување на атомско оружје
Така, атомското оружје има неколку видови на уништување; светлина, радиоактивен, ударен бран, продорно зрачење и електромагнетен пулс. Кога се генерира светлосно зрачење по експлозијата на нуклеарно оружје, кое подоцна се претвора во деструктивна топлина. Следува редот на радиоактивната контаминација, која е опасна само во првите неколку часа по експлозијата. Ударниот бран се смета за најопасната фаза на нуклеарна експлозија, бидејќи предизвикува огромни штети на различни згради, опрема и луѓе за неколку секунди. Но, продорното зрачење е многу опасно за човечкото тело и често предизвикува зрачење. Електромагнетен пулс ја погодува опремата. Земени заедно, сето ова го прави атомското оружје многу опасно.
Северна Кореја им се заканува на САД дека ќе тестираат супермоќна хидрогенска бомба во Тихиот Океан. Јапонија, која може да настрада како резултат на тестовите, ги нарече плановите на Северна Кореја целосно неприфатливи. Претседателите Доналд Трамп и Ким Џонг-ун се расправаат во интервјуа и зборуваат за отворен воен конфликт. За оние кои не разбираат нуклеарно оружје, но сакаат да бидат запознаени, The Futurist состави водич.
Како функционира нуклеарното оружје?
Како обичен стап од динамит, нуклеарната бомба користи енергија. Само што се ослободува не за време на примитивна хемиска реакција, туку во сложени нуклеарни процеси. Постојат два главни начини да се извлече нуклеарна енергија од атом. ВО нуклеарна фисија јадрото на атомот се распаѓа на два помали фрагменти со неутрон. Нуклеарна фузија – процес со кој Сонцето произведува енергија – вклучува спојување на два помали атома за да се формира поголем. Во секој процес, фисија или фузија, се ослободуваат големи количини на топлинска енергија и зрачење. Во зависност од тоа дали се користи нуклеарна фисија или фузија, бомбите се делат на нуклеарна (атомска) И термонуклеарни .
Можете ли да ми кажете повеќе за нуклеарната фисија?
Експлозија на атомска бомба над Хирошима (1945)
Како што се сеќавате, атомот се состои од три вида субатомски честички: протони, неутрони и електрони. Центарот на атомот, наречен јадро , се состои од протони и неутрони. Протоните се позитивно наелектризирани, електроните се негативно наелектризирани, а неутроните воопшто немаат полнеж. Односот протон-електрон е секогаш еден спрема еден, така што атомот како целина има неутрален полнеж. На пример, јаглеродниот атом има шест протони и шест електрони. Честичките се држат заедно со основна сила - силна нуклеарна сила .
Својствата на атомот може значително да се променат во зависност од тоа колку различни честички содржи. Ако го промените бројот на протони, ќе имате различен хемиски елемент. Ако го промените бројот на неутрони, ќе добиете изотоп истиот елемент што го имате во вашите раце. На пример, јаглеродот има три изотопи: 1) јаглерод-12 (шест протони + шест неутрони), кој е стабилен и вообичаен облик на елементот, 2) јаглерод-13 (шест протони + седум неутрони), кој е стабилен, но ретко , и 3) јаглерод -14 (шест протони + осум неутрони), кој е редок и нестабилен (или радиоактивен).
Повеќето атомски јадра се стабилни, но некои се нестабилни (радиоактивни). Овие јадра спонтано испуштаат честички кои научниците ги нарекуваат зрачење. Овој процес се нарекува радиоактивно распаѓање . Постојат три типа на распаѓање:
Алфа распаѓање : Јадрото емитира алфа честичка - два протони и два неутрони врзани заедно. Бета распаѓање : Неутронот се претвора во протон, електрон и антинеутрино. Исфрлениот електрон е бета честичка. Спонтана фисија: јадрото се распаѓа на неколку делови и испушта неутрони, а испушта и пулс на електромагнетна енергија - гама зраци. Тоа е вториот тип на распаѓање што се користи во нуклеарна бомба. Започнуваат слободните неутрони кои се испуштаат како резултат на фисија верижна реакција , кој ослободува огромна количина на енергија.
Од што се направени нуклеарните бомби?
Тие можат да бидат направени од ураниум-235 и плутониум-239. Ураниумот се јавува во природата како мешавина од три изотопи: 238 U (99,2745% природен ураниум), 235 U (0,72%) и 234 U (0,0055%). Најчестиот 238 U не поддржува верижна реакција: само 235 U е способен за тоа. За да се постигне максимална моќност на експлозија, неопходно е содржината од 235 U во „полнењето“ на бомбата да биде најмалку 80%. Затоа, ураниумот се произведува вештачки збогати . За да го направите ова, мешавината на изотопи на ураниум е поделена на два дела, така што еден од нив содржи повеќе од 235 U.
Вообичаено, раздвојувањето на изотоп остава зад себе многу осиромашен ураниум кој не може да претрпи верижна реакција - но постои начин да се направи тоа. Факт е дека плутониум-239 не се појавува во природата. Но, може да се добие со бомбардирање на 238 U со неутрони.
Како се мери нивната моќ?
Моќта на нуклеарното и термонуклеарното полнење се мери во ТНТ еквивалент - количината на тринитротолуен што мора да се детонира за да се добие сличен резултат. Се мери во килотони (kt) и мегатони (Mt). Износот на ултра-малото нуклеарно оружје е помало од 1 kt, додека супермоќните бомби даваат повеќе од 1 метар.
Моќта на советската „Цар бомба“ беше, според различни извори, од 57 до 58,6 мегатони во еквивалент на ТНТ; моќта на термонуклеарната бомба, која КНДР ја тестираше на почетокот на септември, беше околу 100 килотони.
Кој го создаде нуклеарното оружје?
Американскиот физичар Роберт Опенхајмер и генералот Лесли Гроувс
Во 1930-тите, италијански физичар Енрико Ферми покажа дека елементите бомбардирани од неутрони може да се трансформираат во нови елементи. Резултатот од оваа работа беше откритието бавни неутрони , како и откривање на нови елементи кои не се претставени на периодниот систем. Набргу по откритието на Ферми, германските научници Ото Хан И Фриц Штрасман бомбардиран ураниум со неутрони, што резултира со формирање на радиоактивен изотоп на бариум. Тие заклучија дека неутроните со мала брзина предизвикуваат распаѓање на јадрото на ураниум на два помали парчиња.
Ова дело ги возбуди главите на целиот свет. На Универзитетот Принстон Нилс Бор работеше со Џон Вилер да се развие хипотетички модел на процесот на фисија. Тие сугерираа дека ураниум-235 претрпува фисија. Отприлика во исто време, други научници открија дека процесот на фисија произведува уште повеќе неутрони. Ова ги поттикна Бор и Вилер да постават важно прашање: дали слободните неутрони создадени со фисија би можеле да започнат верижна реакција која би ослободила огромно количество енергија? Ако е тоа така, тогаш е можно да се создаде оружје со незамислива моќ. Нивните претпоставки беа потврдени од француски физичар Фредерик Жолио-Кири . Неговиот заклучок стана поттик за развојот на настаните во создавањето нуклеарно оружје.
Физичари од Германија, Англија, САД и Јапонија работеа на создавање атомско оружје. Пред почетокот на Втората светска војна Алберт Ајнштајн му напиша на американскиот претседател Френклин Рузвелт дека нацистичка Германија планира да го прочисти ураниумот-235 и да создаде атомска бомба. Сега излегува дека Германија била далеку од спроведување на верижна реакција: тие работеле на „валкана“, високо радиоактивна бомба. Како и да е, американската влада ги вложи сите свои напори да создаде атомска бомба што е можно поскоро. Проектот Менхетен беше лансиран, предводен од американски физичар Роберт Опенхајмер и општо Лесли Гроувс . На него присуствуваа истакнати научници кои емигрирале од Европа. До летото 1945 година, атомското оружје беше создадено врз основа на два вида фисилен материјал - ураниум-235 и плутониум-239. Една бомба, плутониум „Thing“, беше активирана за време на тестирањето, а уште две, ураниум „Baby“ и плутониум „Fat Man“ беа фрлени врз јапонските градови Хирошима и Нагасаки.
Како функционира термонуклеарната бомба и кој ја измислил?
Термонуклеарната бомба се базира на реакцијата нуклеарна фузија . За разлика од нуклеарната фисија, која може да се случи или спонтано или присилно, нуклеарната фузија е невозможна без снабдување со надворешна енергија. Атомските јадра се позитивно наелектризирани - така што се одбиваат едни со други. Оваа ситуација се нарекува Кулонова бариера. За да се надмине одбивноста, овие честички мора да се забрзаат до луди брзини. Ова може да се направи на многу високи температури - од редот на неколку милиони Келвини (оттука и името). Постојат три типа на термонуклеарни реакции: самоодржливи (се одвиваат во длабочините на ѕвездите), контролирани и неконтролирани или експлозивни - тие се користат во водородни бомби.
Идејата за бомба со термонуклеарна фузија иницирана од атомско полнење ја предложил Енрико Ферми на неговиот колега Едвард Телер уште во 1941 година, на самиот почеток на проектот Менхетен. Сепак, оваа идеја не беше барана во тоа време. Развојот на Телер беше подобрен Станислав Улам , правејќи ја идејата за термонуклеарна бомба остварлива во пракса. Во 1952 година, првата термонуклеарна експлозивна направа беше тестирана на атолот Еневетак за време на операцијата Ајви Мајк. Сепак, тоа беше лабораториски примерок, несоодветен за борба. Една година подоцна, Советскиот Сојуз ја активираше првата термонуклеарна бомба во светот, составена според дизајнот на физичарите Андреј Сахаров И Јулија Каритона . Уредот наликуваше на торта од слоеви, така што застрашувачкото оружје го доби прекарот „Паф“. Во текот на понатамошниот развој, се роди најмоќната бомба на Земјата, „Цар Бомба“ или „Мајката на Кузка“. Во октомври 1961 година беше тестиран на архипелагот Новаја Землија.
Од што се направени термонуклеарните бомби?
Ако мислевте дека водород а термонуклеарните бомби се различни работи, си згрешил. Овие зборови се синоними. Водородот (или подобро кажано, неговите изотопи - деутериум и тритиум) е потребен за спроведување на термонуклеарна реакција. Сепак, постои тешкотија: за да се активира хидрогенска бомба, прво е неопходно да се добие висока температура при конвенционална нуклеарна експлозија - дури тогаш атомските јадра ќе почнат да реагираат. Затоа, во случај на термонуклеарна бомба, дизајнот игра голема улога.
Две шеми се нашироко познати. Првиот е „лиснатото тесто“ на Сахаров. Во центарот имаше нуклеарен детонатор, кој беше опкружен со слоеви на литиум деутерид измешани со тритиум, кои беа прошарани со слоеви збогатен ураниум. Овој дизајн овозможи да се постигне моќност во рок од 1 Mt. Втората е американската шема Телер-Улам, каде што нуклеарната бомба и водородните изотопи беа лоцирани одделно. Изгледаше вака: подолу имаше контејнер со мешавина од течен деутериум и тритиум, во чиј центар имаше „свеќичка“ - плутониумска прачка, а одозгора - конвенционален нуклеарен полнеж, и сето тоа во обвивка од тежок метал (на пример, осиромашен ураниум). Брзите неутрони произведени за време на експлозијата предизвикуваат реакции на атомска фисија во ураниумската обвивка и додаваат енергија на вкупната енергија на експлозијата. Додавањето дополнителни слоеви на литиум ураниум-238 деутерид овозможува да се создадат проектили со неограничена моќност. Во 1953 година, советски физичар Виктор Давиденко случајно ја повтори идејата Телер-Улам и врз основа на тоа Сахаров излезе со повеќестепена шема што овозможи да се создаде оружје со невидена моќ. „Мајката на Кузка“ работеше токму според оваа шема.
Кои други бомби има?
Има и неутронски, но ова е генерално страшно. Во суштина, неутронската бомба е термонуклеарна бомба со мала моќност, 80% од енергијата на експлозијата на која е радијација (неутронско зрачење). Изгледа како обичен нуклеарен полнеж со мала моќност, на кој е додаден блок со изотоп на берилиум, извор на неутрони. Кога нуклеарното полнење експлодира, се активира термонуклеарна реакција. Овој тип на оружје го развил американски физичар Семјуел Коен . Се веруваше дека неутронското оружје ги уништува сите живи суштества, дури и во засолништата, но опсегот на уништување на таквото оружје е мал, бидејќи атмосферата расфрла струи на брзи неутрони, а ударниот бран е посилен на големи растојанија.
Што е со кобалтната бомба?
Не, синко, ова е фантастично. Официјално, ниту една земја нема кобалтни бомби. Теоретски, ова е термонуклеарна бомба со кобалтна школка, која обезбедува силна радиоактивна контаминација на областа дури и со релативно слаба нуклеарна експлозија. 510 тони кобалт можат да ја заразат целата површина на Земјата и да го уништат целиот живот на планетата. Физичар Лео Силард , кој го опишал овој хипотетички дизајн во 1950 година, го нарекол „Машина на судниот ден“.
Што е поладно: нуклеарна бомба или термонуклеарна?
Целосен модел на „Цар Бомба“
Водородната бомба е многу понапредна и технолошки понапредна од атомската. Неговата експлозивна моќ далеку ја надминува онаа на атомската и е ограничена само од бројот на достапни компоненти. Во термонуклеарна реакција, многу повеќе енергија се ослободува за секој нуклеон (т.н. составни јадра, протони и неутрони) отколку во нуклеарна реакција. На пример, фисијата на јадрото на ураниум произведува 0,9 MeV (мегаелектронволт) по нуклеон, а фузијата на јадрото на хелиумот од јадрата на водородот ослободува енергија од 6 MeV.
Како бомби испорачадо целта?
Отпрвин тие беа исфрлени од авиони, но системите за противвоздушна одбрана постојано се подобруваа, а испораката на нуклеарно оружје на овој начин се покажа како немудро. Со растот на производството на ракети, сите права за испорака на нуклеарно оружје беа пренесени на балистички и крстаречки ракети од различни бази. Затоа, бомба сега не значи бомба, туку боева глава.
Се верува дека севернокорејската хидрогенска бомба е преголема за да може да се монтира на ракета - па доколку КНДР одлучи да ја изврши заканата, таа ќе биде пренесена со брод до местото на експлозијата.
Кои се последиците од нуклеарна војна?
Хирошима и Нагасаки се само мал дел од можната апокалипса. На пример, позната е хипотезата за „нуклеарна зима“, која беше изнесена од американскиот астрофизичар Карл Саган и советскиот геофизичар Георги Голицин. Се претпоставува дека експлозијата на неколку нуклеарни боеви глави (не во пустина или вода, туку во населени места) ќе предизвика многу пожари, а во атмосферата ќе се излее големо количество чад и саѓи, што ќе доведе до глобално ладење. Хипотезата е критикувана со споредување на ефектот со вулканска активност, која има мало влијание врз климата. Покрај тоа, некои научници забележуваат дека глобалното затоплување е поверојатно да се случи отколку ладење - иако и двете страни се надеваат дека никогаш нема да дознаеме.
Дали е дозволено нуклеарно оружје?
По трката во вооружување во 20 век, земјите се вразумија и решија да ја ограничат употребата на нуклеарно оружје. ОН усвоија договори за неширење на нуклеарно оружје и забрана за нуклеарни тестови (последната не беше потпишана од младите нуклеарни сили Индија, Пакистан и КНДР). Во јули 2017 година беше усвоен нов договор за забрана на нуклеарно оружје.
„Секоја држава членка не се обврзува никогаш под никакви околности да развива, тестира, произведува, произведува, на друг начин стекнува, поседува или складира нуклеарно оружје или други нуклеарни експлозивни направи“, се вели во првиот член од договорот.
Сепак, документот нема да стапи на сила додека 50 држави не го ратификуваат.