Một quả bom nguyên tử đơn giản hoạt động như thế nào? Bom nguyên tử: thành phần, đặc điểm chiến đấu và mục đích sáng tạo

Cuối cùng, vật chất vẫn phân tán, quá trình phân hạch dừng lại, nhưng quá trình không kết thúc ở đó: năng lượng được phân phối lại giữa các mảnh ion hóa của các hạt nhân bị tách ra và các hạt khác phát ra trong quá trình phân hạch. Năng lượng của chúng ở mức hàng chục, thậm chí hàng trăm MeV, nhưng chỉ các lượng tử gamma và neutron năng lượng cao trung hòa về điện mới có cơ hội tránh tương tác với vật chất và “thoát ra ngoài”. Các hạt tích điện nhanh chóng mất năng lượng khi va chạm và ion hóa. Trong trường hợp này, bức xạ được phát ra - tuy nhiên, nó không còn là bức xạ hạt nhân cứng mà mềm hơn, với năng lượng thấp hơn ba bậc độ lớn, nhưng vẫn quá đủ để đánh bật các electron khỏi nguyên tử - không chỉ từ lớp vỏ bên ngoài mà còn từ mọi thứ nói chung. Một hỗn hợp gồm các hạt nhân trần, các electron bị tách ra và bức xạ có mật độ gam trên centimet khối (hãy thử tưởng tượng bạn có thể rám nắng tốt như thế nào dưới ánh sáng có mật độ của nhôm!) - mọi thứ mà một lúc trước là điện tích - đi vào một số vẻ cân bằng. Trong một quả cầu lửa còn rất trẻ, nhiệt độ lên tới hàng chục triệu độ.

Quả cầu lửa

Có vẻ như ngay cả bức xạ mềm chuyển động với tốc độ ánh sáng cũng phải bỏ xa vật chất tạo ra nó, nhưng thực tế không phải vậy: trong không khí lạnh, phạm vi lượng tử của năng lượng Kev là centimet, và chúng không chuyển động trong một khoảng thời gian. đường thẳng nhưng thay đổi hướng chuyển động, phát lại sau mỗi lần tương tác. Lượng tử làm ion hóa không khí và lan truyền trong đó, giống như nước ép anh đào đổ vào cốc nước. Hiện tượng này được gọi là khuếch tán bức xạ.

Một quả cầu lửa trẻ có sức nổ 100 kt vài chục nano giây sau khi kết thúc vụ nổ phân hạch có bán kính 3 m và nhiệt độ gần 8 triệu Kelvin. Nhưng sau 30 micro giây, bán kính của nó là 18 m, mặc dù nhiệt độ giảm xuống dưới một triệu độ. Quả bóng nuốt chửng không gian và không khí bị ion hóa phía sau mặt trước của nó hầu như không di chuyển: bức xạ không thể truyền động lượng đáng kể cho nó trong quá trình khuếch tán. Nhưng nó bơm năng lượng khổng lồ vào không khí này, làm nóng nó và khi năng lượng bức xạ cạn kiệt, quả bóng bắt đầu phát triển do sự giãn nở của plasma nóng, bùng nổ từ bên trong với thứ từng là điện tích. Khi nở ra, giống như một bong bóng căng phồng, lớp vỏ plasma trở nên mỏng hơn. Tất nhiên, không giống như bong bóng, không có gì làm nó phồng lên: hầu như không còn chất nào ở bên trong, tất cả đều bay từ tâm theo quán tính, nhưng 30 micro giây sau vụ nổ, tốc độ của chuyến bay này là hơn 100 km/s, và áp suất thủy động lực trong chất đó - hơn 150.000 atm! Lớp vỏ không được dự định trở nên quá mỏng; nó sẽ vỡ ra, tạo thành những “mụn nước”.

Trong ống neutron chân không, một điện áp xung 100 kilovolt được đặt giữa mục tiêu bão hòa tritium (cực âm) 1 và cụm cực dương 2. Khi điện áp đạt cực đại, các ion đơteri cần phải nằm giữa cực dương và cực âm, cần được tăng tốc. Một nguồn ion được sử dụng cho việc này. Một xung đánh lửa được đưa vào cực dương 3 của nó và sự phóng điện đi dọc theo bề mặt gốm bão hòa deuterium 4, tạo thành các ion deuterium. Sau khi tăng tốc, chúng bắn phá mục tiêu bão hòa tritium, kết quả là năng lượng 17,6 MeV được giải phóng và các neutron và hạt nhân helium-4 được hình thành. Xét về thành phần hạt và thậm chí cả năng lượng tỏa ra, phản ứng này giống hệt với phản ứng tổng hợp - quá trình hợp nhất các hạt nhân nhẹ. Vào những năm 1950, nhiều người tin như vậy, nhưng sau đó hóa ra là có một “sự gián đoạn” xảy ra trong ống: một proton hoặc một neutron (tạo nên ion deuterium, được gia tốc bởi một điện trường) “bị mắc kẹt” trong mục tiêu hạt nhân (triti). Nếu một proton bị mắc kẹt, neutron sẽ vỡ ra và trở nên tự do.

Cơ chế truyền năng lượng của quả cầu lửa ra môi trường chiếm ưu thế phụ thuộc vào sức mạnh của vụ nổ: nếu nó lớn thì sự khuếch tán bức xạ đóng vai trò chính; nếu nó nhỏ thì sự giãn nở của bong bóng plasma đóng vai trò chính; vai trò chính. Rõ ràng là một trường hợp trung gian có thể xảy ra khi cả hai cơ chế đều có hiệu quả.

Quá trình thu giữ các lớp không khí mới; không còn đủ năng lượng để tách tất cả các electron ra khỏi nguyên tử. Năng lượng của lớp ion hóa và các mảnh bong bóng plasma cạn kiệt, chúng không còn khả năng di chuyển khối lượng khổng lồ phía trước và chậm lại đáng kể. Nhưng không khí trước khi vụ nổ chuyển động, tách ra khỏi quả bóng, hấp thụ ngày càng nhiều lớp không khí lạnh... Sự hình thành sóng xung kích bắt đầu.

Sóng xung kích và nấm nguyên tử

Khi sóng xung kích tách khỏi quả cầu lửa, đặc tính của lớp phát xạ thay đổi và công suất bức xạ trong phần quang phổ của quang phổ tăng mạnh (cái gọi là mức cực đại thứ nhất). Tiếp theo, các quá trình chiếu sáng và thay đổi độ trong suốt của không khí xung quanh cạnh tranh nhau, dẫn đến việc đạt được mức tối đa thứ hai, kém mạnh hơn nhưng lâu hơn nhiều - đến mức năng lượng ánh sáng phát ra lớn hơn mức tối đa thứ nhất. .


Gần vụ nổ, mọi thứ xung quanh đều bốc hơi, càng ra xa thì tan chảy, nhưng xa hơn nữa, nơi dòng nhiệt không còn đủ để làm tan chảy chất rắn, đất, đá, nhà cửa chảy như chất lỏng, dưới áp suất khủng khiếp của khí phá hủy mọi liên kết bền chặt. , nóng đến mức không thể chịu nổi cho đôi mắt rạng rỡ.

Cuối cùng, sóng xung kích đi xa khỏi điểm nổ, nơi vẫn còn một đám mây hơi lỏng lẻo và yếu đi, nhưng nở ra nhiều lần, biến thành bụi cực nhỏ và rất phóng xạ từ plasma của điện tích và từ đâu là bụi phóng xạ. vào thời điểm khủng khiếp đó, đã đến gần một nơi mà người ta nên tránh xa nhất có thể. Đám mây bắt đầu nổi lên. Nó nguội đi, thay đổi màu sắc, “đội lên” một lớp mũ màu trắng chứa hơi ẩm ngưng tụ, theo sau là bụi từ bề mặt trái đất, tạo thành “chân” của thứ thường được gọi là “nấm nguyên tử”.

sự khởi đầu neutron

Những độc giả chú ý có thể ước tính lượng năng lượng giải phóng trong một vụ nổ bằng bút chì trên tay. Khi thời gian tổ hợp ở trạng thái siêu tới hạn cỡ micro giây, tuổi của neutron vào cỡ pico giây và hệ số nhân nhỏ hơn 2, thì khoảng một gigajoule năng lượng được giải phóng, tương đương với ... 250 kg TNT. Kilô- và megaton ở đâu?

Neutron - chậm và nhanh

Trong một chất không phân hạch, “nảy” ra khỏi hạt nhân, neutron truyền cho chúng một phần năng lượng của chúng, hạt nhân càng nhẹ (gần chúng về khối lượng). Càng tham gia nhiều va chạm, neutron càng chậm lại và cuối cùng chúng đạt trạng thái cân bằng nhiệt với vật chất xung quanh - chúng bị nhiệt hóa (quá trình này mất một phần nghìn giây). Tốc độ neutron nhiệt là 2200 m/s (năng lượng 0,025 eV). Các neutron có thể thoát ra khỏi chất điều tiết và bị hạt nhân của nó bắt giữ, nhưng với sự điều tiết, khả năng tham gia vào các phản ứng hạt nhân của chúng tăng lên đáng kể, do đó, các neutron “không bị mất” nhiều hơn là bù đắp cho sự giảm số lượng.
Do đó, nếu một quả cầu làm bằng vật liệu phân hạch được bao quanh bởi một chất điều tiết, nhiều neutron sẽ rời khỏi chất điều tiết hoặc bị hấp thụ trong đó, nhưng cũng sẽ có một số neutron quay trở lại quả bóng (“phản xạ”) và mất năng lượng, có nhiều khả năng gây ra hiện tượng phân hạch hơn. Nếu quả bóng được bao quanh bởi một lớp berili dày 25 mm thì có thể tiết kiệm được 20 kg U235 mà vẫn đạt được trạng thái tới hạn của tổ hợp. Nhưng sự tiết kiệm đó phải trả giá bằng thời gian: mỗi thế hệ neutron tiếp theo trước tiên phải giảm tốc độ trước khi gây ra phản ứng phân hạch. Độ trễ này làm giảm số lượng thế hệ neutron sinh ra trong một đơn vị thời gian, nghĩa là việc giải phóng năng lượng bị trì hoãn. Vật liệu phân hạch càng ít trong tổ hợp thì càng cần nhiều chất điều tiết để phát triển phản ứng dây chuyền và quá trình phân hạch xảy ra với các neutron năng lượng ngày càng thấp hơn. Trong trường hợp giới hạn, khi mức tới hạn chỉ đạt được với neutron nhiệt, chẳng hạn như trong dung dịch muối uranium trong chất điều tiết tốt - nước, khối lượng của các tổ hợp là hàng trăm gam, nhưng dung dịch chỉ sôi theo định kỳ. Các bong bóng hơi thoát ra làm giảm mật độ trung bình của chất phân hạch, phản ứng dây chuyền dừng lại và khi bong bóng rời khỏi chất lỏng, quá trình phân hạch bùng phát lặp lại (nếu bạn làm tắc bình, hơi nước sẽ làm nổ tung nó - nhưng đây sẽ là hiện tượng nhiệt vụ nổ, không có tất cả các dấu hiệu "hạt nhân" điển hình).

Thực tế là chuỗi phân hạch trong tổ hợp không bắt đầu bằng một neutron: ở tốc độ micro giây cần thiết, hàng triệu neutron được đưa vào tổ hợp siêu tới hạn. Trong các điện tích hạt nhân đầu tiên, các nguồn đồng vị nằm trong khoang bên trong tổ hợp plutonium đã được sử dụng cho việc này: polonium-210, tại thời điểm nén, kết hợp với berili và gây ra sự phát xạ neutron cùng với các hạt alpha của nó. Nhưng tất cả các nguồn đồng vị đều khá yếu (sản phẩm đầu tiên của Mỹ tạo ra ít hơn một triệu neutron mỗi micro giây) và polonium rất dễ hỏng – nó làm giảm hoạt động của nó xuống một nửa chỉ sau 138 ngày. Do đó, các đồng vị đã được thay thế bằng các đồng vị ít nguy hiểm hơn (không phát ra khi không bật) và quan trọng nhất là các ống neutron phát ra cường độ mạnh hơn (xem thanh bên): trong vài micro giây (xung do ống tạo ra tồn tại rất lâu). ), hàng trăm triệu neutron được sinh ra. Nhưng nếu nó không hoạt động hoặc hoạt động không đúng lúc thì sẽ xảy ra cái gọi là tiếng nổ hoặc “zilch”—một vụ nổ nhiệt năng lượng thấp.

Đó là một trong những quá trình tuyệt vời, bí ẩn và khủng khiếp nhất. Nguyên lý hoạt động của vũ khí hạt nhân dựa trên phản ứng dây chuyền. Đây là một quá trình mà chính sự tiến bộ của nó sẽ bắt đầu sự tiếp tục của nó. Nguyên lý hoạt động của bom khinh khí dựa trên phản ứng nhiệt hạch.

Bom nguyên tử

Hạt nhân của một số đồng vị của các nguyên tố phóng xạ (plutonium, californium, uranium và các loại khác) có khả năng phân rã trong khi bắt giữ neutron. Sau đó, hai hoặc ba neutron nữa được giải phóng. Sự phá hủy hạt nhân của một nguyên tử trong điều kiện lý tưởng có thể dẫn đến sự phân rã của hai hoặc ba nguyên tử nữa, do đó, có thể tạo ra các nguyên tử khác. Và vân vân. Một quá trình giống như tuyết lở phá hủy số lượng hạt nhân ngày càng tăng xảy ra, giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ để phá vỡ liên kết nguyên tử. Trong một vụ nổ, những nguồn năng lượng khổng lồ được giải phóng trong một khoảng thời gian cực kỳ ngắn. Điều này xảy ra tại một thời điểm. Đây là lý do vì sao vụ nổ bom nguyên tử lại có sức công phá và sức tàn phá khủng khiếp đến vậy.

Để bắt đầu một phản ứng dây chuyền, lượng chất phóng xạ phải vượt quá khối lượng tới hạn. Rõ ràng, bạn cần lấy một số phần uranium hoặc plutonium và kết hợp chúng thành một. Tuy nhiên, điều này là chưa đủ để khiến một quả bom nguyên tử phát nổ, vì phản ứng sẽ dừng lại trước khi giải phóng đủ năng lượng, hoặc quá trình sẽ diễn ra chậm chạp. Để đạt được thành công, không chỉ cần vượt quá khối lượng tới hạn của chất mà còn phải thực hiện điều này trong một khoảng thời gian cực kỳ ngắn. Tốt nhất là sử dụng một số loại. Điều này đạt được bằng cách sử dụng những loại khác. Hơn nữa, chúng xen kẽ giữa chất nổ nhanh và chậm.

Vụ thử hạt nhân đầu tiên được thực hiện vào tháng 7 năm 1945 tại Hoa Kỳ gần thị trấn Almogordo. Vào tháng 8 cùng năm, người Mỹ đã sử dụng những vũ khí này để tấn công Hiroshima và Nagasaki. Vụ nổ bom nguyên tử trong thành phố đã dẫn đến sự tàn phá khủng khiếp và cái chết của phần lớn người dân. Ở Liên Xô, vũ khí nguyên tử được chế tạo và thử nghiệm vào năm 1949.

Bom hydro

Nó là loại vũ khí có sức công phá rất lớn. Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên sự tổng hợp hạt nhân helium nặng hơn từ các nguyên tử hydro nhẹ hơn. Điều này giải phóng một lượng năng lượng rất lớn. Phản ứng này tương tự như các quá trình xảy ra trên Mặt trời và các ngôi sao khác. Cách dễ nhất là sử dụng các đồng vị của hydro (tritium, deuterium) và lithium.

Người Mỹ thử nghiệm đầu đạn hydro đầu tiên vào năm 1952. Theo cách hiểu hiện đại, thiết bị này khó có thể được gọi là bom. Đó là một tòa nhà ba tầng chứa đầy deuterium lỏng. Vụ nổ bom hydro đầu tiên ở Liên Xô được thực hiện sáu tháng sau đó. Đạn nhiệt hạch RDS-6 của Liên Xô được kích nổ vào tháng 8 năm 1953 gần Semipalatinsk. Liên Xô đã thử nghiệm quả bom hydro lớn nhất có sức công phá 50 megaton (Tsar Bomba) vào năm 1961. Làn sóng sau vụ nổ đạn bay vòng quanh hành tinh ba lần.

Lịch sử phát triển của loài người luôn đi kèm với chiến tranh như một cách giải quyết xung đột bằng bạo lực. Nền văn minh đã phải hứng chịu hơn mười lăm nghìn cuộc xung đột vũ trang lớn nhỏ, thiệt hại về nhân mạng ước tính lên tới hàng triệu người. Chỉ riêng trong những năm 1990 của thế kỷ trước đã xảy ra hơn một trăm cuộc đụng độ quân sự, liên quan đến 90 quốc gia trên thế giới.

Đồng thời, những khám phá khoa học và tiến bộ công nghệ đã giúp tạo ra những vũ khí hủy diệt có sức mạnh lớn hơn và cách sử dụng tinh vi hơn bao giờ hết. Trong thế kỷ XX Vũ khí hạt nhân trở thành đỉnh cao của tác động hủy diệt hàng loạt và là công cụ chính trị.

Thiết bị bom nguyên tử

Bom hạt nhân hiện đại làm phương tiện tiêu diệt kẻ thù được tạo ra trên cơ sở các giải pháp kỹ thuật tiên tiến, bản chất của chúng chưa được công bố rộng rãi. Nhưng các yếu tố chính vốn có của loại vũ khí này có thể được kiểm tra bằng ví dụ về thiết kế một quả bom hạt nhân có mật danh là Fat Fat Man, được thả xuống một trong những thành phố của Nhật Bản vào năm 1945.

Sức mạnh của vụ nổ tương đương 22,0 kt TNT.

Nó có các tính năng thiết kế sau:

  • chiều dài của sản phẩm là 3250,0 mm, với đường kính phần thể tích - 1520,0 mm. Tổng trọng lượng hơn 4,5 tấn;
  • cơ thể có hình elip. Để tránh bị phá hủy sớm do đạn phòng không và các tác động không mong muốn khác, thép bọc thép 9,5 mm đã được sử dụng để chế tạo;
  • cơ thể được chia thành bốn phần bên trong: mũi, hai nửa hình elip (phần chính là ngăn chứa hạt nhân) và đuôi.
  • khoang cung được trang bị pin;
  • ngăn chính, giống như ngăn mũi, được hút chân không để ngăn chặn sự xâm nhập của môi trường có hại, độ ẩm và tạo điều kiện thoải mái cho người có râu làm việc;
  • hình elip chứa một lõi plutonium được bao quanh bởi một (vỏ) uranium giả mạo. Nó đóng vai trò là bộ giới hạn quán tính trong quá trình phản ứng hạt nhân, đảm bảo hoạt động tối đa của plutonium cấp độ vũ khí bằng cách phản xạ neutron về phía vùng hoạt động của điện tích.

Một nguồn neutron sơ cấp, được gọi là vật khởi đầu hay “con nhím”, được đặt bên trong hạt nhân. Đại diện bởi đường kính hình cầu berili 20,0 mm với lớp phủ bên ngoài dựa trên polonium - 210.

Cần lưu ý rằng cộng đồng chuyên gia đã xác định rằng thiết kế vũ khí hạt nhân này không hiệu quả và không đáng tin cậy khi sử dụng. Sự khởi đầu neutron thuộc loại không được kiểm soát không còn được sử dụng nữa .

Nguyên lý hoạt động

Quá trình phân hạch hạt nhân uranium 235 (233) và plutonium 239 (đây là chất tạo nên bom hạt nhân) với sự giải phóng năng lượng khổng lồ trong khi thể tích hạn chế được gọi là vụ nổ hạt nhân. Cấu trúc nguyên tử của kim loại phóng xạ có dạng không ổn định - chúng liên tục bị phân chia thành các nguyên tố khác.

Quá trình này đi kèm với việc tách các tế bào thần kinh, một số rơi vào các nguyên tử lân cận và bắt đầu một phản ứng tiếp theo, kèm theo sự giải phóng năng lượng.

Nguyên tắc như sau: rút ngắn thời gian phân rã dẫn đến cường độ của quá trình lớn hơn và sự tập trung của các tế bào thần kinh khi bắn phá hạt nhân dẫn đến phản ứng dây chuyền. Khi hai nguyên tố kết hợp với nhau thành một khối lượng tới hạn, một khối lượng siêu tới hạn sẽ được tạo ra, dẫn đến một vụ nổ.


Trong điều kiện hàng ngày, không thể kích động phản ứng tích cực - cần có tốc độ tiếp cận các phần tử cao - ít nhất là 2,5 km/s. Có thể đạt được tốc độ này trong một quả bom bằng cách sử dụng kết hợp các loại chất nổ (nhanh và chậm), cân bằng mật độ của khối lượng siêu tới hạn tạo ra vụ nổ nguyên tử.

Các vụ nổ hạt nhân được cho là do kết quả hoạt động của con người trên hành tinh hoặc quỹ đạo của nó. Các quá trình tự nhiên kiểu này chỉ có thể xảy ra ở một số ngôi sao ngoài vũ trụ.

Bom nguyên tử được coi là vũ khí hủy diệt hàng loạt mạnh mẽ và có sức tàn phá lớn nhất. Việc sử dụng chiến thuật giải quyết vấn đề tiêu diệt các mục tiêu quân sự, chiến lược trên mặt đất cũng như các mục tiêu ở sâu, đánh bại sự tích lũy đáng kể về thiết bị và nhân lực của đối phương.

Nó chỉ có thể được áp dụng trên toàn cầu với mục tiêu tiêu diệt hoàn toàn dân số và cơ sở hạ tầng trên diện rộng.

Để đạt được những mục tiêu nhất định và thực hiện các nhiệm vụ chiến thuật, chiến lược, vụ nổ vũ khí nguyên tử có thể được thực hiện bằng cách:

  • ở độ cao tới hạn và thấp (trên và dưới 30,0 km);
  • tiếp xúc trực tiếp với vỏ trái đất (nước);
  • dưới lòng đất (hoặc vụ nổ dưới nước).

Một vụ nổ hạt nhân được đặc trưng bởi sự giải phóng tức thời một năng lượng khổng lồ.

Dẫn đến thiệt hại về đồ vật và con người như sau:

  • Sóng xung kích. Khi một vụ nổ xảy ra phía trên hoặc trên lớp vỏ trái đất (nước) nó được gọi là sóng không khí; dưới lòng đất (nước) nó được gọi là sóng nổ địa chấn. Sóng không khí được hình thành sau khi khối không khí bị nén tới mức và lan truyền theo vòng tròn cho đến khi suy giảm ở tốc độ vượt quá âm thanh. Dẫn đến cả thiệt hại trực tiếp về nhân lực và thiệt hại gián tiếp (tương tác với các mảnh vỡ của vật thể bị phá hủy). Tác động của áp suất dư thừa khiến thiết bị không hoạt động được do di chuyển và chạm đất;
  • Bức xạ ánh sáng. Nguồn là phần nhẹ được hình thành do sự bay hơi của sản phẩm với khối không khí; khi sử dụng trên mặt đất là hơi đất. Hiệu ứng xảy ra trong phổ tia cực tím và hồng ngoại. Sự hấp thụ của nó bởi các vật thể và con người gây ra hiện tượng đốt cháy, tan chảy và đốt cháy. Mức độ thiệt hại phụ thuộc vào khoảng cách của tâm chấn;
  • Bức xạ xuyên thấu- đây là những neutron và tia gamma di chuyển từ nơi vỡ ra. Việc tiếp xúc với mô sinh học dẫn đến ion hóa các phân tử tế bào, dẫn đến bệnh tật do bức xạ trong cơ thể. Thiệt hại về tài sản có liên quan đến phản ứng phân hạch của các phân tử trong các bộ phận gây sát thương của đạn dược.
  • Ô nhiễm phóng xạ. Trong vụ nổ trên mặt đất, hơi đất, bụi và những thứ khác bốc lên. Một đám mây xuất hiện, di chuyển theo hướng chuyển động của khối không khí. Các nguồn gây thiệt hại được thể hiện bằng các sản phẩm phân hạch của phần hoạt động của vũ khí hạt nhân, các đồng vị và các phần điện tích chưa bị phá hủy. Khi đám mây phóng xạ di chuyển, khu vực này sẽ bị ô nhiễm phóng xạ liên tục;
  • Xung điện từ. Vụ nổ kèm theo sự xuất hiện của trường điện từ (từ 1,0 đến 1000 m) dưới dạng xung. Chúng dẫn đến hư hỏng các thiết bị điện, bộ điều khiển và thông tin liên lạc.

Sự kết hợp của các yếu tố của vụ nổ hạt nhân gây ra mức độ thiệt hại khác nhau cho nhân viên, thiết bị và cơ sở hạ tầng của đối phương và hậu quả gây tử vong chỉ liên quan đến khoảng cách từ tâm chấn của nó.


Lịch sử tạo ra vũ khí hạt nhân

Việc tạo ra vũ khí sử dụng phản ứng hạt nhân đi kèm với một số khám phá khoa học, nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn, bao gồm:

  • 1905- thuyết tương đối đã được tạo ra, trong đó phát biểu rằng một lượng nhỏ vật chất tương ứng với sự giải phóng năng lượng đáng kể theo công thức E = mc2, trong đó “c” biểu thị tốc độ ánh sáng (tác giả A. Einstein);
  • 1938— Các nhà khoa học Đức đã tiến hành một thí nghiệm chia nguyên tử thành nhiều phần bằng cách tấn công uranium bằng neutron, thí nghiệm đã kết thúc thành công (O. Hann và F. Strassmann), và một nhà vật lý đến từ Vương quốc Anh đã giải thích sự thật về sự giải phóng năng lượng (R. Frisch) ;
  • 1939- các nhà khoa học Pháp cho rằng khi thực hiện chuỗi phản ứng của các phân tử uranium sẽ giải phóng năng lượng có thể tạo ra một vụ nổ cực lớn (Joliot-Curie).

Sau này trở thành điểm khởi đầu cho việc phát minh ra vũ khí nguyên tử. Sự phát triển song song được thực hiện bởi Đức, Anh, Mỹ và Nhật Bản. Vấn đề chính là khai thác uranium với khối lượng cần thiết để tiến hành các thí nghiệm ở khu vực này.

Vấn đề đã được giải quyết nhanh hơn ở Mỹ bằng cách mua nguyên liệu thô từ Bỉ vào năm 1940.

Là một phần của dự án mang tên Manhattan, từ năm 1939 đến năm 1945, một nhà máy lọc uranium đã được xây dựng, một trung tâm nghiên cứu các quá trình hạt nhân được thành lập và các chuyên gia giỏi nhất - các nhà vật lý từ khắp Tây Âu - đã được tuyển dụng để làm việc ở đó.

Vương quốc Anh, quốc gia thực hiện các hoạt động phát triển của riêng mình, sau vụ đánh bom của Đức đã buộc phải tự nguyện chuyển giao các hoạt động phát triển trong dự án của mình cho quân đội Hoa Kỳ.

Người ta tin rằng người Mỹ là người đầu tiên phát minh ra bom nguyên tử. Các cuộc thử nghiệm điện tích hạt nhân đầu tiên được thực hiện ở bang New Mexico vào tháng 7 năm 1945. Ánh chớp từ vụ nổ làm bầu trời tối sầm và khung cảnh đầy cát biến thành thủy tinh. Sau một thời gian ngắn, các hạt nhân mang tên “Baby” và “Fat Man” được tạo ra.


Vũ khí hạt nhân ở Liên Xô - ngày và sự kiện

Sự nổi lên của Liên Xô như một cường quốc hạt nhân đã có trước đó là sự nghiên cứu lâu dài của các nhà khoa học và các tổ chức chính phủ. Các giai đoạn chính và ngày quan trọng của các sự kiện được trình bày như sau:

  • 1920được coi là sự khởi đầu cho công trình nghiên cứu của các nhà khoa học Liên Xô về phân hạch nguyên tử;
  • Kể từ những năm ba mươi hướng vật lý hạt nhân trở thành ưu tiên hàng đầu;
  • Tháng 10 năm 1940— một nhóm sáng kiến ​​gồm các nhà vật lý đã đưa ra đề xuất sử dụng các phát triển nguyên tử cho mục đích quân sự;
  • Mùa hè năm 1941 do chiến tranh, các viện năng lượng hạt nhân được chuyển về hậu phương;
  • Mùa thu năm 1941 Năm sau, tình báo Liên Xô thông báo cho lãnh đạo nước này về việc bắt đầu chương trình hạt nhân ở Anh và Mỹ;
  • tháng 9 năm 1942- nghiên cứu nguyên tử bắt đầu được thực hiện đầy đủ, công việc về uranium vẫn tiếp tục;
  • tháng 2 năm 1943- một phòng thí nghiệm nghiên cứu đặc biệt được thành lập dưới sự lãnh đạo của I. Kurchatov và việc quản lý chung được giao cho V. Molotov;

Dự án do V. Molotov lãnh đạo.

  • tháng 8 năm 1945- liên quan đến việc tiến hành ném bom hạt nhân ở Nhật Bản, tầm quan trọng cao của những diễn biến đối với Liên Xô, một Ủy ban đặc biệt đã được thành lập dưới sự lãnh đạo của L. Beria;
  • tháng 4 năm 1946- KB-11 được thành lập, bắt đầu phát triển các mẫu vũ khí hạt nhân của Liên Xô thành hai phiên bản (sử dụng plutonium và uranium);
  • Giữa năm 1948- công việc nghiên cứu uranium đã bị dừng lại do hiệu suất thấp và chi phí cao;
  • tháng 8 năm 1949— khi bom nguyên tử được phát minh ở Liên Xô, quả bom hạt nhân đầu tiên của Liên Xô đã được thử nghiệm.

Việc giảm thời gian phát triển sản phẩm được tạo điều kiện thuận lợi nhờ công việc chất lượng cao của các cơ quan tình báo, những người có thể thu thập thông tin về sự phát triển hạt nhân của Mỹ. Trong số những người đầu tiên chế tạo bom nguyên tử ở Liên Xô có nhóm các nhà khoa học do Viện sĩ A. Sakharov đứng đầu. Họ đã phát triển những giải pháp kỹ thuật hứa hẹn hơn những giải pháp mà người Mỹ sử dụng.


Bom nguyên tử "RDS-1"

Năm 2015 - 2017, Nga đã có bước đột phá trong việc cải tiến vũ khí hạt nhân và hệ thống phân phối chúng, qua đó tuyên bố là một quốc gia có khả năng đẩy lùi mọi hành động xâm lược.

Vụ thử bom nguyên tử đầu tiên

Sau khi thử nghiệm một quả bom hạt nhân ở New Mexico vào mùa hè năm 1945, các thành phố Hiroshima và Nagasaki của Nhật Bản lần lượt bị ném bom vào ngày 6 và 9 tháng 8.

Việc phát triển bom nguyên tử đã hoàn thành trong năm nay

Năm 1949, trong điều kiện được tăng cường giữ bí mật, các nhà thiết kế KB-11 và các nhà khoa học Liên Xô đã hoàn thành việc phát triển một loại bom nguyên tử có tên RDS-1 (động cơ phản lực “C”). Vào ngày 29 tháng 8, thiết bị hạt nhân đầu tiên của Liên Xô đã được thử nghiệm tại bãi thử Semipalatinsk. Bom nguyên tử Nga - RDS-1 là sản phẩm “hình giọt nước”, nặng 4,6 tấn, đường kính thể tích 1,5 m và dài 3,7 mét.

Bộ phận hoạt động bao gồm khối plutonium, giúp nó có thể đạt được sức nổ 20,0 kiloton, tương xứng với TNT. Địa điểm thử nghiệm có bán kính hai mươi km. Cho đến nay, chi tiết cụ thể về điều kiện kích nổ thử nghiệm vẫn chưa được công bố.

Vào ngày 3 tháng 9 cùng năm, tình báo hàng không Mỹ đã phát hiện ra sự hiện diện trong khối không khí ở Kamchatka có dấu vết của các đồng vị cho thấy việc thử nghiệm điện tích hạt nhân. Vào ngày 23, quan chức hàng đầu của Mỹ công khai tuyên bố rằng Liên Xô đã thử thành công bom nguyên tử.

1. Bom nguyên tử: THÀNH PHẦN, ĐẶC ĐIỂM CHIẾN ĐẤU VÀ MỤC ĐÍCH SÁNG TẠO

Trước khi bắt đầu nghiên cứu cấu trúc của bom nguyên tử, bạn cần hiểu rõ thuật ngữ về vấn đề này. Vì vậy, trong giới khoa học có những thuật ngữ đặc biệt phản ánh đặc điểm của vũ khí nguyên tử. Trong số đó, chúng tôi đặc biệt lưu ý những điều sau:

Bom nguyên tử là tên ban đầu của bom hạt nhân máy bay, hoạt động của nó dựa trên phản ứng phân hạch hạt nhân chuỗi nổ. Với sự ra đời của cái gọi là bom hydro, dựa trên phản ứng tổng hợp nhiệt hạch, một thuật ngữ chung cho chúng đã được hình thành - bom hạt nhân.

Bom hạt nhân là bom máy bay mang điện tích hạt nhân có sức công phá lớn. Hai quả bom hạt nhân đầu tiên, với sức công phá tương đương khoảng 20 kt TNT mỗi quả, được máy bay Mỹ thả xuống các thành phố Hiroshima và Nagasaki của Nhật Bản lần lượt vào ngày 6 và 9 tháng 8 năm 1945, gây ra thương vong và tàn phá to lớn. Bom hạt nhân hiện đại có sức công phá tương đương TNT từ hàng chục đến hàng triệu tấn.

Vũ khí hạt nhân hoặc nguyên tử là vũ khí nổ dựa trên việc sử dụng năng lượng hạt nhân được giải phóng trong phản ứng dây chuyền hạt nhân phân hạch hạt nhân nặng hoặc phản ứng tổng hợp nhiệt hạch hạt nhân nhẹ.

Đề cập đến vũ khí hủy diệt hàng loạt (WMD) cùng với vũ khí sinh học và hóa học.

Vũ khí hạt nhân là tập hợp vũ khí hạt nhân, phương tiện đưa chúng tới mục tiêu và phương tiện điều khiển. Đề cập đến vũ khí hủy diệt hàng loạt; có sức tàn phá rất lớn. Vì lý do trên, Mỹ và Liên Xô đã đầu tư số tiền khổng lồ vào việc phát triển vũ khí hạt nhân. Dựa trên sức mạnh của đòn tấn công và tầm bắn, vũ khí hạt nhân được chia thành chiến thuật, tác chiến-chiến thuật và chiến lược. Việc sử dụng vũ khí hạt nhân trong chiến tranh là thảm họa đối với toàn nhân loại.

Vụ nổ hạt nhân là một quá trình giải phóng tức thời một lượng lớn năng lượng hạt nhân trong một thể tích hạn chế.

Hoạt động của vũ khí nguyên tử dựa trên phản ứng phân hạch của hạt nhân nặng (uranium-235, plutonium-239 và, trong một số trường hợp, uranium-233).

Uranium-235 được sử dụng trong vũ khí hạt nhân vì không giống như đồng vị phổ biến nhất uranium-238, nó có thể tạo ra phản ứng dây chuyền hạt nhân tự duy trì.

Plutonium-239 còn được gọi là "plutonium cấp độ vũ khí" vì nó nhằm mục đích tạo ra vũ khí hạt nhân và hàm lượng đồng vị 239Pu phải ít nhất là 93,5%.

Để phản ánh cấu trúc và thành phần của bom nguyên tử, với tư cách là nguyên mẫu, chúng tôi sẽ phân tích quả bom plutonium “Fat Man” (Hình 1) được thả xuống thành phố Nagasaki của Nhật Bản vào ngày 9 tháng 8 năm 1945.

vụ nổ bom nguyên tử

Hình 1 - Bom nguyên tử "Fat Man"

Cấu trúc của quả bom này (điển hình của đạn một pha plutonium) xấp xỉ như sau:

Chất khơi mào neutron là một quả bóng có đường kính khoảng 2 cm làm bằng berili, được phủ một lớp mỏng hợp kim yttrium-polonium hoặc kim loại polonium-210 - nguồn neutron chính để giảm mạnh khối lượng tới hạn và tăng tốc độ khởi phát của neutron. sự phản ứng lại. Nó được kích hoạt vào thời điểm lõi chiến đấu được chuyển sang trạng thái siêu tới hạn (trong quá trình nén, polonium và berili được trộn lẫn với việc giải phóng một số lượng lớn neutron). Hiện nay, ngoài kiểu khởi đầu này, khởi đầu nhiệt hạch (TI) còn phổ biến hơn. Chất khởi đầu nhiệt hạch (TI). Nó nằm ở trung tâm của điện tích (giống như NI), nơi đặt một lượng nhỏ vật liệu nhiệt hạch, tâm của vật liệu này được làm nóng bởi sóng xung kích hội tụ và trong phản ứng nhiệt hạch, dựa trên nền nhiệt độ thu được, một một số lượng đáng kể neutron được tạo ra, đủ để bắt đầu neutron của một phản ứng dây chuyền (Hình 2).

Plutoni. Đồng vị tinh khiết nhất của plutonium-239 được sử dụng, mặc dù để tăng tính ổn định của các tính chất vật lý (mật độ) và cải thiện khả năng nén điện tích, plutonium được pha tạp với một lượng nhỏ gali.

Một lớp vỏ (thường được làm từ uranium) đóng vai trò phản xạ neutron.

Vỏ nén nhôm. Mang lại sự nén đồng đều hơn bởi sóng xung kích, đồng thời bảo vệ các bộ phận bên trong của điện tích khỏi tiếp xúc trực tiếp với chất nổ và các sản phẩm nóng của quá trình phân hủy của nó.

Là loại thuốc nổ có hệ thống kích nổ phức tạp đảm bảo cho toàn bộ khối thuốc nổ phát nổ đồng bộ. Tính đồng bộ là cần thiết để tạo ra sóng xung kích nén hình cầu (hướng vào quả bóng). Sóng không hình cầu dẫn đến sự phóng ra của vật liệu quả bóng do tính không đồng nhất và không thể tạo ra khối lượng tới hạn. Việc tạo ra một hệ thống như vậy để đặt chất nổ và kích nổ đã có lúc là một trong những nhiệm vụ khó khăn nhất. Một sơ đồ kết hợp (hệ thống thấu kính) của chất nổ “nhanh” và “chậm” được sử dụng.

Thân máy được làm bằng các bộ phận duralumin được đóng dấu - hai vỏ hình cầu và một dây đai, được nối với nhau bằng bu lông.

Hình 2 - Nguyên lý hoạt động của bom plutonium

Tâm vụ nổ hạt nhân là điểm xảy ra tia sáng hoặc tâm của quả cầu lửa, còn tâm chấn là hình chiếu của tâm vụ nổ lên mặt đất hoặc mặt nước.

Vũ khí hạt nhân là loại vũ khí hủy diệt hàng loạt mạnh mẽ và nguy hiểm nhất, đe dọa toàn thể nhân loại với sự hủy diệt chưa từng có và sự hủy diệt của hàng triệu người.

Nếu một vụ nổ xảy ra trên mặt đất hoặc khá gần bề mặt của nó thì một phần năng lượng của vụ nổ sẽ được truyền xuống bề mặt Trái đất dưới dạng rung động địa chấn. Một hiện tượng xảy ra giống như một trận động đất về đặc điểm của nó. Kết quả của một vụ nổ như vậy, các sóng địa chấn được hình thành, truyền qua độ dày của trái đất trên một khoảng cách rất xa. Tác động hủy diệt của sóng được giới hạn trong bán kính vài trăm mét.

Do nhiệt độ cực cao của vụ nổ, một tia sáng rực rỡ được tạo ra, cường độ của nó lớn gấp hàng trăm lần cường độ ánh sáng mặt trời chiếu xuống Trái đất. Đèn flash tạo ra một lượng nhiệt và ánh sáng rất lớn. Bức xạ ánh sáng gây cháy tự phát các vật liệu dễ cháy và bỏng da ở người trong bán kính nhiều km.

Một vụ nổ hạt nhân tạo ra bức xạ. Nó kéo dài khoảng một phút và có sức xuyên thấu cao đến mức cần có những nơi trú ẩn mạnh mẽ và đáng tin cậy để bảo vệ nó ở cự ly gần.

Một vụ nổ hạt nhân có thể ngay lập tức phá hủy hoặc vô hiệu hóa những người không được bảo vệ, các thiết bị, công trình kiến ​​​​trúc và nhiều tài sản vật chất khác nhau. Các yếu tố gây thiệt hại chính của vụ nổ hạt nhân (NFE) là:

sóng xung kích;

bức xạ ánh sáng;

bức xạ xuyên thấu;

ô nhiễm phóng xạ của khu vực;

xung điện từ (EMP).

Trong vụ nổ hạt nhân trong khí quyển, sự phân bổ năng lượng giải phóng giữa các PFYV xấp xỉ như sau: khoảng 50% đối với sóng xung kích, 35% đối với bức xạ ánh sáng, 10% đối với ô nhiễm phóng xạ và 5% đối với bức xạ xuyên thấu và EMR.

Ô nhiễm phóng xạ đối với con người, thiết bị quân sự, địa hình và các vật thể khác nhau trong vụ nổ hạt nhân là do các mảnh phân hạch của chất tích điện (Pu-239, U-235) và phần điện tích không phản ứng rơi ra khỏi đám mây nổ. là các đồng vị phóng xạ được hình thành trong đất và các vật liệu khác dưới tác dụng của hoạt động cảm ứng neutron. Theo thời gian, hoạt động của các mảnh phân hạch giảm đi nhanh chóng, đặc biệt là trong những giờ đầu tiên sau vụ nổ. Ví dụ, tổng hoạt động của các mảnh phân hạch trong vụ nổ vũ khí hạt nhân có công suất 20 kT sau một ngày sẽ nhỏ hơn vài nghìn lần trong một phút sau vụ nổ.

Phân tích hiệu quả của việc áp dụng tích hợp các biện pháp chống ồn nhằm tăng tính ổn định hoạt động của thiết bị thông tin liên lạc trong điều kiện có biện pháp đối phó vô tuyến của đối phương

Có tính đến trình độ trang bị kỹ thuật, việc phân tích lực lượng và phương tiện tác chiến điện tử sẽ được thực hiện đối với tiểu đoàn trinh sát và tác chiến điện tử (R và EW) thuộc sư đoàn cơ giới (md) của Quân đội. Tiểu đoàn trinh sát và tác chiến điện tử của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ bao gồm)