О ядерном оружии

2022-11-24 03:29:12

В связи с боевыми действиями на Украине не умолкают аналитические разговоры и пропагандистские спекуляции в СМИ о возможном применении ядерного оружия в данном конфликте. Да, действительно, ядерное оружие - это последнее средство империалистов, чтобы удержать власть ценой гибели народов. Но чтобы понимать уместность тех или иных аргументов при обсуждении данной тематики, трудящимся необходим ликбез по поводу этого оружия. Приведённый ниже перечень наиболее важных вопросов и ответов по теме ни в коем случае не претендует на то, чтобы называться исчерпывающим. И тем не менее, считаем нужным его привести - в дальнейшем мы будем ссылаться на него в своей аналитике.

Вопрос: что такое ядерное оружие?

Ответ: это оружие, поражающее действие которого обусловлено внутриядерной энергией, которая выделяется в результате взрывных процессов деления или синтеза ядер химических элементов. Оно включает различные боеприпасы, средства их доставки и управления.

Вопрос: какой принцип действия ядерного заряда?

Ответ: основной элемент ядерного заряда – делящееся вещество, ядерное горючее. До взрыва это вещество находится в «до-критическом» состоянии и взорваться не может. Чтобы запустить лавинообразную цепную реакцию деления и взрыв, ядерное горючее надо перевести в над-критическое состояние путём быстрого соединения нескольких частей горючего в одно целое или путём обжатия целого куска с помощью обычной взрывчатки. В первом случае части горючего быстро соединяются друг с другом в над-критическую массу, во втором случае целый кусок ядерного горючего (как правило, в виде шара), имевший массу меньше критической, обжимается со всех сторон и переводится в над-критическое состояние путём увеличения его плотности. То и другое делается с помощью обычной взрывчатки. Начинается цепная реакция и происходит ядерный взрыв.  

Вопрос: что такое ядерный взрыв?

Ответ: это взрыв, который происходит в результате освобождения энергии, заключённой в ядрах химических элементов. У обычных зарядов энергия взрыва выделяется за счёт химической реакции, когда молекулы взрывчатого вещества превращаются в молекулы продуктов взрыва. Атомы при этом изменений не претерпевают. При ядерном взрыве источником энергии являются ядерные реакции, в которых атомы одних элементов превращаются в атомы других элементов.

Вопрос: какие реакции ведут к ядерным взрывам?

Ответ: два типа реакций – а) цепная реакция деления ядер тяжёлых элементов и б) реакция синтеза (соединения) ядер лёгких элементов (термоядерная реакция).

Вопрос: что такое цепная реакция?

Ответ: это реакция, которая, начавшись делением одного или нескольких ядер, может продолжаться в веществе без внешнего воздействия, т.е. саморазвиваться. В ядерных боеприпасах деление ядер атомов вещества, в основном, идёт под действием нейтронов. При делении ядро делится на два осколка, высвобождается ядерная энергия и выделяется 2-3 нейтрона, которые способны атаковать и разделить 2-3 новых ядра и т.д. При этом нейтроны могут поглощаться ядрами, могут выделяться альфа-, бета- и гамма-частицы. Ядра более лёгких элементов тоже движутся и «бомбардируют» друг друга.

Если число «свободных» нейтронов в веществе растёт, возникает ускоряющаяся реакция, при которой деление ядер идёт лавинообразно. Такая реакция протекает в миллионные доли секунды и представляет собой ядерный взрыв.

Вопрос: что такое термоядерные реакции?

Ответ: реакции образования (синтеза) лёгких ядер, например, гелия, из изотопов водорода (дейтерия и трития), протекающие при нагреве вещества до нескольких миллионов градусов. В условиях земли такую температуру создают ядерным взрывом. Термоядерная бомба, таким образом, есть бомба с тремя зарядами: обычным, например, тротиловым, ядерным и термоядерным зарядом.

Вопрос: какие вещества используют в качестве ядерной и термоядерной взрывчатки?

Ответ: изотопы уран-233, уран-235, плутоний-239, плутоний-241. При определённых условиях ядерным горючим становится уран-238. Термоядерным горючим служит дейтерид лития – соединение дейтерия и лития-6. При облучении лития-6 нейтронами, возникающими при атомном взрыве, образуется тритий, который и вступает в реакцию синтеза с дейтерием. 

Вопрос: что такое критическая масса ядерного горючего?

Ответ: это минимальная масса, в которой возможна самоподдерживающаяся цепная реакция деления ядер. Если число нейтронов в такой реакции растёт, то происходит взрыв, это используется в ядерных зарядах; если их число постоянно, то идёт «медленная» реакция с выделением тепла – это используется в ядерных реакторах; если число нейтронов убывает, реакция затухает. Для шара из урана-235 при нормальных условиях критическая масса равна 40-60 кг, для шара из плутония-239 – 10-20 кг. Последнее свойство позволяет делать ядерные снаряды для артиллерии. Такие снаряды делают, как правило, с «обеднённым» ураном или другими элементами, они дают дополнительный урон, делают взрыв артиллерийского боеприпаса мощнее.

Вопрос: при каком обязательном условии возможен ядерный взрыв?

Ответ: чтобы произошёл взрыв, масса делящегося вещества должна стать больше критической за короткий срок, почти мгновенно. В противном случае возможно расплавление и преждевременное разбрасывание ядерного заряда. Для получения массы заряда, больше критической (над-критической), его заранее делят на части, а в момент взрыва быстро соединяют между собой с большой силой («встреливают» друг в друга).

Вопрос: что такое тротиловый эквивалент?

Ответ: это вес тротилового заряда, при взрыве которого выделяется такое же количество энергии, как и при взрыве ядерного заряда. Как правило, измеряется в тысячах тонн.

Вопрос: почему ядерное и термоядерное оружие мощнее обычного?

Ответ: потому что количество энергии при делении атомных ядер, приходящееся на килограмм массы вещества, в десятки миллионов раз больше энергии при обычном взрыве. При делении всех ядер в 1 кг урана-235 выделяется такое же количество энергии, как при взрыве 20 000 тонн тротила. При соединении всех ядер дейтерия и трития, содержащихся в 1 кг их смеси, выделяется примерно такая же энергия, как при взрыве 80 000 тонн тротила. Термоядерное оружие при равных массах заряда в 4 раза мощнее ядерного.

Вопрос: что такое ядерные боеприпасы?

Ответ: это снаряжённые ядерными и термоядерными зарядами ракеты, бомбы, торпеды, снаряды и мины.

Вопрос: какие бывают ядерные боеприпасы?

Ответ: ядерные заряды деления (атомные заряды), термоядерные заряды типа «деление-синтез», где ядерный взрыв служит «детонатором», и термоядерные заряды типа «деление-синтез-деление» (комбинированные), где термоядерный взрыв вызывает деление ядер урана-238, из которого состоит оболочка боеприпаса. В результате мощность взрыва сильно возрастает. Мощность термоядерных зарядов зависит от количества дейтерия и трития и практически не ограничена.

Вопрос: какие есть типы термоядерных зарядов?

Ответ: условно их разделяют на обычные и специальные. У обычных зарядов энергия взрыва распределяется между поражающими факторами примерно так, как при ядерном взрыве. Для специальных зарядов характерно резкое усиление отдельных поражающих факторов. К специальным термоядерным зарядам относятся, например, нейтронные, «чистые» и т.п. Для нейтронных зарядов характерны в несколько раз больший удельный выход нейтронов и повышенная их энергия. У «чистых» зарядов резко снижено выделение энергии при реакции деления, т.е. резко уменьшен выброс радиоактивных продуктов.

Вопрос: что такое поражающие факторы ядерного взрыва?

Ответ: ударная волна, световое излучение, рентгеновское излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение, электромагнитный импульс, сейсмовзрывные волны в грунте или воде. Основную опасность при взрыве представляет ударная волна, так как на неё идет примерно половина энергии, вырабатываемой при взрыве.

Вопрос: Что такое проникающая радиация и какие у неё опасные свойства?

Ответ: проникающая радиация представляет собой поток гамма-излучения и нейтронов. Альфа и бета-излучения играют незначительную роль в проникающей радиации.

Альфа-излучение. Это поток ядер гелия (альфа-частиц). Представляют опасность для жизни людей, в основном, при попадании внутрь организма с радиоактивной пылью, заражённой едой и водой из-за большой способности ионизировать атомы живой ткани на близком расстоянии от источника излучения. От внешнего альфа-излучения защищает практически любая преграда.

Бета-излучение. Это поток электронов (бета-частиц) высоких энергий. Внешнее бета-излучение более губительно, но на большом расстоянии быстро ослабляется в силу малости самих частиц (масса электрона примерно в 2000 раз меньше массы ядра водорода). Защитит от этого излучения укрытие с толстыми, не пористыми стенами.

Гамма-излучение. Это поток фотонов (гамма-квантов). Представляет огромную опасность для человека из-за большой проникающей способности на значительном удалении от источника излучения. Проникающая способность гамма-лучей в 100 раз выше, чем у бета-частиц, и в 10 000 раз выше, чем у альфа-частиц. Важнейший компонент проникающей радиации. Проникает сквозь одежду, толщу инженерных сооружений и пр. Действует на наземные объекты в течение 15-25 сек с момента взрыва. Опасная доза гамма-излучения набирается человеком за 3-6 с. От этого типа излучения защитит бункер, метро, железобетонные строения.

Нейтронное излучение. Поток нейтронов большой энергии от 0,025 электрон-вольт (тепловые) до 1 мега электрон-вольт и выше (быстрые). Характер действия нейтронов на человека аналогичен действию гамма-излучения с той разницей, что нейтроны вызывают ионизацию не прямо, а косвенно, взаимодействуя с ядрами атомов азота, кислорода, гелия и пр. Время действия нейтронов на наземные объекты – 10-20 с. Опасная доза нейтронов набирается организмом практически мгновенно.

Гамма-излучение и нейтроны различны по физическим свойствам. Общим для них является то, что распространяются от места взрыва на несколько километров, вызывают сильную ионизацию атомов и молекул живой ткани, что приводит к изменению живых клеток, нарушению жизненных функций органов и систем и развитию лучевой болезни.

Вопрос: в чём существенные особенности нейтронного оружия?

Ответ: основным поражающим фактором этого оружия является проникающая радиация. Действие на людей, технику и здания ударной волны и светового излучения происходит лишь на небольших расстояниях от взрыва. Так, при воздушном взрыве нейтронного боеприпаса мощностью 2 000 тонн немедленный выход из строя людей происходит в радиусе 1 000 м, наземном - в радиусе 900 м. Результаты взрывов нейтронных боеприпасов используются сразу после удара. Поэтому их поражающее действие оценивается радиусами немедленного выхода из строя живой силы, т.е. в течение нескольких минут после взрыва. Воздействие радиации определяется эквивалентами или «дозами».

Вопрос: что такое доза облучения?

Ответ: степень ионизации вещества гамма-излучением. Тяжесть поражения человека от проникающей радиации определяется степенью ионизации тканей и систем организма. А степень ионизации есть количество поглощённой организмом энергии. Это количество и есть доза радиации. Доза гамма-облучения измеряется в рентгенах. Доза нейтронного облучения измеряется в бэр – биологических эквивалентах рентгена. Бэр – это доза нейтронов, которая по своему биологическому действию на человека равна 1 рентгену гамма-излучения.

Вопрос: какие дозы радиации при внешнем облучении считаются безопасными для человека?

Ответ: при однократном облучении в течение 3-5 суток – 50 рентген; при многократном обучении в течение 10 суток – 100 рентген.

При взрывах нейтронных зарядов средства производства, дома, сооружения, техника получают намного меньшие повреждения, чем при обычных ядерных взрывах, т.к. меньше энергии (на 30-50 %) идёт на образование ударной волны и светового излучения. На этом свойстве нейтронного оружия основана одна из «теорий» «ограниченной ядерной войны», когда население и армия противника уничтожаются, а материальные богатства страны достаются победителю неповреждёнными.

Вопрос: какие бывают ядерные взрывы?

Ответ:

1) Наземные, на поверхности земли или на малой высоте. Особенность: сильное радиоактивное заражение местности. Взрыв этого типа используется для разрушения объектов большой прочности и войск, в т.ч. находящихся в прочных укрытиях, если при этом допустимо или желательно сильное радиоактивное загрязнение местности.

2) Воздушный взрыв – взрыв на высоте, при которой облако взрыва не касается земли, но ниже тропосферы. Бывает низким и высоким. Особенность: сильное радиоактивное заражение местности происходит только вблизи эпицентра низкого воздушного взрыва в первые часы. При высоком воздушном взрыве заражение местности в краткосрочной перспективе незначительное и существенного влияния на действия войск не оказывает. Однако, поскольку имеет возможность распространиться на большие расстояния, чреват заражением большой территории при выпадении осадков и оседании радиоактивной пыли в средне- и долгосрочной перспективе. Взрыв этого типа применяется для поражения открыто расположенных войск, вооружений и малопрочных конструкций. Низкие воздушные взрывы применяются для разрушения прочных сооружений, если необходимо избежать сильного радиоактивного заражения местности.

3) Надводный взрыв – на поверхности воды или на такой высоте, при которой облако взрыва касается воды. Особенности:

Степень заражения кораблей и портов при взрыве на мелководье примерно такая же, как при наземном взрыве; при взрыве над глубокой водой – как при воздушном взрыве. Ударная волна и проникающая радиация примерно такие же, как при наземном взрыве. На поверхности водоёма образуется серия концентрических волн.

Надводный взрыв применяют для поражения крупных кораблей и военно-морских баз, портов и пр., когда допустимо или желательно сильное радиоактивное загрязнение воды и берега.

4) Подводный взрыв — взрыв в воде на разной глубине. Особенности: в воздух выбрасываются огромные массы воды, за счёт падения которых возникают поверхностные расходящиеся волны; световое излучение как поражающий фактор большого значения не имеет; проникающая радиация почти полностью поглощается толщей воды и парами.

При подводном взрыве происходит сильное заражение воды, атмосферы, кораблей и берега за счёт выпадения радиоактивных веществ из водяного столба, облака взрыва и волн. Главным поражающим фактором взрыва является подводная ударная волна.

Подводный взрыв применяют для поражения кораблей и подводных лодок, разрушения плотин, дамб, каналов и т.п., минных заграждений и пр., когда допускается сильное радиоактивное заражение воды, кораблей и берега.

5) Подземный взрыв — взрыв под землёй с выбросом грунта или без него. Особенности: большая воронка; световое излучение почти полностью поглощается грунтом; проникающая радиация с увеличением глубины взрыва снижается и теряет практическое значение; заражение местности с увеличением глубины взрыва сначала растёт, затем быстро снижается.

Основной поражающий фактор — сейсмовзрывные волны в грунте (искусственное землетрясение). Подземный взрыв применяют для разрушения подземных сооружений, а взрыв с выбросом грунта – для получения больших воронок и завалов, когда допускается сильное радиоактивное заражение местности.

6) Высотный взрыв — взрыв на высотах от 8 до 18 км. Поражающие факторы: ударная волна, световое излучение и проникающая радиация. С увеличением высоты взрыва ударная волна ослабевает (атмосфера более разреженная), а роль светового излучения и проникающей радиации растёт (нет укрытий, кроме облаков). Больше проявляются поражающие факторы — сильное рентгеновское излучение и газовый поток в виде испарившегося вещества боеприпаса, разлетающегося с большой скоростью; радиоактивное заражение поверхности земли при высотных взрывах почти отсутствует. Высотный взрыв применяют для уничтожения самолётов, ракет и т. п.

Вопрос: что защищает от радиации?

Ответ: расстояние, время, вещество, которое применяют для укрытия и защиты. Чем дальше от взрыва или источника излучения, тем безопаснее; чем медленнее человек получает дозу облучения, тем легче лучевая болезнь; чем лучше защита от радиации в виде убежищ, укрытий и т. п., тем меньше влияние взрыва.

Вопрос: какие безопасные расстояния от места взрыва на открытой местности?

Ответ: при наземном или воздушном взрыве тактического боеприпаса безопасными для открытой местности считаются расстояния:

В ночное время эти расстояния увеличиваются в 2 раза.

Вопрос: где больше всего ослабляется доза радиации в условиях города?

Ответ: в подвалах каменных жилых домов, промышленных и административных зданий из стали и бетона. Коэффициент ослабления дозы радиации для таких помещений от 40 до 400 в зависимости от глубины подвала, материала и толщины стен и перекрытий.

Вопрос: что такое тактическое ядерное оружие?

Ответ: это оружие мощностью взрыва до 1 000 тонн с поражающим действием небольшого радиуса, которое применяется, главным образом, по военным объектам, расположенным в тактической зоне боёв. Средствами доставки такого оружия могут быть артиллерийские снаряды калибра от 150 мм и выше, мины, ракеты ближнего радиуса и т. п.

Вопрос: в чём особенности тактического ЯО?

Ответ: основными факторами, поражающими людей, являются ударная волна и проникающая радиация. Результаты ядерных взрывов мощностью до 1000 т., как правило, используются немедленно. 

Продолжение.

Подготовили: О. Зотов, Д. Куснутдинов.