Открыть сервисСервис

Атомный взрыв

Атомный взрыв — это процесс чрезвычайно быстрого выделения огромного количества внутренней энергии атомных ядер в ограниченном объёме, происходящий в результате цепной реакции деления тяжёлых ядер (уран, плутоний) или термоядерного синтеза лёгких ядер (водород, дейтерий, тритий). По своей физической природе атомный взрыв является разновидностью ядерного взрыва, который, в свою очередь, относится к классу физических взрывов с колоссальной энерговыделением. Основным отличием атомного взрыва от взрыва обычного химического взрывчатого вещества является то, что энергия выделяется не из разрыва межатомных связей, а из изменения энергии связи нуклонов в ядре, что делает его в миллионы раз энергоэффективнее по массе.

Физические основы

В основе атомного взрыва лежит принцип освобождения ядерной энергии. Для деления ядер используется изотоп уран-235 или плутоний-239. При поглощении ядром урана нейтрона оно становится нестабильным и распадается на два осколка меньшей массы, испуская при этом 2–3 новых нейтрона и выделяя около 200 МэВ энергии. Эти вторичные нейтроны способны вызвать деление соседних ядер, что приводит к самоподдерживающейся цепной реакции. Для того чтобы реакция протекала лавинообразно, масса делящегося вещества должна превышать так называемую критическую массу — минимальное количество материала, при котором число вновь образующихся нейтронов превышает число потерянных.

В термоядерных (водородных) бомбах используется иной принцип — реакция синтеза ядер дейтерия и трития с образованием гелия и выделением ещё большего количества энергии. Однако для инициирования термоядерной реакции требуются сверхвысокие температуры в десятки миллионов градусов, которые достигаются с помощью предварительного атомного (деления) взрыва, выполняющего роль «запала».

Поражающие факторы

Атомный взрыв сопровождается комплексом разрушительных факторов, действующих на окружающую среду и объекты.

Ударная волна

Основной поражающий фактор, на который приходится около 50 % всей энергии взрыва. Представляет собой область резкого сжатия воздуха, распространяющуюся от эпицентра со сверхзвуковой скоростью. Характеризуется избыточным давлением во фронте и скоростным напором воздуха. Ударная волна вызывает разрушение зданий и сооружений, поражение людей как непосредственно давлением, так и летящими обломками. Степень разрушения зависит от мощности взрыва и расстояния до эпицентра.

Световое излучение

Составляет примерно 30–35 % энергии взрыва. Представляет собой поток лучистой энергии в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Возникает из-за нагрева окружающего воздуха до температуры в десятки тысяч градусов, что формирует светящуюся область — огненный шар. Световое излучение распространяется практически мгновенно и вызывает воспламенение горючих материалов, ожоги кожных покровов и поражение органов зрения вплоть до слепоты на значительных расстояниях от эпицентра.

Проникающая радиация

Поток гамма-лучей и нейтронов, испускаемых из зоны взрыва в первые секунды. Составляет около 5 % энергии. Проходя через живые ткани, ионизирующее излучение нарушает молекулярные структуры клеток, вызывая лучевую болезнь различной степени тяжести. Степень поражения зависит от полученной дозы облучения, измеряемой в греях или зивертах.

Радиоактивное заражение

Выпадение радиоактивных продуктов деления из облака взрыва на поверхность земли. Около 10–15 % энергии взрыва переходит в остаточное излучение. Радиоактивные частицы, поднятые в атмосферу, переносятся ветром и постепенно оседают, создавая зоны заражения местности, опасные для жизни человека в течение длительного времени. Наиболее опасны изотопы с длительным периодом полураспада, такие как цезий-137 и стронций-90, а также йод-131 в первые недели после взрыва.

Электромагнитный импульс

Кратковременное мощное электромагнитное поле, возникающее в результате взаимодействия гамма-излучения с атомами атмосферы. Поражает электронные системы, линии связи и электропередачи на больших расстояниях, выводя из строя не защищённую аппаратуру.

Классификация по мощности

Мощность ядерных боеприпасов принято выражать в тротиловом эквиваленте — массе тротила, при взрыве которого выделяется аналогичное количество энергии. Выделяют несколько классов:

  • Сверхмалые — до 1 килотонны
  • Малые — от 1 до 10 килотонн
  • Средние — от 10 до 100 килотонн
  • Крупные — от 100 килотонн до 1 мегатонны
  • Сверхкрупные — свыше 1 мегатонны

Виды ядерных взрывов

По условиям подрыва различают высотные, воздушные, наземные, подземные, надводные и подводные взрывы. Каждый из них имеет характерные особенности распределения поражающих факторов. Например, подземный взрыв вызывает мощные сейсмические колебания грунта и образование воронки, но практически не создаёт светового излучения и незначительно заражает местность. Наземный взрыв, напротив, создаёт максимальное радиоактивное заражение вследствие вовлечения в облако большого количества грунта.

История

Первый в истории атомный взрыв был осуществлён 16 июля 1945 года в рамках Манхэттенского проекта на полигоне Аламогордо в штате Нью-Мексико (США). Испытание носило кодовое название «Тринити» и имело мощность около 21 килотонны. Уже в августе 1945 года атомные бомбы были применены против японских городов Хиросима (6 августа, бомба «Малыш», уран-235, мощность около 15 килотонн) и Нагасаки (9 августа, бомба «Толстяк», плутоний-239, мощность около 21 килотонны). Эти бомбардировки привели к гибели более 200 тысяч человек и стали единственным случаем боевого применения ядерного оружия в истории.

Первое советское испытание атомной бомбы (РДС-1) было проведено 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне, что положило начало гонке ядерных вооружений между СССР и США. В последующие десятилетия ядерное оружие разработали Великобритания (1952), Франция (1960), Китай (1964), Индия (1974), Пакистан (1998) и КНДР (2006). Крупнейший в истории термоядерный взрыв был произведён СССР 30 октября 1961 года — взрыв «Царь-бомбы» (АН602) на полигоне Новая Земля имел мощность около 58 мегатонн.

Применение в мирных целях

Помимо военного применения, рассматривались и частично реализовывались проекты использования атомных взрывов в мирных целях. В СССР в 1960–1980-х годах действовала программа «Ядерные взрывные технологии для народного хозяйства», в рамках которой было проведено более 100 подземных ядерных взрывов. Они использовались для создания подземных полостей для хранения газа, интенсификации добычи нефти и газа, глубинного сейсмического зондирования земной коры и создания каналов. В США аналогичная программа носила название «Плаушер» (Operation Plowshare). Однако из-за высоких рисков радиоактивного заражения и международных договорённостей, в частности Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний 1996 года, эти программы были свёрнуты.

Запрещение и контроль

Атомные взрывы являются предметом строгого международного регулирования. Договор о нераспространении ядерного оружия (1968 год) ограничивает круг государств, обладающих ядерным оружием, пятью официальными ядерными державами. Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (1996 год) запрещает любые ядерные взрывы в любой среде, однако не вступил в силу из-за отказа ряда государств его ратифицировать. Несмотря на это, мораторий на проведение испытаний соблюдается большинством ядерных держав. Контроль за соблюдением режимов нераспространения осуществляет Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ).

Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru