Никого нет: что показали испытания советской нейтронной бомбы

Конструкция

Нейтронные мины

По расчетам, воздушный подрыв нейтронной бомбы мощностью в одну килотонну вызывает разрушения на расстоянии 300 метров от эпицентра, зато все живое будет уничтожено в радиусе 2,5 километра. Опасная для жизни радиация исчезает через 12 часов, поскольку нейтронный поток порождает изотопы с коротким периодом распада. Для сравнения, водородная бомба той же мощности создает долговременное радиоактивное загрязнение в радиусе семи километров. Все эти соблазнительные для военных факторы отлились в детском стишке: «…Город стоит, а в нем — никого».

Однако практические испытания показали, что для применения «по земле» нейтронное оружие мало подходит. Нейтронный поток эффективно рассеивается и поглощается земной атмосферой — в особенности водяным паром, — бетоном и некоторыми другими материалами, так что зона поражения новой бомбы сократилась до сотен метров. В 70-е годы Китай, СССР и США выпустили некоторое количество тактических нейтронных боеприпасов — в частности, самые большие в мире минометы «Тюльпан» имеют в арсенале нейтронные мины «Смола» и «Фата», — а на танках и другой бронетехнике появились дополнительные экраны для нейтрализации нейтронного потока.

Политические и исторические последствия

Работы по созданию нейтронного оружия начались в 60-ых годах 20 века в США. Через 15 лет технологию производства доработали и создали первый в мире нейтронный заряд, что привело к своеобразной гонке вооружений. На данный момент такой технологией обладают Россия и Франция.

Главной опасностью этого типа оружия при его применении стала не возможность массового уничтожение мирного населения страны противника, а размытие грани между ядерной войной и обычным локальным конфликтом. Поэтому Генеральной Ассамблеей ООН было принято несколько резолюций с призывом к полному запрету нейтронного оружия.

К сожалению, проект остался только на бумаге, т.к. ни одна страна запада и США не приняли его.

Позже, в 1991 году президентами России и США были подписаны обязательства, по которым тактические ракеты и артиллерийские снаряды с нейтронной боеголовкой должны быть полностью уничтожены. Что несомненно не помешает наладить их массовый выпуск за короткое время при изменении военно-политической ситуации в мире.

Конструкция

Нейтронная бомба

Нейтронный заряд конструктивно представляет собой обычный ядерный заряд малой мощности, к которому добавлен блок, содержащий изотоп бериллия как источник быстрых нейтронов. При подрыве взрывается основной ядерный заряд, энергия которого используется для запуска термоядерной реакции. Большая часть энергии взрыва нейтронной бомбы выделяется в результате запущенной реакции синтеза. Конструкция взрывного заряда такова, что до 80 % энергии взрыва составляет энергия потока быстрых нейтронов, и только 20 % приходится на остальные поражающие факторы (ударную волну, электромагнитный импульс, световое излучение).

Нейтронная пушка

Этот подвид нейтронного оружия конструктивно представляет собой генератор направленных высокоэнергичных нейтронных пучков. Предположительно, нейтронная пушка представляет собой нейтронный генератор повышенной мощности, который может быть выполнен по реакторному или ускорительному принципу (оба принципа хорошо известны и имеют широкое применение). В «реакторном» варианте Н.П. представляет собой импульсный ядерный реактор, где выход нейтронов обеспечивается реакцией деления твердого или жидкого делящегося материала. В «ускорительном» варианте нейтроны производятся за счет «бомбардировки» водородосодержащей (следует понимать, что речь идет об изотопах водорода) мишени пучком заряженных частиц (которые можно разогнать в ускорителе). Нейтроны продуцируются за счет реакции, условно относимой к реакции синтеза. Также возможна конструкция нейтронной пушки на основе так называемой камеры плазменного фокуса.

Согласно имплозивной схеме

При достаточном сближении ядер легких элементов между ними начинают действовать ядерные силы притяжения, что делает возможным синтез ядер более тяжелых элементов, который, как известно, продуктивнее распада. Полный синтез в 1 кг смеси, оптимальной для термоядерной реакции, дает энергии в 3,7—4,2 раза больше, чем полный распад 1кг урана 235 U. К тому же для термоядерного заряда не существует понятия критической массы, а именно это ограничивает возможную мощность ядерного заряда несколькими сотнями килотонн. Синтез позволяет достичь уровня мощности в мегатонны тротилового эквивалента. Но для этого ядра надо сблизить на такое расстояние, при котором проявятся сильные взаимодействия — 10 -15 м. Сближению препятствует электростатическое отталкивание между положительно заряженными ядрами. Чтобы преодолеть этот барьер, надо разогреть вещество до температуры в десятки миллионов градусов (откуда и название «термоядерная реакция»). При достижении сверхвысоких температур и состояния плотной ионизированной плазмы вероятность начала реакции синтеза резко повышается. Наибольшие шансы имеют ядра тяжелого (дейтерий, D) и сверхтяжелого (тритий, T) изотопов водорода, поэтому первые термоядерные заряды и именовали «водородными». При синтезе они образуют изотоп гелия 4 Нe. Дело остается за малым — достичь таких высоких температур и давления, какие бывают внутри звезд. Термоядерные боеприпасы делят на двухфазные (делениесинтез) и трехфазные (делениесинтез-деление). Однофазным делением считается ядерный или «атомный» заряд. Первая схема двухфазного заряда была найдена в начале 1950-х Я.Б. Зельдовичем, А.Д. Сахаровым и Ю.А. Трутневым в СССР и Э. Теллером и С. Уламом в США. В основе лежала идея «радиационной имплозии» — метода, при котором нагрев и обжатие термоядерного заряда происходят за счет испарения окружающей его оболочки. В процессе получался целый каскад взрывов — обычная взрывчатка запускала атомную бомбу, а атомная бомба поджигала термоядерную. В качестве термоядерного топлива тогда использовали дейтерид лития-6 (6 LiD). При ядерном взрыве изотоп 6 Li активно захватывал нейтроны деления, распадаясь на гелий и тритий, образуя необходимую для реакции синтеза смесь дейтерия и трития.

22 ноября 1955 года была взорвана первая советская термоядерная бомба проектной мощностью около 3 Мт (за счет замены части 6 LiD на пассивный материал мощность снизили до 1,6 Мт). Это было более совершенное оружие, нежели громоздкое стационарное устройство, взорванное американцами тремя годами ранее. А 23 февраля 1958 года уже на Новой Земле испытали следующий, более мощный заряд конструкции Ю.А. Трутнева и Ю.Н. Бабаева, ставший основой для дальнейшего развития отечественных термоядерных зарядов.

В трехфазной схеме термоядерный заряд окружен еще и оболочкой из 238 U. Под воздействием нейтронов высоких энергий, образующихся при термоядерном взрыве, происходит деление ядер 238 U, которое вносит дополнительный вклад в энергию взрыва.

Детонацию ядерных боеприпасов обеспечивают сложные многоступенчатые системы, включающие блокировочные устройства, исполнительные, вспомогательные, дублирующие узлы. Свидетельством их надежности и прочности корпусов боеприпасов может служить то, что ни одна из многих аварий с ядерным оружием, случившихся за 60 лет, не вызвала взрыва или радиоактивной утечки. Бомбы горели, попадали в авто- и железнодорожные катастрофы, отрывались от самолетов и падали на землю и в море, но ни одна при этом не взорвалась самопроизвольно.

Термоядерные реакции превращают в энергию взрыва всего 1—2% массы реагирующего вещества, и это далеко не предел с точки зрения современной физики. Значительно более высоких мощностей можно достичь, используя реакцию аннигиляции (взаимоуничтожение вещества и антивещества). Но пока реализация таких процессов в «макромасштабах» — область теории.

История

Работы над нейтронным оружием в виде авиационной бомбы, боеголовки ракеты, снаряда особой мощности и других вариантов реализации велись в нескольких странах с 1950-х годов (в США и англоязычных странах по аналогии с другими типами бомб особой мощности нейтронную бомбу именовали для краткости N-bomb), по нескольким основным направлениям исследований, которые представляли наибольший интерес для военных:

• по созданию нейтронных боевых частей для противоракет заатмосферного перехвата, провоцирующих преждевременную детонацию ядерной боевой части ракеты противника на безопасном удалении от обороняемой территории (на околоземной орбите);
• по созданию специфического оружия для поражения лиц высшего военно-политического руководства противника, находящихся в построенных глубоко под землёй или в скальных грунтах взрывостойких бункерах со стенами и потолками из нескольких метров железобетона, которые не под силу для уже имеющихся в арсенале средств и которые не представляется возможным разрушить взрывом водородной бомбы;
• по созданию оружия направленной энергии как средства нейтрализации военной техники противника, воздействующих не на саму военную технику («железо»), а на её электронику, выводя её из строя;
• по созданию более мощных средств поражения живой силы и населения с сохранением материальной инфраструктуры и более коротким периодом полураспада микрочастиц радиоактивных продуктов взрыва для безопасности собственных войск и обеспечения возможности воспользоваться инфраструктурой занятых территорий вскоре после применения оружия первого удара.

Эксперименты долгое время не доходили до стадии производства серийных нейтронных боеприпасов. Впервые технология его производства была разработана в США во второй половине 1970-х. Сейчас технологией производства такого оружия обладают также Россия, Франция и Китай. В России также созданы и нейтронные пушки[источник не указан 80 дней].

Примечания

Способ 1: избавляемся от наручников с помощью «ключа»

Игра на опережение

17 декабря 1938 года немецким учёным Отто Ганном было получено неопровержимое доказательство распада урана на более мелкие элементарные частицы. По сути, ему удалось расщепить атом. В научном мире это расценивалось как новая веха в истории человечества. Отто Ганн не разделял политические взгляды третьего Рейха. Поэтому в том же, 1938 году, учёный был вынужден переехать в Стокгольм, где совместно с Фридрихом Штрассманом продолжил свои научные изыскания. Опасаясь, что фашистская Германия первой получит страшное оружие, он пишет письмо президенту Америки с предупреждением об этом. Известие о возможном опережении сильно встревожило правительство США. Американцы стали действовать быстро и решительно.

Универсальное российское шасси ГАЗ-3308

Как развивались технологии дальше

Открытие французского механика относительно устройства переменного тока получило широкое применение только в 70-х года ХХ века. Все дело в том, что он только изобрел первый трансформатор, хотя изобретение требовало совершенствование. На основании созданного прототипа другие ученые занимались его дальнейшей разработкой. В 1876 году П.Н. Яблочков представил усовершенствованную модель трансформатора. Хотя нужно сказать, что были внесены немного изменений и дополнений. К примеру:

1. В качестве сердечника ученый использовал специальный стержень, на который непосредственно осуществлялась намотка обмотки.
2. Вместо, ранее используемой пружинной пластины за основу он взял индукционную катушку.

Благодаря внесенным изменениям работа первичной обмотки осуществлялась согласно обусловленной последовательности, тем самым предоставляя напряжение, которое требовалось для работы электроприборов.

Но следует сказать, что совершенствование первого трансформатора осуществлялось и другими учеными. Непременно необходимо упомянуть, что Яблочков сделал преобразующее ток устройство с разомкнутыми сердечниками, что в свою очередь предусматривало большие затраты электроэнергии. Спустя некоторое время братья Гопкинсоны в 1882 году сделали трансформатор с замкнутыми сердечниками и это послужило стартом для экономии потребления электричества в будущем.

Сутью совершенствования стало то, что они поставили на сердцевину катушки, имеющие высокое и низкое напряжение. А вот сам стержень состоял из проволоки и стальных полосок, которые разделялись между собой материалом с изоляционными характеристиками.

В дальнейшем работы по усовершенствованию трансформаторов продолжались. Основанием этого являлось уменьшение потребления электроэнергии, поскольку предыдущие устройства ее расходовали достаточно много. Немаловажным открытием считается изобретение трехфазного трансформатора русским инженером Доливо-Добровольским в 1890 году. На основании произведенных ним расчетов он доказал, что благодаря трехфазному трансформатору можно экономить потребляемую электроэнергию.

Нейтронная бомба, как работает, принцип действия и поражающий фактор взрыва, испытание оружия

История создания

Впервые о создании нового оружия задумались в Германии в 1938 году, после того, как два физика Ган и Штрассман произвели расщепление атома урана искусственным путем.Годом позже началось строительство первого реактора в окрестностях Берлина, для которого было закуплено несколько тонн урановой руды.С 1939 года в связи с началом войны все работы по атомному оружию засекречиваются. Программа получает название «Урановый проект».

“Толстяк”

В 1944 году группа Гейзенберга изготовила урановые плиты для реактора. Планировалось, что эксперименты по созданию искусственной цепной реакции начнутся в начале 1945. Но из-за переноса реактора из Берлина в Хайгерлох график опытов сместился на март. Согласно проведенному эксперименту, реакция деления в установке не началась, т.к. массы урана и тяжелой воды была ниже необходимого значения (1,5т урана при потребности в 2,5т).

В апреле 1945 года Хайгерлох заняли американцы. Реактор был разобран и с оставшимся сырьем вывезен в США.В Америке атомная программа получила название «Манхэттенский проект». Его руководителем стал физик Оппенгеймер совместно с генералом Гровсом. В их группу входили также немецкие ученые Бор, Фриш, Фукс, Теллер, Блох, уехавшие или эвакуированные из Германии.

Плутониевый боезаряд, выполненный в виде авиабомбы («Толстяк») был сброшен на Нагасаки 9 августа 1945 года. Урановая бомба пушечного типа («Малыш») испытаний на полигоне в Нью-Мехико не проходила и была сброшена на Хиросиму 6 августа 1945 года.

“Малыш”

Работы над созданием своего атомного оружия в СССР начали проводиться с 1943 года. Советская разведка доложила Сталину о разработках в нацисткой Германии сверхмощного оружия, способного изменить ход войны. Также в докладе содержались сведения, что кроме Германии работы над атомной бомбой проводились и в странах союзниках.

Для ускорения работ по созданию атомного оружияразведчиками был завербован физик Фукс, участвовавший в то время в «Манхэттенском проекте». Также в Союз были вывезены ведущие немецкие физики Арденне, Штейнбек,Риль связанные с «урановым проектом» в Германии. В 1949 году на полигоне в Семипалатинской области Казахстана произошло успешное испытание советской бомбы РДС-1.

Наращивание количества урана в заряде приводит к его срабатыванию лишь только достигается критическая масса. Ученые пробовали решить данную проблему путем создания различных компоновок, разделяя уран на множество частей (в виде раскрытого апельсина) которые соединялись воедино при взрыве. Но это не позволило существенно увеличить мощность.В отличие от атомной бомбы топливо для термоядерного синтеза не имеет критической массы.

Первой предложенной конструкцией водородной бомбы стал «классический супер», разработанный Теллером в 1945 году. По сути это была та же атомная бомба, внутри которой поместили цилиндрический контейнер с дейтериевой смесью.

Ученым из СССР Сахаровым осенью 1948 года создана принципиально новая схема водородной бомбы – «слойка». В ней в качестве взрывателя использовался уран-238 вместо урана-235 (изотоп U-238 является отходом при производстве изотопа U-235), источником трития и дейтерия одновременно стал дейтрид лития.

Бомба состояла из множества слоев урана и дейтрида.Первую термоядерную бомбу РДС-37 мощностью 1,7 Мт взорвали на Семипалатинском полигоне в ноябре 1955 года. Впоследствии ее конструкция с небольшими изменениями стала классической.

Строение ядерной бомбы

В качестве прототипа мной была взята плутониевая бомба “Толстяк” (рис.2.) сброшенная 9 августа 1945 года на японский город Нагасаки.

Рисунок 2 – Атомная бомба “Толстяк”

Схема этой бомбы (типичная для плутониевых однофазных боеприпасов) примерно следующая:

1. Нейтронный инициатор – шар диаметром порядка 2 см из бериллия, покрытый тонким слоем сплава иттрий-полоний или металлического полония-210 – первичный источник нейтронов для резкого снижения критической массы и ускорения начала реакции. Срабатывает в момент перевода боевого ядра в закритическое состояние (при сжатии происходит смешение полония и бериллия с выбросом большого количества нейтронов). В настоящее время помимо данного типа инициирования, больше распространено термоядерное инициирование (ТИ). Термоядерный инициатор (ТИ). Находится в центре заряда (подобно НИ) где размещается небольшое количество термоядерного материала, центр которого нагревается сходящейся ударной волной и в процессе термоядерной реакции на фоне возникших температур нарабатывается значимое количество нейтронов, достаточное для нейтронного инициирования цепной реакции (рис.3.).

2. Плутоний. Используют максимально чистый изотоп плутоний-239, хотя для увеличения стабильности физических свойств (плотности) и улучшения сжимаемости заряда плутоний легируется небольшим количеством галлия.

3. Оболочка (обычно из урана), служащая отражателем нейтронов.

4. Обжимающая оболочка из алюминия. Обеспечивает бомльшую равномерность обжима ударной волной, в то же время предохраняя внутренние части заряда от непосредственного контакта со взрывчаткой и раскалёнными продуктами её разложения.

5. Взрывчатое вещество со сложной системой подрыва, обеспечивающей синхронность подрыва всего взрывчатого вещества. Синхронность необходима для создания строго сферической сжимающей (направленной внутрь шара) ударной волны. Несферическая волна приводит к выбросу материала шара через неоднородность и невозможность создания критической массы. Создание подобной системы расположения взрывчатки и подрыва являлось в своё время одной из наиболее трудных задач. Используется комбинированная схема (система линз) из “быстрой” и “медленной” взрывчаток.

6. Корпус, изготовленный из дюралевых штампованных элементов – две сферических крышки и пояс, соединяемые болтами.

Рисунок 3. – Принцип действия плутониевой бомбы

Конструкция

Нейтронная бомба

Нейтронный заряд конструктивно представляет собой обычный ядерный заряд малой мощности, к которому добавлен блок, содержащий изотоп бериллия как источник быстрых нейтронов. При подрыве взрывается основной ядерный заряд, энергия которого используется для запуска термоядерной реакции. Большая часть энергии взрыва нейтронной бомбы выделяется в результате запущенной реакции синтеза. Конструкция взрывного заряда такова, что до 80 % энергии взрыва составляет энергия потока быстрых нейтронов, и только 20 % приходится на остальные поражающие факторы (ударную волну, электромагнитный импульс, световое излучение).

Нейтронная пушка

Этот подвид нейтронного оружия конструктивно представляет собой генератор направленных высокоэнергичных нейтронных пучков. Предположительно, нейтронная пушка представляет собой нейтронный генератор повышенной мощности, который может быть выполнен по реакторному или ускорительному принципу (оба принципа хорошо известны и имеют широкое применение). В «реакторном» варианте Н.П. представляет собой импульсный ядерный реактор, где выход нейтронов обеспечивается реакцией деления твердого или жидкого делящегося материала. В «ускорительном» варианте нейтроны производятся за счет «бомбардировки» водородосодержащей (следует понимать, что речь идет об изотопах водорода) мишени пучком заряженных частиц (которые можно разогнать в ускорителе). Нейтроны продуцируются за счет реакции, условно относимой к реакции синтеза. Также возможна конструкция нейтронной пушки на основе так называемой камеры плазменного фокуса.

История создания

Солнце как термоядерный реактор

Общеизвестно, что температура Солнца, точнее его ядра, достигающая 15000000 °К, поддерживается за счет непрерывного протекания термоядерных реакций. Однако все, что мы могли почерпнуть из предыдущего текста, говорит о взрывном характере таких процессов. Тогда почему Солнце не взрывается как термоядерная бомба?

Дело в том, что при огромной доле водорода в составе солнечной массы, которая достигает 71 %, доля его изотопа дейтерия, ядра которого только и могут участвовать в реакции термоядерного синтеза, ничтожно мала. Дело в том, что ядра дейтерия сами образуются в результате слияния двух ядер водорода, да не просто слияния, а с распадом одного из протонов на нейтрон, позитрон и нейтрино (т. наз. бета-распад), что является редким событием. При этом образующиеся ядра дейтерия распределены по объему солнечного ядра довольно равномерно. Поэтому при её огромных размерах и массе отдельные и редкие очаги термоядерных реакций относительно небольшой мощности как бы размазаны по всему его ядру Солнца. Выделяемого при этих реакциях тепла явно недостаточно, чтобы мгновенно выжечь весь дейтерий в Солнце, но хватает для его нагрева до температуры, обеспечивающей жизнь на Земле.

Уровни мощности[править | править код]

Оружие имеет 12 уровней мощности.

Как работает нейтронная бомба — особенности ее поражающих факторов

Нейтронная бомба – это разновидность ядерного оружия, основным поражающим фактором которого является поток нейтронного излучения. Вопреки распространенному мнению, после взрыва нейтронного боеприпаса образуется и ударная волна, и световое излучение, но большая часть выделяемой энергии превращается в поток быстрых нейтронов. Нейтронная бомба относится к тактическому ядерному оружию.

Принцип действия бомбы основан на свойстве быстрых нейтронов гораздо свободнее проникать через различные преграды, по сравнению с рентгеновским излучением, альфа, бета и гамма-частицами. Например, 150 мм брони способны удержать до 90% гамма-излучения и только 20% нейтронной волны. Грубо говоря, спрятаться от проникающего излучения нейтронного боеприпаса гораздо сложнее, чем от радиации «обычной» ядерной бомбы

Именно это свойство нейтронов и привлекло внимание военных

Нейтронная бомба имеет ядерный заряд относительно небольшой мощности, а также специальный блок (его обычно изготавливают из бериллия), который и является источником нейтронного излучения. После подрыва ядерного заряда большая часть энергии взрыва преобразуется в жесткое нейтронное излучение. На остальные факторы поражения — ударная волна, световой импульс, электромагнитное излучение — приходится лишь 20% энергии.

Однако все вышесказанное всего лишь теория, практическое применение нейтронного оружия имеет некоторые особенности.

Земная атмосфера очень сильно гасит нейтронное излучение, поэтому дальность действия этого поражающего фактора не больше, чем радиус поражения ударной волны. По этой же причине нет смысла изготавливать нейтронные боеприпасы большой мощности – излучение все равно быстро затухнет. Обычно нейтронные заряды имеют мощность около 1 кТ. При его подрыве происходит поражение нейтронным излучением в радиусе 1,5 км. На дистанции до 1350 метров от эпицентра оно остается опасным для жизни человека.

Кроме того, поток нейтронов вызывает в материалах (например, в броне) наведенную радиоактивность. Если посадить в танк, попавший под действие нейтронного оружия (на дистанциях около километра от эпицентра), новый экипаж, то он получит летальную дозу радиации в течение суток.

Не соответствует действительности распространенное мнение, что нейтронная бомба не уничтожает материальные ценности. После взрыва подобного боеприпаса образуется и ударная волна, и импульс светового излучения, зона сильных разрушений от которых имеет радиус примерно в один километр.

Нейтронные боеприпасы не слишком подходят для использования в земной атмосфере, зато они могут быть весьма эффективны в космическом пространстве. Там нет воздуха, поэтому нейтроны распространяются беспрепятственно на весьма значительные расстояния. Благодаря этому различные источники нейтронного излучения рассматриваются в качестве эффективного средства противоракетной обороны. Это так называемое пучковое оружие. Правда, в качестве источника нейтронов обычно рассматривается не нейтронные ядерные бомбы, а генераторы направленных нейтронных пучков – так называемые нейтронные пушки.

Использовать их в качестве средства поражения баллистических ракет и боевых блоков предлагали еще разработчики рейгановской программы Стратегической оборонной инициативы (СОИ). При взаимодействии пучка нейтронов с материалами конструкции ракет и боеголовок возникает наведенная радиация, которая надежно выводит из строя электронику этих устройств.

После появления идеи нейтронной бомбы и начала работ по ее созданию стали разрабатываться методы защиты от нейтронного излучения. В первую очередь они были направлены на уменьшение уязвимости боевой техники и экипажа, находящегося в ней. Основным методом защиты от подобного оружия стало изготовление специальных видов брони, хорошо поглощающих нейтроны. Обычно в них добавляли бор – материал, прекрасно улавливающий эти элементарные частицы. Можно добавить, что бор входит в состав поглощающих стрежней ядерных реакторов. Еще одним способом уменьшить поток нейтронов является добавление в броневую сталь обедненного урана.

Кстати, практически вся боевая техника, созданная в 60-е – 70-е годы прошлого столетия, максимально защищена от большинства поражающих факторов ядерного взрыва.

Примечания

1. ↑
2. ↑