Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Ядерное оружие

Ядерное оружие – оружие массового поражения, взрывное действие которого основано на использовании внутриядерной энергии, освобождающейся при цепных реакциях деления тяжелых ядер некоторых протонов урана или плутония, а также при термоядерных реакциях синтеза легких ядер – изотопов водорода (дейтерия и трития).

Ядерное оружие разделяют на два типа: атомное оружие, в основе которого лежит цепная реакция деления ядер тяжелых элементов, и термоядерное (водородное), созданное на принципе использования реакции синтеза легких элементов. Атомное оружие также подразделяют на два вида: взрывного действия и боевые радиоактивные вещества. Термоядерное оружие известно только взрывного действия.

К основным поражающим факторам относятся ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение и электромагнитный импульс.

Открытию ядерной энергии предшествовала колоссальная работа физиков и химиков конца XIX и начала ХХ вв. Начало было положено открытием в 1895 г. немецким физиком Рентгеном не известных до этого лучей, названных позже его именем. При их исследовании в 1896 г. французский физик Беккерель обратил внимание, что соединения урана испускают отличающееся от рентгеновского излучение, способное вызвать почернение фотопластинок, свечение некоторых веществ, ионизацию воздуха. 2 года спустя Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри из урановых руд выделили элемент, испускающий подобные лучи, действие которых было значительно сильнее. Элемент назвали радием («лучистый»), способность веществ испускать подобные лучи стали называть радиоактивностью, а сами вещества – радиоактивными. Опыты Крукса в 1900 г. привели английского физика Резерфорда к открытию закона радиоактивного распада. В 1919 г. он осуществил расщепление ядра азота, а позже Блеккет сфотографировал данный процесс в камере Вильсона. После расщепления ядра атома азота был открыт протон – частица, входящая в его состав. В 1932 г. английский ученый Чедвик предположил, что, кроме протона, в ядре есть нейтральные частицы, их назвали нейтронами. Гипотеза о протонно-нейтронном строении ядра сформулирована советскими физиками Д. Л. Иваненко и Е. Г. Гапоном. В 1934 г. Ирен и Фредерик Жолио-Кюри зафиксировали, что при бомбардировке некоторых атомных ядер ядрами гелия возникают радиоактивные изотопы элементов, устойчивых в обычных условиях, не обладающих радиоактивностью. Они же провели исследования, приведшие впоследствии к открытию свыше 400 искусственных радиоактивных элементов. В 1938 г. немецкие физико-химики Ган и Штрассман обнаружили явление деления урана. Изучение атомного ядра стало еще интенсивнее, работы в данной области были засекречены, так как стала очевидна возможность практического использования колоссальной энергии, заключенной в атомном ядре, в военных целях. В Германии уже велась работа над созданием атомных бомб. Правительство США также признало необходимым начать практические работы в этой области. К середине 1945 г. были изготовлены 3 бомбы. Одна из них была испытана на полигоне в Аламогордо (США) 16 июля 1945 г. Остальные две были сброшены на японские города: 6 августа на г. Хиросиму и 9 августа – на г. Нагасаки.

23 августа 1949 г. было проведено успешное испытание советского ядерного устройства в городе Семипалатинске. Вслед за этим ядерным оружием овладели Англия, Франция, а в 1964 г. – и Китай. В целях недопущения расползания ядерного оружия число стран, им владеющих, было решено ограничить вышеназванной пятеркой. Это было зафиксировано Договором о нераспространении ядерного оружия, подписанным в 1968 г. На сегодняшний день его участниками являются 188 стран. Договор содержит очень важную оговорку: статус ядерных держав признается лишь за странами, которые осуществили профильные взрывы до 1 января 1967 г. Индия и Пакистан открыто заявляют о том, что они обладают ядерным оружием и готовы присоединиться к Договору о нераспространении, но с условием, что за ними официально будет признан статус ядерных держав. По данным МАГАТЭ, уже более 40 стран обладают технологиями, позволяющими производить ядерное оружие. А Израиль и КНДР его, по всей видимости, уже имеют. Есть еще одна сила, которая рвется к ядерному оружию, при этом не выставляя никому никаких условий, – это международный терроризм.

Ядерный заряд

Ядерный заряд – устройство, в котором осуществляется взрывной процесс освобождения ядерной энергии, входит в состав ядерного боеприпаса.

Ядерные заряды делятся на непосредственно атомные, энергия взрыва в которых обусловливается ядерными цепными реакциями, и на термоядерные (устаревшее название – водородные), энергия в которых обусловлена термоядерными реакциями синтеза и реакциями деления.

В атомном заряде условия для развития взрыва создаются путем перевода делящегося вещества в надкритическое состояние (масса каждой части ядерного заряда до взрыва меньше критической массы, т. е. наименьшей массы, при которой может протекать самоподдерживающаяся цепная реакция), а в термоядерных зарядах – путем взрыва инициатора заряда. Ядерные заряды помещают в авиабомбы, боевую головку ракеты, в торпеду и др. Мощность ядерного взрыва составляет от нескольких сотен тонн до нескольких десятков мегатонн тротила.

Глава 3

Взрывная техника

Аммиачно-селитренные взрывчатые вещества

Аммиачно-селитренные взрывчатые вещества – это бризантные смеси, главной составляющей которых является аммиачная селитра, а дополнительными компонентами могут быть горючие или взрывчатые вещества. Эти смеси также называются аммонитами. Горючие вещества бывают органического происхождения – нефтяные масла, торф, древесная мука, жмыхи, а порошкообразный алюминий и ферросилиций, которые также используются в производстве аммонитов, относятся к неорганическим горючим веществам. Взрывчатыми веществами, использующимися в аммонитах, служат гексоген (циклотриметилентринитроаммоний – мощное бризантное вещество), тротил (тринитротолуол), тэн (тетранитропентаэритрит), нитроглицерин и другие нитроэфиры.

По своему составу аммониты разделяют на несколько видов:

  1) динамоны – смеси аммиачной селитры с горючими веществами;

  2) амматолы – смесь с тротилом;

  3) аммоналы – смесь селитры с тротилом и порошкообразным алюминием;

  4) скальные аммониты – смесь селитры с гексогеном, алюминием и тротилом;

  5) динамиты – смеси с большим количеством нитроглицерина или жидких нитроэфиров.

Чтобы получить аммониты, достаточно только провести подготовительную обработку входящих материалов, т. е. сушку, измельчение и просеивание, а затем просто смешать их. Готовые аммониты используют в изготовлении различных боевых припасов (мин, снарядов, бомб) или расфасовывают в водонепроницаемую тару, так как существенным недостатком таких смесей является гигроскопичность, низкая водоустойчивость.

К достоинствам этих взрывчатых веществ, по сравнению с другими, относятся: хорошая устойчивость к ударам, трению и другим механическим воздействиям; высокая стойкость по отношению к химическим препаратам; они достаточно безопасны в обращении, производстве и хранении.

Основные характеристики аммонитов: плотность заряда 0,8—1,5 г/см3; теплота взрыва 2,1—8,4 МДж/кг (550—2000 ккал/кг); скорость детонации от 1,5—2 до 5—6 км/с.

Бикфордов шнур

Бикфордов шнур – фитиль, имеющий очень малую скорость горения, состоящий из пороховой сердцевины и обмотки, выполненной из растительного волокна (джута). Используется данный шнур в качестве проводника огня для воспламенения капсюля-детонатора при необходимости производства взрыва каких-либо взрывчатых веществ. Длина шнура зависит от скорости его горения, которая может достигать в среднем 0,5 м/мин. Бикфордов (огнепроводный) шнур может применяться для взрывания как наземных, так и морских боеприпасов.

Бомба

Бомба (от фр. bombe, от лат. bombus, греч. bombos – «шум», «гул»). До XIX в. бомбами называли снаряды для гладкоствольной артиллерии. Состояла бомба из шаровидного корпуса, выполненного из чугуна, заряженного черным порохом, и деревянной трубки, плотно набитой порохом. Когда заряд в трубке сгорал, бомба взрывалась. Позже это название сохранилось за снарядами массой свыше 16 кг. В 30-е гг. XX в. артиллерийские снаряды и вовсе перестали называть бомбами.

Существуют авиационные и глубинные бомбы.

Авиационные бомбы по своему назначению делятся на фугасные, осколочные, противотанковые, бронебойные, противолодочные, а также ядерные, т. е. у этих бомб имеется ядерный заряд.

Сначала ядерные бомбы назывались водородными. Первый взрыв водородной бомбы в Советском Союзе был проведен в 1953 г. Заряд в современных ядерных бомбах составляет от десятков до миллионов тонн в тротиловом эквиваленте. Японские города Хиросима и Нагасаки первыми пострадали от взрывов ядерных бомб в 1945 г. Американская авиация сбросила на эти два города по одной бомбе около 20 кг каждая, которые вызвали многочисленные жертвы и разрушения. В авиации в ночное время применяются специальные осветительные бомбы, в которых используется пиротехнический состав. При его сгорании выделяется значительное количество света. Основой этого состава является двойная смесь из металлического порошка (магния, алюминия или их сплавов) и окислителя, в качестве которого выступают натриевая селитра – NaNO3 или азотнокислый барий – Ba(NO3)2.