Ядерная бомба

Взрыв атомной бомбы в Нагасаки (1945)

Я́дерное ору́жие (или а́томное ору́жие) — взрывное устройство, в котором источником энергии является синтез или деление атомных ядер — ядерная реакция. В узком смысле — взрывное устройство, использующее энергию деления тяжёлых ядер. Устройства, использующие энергию, выделяющуюся при синтезе лёгких ядер, называются термоядерными. Ядерное оружие включает как ядерные боеприпасы, так и средства их доставки к цели и средства управления; относится к оружию массового поражения (ОМП) наряду с биологическим и химическим оружием.

Поражающие факторы

Ядерное оружие
Ядерная война Ядерная гонка Ядерные испытания Поражающие факторы ядерного взрыва
Ядерный клуб
США - Россия - Великобритания - Франция - КНР - Индия - Израиль - Пакистан - Северная Корея

Основная статья: Поражающие факторы ядерного взрыва

При подрыве ядерного боеприпаса происходит ядерный взрыв, поражающими факторами которого являются:

• световое излучение
• ионизирующее излучение
• ударная волна
• радиоактивное заражение
• электромагнитный импульс
• психологическое воздействие

В зависимости от типа ядерного заряда можно выделить:

• собственно ядерное оружие, в боеприпасе которого в момент взрыва происходит ядерная реакция деления тяжёлых элементов с образованием более лёгких; иногда выделяют так называемые «чистые» ядерные заряды, сконструированные таким образом, чтобы снизить до минимума радиоактивное заражение местности;
• термоядерное оружие, основное энерговыделение которого происходит при термоядерной реакции — синтезе тяжёлых элементов из более лёгких, а в качестве запала для термоядерной реакции используется ядерный заряд;
• нейтронное оружие — ядерный заряд малой мощности, дополненный механизмом, обеспечивающим выделение большей части энергии взрыва в виде потока быстрых нейтронов; его основным поражающим фактором является нейтронное излучение и наведённая радиоактивность.

По назначению ядерное оружие делится на:

• тактическое, предназначенное для поражения живой силы и боевой техники противника на фронте и в ближайших тылах;
• оперативно-тактическое — для уничтожения объектов противника в пределах оперативной глубины;
• стратегическое — для уничтожения административных, промышленных центров и иных стратегических целей в глубоком тылу противника.

Мощность ядерного заряда измеряется в тротиловом эквиваленте — количестве тринитротолуола, которое нужно подорвать для получения взрыва той же энергии. Обычно его выражают в килотоннах (кт) и мегатоннах (Мт). Тротиловый эквивалент условен, поскольку распределение энергии ядерного взрыва по различным поражающим факторам существенно зависит от типа боеприпаса и, в любом случае, сильно отличается от химического взрыва.

Принято делить ядерные боеприпасы по мощности на пять групп:

• сверхмалые (менее 1 кт);
• малые (1 — 10кт);
• средние (10 — 100 кт);
• крупные (большой мощности) (100 кт — 1 Мт);
• сверхкрупные (сверхбольшой мощности) (свыше 1 Мт).

«Манхэттенский проект»

Первое ядерное оружие было разработано в конце Второй мировой войны, в 1944 году, в рамках американского сверхсекретного «Манхэттенского проекта» под руководством Роберта Оппенгеймера. Первая бомба взорвана в США, в порядке испытаний, 16 июля 1945 года. Вторая и третья были сброшены американцами в августе того же года на японские города Хиросима (6 августа) и Нагасаки (9 августа) — это первый и единственный в истории человечества случай боевого применения ядерного оружия.

Принцип действия

В основу ядерного оружия положена неуправляемая цепная реакция деления ядра. Существуют две основные схемы: «пушечная», иначе называемая баллистической и имплозионная. «Пушечная» схема характерна для самых примитивных моделей ядерного оружия I-го поколения, а также артиллерийских и стрелковых ядерных боеприпасов, имеющих ограничения по калибру оружия. Суть её заключается в «выстреливании» навстречу друг другу двух блоков делящегося вещества докритической массы. Данный способ детонации возможен только в урановых боеприпасах, так как плутоний имеет более высокий нейтронный фон, что приводит к увеличению требующейся скорости соединения частей заряда, превышающий технически достижимые. Вторая схема подразумевает получение сверхкритического состояния путём обжатия делящегося материала сфокусированной ударной волной, создаваемой взрывом обычной химической взрывчатки, которой для фокусировки придаётся весьма сложная форма и подрыв производится одновременно в нескольких точках с прецизионной точностью.

Мощность ядерного заряда, работающего исключительно на принципах деления тяжёлых элементов, ограничивается сотнями килотонн. Создать более мощный заряд, основанный только на делении ядер, если и возможно, то крайне затруднительно: увеличение массы делящегося вещества не решает проблему, так как начавшийся взрыв распыляет часть топлива, оно не успевает прореагировать полностью и, таким образом, оказывается бесполезным, лишь увеличивая массу боеприпаса и радиоактивное поражение местности. Самый мощный в мире боеприпас, основанный только на делении ядер, был испытан в США 15 ноября 1952 года, мощность взрыва составила 500 кт^[1].

Урановая бомба

Для того, чтобы реакция могла поддерживать сама себя, необходимо соответствующее «топливо», в качестве которого на первых этапах использовался изотоп урана.

Уран в природе встречается в виде двух изотопов — уран-235 и уран-238. При поглощении ураном-235 нейтрона в процессе распада выделяется от одного до трёх нейтронов:

$U^{235} + n_0^1 \to U^{236} \to Kr^{92} + Ba^{141} + 3 n_0^1$

Уран-238, напротив, при поглощении нейтронов умеренных энергий не выделяет новые, препятствуя ядерной реакции. Он превращается в уран-239, затем в нептуний-239, и наконец, в относительно стабильный плутоний-239.

Для обеспечения работоспособности ядерной бомбы содержание урана-235 в ядерном топливе должно быть не ниже 80 %, иначе уран-238 быстро погасит цепную ядерную реакцию. Природный же уран почти весь (около 99,3 %) состоит из урана-238. Поэтому при производстве ядерного топлива применяют сложный и многоступенчатый процесс обогащения урана, в результате которого доля урана-235 повышается.

Бомба на основе урана стала первым ядерным оружием, использованным человеком в боевых условиях (бомба «Малыш», сброшенная на Хиросиму). Из-за ряда недостатков (трудности получения, разработки и доставки) на данный момент не распространены, уступая более совершенным бомбам на основе других радиоактивных элементов с более низкой критической массой.

Плутониевая бомба

Первым ядерным зарядом, взорванным в испытательных целях, было ядерное устройство «Gadget», «Штуковина» (англ. gadget — приспособление, безделушка) — прототип плутониевой бомбы «Толстяк», сброшенной на Нагасаки. Испытания проводились на полигоне неподалеку от г. Аламогордо в штате Нью-Мексико.

Конструктивно эта бомба представляла собой несколько сфер, вложенных друг в друга:

1. Импульсный нейтронный инициатор (ИНИ, «ёжик», «урчин» (англ. urchin)) — 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 короткоживущий полоний-210 заменён долгоживущим плутонием-238, также способным при смешении с бериллием к мощному нейтронному импульсу.
2. Плутоний. Желателен максимально чистый изотоп плутоний-239, хотя для увеличения стабильности физических свойств (плотности) и улучшения сжимаемости заряда плутоний легируется небольшим количеством галлия.
3. Оболочка (англ. tamper), служащая отражателем нейтронов (из урана).
4. Обжимающая оболочка (англ. pusher) из алюминия. Обеспечивает бо́льшую 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 — боратола и ТАТВ.
6. Корпус, изготовленный из дюралевых штампованных элементов - две сферических крышки и пояс, соединяемых болтами.

Ядерный клуб

Боевой железнодорожный ракетный комплекс БЖРК 15П961 «Молодец» c межконтинентальной ядерной ракетой

В 1963 году, когда только четыре государства имели ядерные арсеналы, правительство Соединенных Штатов делало прогноз, что в течение предстоящего десятилетия появится от 15 до 25 государств, обладающих ядерным оружием; другие же государства предсказывали, что это число может даже возрасти до 50. По состоянию на 2004 год известно, что только у восьми государств есть ядерные арсеналы. Сильный режим нераспространения — его олицетворяют МАГАТЭ и Договор — помог резко замедлить предполагавшиеся темпы распространения.

Из доклада ООН, 2005 год [1]

В «ядерный клуб» — группу стран, располагающих ядерным оружием, входят США (c 1945), Россия (изначально Советский Союз: с 1949), Великобритания (1952), Франция (1960), Китай (1964), Индия (1974), Пакистан (1998) и КНДР (2006).

Израиль не комментирует информацию о наличии у него ядерного оружия, однако, по мнению некоторых экспертов, обладает арсеналом порядка 200 зарядов (по оценкам бывшего президента США Джимми Картера — 150^[2]).

Небольшой ядерный арсенал был у ЮАР, но все шесть ядерных зарядов были добровольно уничтожены. Полагают, что ЮАР проводила ядерные испытания в районе острова Буве. ЮАР — единственная страна, которая самостоятельно разработала ядерное оружие и при этом добровольно от него отказалась.

В 1990—1991 гг. Украина, Белоруссия и Казахстан, на территории которых находилась часть ядерного вооружения СССР, передали его Российской Федерации, а после подписания в 1992 году Лиссабонского протокола были объявлены странами, не имеющими ядерного оружия. При этом Белоруссия и Казахстан передали ядерное оружие безвозмездно, а Украина передала его при условии признания Россией границ Украины (пока обе они в СНГ) на момент распада СССР (т.е. с полуостровом Крым).

Близко подошедшим к созданию ядерной бомбы считается Иран.

В разные годы в наличии военных ядерных программ также подозревались Бразилия, Ливия, Ирак и Республика Корея.

США осуществили первый в истории ядерный взрыв мощностью 20 килотонн 16 июля 1945 года в пустыне Аламогордо (штат Нью-Мексико). 6 и 9 августа 1945 ядерные бомбы были сброшены, соответственно, на японские города Хиросима и Нагасаки.

СССР испытал своё первое ядерное устройство мощностью 22 килотонн 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне.

Великобритания произвела первый надводный ядерный взрыв мощностью 25 килотонн 3 октября 1952 года в районе островов Монте-Белло (северо-западнее Австралии).

Франция провела наземные испытания ядерного заряда мощностью 20 килотонн 13 февраля 1960 года в оазисе Регган (Алжир).

КНР взорвала ядерную бомбу мощностью 20 килотонн 16 октября 1964 года на озере Лобнор.

Индия произвела подземное испытание ядерного заряда мощностью 20 килотонн 18 мая 1974 года на полигоне Покхаран, но официально не признала себя обладателем ядерного оружия. Это было сделано лишь после подземных испытаний пяти ядерных взрывных устройств, включая 30-килотонную термоядерную бомбу, которые прошли на полигоне Покхаран 11-14 мая 1998 года.

Пакистан провёл подземные испытания шести ядерных зарядов мощностью 18 килотонн каждый 28 мая 1998 года в провинции Белуджистан в качестве симметричного ответа на индийские ядерные испытания 1974 и 1998 годов.

КНДР провела первое подземное испытание ядерной бомбы предположительной мощностью 1 килотонна 9 октября 2006 года и второе мощностью 10 - 20 килотонн 25 мая 2009 года.

Запасы ядерного оружия в мире

Количество боеголовок по данным «Бюллетеня ядерных испытаний»

	1947	1952	1957	1962	1967	1972	1977	1982	1987	1992	2002
США	32	1005	6444		30893						10600
СССР/Россия		50	660		8339					13000	8600
Великобритания			20		270						200
Франция					36						350
Китай					25						400
Индия + Пакистан											<100
Израиль											≈200
Итого	32	1055	7124	>30000	39563	>40000	≈49000	≈57000	63484	<40000	<20450

См. также

• Стратегические ядерные силы Российской Федерации
• Ядерная зима
• Ядерный клуб
• Ядерная мина
• Ядерный чемоданчик
• Царь-бомба
• Граунд Зеро
• Договор о нераспространении ядерного оружия
• Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний
• МАГАТЭ
• Грязная бомба
• Термоядерное оружие
• Группа ядерных поставщиков

Примечания

1. ↑ В. Б. Адамский, Ю. Н. Смирнов, Ю. А. Трутнев. Сверхмощные ядерные взрывы в США и СССР как проявление научно-технической и государственной политики в годы холодной войны. Доклад на международной конференции в Вене в октябре 1999 г.
2. ↑ Джимми Картер посчитал ядерные боеголовки Израиля (26.05.2008)

Ссылки

• На Викискладе есть медиафайлы по теме Ядерное оружие
• Памятка населению по защите от атомного оружия. Второе издание. Москва 1954. (формат djvu)
• Энциклопедия ядерного оружия
• Подробное техническое описание первых зарядов (англ.)
• Проект «Хиросима» (историческая справка, видеоматериалы, документы)
• Когда Россия будет иметь атомную бомбу? — исследование американских ученых; брошюра 1948 года
• С.Лозунько. Атомное оружие. У кого сколько?, 2007.
• Создатель советской атомной бомбы Ю.Б.Харитон
• База данных по всем, проведеным различными странами, ядерным взрывам (австралийский правительственный сайт). (англ.)
• Подготовка и испытание самой мощной термоядерной бомбы мощностью 50 мегатонн.

(англ.)