Ядерное оружие. Поражающие факторы ядерного оружия. Виды ионизирующих излучений. Методы обнаружения и измерения ионизирующих излучений.
Применение в войне ОМП приведет к появлению новых категорий пораженных, существенно изменится величина и структура санитарных потерь.
Основными направлениями, на которые расходуются военные ассигнования, является поиск новых и совершенствование принятых на вооружение средств массового поражения. Главное место среди этих средств по-прежнему отводится ядерному оружию. Так в США имеется более 25 тыс. ядерных боеголовок, любая из которых в 30 раз сильнее бомбы, сброшенной на Хиросиму и Нагасаки.
Рис.14 Взрыв атомной бомбы в Нагасаки (1945)
Мощность ядерных боеприпасов характеризуется тротиловым эквивалентом, то есть таким количеством тротила, энергия взрыва данного боеприпаса. Тротиловый эквивалент выражают в тоннах (Т), килотоннах (КТ), мегатоннах (МТ).
В зависимости от мощности ядерные боеприпасы делятся на калибры:
1. сверхмалый – до 1 тыс. т;
2. малый – от 1 до 10 тыс. т. включительно;
3. средний – от 10 до 100 тыс. т. включительно;
4. крупный – от 100 до 1 млн. т. включительно;
5. сверхкрупный – свыше 1 млн. т.
Ядерное оружие в боевых действиях будет применяться в соответствии с общетактическими принципами:
1. на главном направлении и для выполнения важнейших задач в бою;
2. массировано;
3. внезапно;
4. во взаимодействии с другими средствами поражения.
Задачи, решаемые применением ядерного оружия
1. уничтожение средств массового поражения, и в первую очередь, ядерного оружия;
2. нанесение поражения живой силе и боевой технике противника;
3. нарушение управления войсками, ракетными средствами и авиацией;
4. уничтожение КП и НП, центров управления ракетами и авиацией;
5. дезорганизация работы тыла, уничтожение материальных средств и запасов противника.
В январе 1939 г. немецкими физиками Ганном, Штрасманом и Оппенгеймером была открыта реакция деления атомного ядра урана под действием нейронов на два осколка с выделением большого количества энергии.
В ядерных боеприпасах используются ядерные реакции двух типов:
1. реакция деления изотопов тяжелых элементов (урана и плутония);
2. реакция синтеза тяжелых изотопов водорода и лития.
В качестве ядерных зарядов деления в ядерных боеприпасах используются изотопы урана-235,233 и плутония-239. Ядерные заряды, где используются, делящиеся вещества иногда называют ядерными зарядами типа «деление». Деление ядер урана и плутония в ядерных боеприпасах начинается под действием потока нейтронов.
Основными элементами ядерного боеприпаса являются:
1 ядерный заряд делящегося вещества;
2. источник нейтронов;
3. отражатели нейтронов;
4. заряд обычного взрывчатого вещества;
5. электродетонаторы;
6. оболочка ядерного боеприпаса.
Обычно в качестве источника нейтронов используется бериллий в смеси полонием. Альфа-частицы, испускаемые при распаде ядер полония, бомбардируют ядра бериллия, которые распадаясь. Испускают быстрые нейтроны с энергией 10 МэВ.
Цепная ядерная реакция может развиваться не в любом количестве ядерного вещества. В небольшой массе ядерного вещества большая часть образующихся при делении вторичных нейтронов, будет вылетать за пределы вещества, не вызывая последующих делений.
Наименьшая масса делящегося вещества, в которой при данных условиях может развиваться цепная ядерная реакция, называется критической массой. Масса ядерного вещества меньше критической называется подкритической, а превышающая критическую- надкритической массой. Величина критической массы зависит от конструкции заряда, плотности вида и чистоты делящегося вещества, отражателей и источника нейтронов и др.
До взрыва ядерного боеприпаса делящееся вещество в заряде находится в подкритическом состоянии, т.е. масса его меньше критической. Если бы в заряде масса делящегося вещества была критической или надкритической, то мог бы произойти самопроизвольный взрыв такого боеприпаса в любое время при попадании в него или при возникновении в самом заряде вещества – даже одного нейтрона. Поэтому перевод подкритической массы в критическую (надкритическую) осуществляется в момент взрыва. Это достигается несколькими способами.
Имеется два типа ядерных боеприпасов – пушечного и имплозивного типа.
В ядерном заряде пушечного типа делящееся вещество, до момента взрыва, разделено на две или несколько частей, масса каждой из которых меньше критической, расположенных на некотором расстоянии друг от друга для быстрого соединения этих частей в одно целое и перевода ядерного заряда в надкритическое состояние применяется взрыв обычных взрывчатых веществ (тротил, гексоген и др.). В момент взрыва этих веществ все части ядерного заряда соединяются в единое целое, масса делящегося вещества становится больше критической, в нем протекает цепная ядерная реакция деления и происходит ядерный взрыв. Такие заряды сравнительно просты по конструкции, имеют небольшие размеры и могут быть использованы для снаряжения.
В ядерном заряде имплозивного типа делящееся вещество до момента взрыва представляет собой единое целое, но размеры и плотность его таковы, что система находится в подкритическом состоянии.
Вокруг ядерного заряда расположены заряды обычного ВВ, при одновременном подрыве которых делящееся вещество подвергается сильному обжатию, вследствие чего плотность его возрастает в несколько раз, т.е. масса подкритическая переходит в критическую и начинается цепная реакция деления. Известно, что величина критической массы обратно пропорциональна квадрату плотности делящегося вещества. Если плотность делящегося вещества увеличить вдвое, то вес критической массы уменьшается в 4 раза, если втрое – то в 9 раз.
В термоядерных зарядах использованы принципы синтеза ядер легких элементов (дейтерия и трития). Эта реакция протекает при температуре в десятки миллионов градусов. Поэтому в качестве запального устройства в этих зарядах используются ядерные заряды деления. В термоядерных боеприпасах вслед за взрывной реакцией деления, вызывающей нагрев легких ядер, происходит интенсивная реакция соединения ядер атомов дейтерия и трития, сопровождающаяся выделением огромного количества энергии. Поэтому термоядерные взрывы происходят в две стадии – сначала идет взрывная реакция деления ядерного заряда, являющегося как бы детонатором – затем реакция синтеза. При соединении всех ядер, содержащихся в 1 г дейтерий тритиевой смеси, выделяется примерно столько же энергии, сколько при взрыве 80 тонн тротила. Такие заряды работают по схеме «деление – синтез». Если в качестве оболочки этого заряда использовать уран-238, ядра которого делятся под воздействием быстрых нейтронов, образующихся в результате реакции синтеза легких ядер, то мощность боеприпаса резко возрастает. Заряды этого типа работают по схеме «деление – синтез – деление». Они имеют ядерный заряд из делящегося вещества, термоядерный заряд из дейтерия и оболочку из природного урана- 238, которая является его третьим зарядом. Это боеприпасы комбинированного типа.
Виды ядерных взрывов.
В зависимости от положения центра ядерного взрыва относительно поверхности различают – наземный, воздушный, надводный, подводный, подземный и высотный.
Наземным называется взрыв на поверхности земли или в воздухе на высоте, при котором светящаяся область касается поверхности земли. Взрыв характеризуется сильным радиоактивным загрязнением местности. Применяется для поражения заглубленных объектов и войск. Находящихся в прочных укрытиях, когда допустимо или желательно сильное радиоактивное заражение местности.
Воздушным называется взрыв на высоте, при котором светящаяся область не касается поверхности земли. Применяется для уничтожения боевой техники и личного состава на поле боя. Радиоактивное заражение местности отсутствует.
Подземным называется взрыв, произведенный под землей. При подземном взрыве образуется воронка с выбрасыванием грунта. Осуществляется, как правило, при заблаговременной установке ядерного боеприпаса с целью создания радиоактивного загрязнения и для разрушения особо прочных подземных сооружений.
Высотным взрывом называется взрыв, произведенный выше границы тропосферы, на высоте 10 и более километров.
Подводным называется взрыв, произведенный под водой. При этом выбрасывается столб воды с грибовидным облаком на его вершине, который называется взрывным султаном. Падение воды приводит к образованию у основания этого султана радиоактивного тумана состоящего из капель, водяных брызг и вихревого кольца базисной волны. В последующем из взрывного султана и базисной волны образуются водяные облака, из которых выпадает радиоактивный дождь.
Характеристика нейтронного оружия
Нейтронный боеприпас по своему предназначению относится к тактическому ядерному оружию. Нейтронный боеприпас представляет собой малогабаритный термоядерный заряд, устройство и способы применения рассчитаны на максимальное использование проникающей радиации, составными частями которой являются поток нейтронов и сопутствующее гамма-излучение.
Это оружие, являясь атомным оружием, обладает всеми поражающими факторами ядерного взрыва. Однако основу поражающего действия нейтронного боеприпаса составляет проникающая радиация (мощный поток быстрых нейтронов) на долю которой приходится от 60% до 80% энергии взрыва.
Влияние других поражающих факторов -ударной волны и светового излучения примерно в 10 раз слабее, чем у обычного ядерного оружия тактического назначения такой же мощности.
