Я́ДЕРНЫЙ ВЗРЫВ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
Я́ДЕРНЫЙ ВЗРЫВ, неуправляемый процесс высвобождения большого количества энергии за малый промежуток времени в результате ядерных цепных реакций деления либо термоядерных реакций синтеза (термоядерный взрыв).
Для осуществления Я. в. в результате ядерной цепной реакции деления необходимо, чтобы масса делящегося вещества (235U, 239Pu и др.) превысила критическую массу Mкp, зависящую от плотности вещества и его геометрич. конфигурации. Для природного 235U при сферич. форме заряда Мкр≈50 кг. Переход в надкритичное состояние (М>Мкр) осуществляется быстрым сближением нескольких частей делящегося материала. Обычно для сближения используется химич. взрыв, вызывающий сжатие (имплозию) делящегося материала, что уменьшает Mкр. В каждом акте деления выделяется энергия ≈ 200 МэВ (≈ 1 МэВ на 1 нуклон делящегося ядра). При делении 1 кг 235U выделяется энергия порядка 1014 Дж, что эквивалентно энерговыделению при взрыве 20 кт тротила.
Преимущество термоядерных реакций синтеза над реакциями деления в Я. в. связано с значительно бóльшим (в 5 раз) энерговыделением на 1 г вещества. Это обусловливает значительно бóльшую мощность термоядерных взрывных устройств по сравнению с ядерными (может достигать 105–106 т тротилового эквивалента и выше). Для осуществления термоядерного взрыва также необходимы высокие темп-pa и плотность. В термоядерном взрывном устройстве это создаётся при помощи ядерной бомбы, служащей детонатором.
Я. в. принято классифицировать по мощности ядерного заряда и местоположению (высоте) центра взрыва. Условно мощность Я. в. подразделяется на сверхмалую (менее 1 кт тротилового эквивалента), малую (1–10 кт), среднюю (10–100 кт), большую (100 кт – 1 Мт) и сверхбольшую (св. 1 Мт). По высоте точки взрыва различают следующие виды Я. в.: космический – на высоте более 100 км; высотный – выше границы тропосферы Земли (св. 10 км); воздушный – на высоте, при которой светящаяся область взрыва не касается поверхности земли (воды), но не выше 10 км; наземный (надводный) – на поверхности земли (воды) или на такой высоте, когда светящаяся область взрыва касается поверхности земли (воды); подземный – ниже поверхности земли с выбросом или без выброса (камуфлетный Я. в.) грунта; подводный – ниже поверхности воды.
К поражающим факторам Я. в. относятся: ударная волна, световое излучение, радиоактивное заражение, проникающая радиация, электромагнитный импульс. Действие поражающих факторов изменяется в зависимости от вида Я. в. Так, при воздушном Я. в. образуется мощная ударная волна, которая, достигая поверхности Земли, вызывает разрушения. Выделившаяся энергия в течение нескольких микросекунд передаётся окружающей среде. Образующийся ярко светящийся огненный шар расширяется вначале за счёт лучистой теплопроводности, а затем вместе с распространением ударной волны. По мере расширения темп-pa шара падает, через 10–2–10–1 с шар достигает макс. радиуса (150 м для бомбы в 20 кт). За время свечения (до нескольких секунд) в электромагнитное излучение переходит 10–20% энергии Я. в.; излучение вызывает пожары, ожоги. Разреженный нагретый воздух, несущий радиоактивные продукты Я. в., поднимается вверх и через неск. минут достигает высоты 10–15 км. После этого облако Я. в. расплывается на сотни км и более. Радиоактивные частицы выпадают на поверхность земли, образуя радиоактивный след Я. в. Особенно опасен наземный Я. в., когда огненный шар, касаясь поверхности Земли, поднимает вверх пыль, радиоактивные частицы прилипают к частицам земли и выпадают вблизи эпицентра Я. в. в концентрации, летальной для человека. При Я. в. образуется мощный поток нейтронов и γ-излучения (1% всей выделяющейся энергии), который, достигая поверхности Земли, может создавать летальную дозу излучения.
Первый Я. в. произведён в США 16.7.1945 близ Аламогордо (штат Нью-Мексико) в рамках «Манхэттенского проекта». В СССР первый Я. в. произведён в 29.8.1949, термоядерный – 12.8.1953. Подземные Я. в. активно использовались и в мирных целях, напр. при проведении крупномасштабных горных работ, в сейсмической разведке для изучения строения Земли. Однако с 1996 они запрещены междунар. договором наряду с любыми др. ядерными испытаниями.