16 Temmuz 1945'te New Mexico'daki ABD Hava Kuvvetleri Üssü'nde, sonraki tüm insanlık tarihini değiştiren bir olay gerçekleşti. Yerel saatte 5 saat 30 dakika sonra, TNT'de 20 kilometre kapasiteli dünyanın ilk nükleer bomba aleti burada patlatıldı. Görgü tanıklarının ifadesine göre, patlamanın parlaklığı öğlen saatlerinde güneş ışığını önemli ölçüde aştı ve bulut şeklindeki mantar şekli sadece beş dakika içinde 11 kilometreye ulaştı. Bu başarılı denemeler yeni bir insanlık çağının başlangıcıydı - nükleer. Birkaç ay içinde Hiroşima ve Nagazaki halkı, yaratılan silahın gücünü ve öfkesini tam olarak yaşayacaklar.
Amerikalılar nükleer bir bomba üzerinde uzun süre tekelleşmediler ve önümüzdeki dört on yıl ABD ile SSCB arasında Soğuk Savaş denilen tarih kitaplarında yer alan zorlu bir çatışma dönemi oldu. Günümüzde nükleer silahlar, herkesin dikkate alması gereken en önemli stratejik faktördür. Bugün, seçkin nükleer kulüp aslında sekiz devlet içeriyor, birkaç ülke daha nükleer silah yaratma konusunda ciddi rol oynuyor. Suçlamaların çoğu ABD ve Rusya'nın cephaneliğinde.
Nükleer patlama nedir? Neye benziyorlar ve nükleer bir patlamanın fiziği nedir? Modern nükleer silahlar yetmiş yıl önce Japon şehirlerine atılan suçlamalardan farklı mı? Peki ve asıl şey: Bir nükleer patlamanın ana çarpıcı faktörleri nelerdir ve etkilerine karşı savunma yapmak mümkün müdür? Bütün bunlar bu materyalde tartışılacak.
Bu konunun tarihinden itibaren
19. yüzyılın sonu ve 20. yüzyılın ilk çeyreği nükleer fizik için benzeri görülmemiş bir atılım ve şaşırtıcı başarılar dönemi oldu. 1930'ların ortalarına gelindiğinde, bilim adamları nükleer bir yük oluşturmayı mümkün kılan teorik keşiflerin neredeyse hepsini yapmıştı. 1930'ların başında, atom çekirdeği ilk bölündü ve 1934'te Macar fizikçi Silard bir nükleer reaktörün tasarımını patentledi.
1938'de üç Alman bilim adamı - Fritz Strassmann, Otto Hahn ve Lisa Meitner - nötron bombardımanı sırasında uranyumun bölünme sürecini keşfetti. Bu, Hiroşima'ya giden son duraktı, yakında Fransız fizikçi Frederic Joliot-Curie bir uranyum bombasının tasarımı için patent aldı. 1941'de Fermi nükleer zincir reaksiyon teorisini tamamladı.
Bu zamanda, dünya kaçınılmaz bir şekilde yeni bir küresel savaşa girdi, bu yüzden benzeri görülmemiş bir kırma gücüne sahip silahlar yaratmayı amaçlayan bilim adamlarının araştırması farkedilmeden gidemedi. Bu tür çalışmalara büyük ilgi, Hitler'in Almanya liderliğini gösterdi. Mükemmel bir bilim okuluna sahip olan bu ülke, nükleer silah üreten ilk ülke olabilir. Bu umut, çoğu Alman karşıtı olan önde gelen bilim adamlarını büyük ölçüde rahatsız ediyordu. Ağustos 1939'da arkadaşı Sylard'ın isteği üzerine Albert Einstein, ABD Başkanı'na Hitler'de nükleer bomba tehlikesi olduğunu belirten bir mektup yazdı. Bu yazışmaların sonucu önce Uranyum Komitesi, sonra da Amerikan nükleer silahlarının yaratılmasına yol açan Manhattan Projesi oldu. 1945’te ABD’de üç bomba vardı: plütonyum “küçük şey” (Gadget) ve “şişman adam” (Şişman çocuk) ve ayrıca uranyum “Küçük çocuk” (Küçük çocuk). Amerikan KB'nin “ebeveynleri” bilim adamları Fermi ve Oppenheimer.
New Mexico'daki sitede 16 Temmuz 1945, "küçük şeyleri" baltaladı ve Ağustos ayında, "Çocuk" ve "Şişman Adam" Japon şehirlerine düştü. Bombalamanın sonuçları ordunun tüm beklentilerini aştı.
1949'da Sovyetler Birliği'nde nükleer silahlar ortaya çıktı. 1952'de, Amerikalılar ilk önce çürüme değil, nükleer füzyona dayanan ilk cihazı test etti. Yakında termonükleer bomba SSCB'de yaratıldı.
1954'te Amerikalılar 15 megaton trinitrotoluen cihazı patlattı. Ancak tarihteki en güçlü nükleer patlama birkaç yıl sonra gerçekleşti - Novaya Zemlya'da 50 megatonluk bir Çar-Bomba patladı.
Neyse ki, hem SSCB hem de ABD'de büyük çapta bir nükleer savaşın neye yol açabileceğini çabucak anladılar. Bu nedenle, 1967'de süper güçler NPT Yayılma Önleme Anlaşmasını imzaladılar. Daha sonra, bu alanla ilgili bir dizi anlaşma geliştirildi: SALT-I ve SALT-II, START-I ve START-II, vb.
SSCB'de nükleer patlamalar Novaya Zemlya'da yapıldı ve Kazakistan'da Amerikalılar nükleer silahlarını Nevada eyaletindeki bir test sahasında test ettiler. 1996 yılında, nükleer silahların test edilmesini yasaklayan bir anlaşmayı kabul ettik.
Atom bombası nasıl?
Bir nükleer patlama, bir nükleer fisyon veya sentez reaksiyonu sonucu oluşan muazzam miktarda enerjiyi serbest bırakmanın kaotik bir işlemidir. Benzer ve karşılaştırılabilir güç süreçleri yıldızların derinliklerinde meydana gelir.
Nötronlar absorbe edildiğinde herhangi bir maddenin atomunun çekirdeği bölünür, ancak periyodik tablonun çoğu elementi için bu, önemli miktarda enerji harcamasını gerektirir. Bununla birlikte, nötronların etkisi altında, hatta en az enerjiye sahip olan böyle bir reaksiyonu yapabilen elementler vardır. Onlar bölünebilir denir.
Uranyum-235 veya plütonyum-239 izotopları nükleer silahların yaratılmasında kullanılır. İlk element yer kabuğunda bulunur, doğal uranyumdan (zenginleştirme) izole edilebilir ve nükleer reaktörlerde yapay olarak silah dereceli plütonyum elde edilir. Teorik olarak nükleer silahlarda kullanılabilecek başka bölünebilir unsurlar da var, ancak bunların alınması büyük zorluklar ve maliyetlerle ilişkili, bu yüzden neredeyse hiç kullanılmıyorlar.
Bir nükleer reaksiyonun temel özelliği, kendi kendine yeten doğası olan zinciridir. Bir atom nötronlarla ışınlandığı zaman, büyük miktarda enerji salınmasıyla iki parçaya ayrılır ve sırayla komşu çekirdeklerin parçalanmasına neden olabilecek iki ikincil nötron da ayrılır. Böylece işlem basamaklıdır. Kısa sürede nükleer zincir reaksiyonunun bir sonucu olarak, yüksek sıcaklıkta plazma şeklinde çürüyen çekirdeklerin ve atomların muazzam miktarda “fragmanları”: nötronlar, elektronlar ve elektromanyetik radyasyon kantı çok sınırlı bir hacimde oluşur. Bu pıhtı hızla genişliyor ve muazzam yıkıcı güç şok dalgası oluşturuyor.
Modern nükleer silahların ezici çoğunluğu, bir zincir bozunum reaksiyonu temelinde değil, yüksek sıcaklıklarda ve yüksek basınçta başlayan hafif elementlerin çekirdeklerinin birleşmesinden kaynaklanmaktadır. Bu durumda, uranyum veya plütonyum gibi çekirdeğin çürümesinden daha fazla miktarda enerji açığa çıkar, ancak prensip olarak sonuç değişmez - yüksek sıcaklıkta bir plazma bölgesi oluşur. Bu tür dönüşümlere termonükleer füzyon reaksiyonları denir ve bunların kullanıldığı şarjlar termonükleerdir.
Ayrı ayrı, fisyon enerjisinin (veya sentezinin) çoğunun hasar faktörlerinden birine yönlendirildiği özel tipte nükleer silahlar hakkında da söylenmelidir. Bunlar arasında sert radyasyon akımı üreten nötron cephanelerinin yanı sıra, alanın maksimum radyasyon kirliliğini sağlayan sözde kobalt bombası yer alıyor.
Nükleer patlamalar nelerdir?
Nükleer patlamaların iki ana sınıflandırması vardır:
- güç;
- patlama sırasındaki yere (şarj noktasına) göre.
Güç, bir nükleer patlamanın tanımlayıcı özelliğidir. Bu tamamen yıkım bölgesinin yarıçapına ve radyasyonla kirlenmiş alanın boyutuna bağlıdır.
Bu parametreyi tahmin etmek için TNT eşdeğeri kullanılır. Karşılaştırılabilir enerji elde etmek için ne kadar trinitrotoluenin patlatılması gerektiğini gösterir. Bu sınıflandırmaya göre, aşağıdaki nükleer patlama türleri vardır:
- ultra küçük;
- küçük;
- ortam;
- büyük;
- Ekstra büyük.
Çok hafif (1 kT'ye kadar) patlamada, 200 metreden daha büyük olmayan bir ateş topu ve 3,5 km yüksekliğinde bir mantar bulutu oluşur. Süper büyük olanlar 1 mT'den daha fazla güce sahipler, ateş topu 2 km'yi aşıyor ve bulutun yüksekliği 8,5 km.
Eşit derecede önemli bir özellik, patlamadan önceki nükleer yükün ve bunun meydana geldiği ortamın yeridir. Bu temelde, aşağıdaki nükleer patlama türleri ayırt edilir:
- Aspire edilen. Merkezi onlarcaya kadar birkaç metre, hatta yerden yüzlerce kilometre yükseklikte olabilir. İkinci durumda, yüksek irtifa kategorisine aittir (15 ila 100 km). Bir hava nükleer patlaması küresel bir flaş şekline sahiptir;
- Uzay. Bu kategoriye girebilmek için 100 km'den daha yüksek bir yüksekliğe sahip olması gerekir;
- Zemin. Bu grup sadece yeryüzündeki yüzeyleri değil, aynı zamanda birkaç metre yüksekliğinde olan patlamaları da içeriyor. Toprağın serbest bırakılmasıyla ve onsuz geçerler;
- Yeraltı. Atmosferdeki, Dünyadaki, Su Altındaki ve Uzaydaki (1963) Nükleer Silahları Test Etme Yasağı Anlaşması'nın imzalanmasından sonra, bu tür nükleer silahları test etmenin tek yolu idi. Birkaç ondan yüzlerce metreye kadar farklı derinliklerde gerçekleştirilir. Yerin kalınlığı altında, bir oyuk veya bir çökme kolonu oluşur, şok dalgasının kuvveti önemli ölçüde zayıflar (derinliğe bağlı olarak);
- Su Üstünde. Yüksekliğine bağlı olarak temassız ve temas halinde olabilir. İkinci durumda, bir sualtı şok dalgasının oluşumu;
- Sualtı. Derinliği onlarca metreden yüzlerce metreye kadar farklı. Bu temelde kendine has özellikleri vardır: “Sultan” ın varlığı veya yokluğu, radyoaktif kirlenmenin doğası, vb.
Nükleer bir patlamada ne olur?
Reaksiyonun başlamasından sonra, kısa bir süre içinde ve çok sınırlı bir hacimde önemli miktarda ısı ve ışıma enerjisi yayılır. Sonuç olarak, bir nükleer patlamanın merkezinde sıcaklık ve basınç muazzam değerlere yükseldi. Uzaktan, bu aşama çok parlak bir ışık noktası olarak algılanıyor. Bu aşamada, enerjinin çoğu, esas olarak spektrumun X-ışını kısmında elektromanyetik radyasyona dönüştürülür. Birincil denir.
Süpersonik hızlarda ortamdaki hava ısıtılır ve patlama noktasından çıkarılır. Bir bulut oluşur ve ondan kopan bir şok dalgası oluşur. Bu, reaksiyonun başlamasından yaklaşık 0.1 ms sonra meydana gelir. Soğudukça bulut, enfekte toprak parçacıkları ve hava boyunca sürükleyerek büyür ve yükselmeye başlar. Nükleer bir patlamadan bir huni oluşumu merkez üssünde.
Bu sırada meydana gelen nükleer reaksiyonlar, gama ışınları ve nötronlardan yüksek enerjili elektronlara ve atom çekirdeğine kadar bir dizi farklı radyasyonun kaynağı haline geldi. Nükleer patlamaların nüfuz edici radyasyonu bu şekilde ortaya çıkar - nükleer silahların en önemli zarar verici faktörlerinden biri. Ek olarak, bu radyasyon, çevreleyen maddenin atomlarını etkiler ve bölgeyi enfekte eden radyoaktif izotoplara dönüştürür.
Gama radyasyonu, çevredeki atomları iyonize ederek yakındaki elektronik cihazları devre dışı bırakan elektromanyetik bir darbe (EMP) oluşturur. Yüksek irtifa atmosfer patlamalarının elektromanyetik darbesi, zeminden veya alçak irtifadan çok daha büyük bir alana yayılır.
Tehlikeli atom silahları nedir ve nasıl korunur?
Nükleer bir patlamanın ana çarpıcı faktörleri:
- ışık emisyonu;
- şok dalgası;
- delici radyasyon;
- alanın kirlenmesi;
- elektromanyetik nabız.
Bir toprak patlaması hakkında konuşursak, enerjisinin yarısı (% 50) şok dalgası ve huni oluşumuna gider, yaklaşık% 30'u bir nükleer patlamanın radyasyonundan,% 5'i elektromanyetik bir darbeden ve nüfuz eden radyasyondan ve% 15'inin arazinin kirlenmesinden gelir.
Bir nükleer patlamanın hafif radyasyonu, nükleer silahların en önemli zarar verici faktörlerinden biridir. Spektrumun ultraviyole, kızılötesi ve görünür kısımlarından radyasyon içeren güçlü bir radyant enerji akışıdır. Kaynağı, varlığın erken aşamalarında (ateş topu) bir patlama bulutu. Bu anda, 6 ila 8 bin ° C arasında bir sıcaklığa sahiptir.
Işık radyasyonu neredeyse anında yayılır, bu faktörün süresi saniye cinsinden (maksimum 20 saniyeye kadar) hesaplanır. Ancak kısa süreye rağmen, ışık radyasyonu çok tehlikelidir. Merkez üssünden kısa bir mesafede, tüm yanıcı malzemeleri yakar ve bir mesafede büyük çapta yangın ve yangınlara yol açar. Patlamadan çok uzakta olsa bile görme organlarına ve cilt yanıklarına zarar verebilir.
Radyasyon düz bir çizgide yayıldığından, saydam olmayan herhangi bir bariyer buna karşı bir savunma haline gelebilir. Bu zararlı faktör, duman, sis veya toz varlığında önemli ölçüde zayıflar.
Bir nükleer patlamanın şok dalgası, nükleer silahların en tehlikeli faktörüdür. İnsanlara verilen zararın yanı sıra, nesnelerin hasar görmesi ve zarar görmesi de tam olarak etkisinden kaynaklanmaktadır. Şok dalgası, merkez üssünden her yöne hareket eden besiyerinin (su, toprak veya hava) keskin bir sıkıştırma alanıdır. Atmosferik patlama hakkında konuşursak, şok dalgasının hızı 350 m / s'dir. Artan mesafe arttıkça hızı da düşer.
Bu zarar verici faktör aşırı basınç ve hız nedeniyle doğrudan bir etkiye sahiptir, ayrıca bir insan taşıdığı çeşitli döküntülerden zarar görebilir. Dalga merkez üssüne daha yakın olması, yeraltı tesislerini ve iletişimlerini azaltabilecek ciddi sismik titreşimlere neden olur.
Deprem merkezinin yakın çevresinde ne binaların ne de özel barınakların bir şok dalgasına karşı koruma sağlayamayacağı anlaşılmalıdır. Ancak, ondan oldukça uzakta oldukça etkilidirler. Bu faktörün yıkıcı gücü, arazinin kıvrımlarını önemli ölçüde azaltır.
Penetran radyasyon. Bu zarar verici faktör, patlamanın merkez üssünden yayılan nötronlar ve gama ışınlarından oluşan bir sert radyasyon akımıdır. Işık etkisi gibi etkisi kısa sürelidir, çünkü atmosfer tarafından şiddetle emilir. Nükleer bir patlamadan sonra nüfuz edici radyasyon 10-15 saniye boyunca tehlikelidir. Aynı nedenden ötürü, merkez üssünden nispeten kısa bir mesafede bulunan bir kişiyi etkileyebilir - 2-3 km. Ondan çıkarıldığında, radyasyona maruz kalma seviyesi hızla azalır.
Vücudumuzun dokularından geçerken, partiküllerin akışı molekülleri iyonize eder, biyolojik işlemlerin normal akışını bozar, bu da vücudun en önemli sistemlerinin bozulmasına yol açar. Şiddetli lezyonlarda radyasyon hastalığı oluşur. Bu faktör bazı malzemeler üzerinde yıkıcı bir etkiye sahiptir ve ayrıca elektronik ve optik aygıtları da bozar.
Nüfuz edici radyasyona karşı korumak için, emici malzemeler kullanılır. Gama radyasyonu için, bunlar önemli bir atom kütlesine sahip ağır elementlerdir: örneğin kurşun veya demir. Bununla birlikte, bu maddeler nötronları kötü şekilde yakalar, ayrıca bu partiküller metallerde indüklenmiş radyoaktiviteye neden olur. Nötronlar sırayla lityum veya hidrojen gibi hafif elementler tarafından iyi emilirler. Nesnelerin veya askeri teçhizatın karmaşık korunması için çok katmanlı malzemeler kullanılır. Örneğin, bir maden tesisinin MBR başkanı, betonarme ve lityumlu tanklarla tarandı. Nükleer karşıtı barınaklar inşa ederken, çoğu zaman yapı malzemelerine bor eklenir.
Elektromanyetik nabız. İnsan veya hayvan sağlığını etkilemeyen ancak elektronik cihazları devre dışı bırakan çarpıcı bir faktör.
Güçlü bir elektromanyetik alan, çevre üzerindeki sert atomlara maruz kalmanın bir nükleer patlamasından sonra meydana gelir. Etkisi kısa (birkaç milisaniye), ancak ekipmana ve elektrik hatlarına zarar vermek için de yeterli. Havanın güçlü iyonlaşması, radyo iletişiminin ve radar istasyonlarının normal çalışmasını engeller, bu nedenle nükleer silahların patlatılması füze saldırı uyarı sistemini kör etmek için kullanılır.
EMR'ye karşı korumanın etkili bir yolu, elektronik ekipmanların korunmasıdır. Uygulamada yıllardır kullanılmaktadır.
Radyasyon kirliliği. Bu hasar faktörünün kaynağı nükleer reaksiyonların, yükün kullanılmayan kısmını ve ayrıca indüklenen radyasyonun ürünleridir. Nükleer bir patlamada enfeksiyon, özellikle birçok izotopun yarı ömrü çok uzun olduğu için insan sağlığı için ciddi tehlike oluşturur.
Hava, arazi ve nesnelerin enfeksiyonu, radyoaktif maddelerin birikmesi sonucu oluşur. Radyoaktif bir iz oluşturan yol boyunca biriktirilirler. Dahası, merkez üssünden olan mesafe azaldıkça, tehlike azalır. Ve tabii ki, patlama alanının kendisi bir enfeksiyon alanı haline gelir. Tehlikeli maddelerin çoğu, patlamadan sonraki 12-24 saat boyunca yağış olarak düşer.
Основными параметрами этого фактора является доза облучения и его мощность.
Радиоактивные продукты способны испускать три вида частиц: альфа, бета и гамма. Первые два не обладают серьезной проникающей способностью, поэтому представляют меньшую угрозу. Наибольшую опасность представляет возможное попадание радиоактивных веществ внутрь организма вместе с воздухом, пищей и водой.
Лучший способ защиты от радиоактивных продуктов - это полная изоляция людей от их воздействия. После применения ЯО должна быть создана карта местности с указанием наиболее загрязненных областей, посещение которых строго запрещено. Необходимо создать условия, препятствующие попаданию нежелательных веществ в воду или пищу. Люди и техника, посещающая загрязненные участки, обязательно должны проходить дезактивационные процедуры. Еще одним эффективным способом являются индивидуальные средства защиты: противогазы, респираторы, костюмы ОЗК.
Правдой является то, что различные способы защиты от ядерного взрыва могут спасти жизнь только, если вы находитесь достаточно далеко от его эпицентра. В непосредственной близости от него все будет превращено в мелкий оплавленный щебень, а любые убежища уничтожены сейсмическими колебаниями.
Кроме того, ядерная атака непременно приведет к разрушению инфраструктуры, панике, развитию инфекционных заболеваний. Подобные явления можно назвать вторичным поражающим фактором ЯО. К еще более тяжелым результатам способен привести ядерный взрыв на атомной электростанции. В этом случае в окружающую среду будут выброшены тонны радиоактивных изотопов, часть из которых имеет длительный период полураспада.
Как показал трагический опыт Хиросимы и Нагасаки, ядерный взрыв не только убивает людей и калечит их тела, но и наносит жертвам сильнейшие психологические травмы. Апокалиптические зрелища постядерного ландшафта, масштабные пожары и разрушения, обилие тел и стоны обугленных умирающих вызывают у человека ни с чем не сравнимые душевные страдания. Многие из переживших кошмар ядерных бомбардировок в будущем так и не смогли избавиться от серьезных разладов психики. В Японии для этой категории придумали специальное название - "Хибакуся".
Атом в мирных целях
Энергия цепной ядерной реакции - это самая мощная сила, доступная сегодня человеку. Неудивительно, что ее попытались приспособить для выполнения мирных задач. Особенно много подобных проектов разрабатывалось в СССР. Из 135 взрывов, проведенных в Советском Союзе с 1965 по 1988 год, 124 относились к "мирным", а остальные были выполнены в интересах военных.
С помощью подземных ядерных взрывов планировали сооружать водохранилища, а также емкости для сберегания природного газа и токсичных отходов. Водоемы, созданные подобным способом, должны были иметь значительную глубину и сравнительно небольшую площадь зеркала, что считалось важным преимуществом.
Их хотели использовать для поворота сибирских рек на юг страны, с их помощью собирались рыть каналы. Правда, для подобных проектов думали пустить в дело небольшие по мощности "чистые" заряды, создать которые так и не получилось.
В СССР разрабатывались десятки проектов подземных ядерных взрывов для добычи полезных ископаемых. Их намеревались использовать для повышения отдачи нефтеносных месторождений. Таким же образом хотели перекрывать аварийные скважины. В Донбассе провели подземный взрыв для удаления метана из угленосных слоев.
Ядерные взрывы послужили и на благо теоретической науки. С их помощью изучалось строение Земли, различные сейсмические процессы, происходящие в ее недрах. Были предложения путем подрыва ЯО бороться с землетрясениями.
Мощь, скрытая в атоме, привлекала не только советских ученых. В США разрабатывался проект космического корабля, тягу которого должна была создавать энергия атома: до реализации дело не дошло.
До сих пор значение советских экспериментов в этой области не оценено по достоинству. Информация о ядерных взрывах в СССР по большей части закрыта, о некоторых подобных проектах мы почти ничего не знаем. Сложно определить их научное значение, а также возможную опасность для окружающей среды.
В последние годы с помощью ЯО планируют бороться с космической угрозой - возможным ударом астероида или кометы.
Ядерное оружие - это самое страшное изобретение человечества, а его взрыв - наиболее "инфернальное" средство уничтожения из всех существующих на земле. Создав его, человечество приблизилось к черте, за которой может быть конец нашей цивилизации. И пускай сегодня нет напряженности Холодной войны, но угроза от этого не стала меньшей.
В наши дни самая большая опасность - это дальнейшее бесконтрольное распространение ядерного оружия. Чем больше государств будут им обладать, тем выше вероятность, что кто-то не выдержит и нажмет пресловутую "красную кнопку". Тем более, что сегодня заполучить бомбу пытаются наиболее агрессивные и маргинальные режимы на планете.
