1.1 Рисунок 1.
Запальный комплекс : система проводов, которая посылает мощный электрический импульс для срабатывания детонаторов.
Детонаторы : устройства, используемые для воспламенения фугасной части оружия.
Фугасное взрывчатое вещество : кумулятивные заряды, изготовленные из таких материалов, как октоген, гексоген и триаминотринтробензол.
Тампер : плотный металл, такой как природный уран, который удерживает ядро.
Отражатель : материал, на пример бериллий, который отражает нейтроны обратно в ядро, чтобы увеличить деление.
Ядро : изготовлено из металлического плутония-239 или урана-235, наиболее широко используемых «делящихся» изотопов, названных так из-за их естественного свойства расщепляться или делиться при ударе низкоэнергетического (или «теплового») нейтрона.
Инициатор : источник нейтронов, который может представлять собой таблетку (сделанную из сэндвича полония-210 и бериллия, разделенных слоем золотой фольги), помещенную в центр активной зоны, или трубчатое устройство, установленное снаружи бомба, которая в момент взрыва выбрасывает в ядро поток нейтронов.
1.2 Механика имплозивного устройства
В так называемом «имплозивном» оружии, которое является наиболее распространенной конструкцией, используемой сегодня, оружие оснащено детонаторами, которые инициируют взрыв. Независимо от способа доставки оружия (ракета, бомба, артиллерийский снаряд) детонаторы срабатывают одновременно, вызывая срабатывание заряда фугасного взрывчатого вещества, опоясывающего внешнюю поверхность тампера. Эти взрывчатые вещества имеют форму линзы, которая посылает ударные волны в центр оружия. Ударные волны сжимают ядро из урана или плутония до, так называемого, сверхкритического состояния.
Физическая основа ядерного оружия заключается в создании этого сверхкритического состояния. Когда делящееся ядро сталкивается с нейтроном, ядро распадается и испускает дополнительные нейтроны и большое количество энергии. Эти вновь освобожденные нейтроны могут затем ударить другие ядра и разделить их, что приводит к цепной реакции. Когда делящийся материал устроен таким образом, что деление одного ядра приводит к делению другого ядра, цепная реакция является самоподдерживающейся и говорят, что материал достиг своей критической массы. Таким образом, сверхкритичность — это когда деление одного ядра в цепной реакции приводит к делению более чем одного, другого, ядра.
Каждое событие деления выделяет большое количество энергии в виде света, тепла и радиации, поэтому последующие деления ядер в цепной реакции будут производить экспоненциально возрастающее количество энергии. Ключевым моментом является создание и поддержание цепной реакции достаточно долго, чтобы произвести желаемую взрывную энергию, прежде чем делящаяся активная зона разорвется на части из-за внутреннего давления, создаваемого выделением энергии. Например, 99,9% энергии, выделяемой при ядерном взрыве мощностью 100 килотонн (1 килотонна = 1000 тонн тротила), высвобождается в последних 7 поколениях из общего числа более 50 поколений делений и происходит примерно за 0,07 микросекунды.
Цель тампера — удерживать ядро вместе достаточно долго, чтобы обеспечить необходимые генерации деления, в противном случае оружие «потерпит неудачу» и не выделит ожидаемое количество энергии. Деление, происходящее в активной зоне, оказывает давление на тампер, который в ответ отталкивает ядро. Инициатор и отражатель также предотвращают расслоение и повышают выход. Полоний в инициаторе типа «таблетка» испускает альфа-частицы, форму излучения, которые блокируются золотой фольгой до тех пор, пока фольга не будет разрушена имплозивной ударной волной. Затем альфа-частицы ударяются о бериллий и производят реакцию, приводящую к высвобождению нейтронов. Таким образом, инициатор обеспечивает выброс нейтронов, чтобы быстро запустить цепную реакцию и максимизировать деление. Отражатель используется для отражения нейтронов, образующихся в результате деления, обратно в активную зону для деления дополнительных ядер и увеличения мощности.
В варианте этой конструкции имплозии «повышенная» мощность может быть достигнута путем введения газообразных дейтерия и трития или дейтерида лития в центр делящегося ядра. Дейтерий встречается в природе; тритий получают путем облучения лития в реакторе. (Дейтерид лития – твердое вещество, которое позволяет хранить дейтерий при плюсовых температурах, кроме того, во время начала реакции второй компонент – литий, легко превращается в тритий.) Тепло и давление, возникающие во время деления активной зоны, вызывают реакцию термоядерного синтеза в газе, в результате чего выделяется больше нейтронов. Дополнительные нейтроны способствуют делению большей части делящегося ядра и увеличению мощности. Данный метод может увеличить мощность в 10 раз.
При правильном соединении имплозионное оружие может произвести взрыв мощностью от нескольких килотонн до сотен килотонн.
2. Пистолетный тип конструкции
2.1 Рисунок 2.
Взрывчатое вещество : химическое взрывчатое вещество, аналогичное бризантному взрывчатому веществу в имплозивной конструкции, но не то же самое.
Тампер : не показан на схеме, но используется для той же цели и состоит из того же материала, что и в имплозивном исполнении.
Докритическая масса и сверхкритическая масса : для этой конструкции исключительно уран-235; плутоний-239 не подойдет.
2.2 Механика.
Основная физика этой конструкции аналогична физике имплозионной конструкции. Оба оружия собирают сверхкритическую массу делящегося материала и используют тампер, чтобы удерживать ядро достаточно долго для произведения желаемого ядерного взрыва. Однако механика конструкции пистолета значительно проще, а значит, и изготовить устройство гораздо проще.
Уран-235 обрабатывается до двух докритических масс, которые, если объединить их, превысят критическую массу. Затем одну из докритических масс помещают на один конец трубки перед топливом, а другую — на другой конец трубки. Когда порох детонирует, он выбрасывает первую массу по трубке на высокой скорости. Когда эта масса сталкивается со второй, они создают сверхкритическую массу, вызывающую цепную реакцию деления. Опять же, тампер удерживает делящееся ядро вместе достаточно долго, чтобы предотвратить быстрое “сгорание” ядра. Генератор нейтронов также можно разместить в центре активной зоны, чтобы вызвать более сильное деление.
По сравнению с имплозивным оружием, орудийный блок действует медленнее, не такой мощный и использует гораздо больше расщепляющегося материала. Однако мощность взрыва все еще находится в пределах десятков килотонн.
3. Термоядерное оружие
3.1 Рисунок 3.
Первичная стадия: устройство имплозии деления, как описано в разделе 1, обычно с наддувом газообразным дейтерием-тритием.
Вторичная ступень : заряд термоядерного топлива, состоящий из дейтерида лития, который содержит в центре цилиндрический стержень из урана-235 или плутония-239 и окружен оболочкой из металлического урана. Обычно используется реакция синтеза дейтерия и трития. Тритий образуется, когда литий в дейтериде лития реагирует с нейтроном.
3.2 Механика
Термоядерное оружие использует как синтез, так и деление. Синтез – это соединение двух ядер с образованием нового ядра. Наиболее распространенной реакцией синтеза является реакция двух изотопов водорода, а именно трития и дейтерия, отсюда и термин «водородная бомба». Эти изотопы объединяются, образуя гелий-4 и нейтрон. Подобно делению, цель состоит в том, чтобы создать самоподдерживающуюся цепную реакцию, которая высвобождает экспоненциально возрастающее количество энергии.
Термоядерный синтез не ограничен требованием критической массы, поэтому это оружие может достичь теоретически безграничной мощности. Часто они составляют порядка нескольких мегатонн (1 мегатонна = 1 000 000 тонн тротила). Самым мощным ядерным оружием, когда-либо взорванным, была термоядерная бомба мощностью около 59 мегатонн, произведенная Советским Союзом. Однако для термоядерного синтеза требуются более высокие температуры и плотности, чем могут быть достигнуты с помощью химических взрывчатых веществ, поэтому для создания необходимой температуры и плотности используется ядерный взрыв. Результатом является двухэтапная реакция, в которой бомба деления взрывается первой и запускает вторичную, термоядерную часть оружия. Как можно сделать вывод из этого, термоядерное оружие не является основной проблемой распространения, поскольку технология оружия деления должна быть освоена, прежде чем можно будет разработать термоядерное оружие.
Многоступенчатое термоядерное оружие называется конфигурацией Теллера-Улама. Первичная ступень имеет ту же базовую конструкцию, что и оружие имплозионного деления, описанное в разделе 1. После взрыва первичной ступени рентгеновские лучи, которые она испускает, приводят к тому, что давление и температура внутри корпуса оружия достигают условий, необходимых для достижения термоядерного взрыва. реакция в термоядерном топливе. Выход термоядерного топлива увеличивается, когда делящийся стержень в его центре достигает сверхкритического состояния и начинает делиться. Когда термоядерное топливо реагирует, оно высвобождает нейтроны высокой энергии, которые также расщепляют ядра урана-238, находящиеся в металлическом урановом корпусе, обернутом вокруг термоядерного топлива. В типичной конфигурации деление и синтез дают примерно половину общего выхода энергии.
3.3. Усиленное радиационное (нейтронное) оружие.
Другой класс термоядерного оружия создает максимально возможное количество радиации, сводя к минимуму последствия, вызванные взрывом. Их называют усиленной радиацией или нейтронными бомбами. Они полагаются на синтез дейтерия и трития для получения смертельного радиуса нейтронов и гамма-лучей. Цель состоит в том, чтобы создать оружие малой мощности (например, с помощью артиллерийского снаряда), которое наносит мгновенный урон войскам из-за радиации, но оставляет нетронутыми конструкции, которые в противном случае были бы разрушены взрывной волной.
Поскольку при данном весе топлива в результате термоядерного синтеза выделяется во много раз больше нейтронов, чем при делении, нейтронная бомба может создать больший радиус, внутри которого находится смертельная доза ядерного излучения, чем небольшая бомба деления. Например, нейтронная бомба мощностью в килотонну создает примерно такой же смертельный радиус ядерного излучения, как и оружие деления мощностью в 10 килотонн. Это означает, что, используя нейтронную бомбу, можно достичь заданного радиуса поражения, затратив лишь одну десятую часть ущерба от взрыва, который в противном случае потребовался бы. Это тактическое, а не стратегическое оружие из-за его небольших размеров. При взрыве в воздухе они имеют дополнительное преимущество, заключающееся в небольшом остаточном излучении (осадках), поэтому их можно считать оружием на поле боя.
4. Материалы для ядерного оружия
И плутоний-239, и уран-235 использовались в качестве ядерной взрывчатки в оружии деления.
4.1 Плутоний
Первый в мире ядерный взрыв был произведен с использованием плутония, искусственного элемента, производимого в ядерных реакторах. Плутоний образуется, когда атом урана-238 поглощает нейтрон и становится плутонием-239. Реактор генерирует нейтроны в ходе контролируемой цепной реакции. Чтобы нейтроны могли быть поглощены ураном, их скорость необходимо замедлить, пропуская их через вещество, известное как «замедлитель». Графит и тяжелая вода использовались в качестве замедлителей в реакторах, работающих на природном уране. Чтобы графит преуспел в качестве замедлителя, он должен быть исключительно чистым; примеси остановят цепную реакцию. Тяжелая вода выглядит и имеет вкус обычной воды, но вместо атомов водорода содержит атомы дейтерия. Чтобы тяжелая вода могла успешно выступать в качестве замедлителя, она тоже должна быть чистой.
4.1.1 Плутоний, необходимый для изготовления оружия
· 4 килограмма: вес твердой сферы из плутония, достаточно большой, чтобы достичь критической массы с бериллиевым отражателем. Диаметр такой сферы:7,28 см. Диаметр стандартного теннисного мяча: 6,86см.
· 4,4 килограмма: предполагаемое количество, использованное в израильских ядерных бомбах.
· 5 килограммов: примерное количество, необходимое сегодня для производства бомбы деления первого поколения.
· 6,1 килограмма: количество, использованное в испытаниях «Тринити» в 1945 году и в бомбе, сброшенной на Нагасаки.
· 15 килограммов: вес твердой сферы из плутония достаточно велик, чтобы достичь критической массы без отражателя. Диаметр такой сферы: 11,3 см.
· 4.1.2 Плутоний, вырабатываемый различными реакторами
· От 5,5 до 8 килограммов в год: северокорейский реактор в Йонбёне мощностью 20-30 мегаватт (тепловой) с графитовым замедлителем.
· 9 килограммов в год: индийский реактор Cirus мощностью 40 мегаватт (тепловой) с тяжелой водой.
· 12 килограммов в год: пакистанский тепловой реактор Хушаб мощностью 50 мегаватт с тяжелой водой.
· 25 килограммов в год: индийский реактор Дхрува мощностью 100 мегаватт (тепловой) с тяжелой водой.
· 40 килограммов в год: израильский реактор Димона мощностью более 100 мегаватт (тепловой) с тяжелой водой.
· 230 килограммов в год: иранский реактор Бушер мощностью 1000 мегаватт (электрический), поставляемый Россией и замедляемый обычной (легкой) водой (еще не в эксплуатации).
· США, Россия и Китай не раскрывают свои цифры, но зная общий вес оружейного плутония который вырабатываемого в год всеми странами в мире – около 20 тонн ( а плутоний как побочный продукт выходит практически из всех электростанций), можно делать выводы.
4.1.3 Тяжелая вода, необходимая небольшому реактору для производства ядерного оружия:
· 19 метрических тонн: индийский реактор Cirus мощностью 40 мегаватт (тепловой).
· Более 36 метрических тонн: израильский реактор Димона мощностью более 100 мегаватт (тепловой).
· 78 метрических тонн: индийский реактор Дхрува мощностью 100 мегаватт.
4.1.4 Химическая экстракция плутония
Перед использованием в бомбе плутоний необходимо отделить от очень горячих и высокорадиоактивных топливных стержней, в которых он создается в реакторе. Для такого разделения необходим специально экранированный химический завод, где топливные стержни измельчаются на куски, радиоактивное отработанное топливо растворяется в кислоте, а затем извлекается плутоний в чистом виде.
4.1.5 Некоторое оборудование, необходимое для производства плутония
· Ядерный реактор и связанное с ним оборудование, такое как тяжелая вода или графит.
· Завод по производству свежего топлива для ядерных реакторов.
· Установка химического извлечения плутония из отработавшего реакторного топлива.
· Большие количества чистых реагентов для PUREX или других процессов извлечения плутония.
· Оборудование дистанционного обращения с облученным топливом.
· Экранированные контейнеры для перевозки радиоактивных материалов.
· Окна из высокоплотного/свинцового стекла, защищающие от радиации.
· Радиостойкие телекамеры.
· Машины для измельчения топлива.
4.2 Уран-235
Второй в мире ядерный взрыв был произведен с использованием урана-235. Этот изотоп, как и плутоний, нестабилен и делится при ударе нейтрона. Однако он содержится в природном уране в концентрации всего 0,7 процента. Чтобы использовать его в ядерном оружии, концентрация должна быть увеличена. Это достигается с помощью процесса, известного как обогащение. Поскольку изотопы урана химически идентичны, в процессе обогащения используется небольшая разница в их массах. Уран, обогащенный более двадцати процентов, называется высокообогащенным. В ядерном оружии обычно используется концентрация урана-235 более 90 процентов.
4.2.1 Количество Уран-235 для изготовления оружия
· 15 килограммов: вес твердой сферы, состоящей из 100 процентов урана-235, достаточно большой, чтобы достичь критической массы с бериллиевым отражателем. Диаметр такой сферы: 11,4 см).
· 16 килограммов: количество, необходимое для конструкции иракской бомбы, обнаруженной инспекторами ООН.
· 50 килограммов: вес твердой сферы, состоящей из 100 процентов урана-235, достаточно большой, чтобы достичь критической массы без отражателя. Диаметр такой сферы: 17,2 см, что сопоставимо с волейбольным мячом.
· 60 килограммов: сообщается количество, использованное в бомбе «Маленький мальчик» на Хиросиму.
4.2.2 Различные методы обогащения урана
· Электромагнитное разделение изотопов (EMIS)
. В этом процессе атомы урана ионизируются (придают электрический заряд), а затем направляются потоком мимо мощных магнитов. Более тяжелые атомы урана-238 отклоняются магнитным полем меньше, чем более легкие атомы урана-235, поэтому изотопы разделяются и могут быть захвачены коллекторами. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет достигнута высокая концентрация урана-235. Американская версия процесса EMIS с использованием «калютронов» использовалась в Манхэттенском проекте. EMIS также использовалась в незаконных усилиях Ирака по обогащению урана.
· Газовая диффузия
. В этом процессе газообразный гексафторид урана (UF6) протекает через пористую мембрану из оксида никеля или алюминия. Более легкие молекулы урана-235 в составе UF6 диффундируют через пористый барьер быстрее, чем более тяжелые молекулы урана-238. Поскольку разница в скоростях между двумя изотопами невелика, процесс необходимо повторить тысячи раз, чтобы получить уран-235, пригодный для использования в оружии. Соединенные Штаты использовали этот метод обогащения для топлива своих первых ядерных бомб, а Китай использовал его для создания своего первого ядерного оружия в 1950-х и 1960-х годах.
· Газовая центрифуга
Газообразный UF6 подается в цилиндрический ротор, который вращается с высокой скоростью внутри вакуумированного корпуса. Центробежные силы заставляют более тяжелый уран-238 приближаться к внешней стенке, чем более легкий уран-235, тем самым частично разделяя изотопы. Это разделение усиливается за счет относительно медленного осевого противотока газа внутри центрифуги, которая концентрирует обогащенный газ на одном конце и обедненный газ на другом. Для концентрации урана-235 до оружейного качества необходимы многочисленные повторения процесса с использованием тысяч центрифуг в устройствах, называемых каскадами. Пакистан использовал газовые центрифуги для обогащения урана для своего первого ядерного оружия, а Ирак и Иран построили газовые центрифуги в рамках незаконных программ, скрытых от международных инспекторов.
· Аэродинамические процессы.
В процессе сопла Беккера смесь газообразного UF6 и гелия сжимается и затем на высокой скорости направляется вдоль изогнутой стенки. Более тяжелые молекулы, содержащие уран-238, преимущественно движутся к стенке, чем молекулы, содержащие уран-235. В конце отклонения струя газа расщепляется острием ножа на легкую фракцию и тяжелую фракцию, которые отводятся раздельно.
· Лазерное разделение изотопов на атомных парах (AVLIS)
В процессе AVLIS используются лазеры, настроенные так, что только атомы урана-235 поглощают лазерное излучение. Когда атом урана-235 поглощает свет, его электроны переходят в более высокое энергетическое состояние. Когда будет поглощено достаточно энергии, атом урана-235 выбьет электрон и станет положительно заряженным ионом. Ионы урана-235 могут затем отклоняться электростатическим полем к коллектору продукта. Атомы урана-238 остаются нейтральными и не собираются.
· Молекулярное лазерное разделение изотопов (MLIS)
Процесс разделения MLIS состоит из двух этапов. В первом случае UF6 возбуждается инфракрасной лазерной системой, которая выборочно возбуждает молекулы, несущие уран-235, оставляя молекулы, несущие уран-238, невозбужденными. На втором этапе фотоны второй лазерной системы (инфракрасной или ультрафиолетовой) преимущественно диссоциируют возбужденный уран-235 с образованием молекул пентафторида урана, несущих уран-235 и свободные атомы фтора. Затем уран-235 осаждается в виде порошка, который можно отфильтровать из газового потока.
· Термическая диффузия.
Термическая диффузия использует передачу тепла через тонкую жидкость или газ для разделения изотопов. Охлаждая вертикальную пленку с одной стороны и нагревая ее с другой, возникающие конвекционные потоки будут создавать восходящий поток вдоль горячей поверхности и нисходящий поток вдоль холодной поверхности. В этих условиях более легкие молекулы урана-235 будут диффундировать к холодной поверхности. Эти два диффузионных движения в сочетании с конвекционными потоками заставят более легкие молекулы урана-235 концентрироваться в верхней части пленки, а более тяжелые молекулы урана-238 концентрироваться в нижней части пленки.
4.2.3 Критическое оборудование, необходимое для обогащения урана.
Большинство процессов обогащения также требуют перевода природного урана в газообразную форму перед обогащением, обычно в гексафторид урана (UF6). Таким образом, для перевода урана в газообразную форму необходимо построить отдельный химический завод.
Критические элементы:
· Высокопрочный алюминий, мартенситностареющая сталь или графит для изготовления роторов центрифуг.
· Машины центрифугирования или формовки потока.
· Машины для намотки нити.
· Балансировочные машины.
· Спеченный никель для газодиффузионных барьеров.
· Фтор высокой чистоты.
· Специальные клапаны, уплотнения и материал внутренней облицовки труб для работы с UF6.
· Насосы для перемещения гексафторида урана под высоким давлением.
· Лазерное оборудование для разделения изотопов.
4.3 Разработка и производство оружия
Помимо плутония или высокообогащенного урана, необходимых для топлива оружия, для успешного взрыва необходимы и другие компоненты. Обычно это требует высокоточного производства, которое может быть достигнуто только с использованием специального оборудования или материалов. Такие компоненты также требуют специального испытательного оборудования. Ниже перечислены выбранные компоненты и оборудование.
· Комплекты запуска: содержащие высокоэнергетические конденсаторные батареи с низким импедансом и сильноточные высокоскоростные переключатели (тиратроны, критроны, спритроны).
· Взрывчатые вещества: вещества или смеси, известные как октоген, гексоген, ТАТБ, HNS.
· Устройства высокоскоростной записи (осциллографы, стриминговые камеры) и высокоскоростная фотография, флэш-рентген и механо-электронная диагностика, такие как купольные камеры.
· Материал отражателя, например бериллий и его сплавы.
· Вакуумные печи для литья урана и плутония.
· Нейтронные генераторы.
5. Последствия ядерного оружия
Энергия, выделяемая при ядерном взрыве, существует в нескольких формах: давление взрыва, тепловое излучение, ядерное излучение и электромагнитный импульс. Урон, нанесенный различными эффектами, зависит от размера и типа взрыва.
5.1 Взрыв
Большая часть ущерба, причиненного ядерным оружием, вызвана взрывом. Детонация вызывает резкое повышение атмосферного давления и сильный переходный ветер. Из-за созданной экстремальной температуры и давления наружу от точки взрыва распространяется массивная ударная волна. Высокое «избыточное давление» разрушает здания, а ветер становится причиной фатальных столкновений людей и близлежащих объектов.
5.2 Тепловое излучение
Сильная жара от ядерного взрыва вызывает ожоги кожи человека и временное состояние, называемое «вспышечная слепота». Максимальная температура, достигаемая оружием деления, составляет несколько десятков миллионов градусов. Стандартное химическое взрывчатое вещество производит только 5000 градусов по Цельсию. Взрыв мощностью в мегатонну может вызвать ожоги третьей степени (разрушающие ткани кожи) на расстоянии семи километров. Степень получения ожогов зависит от погодных условий. Тепло от взрыва также может вызвать пожар, а при некоторых условиях вызвать «огненный шторм». В оружии мегатонного диапазона преобладают тепловые эффекты.
5.3 Ядерное излучение
Ядерное излучение, возникающее в результате ядерного взрыва, можно разделить на две категории: начальное и остаточное. Первоначальное излучение состоит из нейтронов и гамма-лучей, которые могут распространяться на большие расстояния, проникать в значительные толщины материала и наносить смертельные повреждения тканям человека. Первоначальное излучение может быть интенсивным, но имеет ограниченный диапазон действия. Для крупного ядерного оружия дальность первоначального излучения меньше дальности смертельного взрыва и теплового воздействия.
Хотя существуют некоторые разногласия по поводу воздействия ядерной радиации на организм человека, по оценкам, облучение в 600 бэр или более в течение одной недели приведет к 90% вероятности смерти в течение нескольких недель. Для взрыва мощностью в килотонну начальные уровни радиации не менее 600 бэр простираются на 0,8 км от взрыва. Для наземного взрыва мощностью в одну мегатонну радиус воздействия 600 бэр составит около 2,7 км.
Остаточную радиацию часто называют выпадением осадков, и она может повлиять как на непосредственную зону взрыва, так и на более удаленные районы. Выпадение осадков вызвано частицами, которые подхватываются, когда ядерный огненный шар касается Земли. Если ядерный взрыв происходит высоко в воздухе, радиоактивные осадки минимальны. Подхваченные частицы могут быть перенесены ветром на некоторое расстояние, прежде чем упасть обратно на землю, а их концентрация в любом месте зависит от местных погодных условий. Выпадение осадков может привести к серьезному загрязнению почвы, растительности и грунтовых вод. Например, устойчивый северный ветер, дующий в результате наземного взрыва мощностью в мегатонну в Москве, может нести достаточное количество остаточной радиации, чтобы вызвать острую лучевую болезнь у подвергшихся воздействию людей в Краснодаре. Остаточная радиация со временем снижается: в десять раз через семь часов, в 100 раз через 49 часов и в 1000 раз через две недели. В зависимости от условий взрыва уровень радиации в районах вокруг взрыва может сохраняться выше допустимого уровня мирного времени в течение месяцев или лет.
5.4 Общие эффекты
Принимая во внимание влияние энергии, выделяемой при ядерном взрыве, в таблице 1 суммированы эффективные радиусы поражения для оружия различной мощности. Эффективный смертельный радиус определяется как радиус, при котором уровень смертности составляет примерно 50% в типичной городской местности. Это также можно оценить как кольцо, внутри которого среднее смертельное избыточное давление составляет примерно три килограмма на десять квадратных сантиметра. Это величина давления, необходимая для разрушения типичного жилого дома.
Таблица 1 – Эффективные радиусы поражения ядерного оружия
Мощность оружия Эффективный смертельный радиус
1 килотонна 0,7 км (площадь 1,5 км2)
20 килотонн 1,8 км (площадь 10 км2)
1 мегатонна 7-13 км (площадь 150-600 км2)
5.5 Бомба над Вашингтоном, округ Колумбия.
Представьте себе, что ядерное оружие взорвано в Вашингтоне, округ Колумбия, на оптимальной высоте взрыва над пересечением улиц Коннектикут-авеню СЗ и Х-Стрит СЗ, которое образует северо-западный угол парка Лафайет и находится примерно в двух кварталах к северу от Белого дома. Используя определение смертельного радиуса как площади, внутри которой среднее избыточное три килограмма на десять квадратных сантиметра, можно рассчитать смертельный радиус для такого события с оружием различной мощности. В таблице 2 и на рисунке на карте показаны радиусы в пять фунтов на квадратный дюйм для оружия мощностью одна килотонна, 20 килотонна, 100 килотонна и одна мегатонна.
6. Первые бомбы
Соединенные Штаты
«Тринити» : Первый в мире ядерный взрыв: 16 июля 1945 года.
Место: недалеко от Аламогордо, Нью-Мексико.
Мощность: 21 килотонна.
Используемый делящийся материал: плутоний-239.
Вес: 6,1 килограмма.
Способ детонации: Имплозия.
Количество фугасного взрывчатого вещества, навитого вокруг плутониевого ядра: 2268 килограммов.
Способ производства: Ядерный реактор в резервации Хэнфорд.
«Маленький мальчик» : Первое применение ядерного оружия в войне: 6 августа 1945 года.
Место: Хиросима, Япония.
Высота детонации: примерно 500 метров.
Механизм доставки: сбрасывается с бомбардировщика B-29 «Энола Гэй».
Мощность: 12,5 килотонн.
Используемый делящийся материал: Уран-235.
Способ подрыва: Устройство «Пистолетного типа».
Способ производства: Электромагнитное разделение изотопов «Калютрон».
«Толстяк» : Второе применение ядерного оружия в войне: 9 августа 1945 года.
Место: Нагасаки, Япония.
Высота детонации: примерно 500 метров.
Механизм доставки: сбрасывается с бомбардировщика B-29 Bockscar.
Мощность: 22 килотонны.
Используемый делящийся материал: плутоний-239.
Метод детонации: Имплозия.
Использованное количество: 6,2 килограмма.
«Айви Майк» : Первое испытание водородной бомбы: 1 ноября 1952 года.
Местонахождение: остров Элугелаб, атолл Эниветак.
Мощность: 10,4 мегатонны.
Советский Союз
«Джо-1» : Первое ядерное испытание: 29 августа 1949 года.
Место: Семипалатинск, Казахстан.
Мощность: 10-20 килотонн.
Используемый делящийся материал: плутоний-239.
Способ детонации: Имплозия.
Способ производства: Реактор.
«Джо 4» : Первое термоядерное испытание: 12 августа 1953 года.
Местонахождение: возможно, в Сибири.
Мощность: 200-300 килотонн.
Великобритания
«Ураган» : Первое ядерное испытание: 3 октября 1952 года.
Место: у острова Тримуй, Австралия.
Мощность: 25 килотонн.
Используемый делящийся материал: плутоний-239.
Способ детонации: Имплозия.
Способ производства: Реактор.
Иностранная помощь: США.
«Grapple Y» : считается первым двухэтапным термоядерным испытанием: 28 апреля 1958 года.
Место: остров Рождества.
Мощность: 2 мегатонны.
Механизм доставки: сбрасывается с бомбардировщика Valiant XD825.
Франция
«Gerboise Bleue» : Первое ядерное испытание: 13 февраля 1960 года.
Место: полигон Регган, Алжир.
Мощность: 60-70 килотонн.
Используемый делящийся материал: плутоний-239.
Способ детонации: Имплозия.
Способ производства: Реактор.
«Канопус» : Первое термоядерное испытание: 24 августа 1968 года.
Местонахождение: атолл Фангатауфа.
Мощность: 2,6 мегатонн.
Иностранная помощь: Норвегия (тяжелая вода для производства трития).
Китай
«596» : Первое ядерное испытание: 16 октября 1964 года.
Место: Лоп Нор.
Мощность: 12,5-22 килотонны.
Используемый делящийся материал: Уран-235.
Способ производства: Газодиффузионный.
Иностранная помощь: Советский Союз.
Первое термоядерное испытание: 17 июня 1967 года.
Место: Лоп Нор.
Выход: Примерно 3 мегатонны.
Механизм доставки: сбрасывается с бомбардировщика Hong 6.
Израиль
Предполагаемая дата изготовления первой бомбы: конец 1966 года.
Делящийся материал: плутоний.
Способ производства: Реактор Димона, импортированный из Франции и работающий на тяжелой воде, поставляемой из Норвегии.
Вероятно, 22 сентября 1979 года в сотрудничестве с ЮАР провел ядерное испытание мощностью 2–3 килотонны в южной части Атлантического океана.
Индия
Первое ядерное испытание: 18 мая 1974 года.
Место: Похран.
Мощность: 2-15 килотонн.
Используемый делящийся материал: плутоний-239.
Способ производства: Реактор Cirus, поставленный Канадой и работающий на тяжелой воде, поставляемой из США.
Второе ядерное испытание «Шакти-1» : 11 мая 1998 года.
Место: Похран.
Мощность: 10-15 килотонн.
Третье ядерное испытание (заявленное): 13 мая 1998 года.
Мощность: Индия заявила, что испытала две ядерные бомбы общей мощностью 0,8 килотонны; однако сейсмических свидетельств какого-либо ядерного взрыва нет.
Южная Африка
Первое устройство построено: декабрь 1982 года.
Всего построено бомб: шесть.
Способ подрыва: Устройство «Пистолетного типа».
Используемый делящийся материал: Уран-235.
Ядерные испытания: Нет.
Демонтаж программы создания бомбы начался в ноябре 1989 года и завершился в начале сентября 1991 года, после чего Южная Африка подписала соглашение о всеобъемлющих ядерных инспекциях с МАГАТЭ.
Пакистан
Предполагаемое производство первой бомбы: конец 1987 г.
Первое ядерное испытание: 28 мая 1998 г.
Место: район Чагайских холмов.
Мощность: 9–12 килотонн.
Используемый делящийся материал: Уран-235.
Способ производства: Газоцентрифужная технология, контрабандно привезенная из Европы.
Иностранная помощь: Китай (проектирование бомбы), Германия (оборудование для переработки урана).
Второе ядерное испытание: 30 мая 1998 г.
Мощность: 4-6 килотонн.
Северная Корея
Первое ядерное испытание: 9 октября 2006 г.
Место: недалеко от Пунгье-ри.
Выход: Менее 1 килотонны.
Используемый делящийся материал: плутоний-239.
Способ производства: Реактор с графитовым замедлителем в Йонбёне.
Второе ядерное испытание: 25 мая 2009 г.
Мощность: 2 килотонны.
Используемый делящийся материал:
Не определено (предположительно плутоний-239).
Третье ядерное испытание: 12 февраля 2013 г.
Мощность: 3-7 килотонн.
Используемый делящийся материал: Не определено.
Четвертое ядерное испытание: 6 января 2016 г.
Мощность: 6-10 килотонн.
Делящийся материал: Не установлен (предположительно включает термоядерное топливо).
Пятое ядерное испытание: 9 сентября 2016 г.
Мощность: 10-20 килотонн.
Делящийся материал: Не определено
Шестое ядерное испытание: 4 сентября 2017 г.
Мощность: 120-160 килотонн.
Делящийся материал: не определен (включая термоядерное топливо и, возможно, полную вторую ступень).
