Ядерна і термоядерна зброя

У лютому 1945 року були захоплені німецькі документи  про високоякісні запаси урану в  районі Бухово - у Родопських горах, Болгарія. Було створено радянсько-болгарське гірське суспільство, яке займалося  видобутком урану. Уранова руда з  Бухово була використана при пуску  першого радянського атомного реактора. У 1946 році в СРСР були відкриті і  відразу ж стали розроблятися крупні родовища урану вищої якості.

Повідомлення  про те, що Радянський Союз опанував секрет ядерної зброї викликало  у правлячих кругів США бажання  щонайшвидше розв'язати превентивну  війну. Був розроблений план "Тройан", у якому передбачалося почати бойові дії 1 січня 1950 року. На той час  США мало в своєму розпорядженні 840 стратегічних бомбардувальників  в стройових частинах 1350 - у резерві  і понад 300 атомних бомб.

У районі м. Семипалатинська  був побудований випробувальний полігон. Рівно в 7.00 ранку 29 серпня 1949 року на цьому полігоні було підірвано  перший радянський ядерний пристрій під кодовою назвою "Рдс-1".

План "Тройан", згідно якому на 70 міст СРСР мали бути скинуті атомні бомби, був зірваний із-за загрози у відповідь удару. Подія, що сталася на Семипалатинському  полігоні, сповістила світ про створення  в СРСР ядерної зброї, що поклало  американському монополізму на володіння  новою для людства зброєю.

Ядерна  зброя

В основі всіх видів  ядерної зброї вибухової дії  лежать фізичні принципи, використані  вперше при створенні атомних  і водневих бомб. Тому ознайомлення з цими бомбами дозволить зрозуміти  дію й інших видів ядерної  зброї.

Ядерний вибух  здійснюється шляхом переводу заряду з докритичного стану в критичний, точніше в надкритичний. Ось один з варіантів схеми устрою атомного заряду. До моменту вибуху загальний заряд в бомбі може бути розділений на дві чи більше частин ; величина кожної частини менше критичної, що виключає передчасний вибух у кожній з них окремо. Щоб здійснити вибух, потрібно з’єднати всі частини заряду в одне ціле. Зближення частин повинно відбуватися дуже швидко, щоб за рахунок енергії, що виділяється на початку ядерної реакції, не встигли б розлетітися ще не прореаговані частини заряду. Від цього залежить кількість ядер, що розділилися в результаті ланцюгової ядерної реакції, а отже, і потужність вибуху. При зближенні мас ядерного заряду ланцюгова реакція починається не в момент їх зіткнення, а в момент, коли вони ще розділені невеликим проміжком. При повільному зближенні мас внаслідок перегріву вони можуть зруйнуватися і розлетітися в різні боки — бомба зруйнується, не вибухнувши. Тому необхідно скоротити період зближення, переказуючи велику швидкість масам, що з’єднуються. Для з’єднання частин заряду в бомбі можна використовувати дію вибуху звичайної вибухової речовини. Щоб збільшити степінь використання речовини, що ділиться, при ядерному вибуху, її оточують відбивником нейтронів і розташовують у оболонку з міцного матеріалу. Інший спосіб зробити масу критичною або надкритичною : коли тонку сферичну оболонку з урану або плутонію стиснути в кулю. Для цього навколо тонкої уранової або плутонієвої сферичної оболонки розміщують звичайну вибухову речовину, яка у потрібний момент вибухає. В результаті дії газів уранова або плутонієва оболонка стискається в кулю, утворюючи надкритичну масу, в якій починається ланцюгова реакція, яка завершується вибухом матеріалу, що ділиться.

Енергія вибуху ядерних зарядів ( які ґрунтуються на поділі ядер ) може бути різною. Їх тротиловий еквівалент може коливатися в межах від 50 т до 200 т. Нижня межа визначається коефіцієнтом використання речовини, що ділиться. Верхня межа визначається тим, що неможна безмежно збільшувати вагу окремих частин заряду, оскільки їх маса повинна бути менше критичної.

Ядерну зброю  найкрупніших калібрів утворюють шляхом використання термоядерних реакцій.  

Термоядерна або «воднева» зброя

Починаючи з  другої половини 40-х років в США  зростаючими темпами почали розвиватися  роботи по вивченню інших можливостей  виробництва ядерної зброї не тільки на основі процесу поділу, але  також і ядерного синтезу. Через 8 років після атомної бомби  з’явилася воднева бомба, вибух  якої є результатом реакції з’єднання  — синтезу ізотопів водню ( дейтерію і тритію ). Потужність вибуху водневої бомби у тисячі разів перевищувала потужність бомб, скинутих на японські міста. При вибуху водневої бомби, окрім  ударної хвилі, вогненного смерчу і всіх видів випромінювання, як в атомній бомбі, утворюється потужний потік швидких нейтронів, які можуть викликати реакцію поділу ядер урану-238.

Для протікання термоядерної реакції необхідно  ізотопи водню нагріти до температури  у декілька мільйонів градусів. Така висока температура виникає при  вибуху уранового або плутонієвого заряду. Тому звичайний атомний заряд ( атомний детонатор ) є складовою  термоядерних зарядів і служить  джерелом надвисокої температури.

За підрахунками американського вченого Ф.Каплана, потужність вибуху такої бомби розподіляється так : близько 50 % енергії зосереджено  в ударній хвилі, 35 % — у тепловому  випромінені, 5 % — у проникаючій ( радіоактивній ) радіації і 10 % приходиться на долю залишкової радіації ( радіоактивні осколки, заражаючи місцевість ).

В основу термоядерної зброї покладено утворення ( синтез ) ядер атомів гелію з ядер ізотопів водню і літію. В перших термоядерних бомбах в якості ядерного заряду застосовували  тільки ізотопи водню. Зараз відомо декілька можливих реакцій синтезу. При виборі тієї чи іншої з них  звичайно враховують температуру, при  якій протікає реакція, тривалість реакції  і її енергетичний вихід, агрегатний стан заряду перед реакцією ( рідкий, твердий) й інші фактори.

В термоядерних зарядах найдоцільніше для синтезу  гелію використати ядро тяжкого  водню ( дейтерію ) і ядро найтяжкого водню ( тритію ). Реакція у суміші дейтерію з тритієм при одних і тих же температурах і густинах суміші йде найшвидше. При цьому виділяється приблизно у п’ять разів більше енергії, ніж при реакції в одному дейтерії. Крім того, в суміші дейтерію і тритію виділяються вільні нейтрони високої енергії, які можна використовувати для збільшення сили вибуху термоядерного заряду. Атоми легкого водню, які складаються тільки з одного протона, не можна використовувати, оскільки швидкість взаємодії ядер легкого водню при найвищих температурах настільки мала, що реакція не має вибухового характеру.

З моменту виникнення воднева зброя постійно вдосконалювалась. Одним з кроків на цьому шляху  була заміна рідких ізотопів водню  твердою сполукою дейтерію з літієм — дейтеридом літію. Це відразу дозволило  зменшити розміри водневої бомби, оскільки дейтерид літію — легка тверда речовина. Деяка частина термоядерного заряду може складатись також з сполуки тритію з літієм.

Як вже згадувалось, при утворенні ядер гелію з  ядер дейтерію і тритію вилітають  швидкі нейтрони. Тому з зони термоядерної реакції викидається велика кількість швидких нейтронів з енергією близько 14 мегаелектрон-вольт. Для посилення сили вибуху водневу бомбу поміщують в оболонку з порівняно дешевого природного урану-238. ( В природному урані він складає основну кількість — вище 99 % ). Такий заряд ґрунтується на схемі поділ — синтез — поділ. Такого роду бомба називається трьохфазною або воднево-урановою. У цієї бомби спочатку вибухає атомний детонатор ( реакція поділу ), це утворює джерело високої температури. Потім починається термоядерна реакція в гідриді літію з виділенням великої кількості швидких нейтронів ( реакція синтезу ). Ці нейтрони викликають розщеплення ядер природного урану, з якого виготовлена оболонка ( реакція поділу ).

Зазначена схема  відрізняється від всіх попередніх тим, що потужність бомби може бути в багато разів збільшена у  зрівнянні з бомбою, у якої відсутня уранова оболонка. В даному випадку  до 90 % енергії при вибуху може бути одержано в результаті розщеплення  урану-238.

В атомній бомбі  таку оболонку зробити не можна, оскільки ядра атомів урану-238 підлягають дуже добре  поділу лише під дією нейтронів досить високих енергій. При вибуху атомної  бомби більшість нейтронів мають  енергію, недостатню для поділу ядер урану-238. Наведена схема заряду може змінюватися у достатньо широких  межах. Чим крупніше калібр, тим відносно більше заряд термоядерної вибухової  речовини і тим масивніше оболонка, і навпаки. Застосування урану-238 в  якості оболонки дозволяє змінювати  потужність зброї від декількох  десятків тисяч тон до декількох  десятків мільйонів тон.

При діаметрі бомби 1 м і товщині її уранової оболонки близько 5 см вага урану складає приблизно 3 т. Якщо при вибуху такої бомби  прореагує тільки 15 %, тобто близько 500 кг урану-238, то тротиловий еквівалент цієї бомби складе близько 10 млн.т. Застосування уранової оболонки дозволило створити термоядерні бомби з тротиловим еквівалентом 20 - 40 млн.т.

При випробуванні подібного типу термоядерних бомб велика кількість радіоактивних речовин  заражає атмосферу і випадає  на землю далеко від району вибуху. З метою збільшення радіоактивного зараження місцевості при термоядерному вибуху в окремих випадках оболонку бомби роблять з речовин, які під дією нейтронів перетворюються на радіоактивні. До хімічних елементів з такими властивостями відносяться кобальт, цинк, стронцій, цезій та ін.

Нейтронна зброя

На початку 60-х  років в пресі США почали з’являтися статті, вихваляючи нову ядерну зброю. Наприклад, 26.06.1961 р. газета ‘Washington post and Times gerald’ надрукувала статтю кор. Г.Саймонса, в якій він писав : ‘Нейтронна бомба — це зброя, призначена для вбивства людини. Нейтронну бомбу називають бомбою без поділу, чисто термоядерною бомбою або ‘чистою’ бомбою’.

Нейтронна бомба  ґрунтується на принципі детонування водневої або термоядерної бомби за допомогою хімічного детонатора великої енергії. Якби була технічна можливість не застосовувати атомний детонатор, то в результаті вибуху чисто ядерної бомби утворювалась би порівняно невелика кількість речовин радіоактивного розпаду у порівнянні з атомною і водневою бомбами. Але такий вибух дав би потік нейтронів великої енергії, здатних проникнути крізь бетон, залізо, свинець, товстий шар гранту і, звичайно, крізь тканини і тіло людини. Отже, в результаті цього вибуху неорганічні речовини залишаться порівняно незайманими : лише деякі з них ( алюміній, кремній, натрій, марганець, хлор ) стануть радіоактивними на недовгий час.

Але насправді  нейтронна бомба не просто вбиває людей. Вона піддає їх мукам і доводить до смерті. Своєю хімічною дією вона іонізує рідину у людському організмі ( а її майже 85 % всього складу тіла ), порушує внутрішні покриви травної  системи, викликає пухлини мозку  і згубно впливає на кістковий  мозок. Агонія, яка передує смерті наступає не так скоро — іноді  через 48 годин, а іноді і через  декілька місяців.

У чому ж головна  особливість конструкції нейтронної бомби ? Це, по суті, термоядерна бомба, з елементів конструкції якої видалено уран-238 для того, щоб зменшити потужність вибуху і відповідно скоротити  кількість радіоактивних осколків. «Батько нейтронної бомби» — С.Коен. Реакції поділу дають початок реакції синтезу, в результаті чого вивільняється значна кількість швидких нейтронів. Ось чому ядерні заряди підвищеної радіоактивної дії називають нейтронною бомбою. Потужній потік нейтронів буде взаємодіяти зі всіма атомами, які зустрічаються на його шляху в повітрі, будівлях, ґрунті, рослинності, і перетворювати ці атоми в радіоактивні. Таким чином, окрім осколкової радіоактивності, яка неминуче буде мати місце при будь-якому атомному вибуху, при вибуху нейтронної бомби виникає також і так звана наведена радіоактивність.

Порівняні вражаючі дії звичайного атомного ( І ) і атомного заряду підвищеної радіації ( ІІ ) потужністю в 1 кт. ( висота вибуху - 200 метрів )

Бойове  застосування ядерної  зброї

Ядерна зброя  може бути застосована для двох різних цілей. По-перше, вона може бути використана для безпосередній дії на війська і техніку противника, по-друге — для завдання потужних ударів по найважливішим промисловим, транспортним і політичним центрам противника.

У відповідності  до розв’язуваних задач ядерну зброю  можна поділити на тактичну і стратегічну. Тактична ядерна зброя може бути різних калібрів і має тротилові еквіваленти  приблизно від 1000 до 50 000 т. Важливим питанням є способи доставки ядерних  зарядів до бойових цілей. В тактичній  зброї носіями ядерних зарядів  можуть бути некеровані і керовані реактивні снаряди ( ракети ) з різними дальностями стрільби, літаки, а також ствольна артилерія крупніших калібрів. На морі ядерні заряди можуть переноситися морськими торпедами або телекерованими катерами.

Між тактичною  і стратегічною зброєю немає різкої межі. Для стратегічних задач можуть бути в деяких умовах застосовані  ядерні заряди, призначені для тактичних  задач. Ядерні бойові частини, призначені для ураження типових стратегічних цілей, будуть мати тротиловий еквівалент 1-5 млн.т. Можливе застосування потужніших ядерних зарядів з тротиловим еквівалентом до 40-50 млн.т.

Носіями ядерної  стратегічної зброї, як правило, є ракети дальньої дії, міжконтинентальні ракети, літаки-снаряди, пілотовані літаки, штучні супутники. Найефективнішими носіями  ядерної зброї при дальності  стрільби більше 6000 км є багатоступінчаста  міжконтинентальна ракета ; для дальностей порядку 1000 км — одноступінчаста. Всі  носії стратегічної зброї можуть забезпечувати доставку ядерних  зарядів із порівняно великою  точністю. Розсіювання точок попадання  відбувається в межах кола з радіусом приблизно від 1 до 20 км. За таких  умов застосування ядерних зарядів  з тротиловими еквівалентами, які  дорівнюють декільком мільйонам  тон тротилу, може призвести до того, що площа розсіювання буде перекрита  зоною ураження при вибуху.

В залежності від  характеру об’єкта і задач  ядерного нападу ядерний вибух може бути проведений у повітрі, біля поверхні землі або води, під землею або  водою. Створені снаряди-антиракети для  знищення балістичних ракет на дуже великих висотах і в космосі.  
Ядерний клуб

У 1963 році, коли лише чотири держави мали ядерні арсенали, уряд Сполучених Штатів робив прогноз, що протягом майбутнього десятиліття  з'явиться від 15 до 25 держав, що володіють  ядерною зброєю; інші ж держави  передбачали, що це число може навіть зрости до 50. За станом на 2004 рік відомо, що лише у восьми держав є ядерні арсенали