Ядерна бомба

Я́дерна або а́томна бо́мба — бомба, руйнівна сила якої отримується розщепленням ядра атома у результаті ланцюгової ядерної реакції. Є першим різновидом ядерної зброї та належить до зброї масового ураження.

Бомба «Товстун», що була скинута на Наґасакі, 1945

Вибух атомної бомби в Наґасакі, 1945

Історія

Шлях до створення атомної бомби

• В 1896 році французький хімік Антуан Анрі Беккерель відкриває радіоактивність урану.
• В 1899 році Ернест Резерфорд виявляє альфа- і бета- промені. 1900 року відкрито гамма-випромінювання.
• У ці роки відкрито багато радіоактивних ізотопів хімічних елементів: в 1898 П'єром Кюрі й Марією Кюрі відкриті полоній й радій, в 1899 Резерфорд відкрив радон, а Андре-Луї Деб'єрн — актиній.
• 1903 року Резерфорд і Фредерік Содді опублікували закон радіоактивного розпаду.
• 1921 року Отто Ган, фактично, відкривав ядерну ізомерію.
• У 1932-му Джеймс Чедвік відкрив нейтрон, а Карл Д. Андерсон — позитрон.
• Того ж 1932 року у США Ернест Лоуренс запустив перший циклотрон, а в Англії Ернест Волтон й Джон Кокрофт вперше розщепили ядро атома: вони зруйнували ядро літію, обстрілюючи його на прискорювачі протонами. Одночасно такий експеримент був проведений в СРСР.
• 1934 року Фредерік Жоліо-Кюрі відкрив штучну радіоактивність, а Енріко Фермі розробив методику сповільнення нейтронів. У 1936 ним було відкрито селективне поглинання нейтронів.
• 1938 року Отто Ган, Фріц Штрассман й Ліза Мейтнер відкрили розщеплення ядра урану при поглинанні ним нейтронів. З цього й починається розробка ядерної зброї.
• 1940 року Г. Н. Флеров й К. А. Петржак, працюючи в ЛФТІ, відкрили спонтанний поділ ядра урану.
• Навесні 1941 року Фермі завершив розробку теорії ланцюгової ядерної реакції.
• У червні 1942 Фермі й Г. Андерсон у ході дослідів отримали коефіцієнт розмноження нейтронів понад одиницю, що відкрило шлях до створення ядерного реактора.
• 2 грудня 1942 року в США запрацював перший у світі ядерний реактор, здійснена перша ядерна ланцюгова реакція, що могла самопідтримуватися.
• 17 вересня 1943 стартував «Мангеттенський проєкт».
• 16 липня 1945 року в США в пустелі поблизу Аламогордо (штат Нью-Мексико) випробувано перший ядерний вибуховий пристрій «Gadget» (одноступінчастий, на основі плутонію).
• У серпні 1945-го на японські міста американцями були скинуті перші атомні бомби «Маля» (6 серпня, Хіросіма) і «Товстун» (9 серпня, Нагасакі). Див. Ядерне бомбардування Хіросіми і Наґасакі.

Післявоєнне вдосконалювання ядерної зброї

• Липень 1946 р. США проводять операцію «Перехрестя» на атолі Бікіні: 4-й й 5-й атомні вибухи в історії людства.
• Навесні 1948 р. американці провели операцію «Пісковик» (англ. Operation «Sandstone»). Підготовка до неї йшла з літа 1947 р. У ході операції були випробувані 3 удосконалені атомні бомби.
• 29 серпня 1949 р. СРСР провів випробування своєї атомної бомби РДС-1, зруйнувавши ядерну монополію США.
• Наприкінці січня — початку лютого 1951 р. США відкрили Ядерний полігон у Неваді і провели там операцію «Рейнджер» з 5 ядерних вибухів.
• У квітні — травні 1951 р. США провели операцію «Парник».
• У жовтні — листопаді 1951 р. на полігоні в Неваді США провели операцію «Бастер-Джангл».
• 14 вересня 1954 року на Тоцькому полігоні в Оренбурзькій області відбулись тоцькі військові навчання із застосуванням ядерної зброї.
• У жовтні 1961 р. СРСР провів випробування Цар-бомби, найпотужнішого ядерного заряду в історії.

Фактори ураження

Основним фактором ураження атомного вибуху є надзвичайно потужна вибухова хвиля. Енергія, що вивільняється ядерним зарядом, еквівалентна вибуху декількох тисяч тонн ТНТ. Така потужність вибуху призводить до суцільних руйнувань на відстані майже кілометра від епіцентру.

Крім вибухової хвилі уражаючими факторами є також світлове випромінювання та . Деякі дослідники виділяють окремо електромагнітний імпульс, що виникає внаслідок розсіювання рентгенівського випромінювання. Він не впливає на людей безпосередньо, але виводить з ладу електричне та електронне обладнання.

Внаслідок вибуху відбувається також зараження навколишнього середовища радіоактивними продуктами розпаду, що, як і проникаюча радіація, можуть викликати променеву хворобу.

Конструкція

Принцип дії найпростішої атомної бомби гарматного типу

Основу атомної бомби становить заряд, що складається з речовини, атомне ядро якої здатне до розщеплення. Наразі можуть використовуватися три такі речовини. Це ізотопи урану з масовими числами 235 або 233 та ізотоп плутонію із масовим числом 239. Самопідтримувана ланцюгова реакція поділу атомних ядер стає можливою, коли маса речовини перевищує деяку критичну межу. Для урану-235 критична маса становить близько 40 кг, для плутонію-239 — 10—13 кг. Вона залежить від точного ізотопного складу, щільності матеріалу та навіть його форми. Щоб запобігти передчасному вибухові, у перших зразках загальна маса атомного заряду вкладалася в корпус бомби окремими частинами, нарізно. Кожна з частин мала масу, меншу за критичну. В потрібний момент за допомогою детонатора і звичайної вибухівки частини поєднувалися і відбувався атомний вибух. Схему бомби, що реалізує такий найпростіший «гарматний» механізм, наведено на малюнку.

Принцип дії атомної бомби імплозивного типу.

У сучасних ядерних зарядах застосовують складнішу схему сферичної імплозії. У центрі сфери розташовано нейтронний ініціатор. Його оточено шаром ядерної речовини, що у звичайних умовах має масу менше критичної. Вона у свою чергу оточена оболонкою з матеріалу, що відбиває нейтрони. Зовнішній шар складають з лінз звичайної вибухівки (тринітротолоул, гексаген тощо) зі складною системою детонаторів, яка забезпечує сферичну концентрацію вибухової хвилі. Вибухова хвиля стискає атомний заряд і, таким чином, переводить його у надкритичний стан (за рахунок збільшення щільності). Крім того розбивається нейтронний ініціатор, що надає потужний поштовх для початку ядерної реакції.

У процесі конструювання атомних бомб надзвичайно велика увага приділяється запобіганню всіляким випадковостям, що можуть ініціювати мимовільний вибух. Це призводить до значного ускладнення конструкції.

Розвиток технології

У 1950-х роках на основі атомної бомби було розроблено потужнішу водневу бомбу. А 1970-х була розроблена нейтронна бомба (нейтронна зброя).

Випробування та застосування

Типи ядерних випробувань: 1 — Наземне, 2 — Підземне, 3 — Повітряне, 4 — Підводне

За період 1945—2007 років було підірвано 2065 ядерних та термоядерних пристроїв: 1056 з них належали США; 715 — СРСР; 198 — Франції; 45 — Великої Британії; 45 — Китаю; 4 — Індії; 2 — Пакистану. Два випробування здійснено КНДР.

Див. також

• Ядерна енергія

Примітки

1. Памятка населению по защите от атомного оружия / Главное управление слубы местной ПВО МВД СССР. — Второе издание. — Москва, 1954. — 32 с. — (djvu) з джерела 10 травня 2009 (рос.)
2. . Архів оригіналу за 16 жовтня 2013. Процитовано 22 вересня 2010. (рос.)
3. Query Nuclear Explosions Database. Geoscience Australia: Australian Government. 14 жовтня 2008. Архів оригіналу за 24 червня 2013. Процитовано 22 вересня 2010. (англ.)

Посилання

• Carey Sublette (9 вересня 2001). Nuclear Weapons Frequently Asked Questions (Version 2.25). Архів оригіналу за 24 червня 2013. Процитовано 22 вересня 2010. (англ.)
• Наталья Корчагина, Артём Петрашко. Хиросима и Нагасаки. Архів оригіналу за 24 червня 2013. Процитовано 22 вересня 2010. (рос.)
• Isao HASHIMOTO. Nuclear Detonation Timeline "1945-1998".
• (англ.) Nukemap by Alex Wellerstein — картографічне моделювання різного роду впливів під час ядерних вибухів різної потужності.