Ядерний вибух: опис, класифікація

Ядерний вибух являє собою некерований процес. В ході нього здійснюється вивільнення великої кількості променистої і теплової енергії. Даний ефект є результатом ядерної ланцюгової реакції поділу або термоядерного синтезу, що проходить за невеликий часовий відрізок.

Короткі загальні відомості

Ядерний вибух за своїм походженням може бути наслідком людської діяльності на Землі або в навколоземному просторі. Це явище також у ряді випадків виникає в результаті природних процесів на деяких видах зірок. Штучний ядерний вибух являє собою могутню зброю. Застосовується воно для знищення масштабних наземних і підземних захищених об`єктів, скупчень техніки і військ противника. Крім того, використовується ця зброя для повного знищення й придушення протиборчої сторони в якості інструменту, що руйнує малі і великі населені пункти з проживаючими в них мирними громадянами, а також промислові стратегічні об`єкти.

Класифікація

Як правило, ядерні вибухи характеризують за двома ознаками. До них відносять потужність заряду і місце розташування точки заряду безпосередньо в підривній момент. Проекція цієї точки на поверхню землі іменується епіцентром вибуху. Потужність вимірюють в тротиловому еквіваленті. Це маса тринітротолуолу, при підриві якого відбувається виділення такої ж кількості енергії, як і при оціненого ядерному. Найчастіше при вимірюванні потужності використовуються такі одиниці, як одна кілотонн (1 кт) і одна мегатонна (1 Мт) тротилового еквівалента.

явища

Ядерний вибух супроводжується специфічними ефектами. Вони характерні тільки для даного процесу і не присутні при інших підривах. Інтенсивність явищ, які супроводжують ядерний вибух, залежить від місця розташування центру. Як приклад можна розглянути випадок, який був найбільш частим до моменту заборони випробувань на планеті (під водою, на землі, в атмосфері) і, власне, в космосі, - штучна ланцюгова реакція в приземному шарі. Після детонації процесу синтезу або поділу за вельми короткий час (близько часткою мікросекунд) відбувається виділення в обмеженому обсязі величезної кількості теплової і променевої енергії. Про завершення реакції, як правило, свідчить розліт конструкції пристрою і випаровування. Ці ефекти обумовлені впливом підвищеної температури (до 107 К) і величезного тиску (близько 109 атм.) В самому епіцентрі. З великої відстані візуально дана фаза являє собою дуже яскраву крапку, що світиться.

Електромагнітне випромінювання

Світловий тиск під час реакції починає нагрівати і витісняти навколишнє повітря з епіцентру. В результаті формується вогненна куля. Разом з цим утворюється стрибок тиску між стисненим випромінюванням і необуреним повітрям. Це обумовлено перевагою швидкості переміщення нагрівального фронту над швидкістю звуку в умовах середовища. Після того як ядерна реакція входить в стадію загасання, припиняється виділення енергії. Подальше розширення здійснюється завдяки різниці в тисках і температурах в зоні вогняної кулі і безпосередньо навколишнього повітря. Слід зазначити, що розглянуті явища не мають нічого спільного з науковою розвідкою героя сучасного серіалу (його, до речі, звуть так само, як і відомого фізика Глешоу - Шелдон) "Теорія великого вибуху".

проникаюча радіація

Ядерні реакції являють собою джерело електромагнітного випромінювання різного типу. Зокрема, воно проявляється в широкому спектрі в діапазоні від радіохвиль до гамма-квантів, атомних ядер, нейтронів, швидких електронів. З`являється випромінювання, іменоване проникаючою радіацією, в свою чергу, породжує певні наслідки. Вони властиві тільки ядерного вибуху. Високоенергійні гамма-кванти і нейтрони в процесі взаємодії з атомами, що входять до складу навколишнього речовини, зазнають перетворення своєї стабільної форми в радіоактивні ізотопи нестабільного типу з різними періодами і шляхами напіврозпаду. В результаті формується так звана наведена радіація. Разом з осколками ядер атомів розщеплюється речовини або з продуктами від термоядерного синтезу, які залишаються від вибухового пристрою, отримані радіоактивні компоненти піднімаються в атмосферу. Далі вони розсіюються на досить великій території і формують зараження на місцевості. Нестабільні ізотопи, які супроводжують ядерний вибух, знаходяться в такому спектрі, що поширення радіації може тривати тисячоліттями, не дивлячись на те що інтенсивність випромінювання з часом знижується.

електромагнітний імпульс

Утворені від ядерного вибуху високоенергійні гамма-кванти в процесі проходження через навколишнє середовище іонізують атоми, що входять до її складу, вибиваючи електрони з них і повідомляючи їм досить велику енергію для здійснення каскадної іонізації інших атомів (аж до тридцяти тисяч іонізації на гамма-квант). В результаті під епіцентром формується "пляма" іонів, що мають позитивний заряд і оточених електронним газом у величезній кількості. Дана конфігурація носіїв, змінна в часі, утворює потужне електричне поле. Воно разом з рекомбінацією іонізованих атомних частинок зникає після вибуху. У процесі відбувається породження сильних електричних струмів. Вони служать в якості додаткового джерела випромінювання. Весь описаний комплекс ефектів носить назву електромагнітного імпульсу. Незважаючи на те що в нього йде менше 1/3 десятимільярдної частки вибухової енергії, відбувається він протягом досить короткого періоду. Потужність, яка при цьому виділяється, може досягти 100 ГВт.

Процеси наземного типу. Особливості

У процесі хімічної детонації температура примикав до заряду і залученого до руху грунту порівняно невелика. Ядерний вибух має свої особливості. Зокрема, температура грунту може становити десятки мільйонів градусів. Велика частина утвореної від нагрівання енергії протягом перших же митей виділяється в повітря і йде додатково на освіту ударної хвилі і теплового випромінювання. При звичайному вибуху даних явищ не спостерігається. У зв`язку з цим відзначаються різкі відмінності у впливі на ґрунтовий масив і поверхню. При наземному вибуху хімічної сполуки передається до половини енергії в грунт, а при ядерному - буквально кілька відсотків. Це обумовлює різницю в розмірах воронки і енергії сейсмічних коливань.

ядерна зима

Дане поняття характеризує гіпотетичний стан клімату на планеті в разі широкомасштабної війни із застосуванням ядерної зброї. Імовірно, в зв`язку з винесенням в стратосферу величезної кількості сажі і диму, результатів численних пожеж, спровокованих кількома боєзарядами, на Землі температура знизиться повсюдно до арктичних показників. Це буде обумовлено і значним збільшенням числа відбитих від поверхні сонячних променів. Імовірність виникнення глобального похолодання була передбачена досить давно (ще за часів існування Радянського Союзу). Пізніше підтвердження гіпотези було здійснено модельними розрахунками.