Ядерное оружие

 

«Экономичный» дизайн Swan для имплозии ядерного боеприпаса.

 

Термоядерные боеприпасы

Основная статья: Термоядерное оружие

Мощность ядерного заряда, работающего исключительно на принципе деления тяжёлых элементов, ограничивается десятками килотонн. Энерговыход (англ. yield) однофазного боеприпаса, усиленного термоядерным зарядом внутри делящейся сборки, может достигать сотен килотонн. Создать однофазное устройство мегатонного класса практически невозможно, увеличение массы делящегося вещества не решает проблему. Дело в том, что энергия, выделяющаяся в результате цепной реакции, раздувает сборку со скоростью порядка 1000 км/с, поэтому она быстро становится докритической и бо́льшая часть делящегося вещества не успевает прореагировать. Например, в сброшенной на город Нагасаки бомбе «Толстяк» успело прореагировать не более 20 % из 6,2 кг заряда плутония, а в уничтожившей Хиросиму бомбе «Малыш» с пушечной сборкой распалось только 1,4 % из 64 кг обогащенного примерно до 80 % урана. Самый мощный в истории однофазный (британский) боеприпас, взорванный в ходе испытаний Orange Herald в 1957 г., достиг мощности 720 кт.

Двухфазные боеприпасы позволяют повысить мощность ядерных взрывов до десятков мегатонн. Однако ракеты с разделяющимися боеголовками, высокая точность современных средств доставки и спутниковая разведка сделали устройства мегатонного класса практически ненужными. Тем более, что носители сверхмощных боеприпасов более уязвимы для систем ПРО и ПВО.

В двухфазном устройстве первая стадия физического процесса (primary) используется для запуска второй стадии (secondary), в ходе которой выделяется наибольшая часть энергии. Такую схему принято называть дизайном Теллера-Улама.

Энергия от детонации primary передаётся через специальный канал (interstage) в процессе радиационной диффузии квантов рентгеновского излучения и обеспечивает детонацию secondary посредством радиационной имплозии тампера/пушера, внутри которого находится дейтерид лития-6 и запальный плутониевый стержень. Последний также служит дополнительным источником энергии вместе с пушером и/или тампером из урана-235 или урана-238, причем совместно они могут давать до 85 % от общего энерговыхода ядерного взрыва. При этом термоядерный синтез служит в большей мере источником нейтронов для деления ядер. Под действием нейтронов деления на ядра Li в составе дейтерида лития образуется тритий, который сразу вступает в реакцию термоядерного синтеза с дейтерием.

В первом двухфазном экспериментальном устройстве Иви Майк (Ivy Mike) (10,5 Мт в испытании 1952 г.) вместо дейтерида лития использовались сжиженный дейтерий и тритий, но в последующем крайне дорогой чистый тритий непосредственно в термоядерной реакции второй стадии не применялся. Интересно отметить, что только термоядерный синтез обеспечил 97% основного энерговыхода экспериментальной советской «Царь-бомбе» (она же «Кузькина мать»), взорванной в 1961 г. с абсолютно рекордным выходом энергии около 58 Мт. Наиболее эффективным по отношению мощность/вес двухфазным боеприпасом стал американский «монстр» Mark 41 с мощностью 25 Мт, который выпускался серийно для развертывания на бомбардировщиках B-47, B-52 и в варианте моноблока для МБР Титан-2. Тампер этой бомбы выполнен из урана-238, поэтому она никогда не испытывалась в полном масштабе. При замене тампера на свинцовый мощность данного устройства понижалась до 3 Мт.

 

|Конструкция Теллера-Улама  для двухфазного боеприпаса («термоядерная  бомба»).

 

 

 

Предполагаемая схема двухфазной боеголовки W88, развернутой на БРПЛ Трайдент в 90-х. Дизайн Теллера-Улама. Мощность взрыва 475 Кт.

 

Средства доставки

 

Средством доставки ядерного боеприпаса к цели может быть практически любое тяжелое вооружение. В частности, тактическое ядерное оружие с 1950-х существует в форме артиллерийских снарядов и мин — боеприпасов для ядерной артиллерии. Носителями ядерного оружия могут быть реактивные снаряды РСЗО, но пока ядерных снарядов для РСЗО не существует[1]. Однако, габариты многих современных ракет РСЗО позволяют разместить в них ядерный заряд, аналогичный применяемому ствольной артиллерией, в то время как некоторые РСЗО, например российский «Смерч», по дальности практически сравнялись с тактическими ракетами, другие же (например, американская система MLRS) способны запускать со своих установок тактические ракеты. Тактические ракеты и ракеты большей дальности являются носителями ядерного оружия. В Договорах по ограничению вооружений в качестве средств доставки ядерного оружия рассматриваются баллистические ракеты, крылатые ракеты и самолеты. Исторически самолеты были первыми средствами доставки ядерного оружия, и именно с помощью самолетов было выполнено единственное в истории боевое ядерное бомбометание:

На японский город Хиросима 6 августа 1945 года. В 08:15 местного времени самолёт B-29 «Enola Gay» под командованием полковника Пола Тиббетса, находясь на высоте свыше 9 км, произвёл сброс атомной бомбы «Малыш» («Little Boy») на центр Хиросимы. Взрыватель был установлен на высоту 600 метров над поверхностью; взрыв, эквивалентом от 13 до 18 килотонн тротила, произошёл через 45 секунд после сброса.

На японский город Нагасаки 9 августа 1945 года. В 10:56 самолёт В-29 «Bockscar» под командованием пилота Чарльза Суини прибыл к Нагасаки. Взрыв произошёл в 11:02 местного времени на высоте около 500 метров. Мощность взрыва составила 21 килотонну.

Развитие систем ПВО и ракетного оружия выдвинуло на первый план именно ракеты.

Договор СНВ-1[2] делил все баллистические ракеты по дальности на:

Межконтинентальные (МБР) с дальностью более 5500 км;

Ракеты средней дальности (от 1000 до 5500 км);

Ракеты меньшей дальности (менее 1000 км).

Договор РСМД[3], ликвидируя ракеты средней и меньшей (от 500 до 1000 км) дальности, вообще исключил из регулирования ракеты с дальностью до 500 км. В этот класс попали все тактические ракеты, и в настоящий момент такие средства доставки активно развиваются.

И баллистические, и крылатые ракеты могут быть размещены на подводных лодках, обычно атомных. В этом случае подлодка называется, соответственно ПЛАРБ и ПЛАРК. Кроме того, на многоцелевых подводных лодках могут размещаться ядерные торпеды. Ядерные торпеды могут использоваться как для атаки морских целей, так и побережья противника. Так, академиком Сахаровым был предложен проект торпеды Т-15 с зарядом ~100 мегатонн.

Кроме ядерных зарядов, доставляемых техническими носителями, существуют ранцевые боеприпасы небольшой мощности, переносимые человеком, и предназначенные для использования диверсионными группами.

По назначению средства доставки ядерного оружия делятся на:

тактическое, предназначенное для поражения живой силы и боевой техники противника на фронте и в ближайших тылах. К тактическому ядерному оружию обычно относят и средства поражения морских, воздушных, и космических целей;

оперативно-тактическое — для уничтожения объектов противника в пределах оперативной глубины;

стратегическое — для уничтожения административных, промышленных центров и иных стратегических целей в глубоком тылу противника.

 

Запуск БРПЛ «Трайдент II» из подводного положения. Ракета может быть оснащена 8 боеголовками W88

 

 

 

Боевой железнодорожный ракетный комплекс БЖРК 15П961 «Молодец» c межконтинентальной ракетой с ядерной боеголовкой. Снят с вооружения в 90-х годах.

 

История

 

Основная статья: История ядерного оружия

Путь к созданию атомной бомбы

В 1896 году французский химик Антуан Анри Беккерель открывает радиоактивность урана.

В 1899 году Эрнест Резерфорд обнаруживает альфа- и бета-лучи. В 1900 г. открыто гамма-излучение.

В эти годы открыты многие радиоактивные изотопы химических элементов: в 1898 г. Пьером Кюри и Марией Кюри открыты полоний и радий, в 1899 Резерфордом открыт радон, а Дебьерном — актиний.

В 1903 году Резерфорд и Фредерик Содди опубликовали закон радиоактивного распада.

В 1921 г. Отто Ган, фактически, открывает ядерную изомерию.

В 1932 г. Джеймс Чедвик открыл нейтрон, а Карл Д.Андерсон — позитрон.

В том же 1932 году в США Эрнест Лоуренс запустил первый циклотрон, а в Англии Эрнест Уолтон и Джон Кокрофт впервые расщепили ядро атома: они разрушили ядро лития, обстреливая его на ускорителе протонами. Одновременно такой эксперимент был проведен в СССР.

В 1934 г. Фредерик Жолио-Кюри открыл искусственную радиоактивность, а Энрико Ферми разработал методику замедления нейтронов. В 1936 г. им было открыто селективное поглощение нейтронов.

В 1934 г. физик из Венгрии Лео Силард запатентовал в Англии атомную бериллиевую бомбу.

В 1938 г. Отто Ган, Фриц Штрассман и Лиза Мейтнер открывают расщепление ядра урана при поглощении им нейтронов. С этого и начинается разработка ядерного оружия.

В 1939 г. Фредерик Жолио-Кюри запатентовал конструкцию урановой бомбы.

В 1940 г. Г. Н. Флёров и К. А. Петржак, работая в ЛФТИ, открыли спонтанное деление ядра урана.

В июне 1940 г. в США был образован Национальный комитет по оборонным исследованиям, Комитет по урану вошёл в его состав в качестве подкомитета.

Весной 1941 г. Ферми завершил разработку теории цепной ядерной реакции.

20 сентября 1941 г. в Англии  на совещании Комитетом Начальников  Штабов вынесено решение о  немедленном начале строительстве  завода по изготовлению атомных  бомб.

6 декабря 1941 г. в США принято  решение о выделении средств  и ресурсов на создание ядерного  оружия.

Первый квартал 1942 г. Английский Военный Кабинет занимается вопросами организации производства урановых бомб.

В июне 1942 г. Ферми и Г. Андерсоном в ходе опытов был получен коэффициент размножения нейтронов больше единицы, что открыло путь к созданию ядерного реактора.

2 декабря 1942 г. в США заработал  первый в мире ядерный реактор, осуществлена первая самоподдерживающаяся  цепная ядерная реакция.

17 сентября 1943 г. стартовал  «Манхэттенский проект».

16 июля 1945 г. в США в  пустыне под Аламогордо (штат  Нью-Мексико) испытано первое ядерное  взрывное устройство «Gadget» (одноступенчатое, на основе плутония).

В августе 1945 г. на японские города американцами были сброшены первые атомные бомбы «Малыш» (6 августа, Хиросима) и «Толстяк» (9 августа, Нагасаки). См. Атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки.

Послевоенное совершенствование ядерного оружия[править | править исходный текст]

Июль 1946 г. США проводят операцию «Перекрёстки» на атолле Бикини: 4-й и 5-й атомные взрывы в истории человечества.

Весной 1948 г. американцы провели операцию «Песчаник». Подготовка к ней шла с лета 1947 г. В ходе операции были испытаны 3 усовершенствованные атомные бомбы.

29 августа 1949 г. СССР провел  испытания своей атомной бомбы  РДС-1, разрушив ядерную монополию  США.

В конце января — начале февраля 1951 г. США открыли Ядерный полигон в Неваде и провели там операцию «Рейнджер» из 5 ядерных взрывов.

В апреле — мае 1951 г. США провели операцию «Парник» (Operation Greenhouse).

В октябре — ноябре 1951 г. на полигоне в Неваде США провели операцию «Бастер-Джангл».

В 1953 году СССР провёл испытания первого транспортабельного термоядерного устройства.

В октябре 1961 г. СССР провёл испытания Царь-бомбы, самого мощного ядерного заряда в истории.

Ядерный клуб

 

Основная статья: Ядерный клуб

«Ядерный клуб» — неофициальное название группы стран, обладающих ядерным оружием. В неё входят США (c 1945), Россия (изначально Советский Союз: с 1949), Великобритания (1952), Франция (1960), КНР (1964), Индия (1974), Пакистан (1998) и КНДР (2006). Также имеющим ядерное оружие считается Израиль.

«Старые» ядерные державы США, Россия, Великобритания, Франция и Китай являются т. н. ядерной пятёркой — то есть государствами, которые считаются «легитимными» ядерными державами согласно Договору о нераспространении ядерного оружия. Остальные страны, обладающие ядерным оружием, называются «молодыми» ядерными державами.

Кроме того, на территории нескольких государств, которые являются членами НАТО и другими союзниками, находится или может находиться ядерное оружие США. Некоторые эксперты считают, что в определенных обстоятельствах эти страны могут им воспользоваться[4].

 

 

Испытание термоядерной бомбы на атолле Бикини, 1954 г. Мощность взрыва 11 Мт, из которых 7 Мт выделилось от деления тампера из урана-238

США осуществили первый в истории ядерный взрыв мощностью 20 килотонн 16 июля 1945 года. 6 и 9 августа 1945 ядерные бомбы были сброшены, соответственно, на японские города Хиросима и Нагасаки. Первое в истории испытание термоядерного устройства было проведено 31 октября 1951 года на атолле Бикини. На 1 марта 2013 располагают 1654 ядерными зарядами, из которых 792 находятся на развёрнутых баллистических ракетах.[источник не указан 178 дней]

 

 

Взрыв первого советского ядерного устройства на Семипалатинском полигоне 29 августа 1949 года. 10 часов 05 минут.

СССР испытал своё первое ядерное устройство мощностью 22 килотонны 29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне. Испытание первой в мире термоядерной бомбы — там же 12 августа 1953 года. Россия стала единственным международно-признанным наследником ядерного арсенала Советского Союза. На 1 марта 2013 располагают 1480 ядерными зарядами, из которых 492 находятся на развёрнутых баллистических ракетах.[источник не указан 178 дней]

Великобритания произвела первый надводный ядерный взрыв мощностью около 25 килотонн 3 октября 1952 года в районе островов Монте-Белло (северо-западнее Австралии). Термоядерное испытание — 15 мая 1957 года на острове Рождества в Полинезии.

Франция провела наземные испытания ядерного заряда мощностью 20 килотонн 13 февраля 1960 года в оазисе Регган в Алжире. Термоядерное испытание — 24 августа 1968 года на атолле Муруроа.

Китай взорвал ядерную бомбу мощностью 20 килотонн 16 октября 1964 года в районе озера Лобнор. Там же была испытана термоядерная бомба 17 июня 1967 года.

Индия произвела первое испытание ядерного заряда мощностью 20 килотонн 18 мая 1974 года на полигоне Покхаран в штате Раджастхан, но официально не признала себя обладателем ядерного оружия. Это было сделано лишь после подземных испытаний пяти ядерных взрывных устройств, включая 32-килотонную термоядерную бомбу, которые прошли на полигоне Покхаран 11—13 мая 1998 года.

Пакистан провёл подземные испытания шести ядерных зарядов 28 и 30 мая 1998 года на полигоне Чагай-Хиллз в провинции Белуджистан в качестве симметричного ответа на индийские ядерные испытания 1974 и 1998 годов.

КНДР заявила о создании ядерного оружия в середине 2005 года и провела первое подземное испытание ядерной бомбы предположительной мощностью около 1 килотонны 9 октября 2006 года (по-видимому, взрыв с неполным энерговыделением) и второе мощностью примерно 12 килотонн 25 мая 2009 года. 12.02.2013 была испытана бомба мощностью 6-7 килотонн.