Класифікація ядерних боєприпасів

Всі ядерні боєприпаси можуть бути розділені на дві основні категорії:

• «Ядерні» — однофазні або одноступінчасті вибухові пристрої, у яких основний вихід енергії походить від ядерної реакції поділ важких ядер (урану-235 або плутонію) з утворенням більш легких елементів.

• Термоядерна зброя (також «водневі») — двофазні або двоступінчасті вибухові пристрої, у яких послідовно розвиваються два фізичних процеси, локалізованих у різних областях простору: на першій стадії основним джерелом енергії є реакція ділення важких ядер, а на другій реакції ділення й термоядерного синтезу використаються в різних пропорціях, залежно від типу й настроювання боєприпасів.

Реакція термоядерного синтезу, як правило, розвивається усередині збірки, що ділиться, і служить потужним джерелом додаткових нейтронів. Тільки ранні ядерні пристрої в 40-х роках XX в., нечисленні бомби гарматної збірки в 1950-х, деякі ядерні артилерійські снаряди, а також вироби ядерно - технологічно слаборозвинених держав (ПАР, Пакистан, КНДР) не використовують термоядерний синтез як підсилювач потужності ядерного вибуху. Всупереч стійкому стереотипу, у термоядерних (тобто двофазних) боєприпасах більша частина енергії (до 85%) виділяється за рахунок розподілу ядер урану-235/плутонію-239 й/або урану-238. Другий ступінь будь-якого такого пристрою може бути оснащений тампером з урану-238, що ефективно ділиться від швидких нейтронів реакції синтезу. Так досягається багаторазове збільшення потужності вибуху й дивовижний ріст кількості радіоактивних опадів. З легкої руки Р. Юнга, автора знаменитої книги Яскравіше тисячі сонць, написаної в 1958 році по «гарячих слідах» Манхеттенського проекту, такого роду «брудні» боєприпаси прийнято називати FFF (fusion-fission-fusion) або трифазними. Однак цей термін не є цілком коректним. Майже всі «FFF» належать до двофазного й відрізняються тільки матеріалом тампера, що в «чистих» боєприпасах може бути виконаний зі свинцю, вольфраму й т.д. Виключенням є пристрої типу «Слойки» Сахарова, які варто віднести до однофазних, хоча вони мають шарувату структуру вибухової речовини (ядро із плутонію — шар дейтерида літію-6 — шар урану 238). У США такий пристрій одержало назву Alarm Clock (Годинники з будильником). Схема послідовного чергування реакцій розподілу й синтезу реалізована у двофазних боєприпасах, у яких можна нарахувати до 6 шарів при досить «помірній» потужності. Прикладом служить відносно сучасна боєголовка W88, у якій перша секція (primary) містить два шари, друга секція (secondary) має три шари, і ще одним шаром є загальна для двох секцій оболонка з урану-238 (див. малюнок).

• Іноді в окрему категорію виділяється нейтронна зброя — двофазні боєприпаси малої потужності (від 1 кт до 25 кт), у якому 50—75% енергії виходить за рахунок термоядерного синтезу. Оскільки основним переносником енергії при синтезі є швидкі нейтрони, то при вибуху таких боєприпасів вихід нейтронів може в кілька разів перевищувати вихід нейтронів при вибухах однофазних ядерних вибухових пристроїв порівнянної потужності. За рахунок цього досягається істотно більша вага уражаючих факторів нейтронне випромінювання й наведена радіоактивність (до 30% від загального енерговиходу), що може бути важливим з погляду завдання зменшення радіоактивних опадів і зниження руйнувань на місцевості при високій ефективності застосування проти танків і живої сили. Слід зазначити міфічний характер уявлень про те, що нейтронна зброя вражає винятково людей і залишає в цілості будови. По руйнівному впливі вибух нейтронних боєприпасів у сотні разів перевершує будь-які неядерні боєприпаси.

Потужність ядерного заряду вимірюється в тротиловому еквіваленті — кількості тринітротолуолу, якого потрібно підірвати для одержання тієї ж енергії. Звичайно його виражають у кілотоннах (кт) і мегатоннах (Мт). Тротиловий еквівалент умовний: по-перше, розподіл енергії ядерного вибуху по різних вражаючих факторах істотно залежить від типу боєприпасів й, у кожному разі, сильно відрізняється від хімічного вибуху. По-друге, просто неможливо домогтися повного згоряння відповідної кількості хімічної вибухової речовини.

Прийнято ділити ядерні боєприпаси по потужності на п'ять груп:

• надмалі (менш 1 кт);
• малі (1 — 10 кт);
• середні (10 — 100 кт);
• великі (великої потужності) (100 кт — 1 Мт);
• надвеликі (надвеликої потужності) (понад 1 Мт).

Принцип дії

В основу ядерної зброї покладена некеровані ланцюгова реакція поділ важких ядер і реакції термоядерного синтезу.

Для здійснення ланцюгової реакції ділення використовуються або уран-235, або плутоній-239, або, в окремих випадках, уран-233. Уран у природі зустрічається у вигляді двох основних ізотопів — уран-235 (0,72 % природного урану) і уран-238 — все інше (99,2745 %). Звичайно зустрічається також домішка з урану-234 (0,0055 %), утворена розпадом урану-238. Однак, як речовину, яка ділиться, можна використати тільки уран-235. В урані-238 самостійний розвиток ланцюгової ядерної реакції неможливий (тому він і розповсюджений у природі). Для забезпечення «працездатності» ядерної бомби вміст урану-235 повинне бути не нижче 80 %. Тому при виробництві ядерного палива для підвищення частки урану-235 і застосовують складний і вкрай витратний процес збагачення урану. У США ступінь збагаченості збройового урану (частка ізотопу 235) перевищує 93 % й іноді доводить до 97,5 %.

Альтернативою хімічному процесу збагачення урану слугує створення «плутонієвої бомби» на основі ізотопу плутоній-239, що для збільшення стабільності фізичних властивостей і поліпшення стискальності заряду звичайно легується невеликою кількістю галію. Плутоній виробляється в ядерних реакторах у процесі тривалого опромінення урану-238 нейтронами. Аналогічно уран-233 утворюється при опроміненні нейтронами торію. У США ядерні боєприпаси споряджаються сплавом 25 або Oraloy, назва якого походить від Oak Ridge (завод по збагаченню урану) і alloy (сплав). До складу цього сплаву входить 25 % урану-235 й 75 % плутонію-239.

Слід зазначити, що відомості про будову ядерних боєприпасів дотепер строго засекречені у всіх країнах. Тільки скрупульозність окремих західних журналістів і вкрай рідкі, незначні витоки цієї закритої інформації, скрупульозно вивчені на основі фізичних знань, за допомогою методів «зворотної інженерії» дозволили з певною ймовірністю правильно зрозуміти основні принципи. Майже всі ці відомості стосуються ядерних боєприпасів, вироблених у США.

Поиск по сайту: