1945年7月16日、ニューメキシコの米空軍基地で、その後の人類の歴史全体を変える出来事が起こりました。現地時間の5時間30分に、TNTに20キロトンの容量を持つ世界初の核爆弾ガジェットがここで爆発しました。目撃者によると、爆発の明るさは正午に日光を大幅に上回り、わずか5分で雲の形をしたきのこの形は11キロメートルの高さに達しました。これらの成功した試験は、人類の新しい時代 - 原子力の始まりでした。ほんの数カ月で、広島と長崎の人々は完全に作成された武器の力と激怒を経験するでしょう。
アメリカ人は長い間核爆弾を独占していなかった、そして次の40年は冷戦と呼ばれる歴史の本に含まれていたアメリカとソ連の間の厳しい対立の期間になりました。今日の核兵器は、誰もが考慮しなければならない最も重要な戦略的要素です。今日、エリート核クラブには実際に8つの州があり、さらにいくつかの国が核兵器の製造に真剣に取り組んでいます。料金の大部分はアメリカ合衆国とロシアの兵器庫にあります。
核爆発とは何ですか？彼らは何が好きですか、そして核爆発の物理学は何ですか？現代の核兵器は、70年前に日本の都市に投下された料金とは異なるのですか？核心爆発の主な顕著な要因は何ですか？また、それらの影響から防御することは可能ですか？これについてはすべてこの資料で説明します。
今号の歴史から
19世紀の終わりと20世紀の第1四半期は、核物理学にとって前例のない突破口と驚くべき業績の期間となりました。 1930年代半ばまでには、科学者たちは、原子力を発生させることを可能にしたほとんどすべての理論的発見をしました。 1930年代初頭に、原子核は最初に分割され、1934年に、ハンガリーの物理学者シラードは原子炉の設計の特許を取得しました。
1938年、3人のドイツの科学者 - フリッツ・ストラスマン、オットー・ハーン、そしてリサ・メイトナー - が中性子照射中のウランの核分裂の過程を発見しました。これは広島へ行く途中の最後の停車場でした、すぐにフランスの物理学者フレデリック・ジョリオ＝キュリーはウラン爆弾の設計のための特許を受け取りました。 1941年に、Fermiは核連鎖反応理論を完成させました。
現時点では、世界は容赦なく新しい世界大戦に巻き込まれたので、前例のない破砕力の武器を作成することを目的とした科学者の研究は見過ごされることができませんでした。そのような研究への大きな関心はヒトラーのドイツのリーダーシップを示しました。優れた科学学校を所有しているこの国は、核兵器を開発した最初の国になる可能性があります。この見通しは一流の科学者たちを大いに邪魔しました、彼らのほとんどは非常に反ドイツ人でした。 1939年8月、アルバート・アインシュタインは友人のシラードの要求でアメリカ大統領に手紙を書き、ヒトラーでの核爆弾の危険性を指摘した。この対応の結果、最初にウラン委員会、そして次にマンハッタン計画が行われ、それがアメリカの核兵器の創設につながりました。 1945年、アメリカはすでに3つの爆弾を持っていました。プルトニウム「小さいもの」（ガジェット）と「太った男」（太った男の子）、そしてまたウラン「小さな男の子」（小さな男の子）です。アメリカ北西部の「両親」は科学者フェルミとオッペンハイマーです。
1945年7月16日にニューメキシコのサイトで、「ささいなこと」を損ない、そして8月には、「子供」と「ファットマン」が日本の都市に落ちました。爆撃の結果は軍のすべての期待を超えました。
1949年、ソビエト連邦に核兵器が登場しました。 1952年に、アメリカ人は最初に崩壊ではなく核融合に基づいていた最初の装置をテストしました。すぐに熱核爆弾はソ連で作成されました。
1954年、アメリカ人は15メガトンのトリニトロトルエン装置を爆発させた。しかし、歴史上最も強力な核爆発は数年後に起こりました - 50メガトンのTsar-BombaがNovaya Zemlyaで爆発しました。
幸い、ソ連でもアメリカでも、大規模な核戦争がもたらす可能性があることをすぐに理解しました。したがって、1967年に、超大国はNPT非増殖条約に署名しました。その後、この分野に関連する多くの協定が開発されました：SALT-IとSALT-II、START-IとSTART-IIなど。
ソ連の核爆発はNovaya Zemlyaとカザフスタンで行われ、アメリカ人はネバダ州のテストサイトで彼らの核兵器をテストしました。 1996年に、我々は核兵器のいかなる実験も禁止することに合意しました。
原爆はどうですか？
核爆発は、核分裂または合成反応の結果として形成される大量のエネルギーを放出する混沌としたプロセスです。類似した匹敵するパワープロセスが星の深さで起こります。
中性子が吸収されると、任意の物質の原子の核が分裂しますが、周期表のほとんどの元素では、これにはかなりのエネルギーを費やす必要があります。しかしながら、中性子の影響下でそのような反応をすることができる元素があり、それらはどんなエネルギーでも - たとえ最低限のエネルギーでさえ - 持っている。それらは核分裂性と呼ばれます。
ウラン235またはプルトニウム239同位体は核兵器を作成するために使用されます。最初の元素は地球の地殻にあり、それは天然のウランから分離することができ（濃縮）、そして核兵器級プルトニウムは原子炉で人工的に得られます。理論的に核兵器に使用できる核分裂性元素は他にもありますが、その受け取りは非常に困難でコストがかかるため、ほとんど使用されません。
核反応の主な特徴は、その連鎖、つまり自立的な性質です。原子に中性子が照射されると、大量のエネルギーを放出して2つのフラグメントに分割され、さらに2つの2次中性子が隣接する原子核の核分裂を引き起こす可能性があります。そのため、プロセスは段階的になります。短時間での核連鎖反応の結果として、高温プラズマの形をした非常に大量の崩壊する核と原子の「断片」、すなわち中性子、電子、および電磁放射の量子が非常に限られた体積で形成される。この血栓は急速に拡大しており、途方もない破壊力の衝撃波を形成しています。
現代の核兵器の圧倒的大多数は、連鎖崩壊反応に基づいて機能するのではなく、高温と高圧で始まる軽元素の核の融合によるものです。この場合、ウランやプルトニウムなどの核の崩壊時よりもさらに多くのエネルギーが放出されますが、原理的には結果は変わりません。高温プラズマの領域が形成されます。そのような変換は熱核融合反応と呼ばれ、それらが使用される電荷は熱核である。
別に、それは核分裂（または合成）のエネルギーのほとんどが損傷の要因の1つに向けられている特別なタイプの核兵器について言われるべきです。これらには、硬い放射線の流れを発生させる中性子弾薬、およびその地域の最大の放射線汚染を与える、いわゆるコバルト爆弾が含まれます。
核爆発とは何ですか？
核爆発には大きく分けて2つの種類があります。
- 電源を入れます。
- 爆発時の場所（充電ポイント）によって。
電力は核爆発の決定的な特徴です。それは、完全に破壊された地域の半径、そして放射線で汚染された地域の大きさによります。
このパラメータを推定するために、等価のTNTが使用されます。それは匹敵するエネルギーを得るためにどれだけのトリニトロトルエンを膨らませる必要があるかを示しています。この分類によると、次の種類の核爆発があります。
- 超小型
- 小さいです。
- 中程度。
- 大きいです。
- 特大です。
超低気圧（最大1 kT）では、直径200 m以下の火の玉と高度3.5 kmのきのこ雲が形成されます。超大型のものは1 mT以上の電力を持ち、彼らの火の玉は2 kmを超え、そして雲の高さは8.5 kmです。
同様に重要な特徴は、爆発の前の核電荷の位置とそれが発生する環境です。これに基づいて、次の種類の核爆発が区別されます。
- 大気その中心は、地上から数メートルから数十、さらには数百キロメートルの高さにあります。後者の場合、それは高高度のカテゴリーに属します（15から100 km）。空中核爆発は球状のフラッシュ形状をしています。
- 宇宙。この範疇に入るためには、それは100km以上の高さを持たなければならない。
- 接地します。このグループには、地球の表面での爆発だけでなく、その上数メートルの高さでの爆発も含まれます。彼らは土の解放と共に、そしてそれなしで通過する。
- 地下大気中、地球上、水中、宇宙中での核兵器試験禁止条約（1963年）に署名した後、このタイプが核兵器を試験する唯一の可能な方法であった。それは数十から数百メートルまで、さまざまな深さで行われます。地球の厚さの下では、空洞または崩壊柱が形成され、衝撃波の力は（深さに応じて）著しく弱まる。
- 表面高さに応じて、それは非接触と接触することができます。後者の場合、水中衝撃波の形成。
- 水中その深さは数十メートルから数百メートルまで異なります。これに基づいて、それはそれ自身の特徴を持っています： "スルタン"の有無、放射能汚染の性質など。
核爆発で何が起こりますか？
反応開始後、かなりの量の熱と放射エネルギーが短時間で非常に限られた量で放出される。その結果、核爆発の中心部で温度と圧力が莫大な値に上昇します。遠くから、この段階は非常に明るい輝点として知覚されます。この段階で、ほとんどのエネルギーは、主にスペクトルのX線部分で電磁放射に変換されます。これはプライマリと呼ばれます。
周囲の空気は加熱され、超音速で爆発点から排出されます。雲が形成され、衝撃波が形成され、そこから離れる。これは反応開始後約０．１ミリ秒で起こる。それが冷えるにつれて、雲は成長して上がり始め、感染した土壌粒子と空気に沿って引きずります。核爆発による漏斗の形成の震源地で。
このとき起こる核反応は、ガンマ線や中性子から高エネルギーの電子や原子核まで、さまざまな放射線の発生源になります。これが核爆発の透過性放射線がどのようにして発生するか - 核兵器の主な有害要因の一つです。さらに、この放射線は周囲の物質の原子に影響を与え、それらをその地域に感染する放射性同位元素に変えます。
ガンマ線は環境の原子を電離させ、電磁パルス（EMP）を発生させます。これが近くの電子機器を無効にします。高高度大気爆発の電磁パルスは、地上や低高度よりもはるかに広い範囲に広がります。
危険な核兵器とは何ですか？
核爆発の主な顕著な要因：
- 発光
- 衝撃波
- 透過放射線
- 地域の汚染
- 電磁パルス
もし私たちが地上爆発について話すならば、そのエネルギーの半分（50％）は衝撃波と漏斗の形成に行き、約30％は核爆発の放射線から、5％は電磁波と透過放射線から、そして15％は地形の汚染から来ます。
核爆発の光放射は、核兵器の主な有害要素の1つです。それは強力な放射エネルギーの束で、スペクトルの紫外線、赤外線そして可視部分からの放射を含みます。その発生源は、存在の初期段階での爆発の雲です（火の玉）。このときの温度は６〜８０００℃である。
光放射はほぼ瞬時に伝播し、この係数の持続時間は秒単位で計算されます（最大20秒まで）。しかし、短い期間にもかかわらず、光放射は非常に危険です。震源地から短い距離ではすべての可燃物を燃やし、離れたところでは大規模な火災や火災につながる。爆発からかなり離れた場所でも、視覚器官や皮膚のやけどを負う可能性があります。
放射線は直線的に伝播するので、不透明な障壁はそれに対する防御となり得る。この有害な要素は、煙、霧または塵の存在下では著しく弱まります。
核爆発の衝撃波は核兵器の最も危険な要因です。人へのほとんどの損害、そして物への破壊や損害は、まさにその影響によるものです。衝撃波は、震源地から全方向に移動する媒体（水、土壌、または空気）の急激な圧縮の領域です。もし私たちが大気爆発について話すならば、衝撃波の速度は350 m / sです。距離が長くなると、速度は急激に低下します。
この有害な要素は、過度の圧力と速度のために直接的な影響を及ぼし、また人はそれが運ぶさまざまな破片に苦しむことがあります。波の震源に近づくと、深刻な地震振動が発生し、地下施設や通信設備を破壊する可能性があります。
建物も特別な避難所でさえも震源地のすぐ近くの衝撃波から保護することはできないことを理解すべきです。しかし、それらはそれからかなり離れたところで非常に効果的です。この要素の破壊力は地形のひだを著しく減少させます。
透過放射線この損傷因子は、爆発の中心から放出される中性子とガンマ線からなる硬い放射線の流れです。それは大気によって強く吸収されるので、その効果は、光のそれのように、短期間です。核兵器爆発後10〜15秒間、透過放射線は危険です。同じ理由で、それは震源地から比較的短い距離 - 2-3 km - にしか人に影響を及ぼさないことができます。それから取り除かれると、放射線被ばくのレベルは急速に減少します。
私たちの体の組織を通過すると、粒子の流れが分子をイオン化し、生物学的プロセスの通常の流れを乱し、それが体の最も重要なシステムの機能不全につながります。重度の病変では放射線障害が発生します。この要因はいくつかの材料に壊滅的な影響を与え、そしてまた電子および光学装置を混乱させる。
透過放射線から保護するために、吸収材料が使用される。ガンマ線の場合、これらはかなりの原子量を持つ重い元素です。たとえば、鉛や鉄などです。しかしながら、これらの物質は中性子の捕獲が不十分であり、さらにこれらの粒子は金属中に誘導放射能を引き起こす。中性子は、リチウムや水素などの軽元素によく吸収されます。物体や軍事装備の複雑な保護のために、多層材料が使用されています。例えば、鉱山設備のMBRが鉄筋コンクリートでスクリーンし、タンクをリチウムでスクリーンした。反核シェルターを建てるとき、ホウ素はしばしば建材に加えられます。
電磁パルス人間や動物の健康に影響を与えないが、電子機器を無効にする顕著な要因。
強力な電磁場は、環境上の硬原子への曝露の結果として核爆発の後に発生します。その効果は短い（数ミリ秒）が、機器や電力線を損傷するのにも十分である。空気の強い電離は無線通信やレーダー局の通常の運用を妨害するので、ミサイル攻撃警報システムを盲目的にするために核兵器の爆破が使用されます。
EMRから保護するための効果的な方法は、電子機器のシールドです。それは何十年もの間実際に使われてきました。
放射線による汚染この損傷要因の原因は、核反応の生成物、電荷の未使用部分、および誘導放射線です。核爆発の感染は、特に多くの同位体の半減期が非常に長いため、人の健康に深刻な危険をもたらします。
放射性物質の沈着の結果として、空気、地形および物体の感染が起こる。それらは途中で堆積し、放射性の痕跡を形成します。さらに、震源地からの距離が減少するにつれて、危険性は減少する。そしてもちろん、爆発の領域自体が感染の領域になります。危険物質の大部分は、爆発後12〜24時間の間に降水量として落ちます。
Основными параметрами этого фактора является доза облучения и его мощность.
Радиоактивные продукты способны испускать три вида частиц: альфа, бета и гамма. Первые два не обладают серьезной проникающей способностью, поэтому представляют меньшую угрозу. Наибольшую опасность представляет возможное попадание радиоактивных веществ внутрь организма вместе с воздухом, пищей и водой.
Лучший способ защиты от радиоактивных продуктов - это полная изоляция людей от их воздействия. После применения ЯО должна быть создана карта местности с указанием наиболее загрязненных областей, посещение которых строго запрещено. Необходимо создать условия, препятствующие попаданию нежелательных веществ в воду или пищу. Люди и техника, посещающая загрязненные участки, обязательно должны проходить дезактивационные процедуры. Еще одним эффективным способом являются индивидуальные средства защиты: противогазы, респираторы, костюмы ОЗК.
Правдой является то, что различные способы защиты от ядерного взрыва могут спасти жизнь только, если вы находитесь достаточно далеко от его эпицентра. В непосредственной близости от него все будет превращено в мелкий оплавленный щебень, а любые убежища уничтожены сейсмическими колебаниями.
Кроме того, ядерная атака непременно приведет к разрушению инфраструктуры, панике, развитию инфекционных заболеваний. Подобные явления можно назвать вторичным поражающим фактором ЯО. К еще более тяжелым результатам способен привести ядерный взрыв на атомной электростанции. В этом случае в окружающую среду будут выброшены тонны радиоактивных изотопов, часть из которых имеет длительный период полураспада.
Как показал трагический опыт Хиросимы и Нагасаки, ядерный взрыв не только убивает людей и калечит их тела, но и наносит жертвам сильнейшие психологические травмы. Апокалиптические зрелища постядерного ландшафта, масштабные пожары и разрушения, обилие тел и стоны обугленных умирающих вызывают у человека ни с чем не сравнимые душевные страдания. Многие из переживших кошмар ядерных бомбардировок в будущем так и не смогли избавиться от серьезных разладов психики. В Японии для этой категории придумали специальное название - "Хибакуся".
Атом в мирных целях
Энергия цепной ядерной реакции - это самая мощная сила, доступная сегодня человеку. Неудивительно, что ее попытались приспособить для выполнения мирных задач. Особенно много подобных проектов разрабатывалось в СССР. Из 135 взрывов, проведенных в Советском Союзе с 1965 по 1988 год, 124 относились к "мирным", а остальные были выполнены в интересах военных.
С помощью подземных ядерных взрывов планировали сооружать водохранилища, а также емкости для сберегания природного газа и токсичных отходов. Водоемы, созданные подобным способом, должны были иметь значительную глубину и сравнительно небольшую площадь зеркала, что считалось важным преимуществом.
Их хотели использовать для поворота сибирских рек на юг страны, с их помощью собирались рыть каналы. Правда, для подобных проектов думали пустить в дело небольшие по мощности "чистые" заряды, создать которые так и не получилось.
В СССР разрабатывались десятки проектов подземных ядерных взрывов для добычи полезных ископаемых. Их намеревались использовать для повышения отдачи нефтеносных месторождений. Таким же образом хотели перекрывать аварийные скважины. В Донбассе провели подземный взрыв для удаления метана из угленосных слоев.
Ядерные взрывы послужили и на благо теоретической науки. С их помощью изучалось строение Земли, различные сейсмические процессы, происходящие в ее недрах. Были предложения путем подрыва ЯО бороться с землетрясениями.
Мощь, скрытая в атоме, привлекала не только советских ученых. В США разрабатывался проект космического корабля, тягу которого должна была создавать энергия атома: до реализации дело не дошло.
До сих пор значение советских экспериментов в этой области не оценено по достоинству. Информация о ядерных взрывах в СССР по большей части закрыта, о некоторых подобных проектах мы почти ничего не знаем. Сложно определить их научное значение, а также возможную опасность для окружающей среды.
В последние годы с помощью ЯО планируют бороться с космической угрозой - возможным ударом астероида или кометы.
Ядерное оружие - это самое страшное изобретение человечества, а его взрыв - наиболее "инфернальное" средство уничтожения из всех существующих на земле. Создав его, человечество приблизилось к черте, за которой может быть конец нашей цивилизации. И пускай сегодня нет напряженности Холодной войны, но угроза от этого не стала меньшей.
В наши дни самая большая опасность - это дальнейшее бесконтрольное распространение ядерного оружия. Чем больше государств будут им обладать, тем выше вероятность, что кто-то не выдержит и нажмет пресловутую "красную кнопку". Тем более, что сегодня заполучить бомбу пытаются наиболее агрессивные и маргинальные режимы на планете.
