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Es ist einer der erstaunlichsten, mysteriösesten und beängstigendsten Prozesse. Das Funktionsprinzip von Atomwaffen basiert auf einer Kettenreaktion. Dies ist ein Prozess, dessen Verlauf seine Fortsetzung einleitet. Das Funktionsprinzip der Wasserstoffbombe basiert auf der Fusion.

Die Kerne einiger Isotope radioaktiver Elemente (Plutonium, Californium, Uran und andere) können zerfallen, während sie ein Neutron einfangen. Danach werden zwei oder drei weitere Neutronen freigesetzt. Zerstörung des Kerns eines Atoms bei ideale Bedingungen kann zum Zerfall von zwei oder drei weiteren führen, was wiederum andere Atome in Gang setzen kann. Usw. Es findet ein lawinenartiger Zerstörungsprozess einer zunehmenden Zahl von Kernen unter Freisetzung einer gigantischen Energiemenge zum Aufbrechen von Atombindungen statt. Bei einer Explosion werden in kürzester Zeit enorme Energien freigesetzt. Dies geschieht an einem Punkt. Deshalb ist die Explosion einer Atombombe so stark und zerstörerisch.

Um eine Kettenreaktion auszulösen, ist es notwendig, dass die Menge der radioaktiven Substanz die kritische Masse überschreitet. Offensichtlich müssen Sie mehrere Teile von Uran oder Plutonium nehmen und zu einem Ganzen kombinieren. Um eine Atombombe zur Explosion zu bringen, reicht dies jedoch nicht aus, da die Reaktion stoppt, bevor genügend Energie freigesetzt wird, oder der Prozess langsam abläuft. Um erfolgreich zu sein, muss die kritische Masse eines Stoffes nicht nur überschritten werden, sondern in kürzester Zeit. Am besten verwenden Sie mehrere, dies wird durch den Einsatz anderer erreicht, außerdem wechseln sie zwischen schnellen und langsamen Sprengstoffen.

Der erste Atomtest wurde im Juli 1945 in den USA in der Nähe der Stadt Almogordo durchgeführt. Im August desselben Jahres setzten die Amerikaner diese Waffen gegen Hiroshima und Nagasaki ein. Die Explosion der Atombombe in der Stadt führte zu schrecklichen Zerstörungen und zum Tod des Großteils der Bevölkerung. IN DER UDSSR Atomwaffe wurde 1949 erstellt und getestet.

H-Bombe

Es ist eine Waffe mit sehr hoher Zerstörungskraft. Das Prinzip seiner Wirkung beruht auf der Synthese schwerer Heliumkerne aus leichteren Wasserstoffatomen. Gleichzeitig gibt es eine Veröffentlichung von sehr eine große Anzahl Energie. Diese Reaktion ähnelt den Prozessen, die in der Sonne und anderen Sternen ablaufen. Die Fusion erfolgt am einfachsten mit Isotopen von Wasserstoff (Tritium, Deuterium) und Lithium.

Die Amerikaner testeten 1952 den ersten Wasserstoffsprengkopf. V modernes Verständnis Dieses Gerät kann kaum als Bombe bezeichnet werden. Es war ein dreistöckiges Gebäude, das mit flüssigem Deuterium gefüllt war. Die erste Explosion einer Wasserstoffbombe in der UdSSR erfolgte sechs Monate später. Die sowjetische thermonukleare Munition RDS-6 wurde im August 1953 in der Nähe von Semipalatinsk gezündet. Der Größte Wasserstoffbombe mit einer Kapazität von 50 Megatonnen (Zar Bomba) testete die UdSSR 1961. Die Welle nach der Explosion der Munition umkreiste den Planeten dreimal.

Nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs versuchten die Länder der Anti-Hitler-Koalition in rasantem Tempo, sich bei der Entwicklung einer stärkeren Atombombe zu überholen.

Der erste Test, der von den Amerikanern an realen Einrichtungen in Japan durchgeführt wurde, heizte die Situation zwischen der UdSSR und den USA auf die Spitze. Die gewaltigen Explosionen, die in japanischen Städten donnerten und praktisch alles Leben in ihnen zerstörten, zwangen Stalin, viele seiner Ansprüche auf die Weltbühne aufzugeben. Die meisten sowjetischen Physiker wurden dringend in die Entwicklung von Atomwaffen "geschleudert".

Wann und wie sind Atomwaffen erschienen?

Als Geburtsjahr der Atombombe kann man 1896 bezeichnen. Damals entdeckte der französische Chemiker A. Becquerel, dass Uran radioaktiv ist. Die Kettenreaktion von Uran erzeugt mächtige Energie, die als Grundlage für eine schreckliche Explosion dient. Becquerel konnte sich kaum vorstellen, dass seine Entdeckung zur Entwicklung von Atomwaffen führen würde - der schrecklichsten Waffe der Welt.

Das Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts war ein Wendepunkt in der Geschichte der Erfindung von Atomwaffen. In dieser Zeit haben Wissenschaftler verschiedene Länder die Welt konnte folgende Gesetze, Strahlen und Elemente entdecken:

• Alpha-, Gamma- und Betastrahlen;
• Viele Isotope wurden entdeckt chemische Elemente mit radioaktiven Eigenschaften;
• Das Gesetz des radioaktiven Zerfalls wurde entdeckt, das die zeitliche und quantitative Abhängigkeit der Intensität des radioaktiven Zerfalls bestimmt, die von der Anzahl der radioaktiven Atome in der Probe abhängt;
• Die Kernisometrie war geboren.

In den 1930er Jahren gelang es ihnen erstmals, den Atomkern des Urans durch die Aufnahme von Neutronen zu spalten. Gleichzeitig wurden Positronen und Neuronen entdeckt. All dies gab der Entwicklung von Waffen, die Atomenergie nutzten, einen starken Impuls. 1939 wurde das weltweit erste Atombombendesign patentiert. Dies hat der Physiker aus Frankreich Frederic Joliot-Curie getan.

Als Ergebnis weiterer Forschung und Entwicklung in diesem Bereich wurde eine Atombombe geboren. Die Macht und der Vernichtungsradius moderner Atombomben sind so groß, dass ein Land mit nuklearem Potenzial praktisch keine schlagkräftige Armee braucht, da eine Atombombe in der Lage ist, einen ganzen Staat zu zerstören.

So funktioniert die Atombombe

Eine Atombombe besteht aus vielen Elementen, von denen die wichtigsten sind:

• Atombombenkorps;
• Ein Automatisierungssystem, das den Explosionsprozess steuert;
• Nukleare Ladung oder Sprengkopf.

Das Automatisierungssystem befindet sich zusammen mit der Kernladung im Körper der Atombombe. Die Konstruktion des Rumpfes muss zuverlässig genug sein, um den Gefechtskopf vor verschiedenen äußeren Faktoren und Einflüssen zu schützen. Zum Beispiel verschiedene mechanische, Temperatur- oder ähnliche Einflüsse, die zu einer ungeplanten Explosion von enormer Kraft führen können, die alles um sich herum zerstören kann.

Die Aufgabe der Automatik ist die vollständige Kontrolle darüber, dass die Explosion in die richtige Zeit, daher besteht das System aus folgenden Elementen:

• Ein Gerät, das für eine Notfalldetonation verantwortlich ist;
• Stromversorgung für das Automatisierungssystem;
• Explosionssensorik;
• Spannvorrichtung;
• Schutzgerät.

Als die ersten Tests durchgeführt wurden, wurden Atombomben von Flugzeugen geliefert, die das betroffene Gebiet verlassen konnten. Moderne Atombomben sind so stark, dass sie nur mit Marsch-, ballistischen oder zumindest Flugabwehrraketen abgefeuert werden können.

In Atombomben werden verschiedene Detonationssysteme verwendet. Die einfachste davon ist eine konventionelle Vorrichtung, die ausgelöst wird, wenn ein Projektil ein Ziel trifft.

Eine der Haupteigenschaften Atombomben und Raketen, ist ihre Unterteilung in Kaliber, die von drei Typen sind:

• Klein, die Kraft von Atombomben dieses Kalibers entspricht mehreren tausend Tonnen TNT;
• Mittel (Explosionskraft - mehrere Zehntausend Tonnen TNT);
• Groß, dessen Ladekapazität in Millionen Tonnen TNT gemessen wird.

Es ist interessant, dass die Kraft aller Atombomben meistens genau in . gemessen wird TNT-Äquivalent, da es für Atomwaffen keine separate Skala zur Messung der Explosionskraft gibt.

Wirkungsalgorithmen von Atombomben

Jede Atombombe funktioniert nach dem Prinzip der Nutzung von Kernenergie, die bei einer Kernreaktion freigesetzt wird. Dieses Verfahren basiert entweder auf der Teilung schwerer Kerne oder der Synthese der Lunge. Da bei dieser Reaktion sehr viel Energie freigesetzt wird und in kürzeste Zeit, ist der Zerstörungsradius einer Atombombe sehr beeindruckend. Aufgrund dieser Eigenschaft werden Atomwaffen als Massenvernichtungswaffen eingestuft.

Bei dem Prozess, der mit der Explosion einer Atombombe beginnt, gibt es zwei Hauptpunkte:

• Dies ist das unmittelbare Zentrum der Explosion, wo die Kernreaktion stattfindet;
• Das Epizentrum der Explosion, das sich an der Stelle befindet, an der die Bombe explodierte.

Die bei der Explosion einer Atombombe freigesetzte Kernenergie ist so stark, dass am Boden seismische Erschütterungen beginnen. Gleichzeitig bringen diese Stöße nur in einer Entfernung von mehreren hundert Metern direkte Zerstörung (obwohl diese Stöße nichts mehr bewirken, wenn wir die Explosionskraft der Bombe selbst berücksichtigen).

Schadensfaktoren bei einer nuklearen Explosion

Die Explosion einer Atombombe bringt mehr als schreckliche sofortige Zerstörung. Die Folgen dieser Explosion werden nicht nur die im betroffenen Gebiet gefangenen Menschen spüren, sondern auch ihre Kinder, die nach der Atomexplosion geboren wurden. Die Arten der Zerstörung durch Atomwaffen werden in folgende Gruppen eingeteilt:

• Lichtstrahlung, die direkt während der Explosion auftritt;
• Stoßwelle, die sich unmittelbar nach der Explosion durch die Bombe ausbreitet;
• Elektromagnetischer Impuls;
• Durchdringende Strahlung;
• Radioaktive Kontamination, die Jahrzehnte andauern kann.

Obwohl ein Lichtblitz auf den ersten Blick die geringste Gefahr darstellt, entsteht er durch die Freisetzung einer großen Menge an Wärme und Lichtenergie. Seine Kraft und Stärke übertrifft die Kraft der Sonnenstrahlen bei weitem, so dass Schäden durch Licht und Hitze in mehreren Kilometern Entfernung tödlich sein können.

Auch die bei der Explosion freigesetzte Strahlung ist sehr gefährlich. Obwohl es nicht lange hält, schafft es es, alles um sich herum zu infizieren, da seine Penetrationsfähigkeit unglaublich groß ist.

Eine Stoßwelle bei einer Atomexplosion verhält sich wie die gleiche Welle bei herkömmlichen Explosionen, nur ihre Kraft und ihr Schadensradius sind viel größer. In wenigen Sekunden fügt es nicht nur Menschen, sondern auch Geräten, Gebäuden und der umliegenden Natur irreparable Schäden zu.

Durchdringende Strahlung provoziert die Entwicklung einer Strahlenkrankheit, und der elektromagnetische Impuls ist nur für die Technik gefährlich. Die Kombination all dieser Faktoren und die Kraft der Explosion machen die Atombombe zur gefährlichsten Waffe der Welt.

Die ersten Atomwaffentests der Welt

Das erste Land, das Atomwaffen entwickelt und getestet hat, waren die Vereinigten Staaten von Amerika. Es war die US-Regierung, die riesige Geldsubventionen für die Entwicklung neuer vielversprechender Waffen gewährte. Bis Ende 1941 wurden viele prominente Wissenschaftler auf dem Gebiet der Atomentwicklung in die Vereinigten Staaten eingeladen, die bis 1945 einen zum Test geeigneten Prototyp einer Atombombe präsentieren konnten.

Die weltweit ersten Tests einer mit einem Sprengsatz ausgestatteten Atombombe wurden in der Wüste im Bundesstaat New Mexico durchgeführt. Am 16. Juli 1945 wurde eine Bombe namens "Gadget" gezündet. Das Testergebnis war positiv, obwohl das Militär verlangte, die Atombombe unter realen Kampfbedingungen zu testen.

Angesichts der Tatsache, dass bis zum Sieg in der Hitlerkoalition nur noch ein Schritt übrig war und eine solche Gelegenheit möglicherweise nicht mehr geboten wird, beschloss das Pentagon, Atomschlag nach dem letzten Verbündeten von Nazi-Deutschland - Japan. Außerdem sollte der Einsatz einer Atombombe gleich mehrere Probleme lösen:

• Vermeiden Sie unnötiges Blutvergießen, das unweigerlich passieren würde, wenn US-Truppen das Territorium des kaiserlichen Japans betreten;
• Mit einem Schlag die unnachgiebigen Japaner in die Knie zwingen und sie zwingen, den für die Vereinigten Staaten günstigen Bedingungen zuzustimmen;
• Zeigen Sie der UdSSR (als möglichen Rivalen in der Zukunft), dass die US-Armee über einzigartige Waffen verfügt, die jede Stadt auslöschen können;
• Und natürlich in der Praxis sicherstellen, was Atomwaffen unter realen Kampfbedingungen leisten können.

Am 6. August 1945 wurde die erste Atombombe der Welt, die bei Feindseligkeiten eingesetzt wurde, auf die japanische Stadt Hiroshima abgeworfen. Diese Bombe wurde "Kid" genannt, da sie 4 Tonnen wiegte. Der Bombenabwurf war sorgfältig geplant und traf genau dort ein, wo er geplant war. Die Häuser, die von der Druckwelle nicht zerstört wurden, brannten nieder, da in die Häuser fallende Öfen Brände verursachten und die ganze Stadt in Flammen stand.

Nach einem hellen Blitz folgte eine Hitzewelle, die im Umkreis von 4 Kilometern alles Leben verbrannte, und die darauffolgende Schockwelle zerstörte die meisten Gebäude.

Diejenigen, die im Umkreis von 800 Metern einen Hitzschlag bekamen, wurden bei lebendigem Leibe verbrannt. Die Druckwelle riss vielen die verbrannte Haut ab. Ein paar Minuten später fiel ein seltsamer schwarzer Regen, der aus Dampf und Asche bestand. Wer dem schwarzen Regen ausgesetzt war, hatte unheilbare Verbrennungen auf der Haut.

Die wenigen, die das Glück hatten, zu überleben, erkrankten an der Strahlenkrankheit, die damals nicht nur unerforscht, sondern auch völlig unbekannt war. Die Patienten entwickelten Fieber, Erbrechen, Übelkeit und Schwächeanfälle.

Am 9. August 1945 wurde die zweite amerikanische Bombe namens "Fat Man" auf die Stadt Nagasaki abgeworfen. Diese Bombe hatte ungefähr die gleiche Kraft wie die erste, und die Folgen ihrer Explosion waren genauso verheerend, obwohl die Hälfte der Menschen starben.

Die beiden Atombomben, die auf japanische Städte abgeworfen wurden, waren die ersten und einzigen Fälle von Atomwaffen, die weltweit eingesetzt wurden. Mehr als 300.000 Menschen starben in den ersten Tagen nach der Bombardierung. Etwa 150.000 weitere starben an der Strahlenkrankheit.

Nach der Atombombe japanischer Städte erlebte Stalin einen echten Schock. Ihm wurde klar, dass die Frage der Entwicklung von Atomwaffen in Soviet Russland- Dies ist eine Frage der Sicherheit des ganzen Landes. Bereits am 20. August 1945 begann ein Sonderausschuss für Atomenergiefragen zu arbeiten, der von I. Stalin dringend eingesetzt wurde.

Obwohl die Forschung in der Kernphysik von einer Gruppe von Enthusiasten in zaristisches Russland, v Sowjetzeit ihr wurde nicht die gebührende Aufmerksamkeit geschenkt. 1938 wurde jegliche Forschung in diesem Bereich komplett eingestellt und viele Nuklearwissenschaftler als Volksfeinde unterdrückt. Nach Atomexplosionen in Japan Sowjetische Autorität begann abrupt, die Atomindustrie des Landes wiederherzustellen.

Es gibt Beweise dafür, dass die Entwicklung von Atomwaffen in Nazi-Deutschland durchgeführt wurde, und es waren deutsche Wissenschaftler, die die "rohe" amerikanische Atombombe fertigstellten, also entfernte die US-Regierung alle Nuklearspezialisten und alle Dokumente im Zusammenhang mit der Entwicklung von Atomwaffen.

Die sowjetische Geheimdienstschule, die während des Krieges alle ausländischen Geheimdienste umgehen konnte, übertrug bereits 1943 geheime Dokumente zur Entwicklung von Atomwaffen an die UdSSR. Gleichzeitig wurden sowjetische Agenten in alle großen amerikanischen Nuklearforschungszentren eingeführt.

Als Ergebnis all dieser Maßnahmen war es bereits 1946 soweit technische Aufgabe für die Herstellung von zwei sowjetischen Atombomben:

• RDS-1 (mit Plutoniumladung);
• RDS-2 (mit zwei Teilen einer Uranladung).

Die Abkürzung „RDS“ steht für „Russland macht sich selbst“, was fast vollständig zutrifft.

Die Nachricht, dass die UdSSR bereit sei, ihre Atomwaffen freizugeben, zwang die US-Regierung zu drastischen Maßnahmen. 1949 wurde der Trojaner-Plan entwickelt, nach dem 70 größten Städte Die UdSSR plante, Atombomben abzuwerfen. Nur Vergeltungsängste verhinderten die Verwirklichung dieses Plans.

Diese alarmierende Information von Sowjetische Geheimdienstoffiziere, zwang Wissenschaftler, im Notfallmodus zu arbeiten. Bereits im August 1949 wurde die erste in der UdSSR produzierte Atombombe getestet. Als die USA von diesen Tests erfuhren, wurde der Trojaner-Plan auf unbestimmte Zeit verschoben. Die Ära der Konfrontation zwischen den beiden Supermächten, die in der Geschichte als Kalter Krieg bekannt ist, begann.

Die stärkste Atombombe der Welt, bekannt als Zar Bomba, gehört genau in die Zeit des Kalten Krieges. Wissenschaftler der UdSSR haben die stärkste Bombe in der Geschichte der Menschheit geschaffen. Seine Leistung betrug 60 Megatonnen, obwohl geplant war, eine Bombe mit 100 Kilotonnen Leistung zu bauen. Diese Bombe wurde im Oktober 1961 getestet. Der Durchmesser des Feuerballs während der Explosion betrug 10 Kilometer, und die Druckwelle flog herum Erde drei Mal. Es war diese Tortur, die die meisten Länder der Welt dazu veranlasste, ein Ende zu unterzeichnen Atomtests nicht nur in der Erdatmosphäre, sondern sogar im Weltraum.

Atomwaffen sind zwar eine ausgezeichnete Abschreckung für aggressive Länder, sind aber andererseits in der Lage, militärische Konflikte im Keim zu ersticken, da eine Atomexplosion alle Konfliktparteien vernichten kann.

Explodiert in der Nähe von Nagasaki. Der Tod und die Zerstörung, die diese Explosionen begleiteten, waren beispiellos. Angst und Schrecken erfassten die gesamte japanische Bevölkerung und zwangen sie, sich in weniger als einem Monat zu ergeben.

Nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs traten Atomwaffen jedoch nicht in den Hintergrund. Gestartet kalter Krieg wurde zu einem enormen psychologischen Druckfaktor zwischen der UdSSR und den USA. Beide Seiten haben viel Geld in die Entwicklung und Errichtung neuer Kernkraftwerke investiert. So haben sich im Laufe von 50 Jahren mehrere Tausend Atomhüllen auf unserem Planeten angesammelt. Dies reicht völlig aus, um alle Lebewesen mehrmals zu zerstören. Aus diesem Grund wurde Ende der 1990er Jahre der erste Abrüstungsvertrag zwischen den USA und Russland unterzeichnet, um die Gefahr einer weltweiten Katastrophe zu verringern. Trotzdem besitzen derzeit 9 Länder Nuklearwaffen, was ihre Verteidigung auf eine andere Ebene stellt. In diesem Artikel werden wir uns ansehen, warum Atomwaffen ihre zerstörerische Kraft erhalten haben und wie Atomwaffen funktionieren.

Um die volle Kraft von Atombomben zu verstehen, ist es notwendig, das Konzept der Radioaktivität zu verstehen. Wie Sie wissen, die kleinste bauliche Einheit die Materie, aus der die ganze Welt um uns herum besteht, ist das Atom. Das Atom wiederum besteht aus einem Kern und umkreist ihn. Der Kern besteht aus Neutronen und Protonen. Elektronen sind negativ geladen und Protonen sind positiv. Neutronen sind, wie der Name schon sagt, neutral. Normalerweise entspricht die Anzahl der Neutronen und Protonen der Anzahl der Elektronen in einem Atom. Unter dem Einfluss äußerer Kräfte kann sich jedoch die Anzahl der Teilchen in den Atomen eines Stoffes ändern.

Wir interessieren uns nur für die Variante, wenn sich die Neutronenzahl ändert und ein Isotop der Materie entsteht. Einige Isotope einer Substanz sind stabil und kommen in der Natur vor, andere sind instabil und neigen zum Zerfall. Kohlenstoff hat zum Beispiel 6 Neutronen. Außerdem gibt es ein Kohlenstoffisotop mit 7 Neutronen - ein ziemlich stabiles Element, das in der Natur vorkommt. Das 8-Neutronen-Isotop des Kohlenstoffs ist bereits ein instabiles Element und neigt zum Zerfall. Das ist radioaktiver Zerfall. Gleichzeitig emittieren instabile Kerne drei Arten von Strahlen:

1. Alphastrahlen sind harmlos in Form eines Alphateilchenstroms, der mit einem dünnen Blatt Papier gestoppt werden kann und keinen Schaden anrichten kann

Selbst wenn lebende Organismen die ersten beiden ertragen könnten, verursacht die Strahlungswelle eine sehr vorübergehende Strahlenkrankheit, die innerhalb von Minuten tötet. Eine solche Niederlage ist in einem Umkreis von mehreren hundert Metern um die Explosion möglich. Bis zu mehreren Kilometern von der Explosion entfernt tötet die Strahlenkrankheit eine Person in wenigen Stunden oder Tagen. Personen außerhalb des unmittelbaren Explosionsbereichs können auch eine Strahlendosis erhalten, indem sie Nahrung zu sich nehmen und aus dem kontaminierten Bereich einatmen. Außerdem verdampft die Strahlung nicht sofort. Es sammelt sich in Umgebung und kann lebende Organismen für viele Jahrzehnte nach der Explosion vergiften.

Der Schaden durch Atomwaffen ist zu gefährlich, um unter allen Bedingungen eingesetzt zu werden. Leidet unweigerlich unter ihm Zivilisten und der Natur werden irreparable Schäden zugefügt. Daher ist die Hauptanwendung von Atombomben in unserer Zeit die Abschreckung vor Angriffen. Sogar Atomwaffentests sind derzeit in den meisten Teilen unseres Planeten verboten.

Der ganze Großteil der interkontinentalen ballistische Rakete, Dutzende Meter und Tonnen ultrastarker Legierungen, Hightech-Treibstoff und perfekte Elektronik werden nur für eines benötigt - um einen Sprengkopf ans Ziel zu bringen: einen anderthalb Meter hohen und an der Basis dicken Kegel mit einem Menschen Torso.

Werfen wir einen Blick auf einige typische Gefechtsköpfe (in Wirklichkeit kann es Konstruktionsunterschiede zwischen den Gefechtsköpfen geben). Dies ist ein Konus aus leichten, zähen Legierungen. Im Inneren befinden sich Schotten, Spanten, ein Powerframe – fast alles ist wie in einem Flugzeug. Der tragende Rahmen ist mit einer strapazierfähigen Metallummantelung verkleidet. Auf die Haut wird eine dicke Schicht einer Hitzeschutzbeschichtung aufgetragen. Es sieht aus wie ein uralter neolithischer Korb, großzügig mit Ton überzogen und in den ersten menschlichen Experimenten mit Hitze und Keramik gebrannt. Die Ähnlichkeit ist leicht zu erklären: Sowohl der Korb als auch der Gefechtskopf müssen der äußeren Hitze standhalten.

Im Inneren des Kegels, der auf ihren "Sitzen" befestigt ist, befinden sich zwei Haupt-"Passagiere", für die alles begann: eine thermonukleare Ladung und eine Ladungskontrolleinheit oder eine Automatisierungseinheit. Sie sind erstaunlich kompakt. Die Automatisierungseinheit hat die Größe eines Fünf-Liter-Glases mit eingelegten Gurken und die Ladung hat die Größe eines gewöhnlichen Garteneimers. Schwer und schwer, die Verbindung einer Dose und eines Eimers wird dreihundertfünfzig bis vierhundert Kilotonnen explodieren. Zwei Passagiere sind durch Kommunikation miteinander verbunden, da siamesische Zwillinge, und durch diese Verbindung tauschen sie ständig etwas aus. Ihr Dialog dauert die ganze Zeit an, selbst wenn die Rakete in Alarmbereitschaft ist, selbst wenn diese Zwillinge gerade aus der Fabrik geholt werden.

Es gibt auch einen dritten Passagier - eine Einheit zur Messung der Bewegung des Gefechtskopfes oder allgemein zur Steuerung seines Fluges. Im letzteren Fall sind im Gefechtskopf Bedienelemente integriert, mit denen Sie die Flugbahn ändern können. Zum Beispiel exekutive Pneumatiksysteme oder Pulversysteme. Und auch ein Bordnetz mit Stromversorgungen, Kommunikationsleitungen mit Stufe, in Form von geschützten Drähten und Steckern, Schutz gegen einen elektromagnetischen Impuls und ein Thermostatsystem - um die erforderliche Ladetemperatur aufrechtzuerhalten.

Die Technologie, mit der die Sprengköpfe von der Rakete getrennt werden und auf ihren eigenen Kursen fallen, ist eine andere. großes Thema, über die Sie Bücher schreiben können.

Lassen Sie uns zunächst erklären, was "nur ein Sprengkopf" ist. Es ist ein Gerät, das physisch eine thermonukleare Ladung an Bord einer ballistischen Interkontinentalrakete beherbergt. Die Rakete besitzt einen sogenannten Gefechtskopf, in dem sich ein, zwei oder mehrere Gefechtsköpfe befinden können. Sind mehrere von ihnen vorhanden, wird der Gefechtskopf als Mehrfachsprengkopf (MIRV) bezeichnet.

Im Inneren des MIRV befindet sich eine sehr komplexe Einheit (auch Brutplattform genannt), die, nachdem sie von der Trägerrakete aus der Atmosphäre getrieben wurde, eine Reihe von programmierten Aktionen zur individuellen Führung und Trennung der lokalisierten Gefechtsköpfe durchführt darauf; Gefechtsformationen aus Blöcken und falschen Zielen, die sich ebenfalls zunächst auf der Plattform befinden, werden im Raum aufgereiht. Somit wird jeder Block auf einer Flugbahn angezeigt, die sicherstellt, dass er ein bestimmtes Ziel auf der Erdoberfläche trifft.

Kampfblöcke sind unterschiedlich. Diejenigen, die sich nach der Trennung von der Plattform entlang ballistischer Flugbahnen bewegen, werden als unkontrollierbar bezeichnet. Kontrollierte Sprengköpfe beginnen nach der Trennung "ihr eigenes Leben zu leben". Sie sind mit Orientierungsmotoren zum Manövrieren im Weltraum, aerodynamischen Steuerflächen zur atmosphärischen Flugsteuerung ausgestattet, sie haben ein Trägheitskontrollsystem an Bord, mehrere Rechengeräte, ein Radar mit eigenem Computer ... Und natürlich einen Gefechtskopf.

Praktisch gesteuerter Gefechtskopf vereint die Eigenschaften eines unbemannten Raumschiff und ein unbemanntes Hyperschallflugzeug. Alle Aktionen sowohl im Weltraum als auch während des Fluges in der Atmosphäre muss dieses Gerät autonom ausführen.

Nach der Trennung von der Brutplattform fliegt der Sprengkopf relativ lange in sehr großer Höhe - im Weltraum. Die Steuerung der Einheit führt derzeit eine ganze Reihe von Neuausrichtungen durch, um die Voraussetzungen für präzise Definition eigene Bewegungsparameter, die die Überwindung der Zone möglicher nuklearer Explosionen von Raketenabwehrraketen erleichtern ...
Vor dem Eintritt in die obere Atmosphäre berechnet der Bordcomputer die erforderliche Ausrichtung des Gefechtskopfes und führt diese durch. Etwa im gleichen Zeitraum finden Sitzungen der Ist-Positionsbestimmung mittels Radar statt, für die auch einige Manöver durchgeführt werden müssen. Dann wird die Ortungsantenne abgeschossen und der atmosphärische Bewegungsabschnitt für den Gefechtskopf beginnt.

Unten, vor dem Sprengkopf, erstreckte sich ein riesiger, aus gewaltiger Höhe kontrastierender Glanz, bedeckt mit blauem Sauerstoffschleier, bedeckt mit Aerosolsuspensionen, ein grenzenloser und grenzenloser fünfter Ozean. Langsam und kaum merklich von den Resteffekten der Trennung abwendend, setzt der Gefechtskopf seinen Abstieg auf einer sanften Flugbahn fort. Aber eine sehr ungewöhnliche Brise zog sanft auf sie zu. Er berührte sie ein wenig – und wurde auffällig, er bedeckte den Körper mit einer dünnen, zurückweichenden Welle von blassblau-weißem Glühen. Diese Welle hat eine atemberaubend hohe Temperatur, aber sie verbrennt den Sprengkopf noch nicht, da sie zu ätherisch ist. Der Wind, der über den Sprengkopf bläst, ist elektrisch leitfähig. Die Geschwindigkeit des Kegels ist so hoch, dass er beim Aufprall Luftmoleküle buchstäblich in elektrisch geladene Fragmente zerquetscht und es zu einer Aufprallionisierung der Luft kommt. Diese Plasmabrise wird Hyperschallströmung genannt. große Zahlen Mach, und seine Geschwindigkeit beträgt das Zwanzigfache der Schallgeschwindigkeit.

Durch die hohe Verdünnung ist die Brise in den ersten Sekunden kaum wahrnehmbar. Aufwachsend und mit Vertiefung in die Atmosphäre verdichtend, erwärmt es sich zunächst mehr, als dass es auf den Sprengkopf drückt. Aber allmählich beginnt sie, ihren Kegel mit Gewalt zu drücken. Der Strom dreht den Sprengkopf mit dem Kopf voran. Es entfaltet sich nicht sofort - der Kegel schwingt leicht hin und her, verlangsamt seine Schwingungen allmählich und stabilisiert sich schließlich.

Der Strom verdichtet sich beim Absinken und drückt immer mehr auf den Gefechtskopf und verlangsamt seinen Flug. Die Temperatur nimmt mit der Verzögerung allmählich ab. Von den riesigen Werten des Anfangs des Eingangs, dem blau-weißen Glühen von Zehntausenden von Kelvin, bis zum gelb-weißen Glühen von 5-6 Tausend Grad. Dies ist die Temperatur der Oberflächenschichten der Sonne. Die Ausstrahlung wird blendend, weil die Luftdichte rapide zunimmt und mit ihr der Wärmefluss in die Wände des Gefechtskopfes. Der Hitzeschild ist verkohlt und fängt an zu brennen.

Es brennt überhaupt nicht durch Reibung mit Luft, wie oft fälschlicherweise gesagt wird. Aufgrund der enormen Hyperschallgeschwindigkeit (jetzt fünfzehnmal schneller als Schall) divergiert ein weiterer Kegel von der Oberseite des Rumpfes in der Luft - eine Stoßwelle, als ob sie einen Gefechtskopf umschließt. Die einströmende Luft, die in den Stoßwellenkegel eindringt, wird sofort um ein Vielfaches komprimiert und drückt fest gegen die Oberfläche des Gefechtskopfes. Durch abrupte, augenblickliche und wiederholte Kompression steigt seine Temperatur sofort auf mehrere tausend Grad. Der Grund dafür ist die wahnsinnige Geschwindigkeit des Geschehens, die unerschwingliche Dynamik des Prozesses. Die gasdynamische Kompression der Strömung, nicht die Reibung, erhitzt jetzt die Seiten des Gefechtskopfes.

Der Bogen ist das Schlimmste. Hier entsteht die größte Verdichtung des Gegenstroms. Der Bereich dieser Dichtung bewegt sich leicht nach vorne, als würde er sich vom Körper lösen. Und bleibt vorne und nimmt die Form einer dicken Linse oder eines Kissens an. Diese Formation wird als "abgelöster Bogenstoß" bezeichnet. Es ist um ein Vielfaches dicker als der Rest des Stoßwellenkegels um den Gefechtskopf. Die frontale Freestream-Kompression ist hier am stärksten. Daher hat der abgenommene Bugstoßdämpfer die höchste Temperatur und die höchste Wärmedichte. Diese kleine Sonne verbrennt den Bug des Gefechtskopfes strahlend - hebt hervor, strahlt Wärme von sich selbst direkt in die Nase des Rumpfes und verursacht schwere Verbrennungen des Bugs. Daher gibt es die dickste Wärmeschutzschicht. Es ist die Bugstoßwelle, die in einer dunklen Nacht das Gebiet um den in der Atmosphäre fliegenden Gefechtskopf viele Kilometer lang beleuchtet.

Gebunden an ein Ziel

Die Fusionsladung und das Steuergerät kommunizieren ständig miteinander. Dieser "Dialog" beginnt unmittelbar nach der Installation des Sprengkopfes an der Rakete und endet im Moment einer nuklearen Explosion. Die ganze Zeit bereitet das Kontrollsystem die Ladung zur Betätigung vor, wie ein Trainer - Boxer für einen verantwortungsvollen Kampf. Und im richtigen Moment gibt er den letzten und wichtigsten Befehl.

Wenn die Rakete in Kampfbereitschaft versetzt wird, ist ihre Ladung vollständig ausgestattet: ein gepulster Neutronenaktivator, Zünder und andere Ausrüstung sind installiert. Aber er ist noch nicht bereit für die Explosion. Eine Atomrakete jahrzehntelang in einer Mine oder auf einer mobilen Trägerrakete zu halten, um jeden Moment explodieren zu können, ist einfach gefährlich.

Daher überführt das Steuerungssystem während des Fluges die Ladung in den Zustand der Explosionsbereitschaft. Dies geschieht schrittweise unter Verwendung komplexer sequentieller Algorithmen, die auf zwei Hauptbedingungen basieren: der Zuverlässigkeit der Bewegung zum Ziel und der Kontrolle über den Prozess. Weicht einer dieser Faktoren von den berechneten Werten ab, wird die Vorbereitung abgebrochen. Die Elektronik überträgt die Ladung auf eine immer höhere Bereitschaft, um an der berechneten Stelle den Befehl zum Betrieb zu geben.

Und wenn ein Kampfteam zur Detonation zu einer vollständig vorbereiteten Ladung von der Steuereinheit kommt, wird die Explosion sofort und augenblicklich erfolgen. Ein Sprengkopf, der mit der Geschwindigkeit einer Scharfschützenkugel fliegt, wird nur ein paar Hundertstel Millimeter passieren, ohne Zeit zu haben, selbst die Dicke eines menschlichen Haares im Raum zu verschieben, wenn seine Ladung beginnt, sich entwickelt, vollständig passiert und die thermonuklearen Reaktion ist bereits beendet, nachdem die gesamte Nennleistung freigegeben wurde.

Nachdem sich der Sprengkopf sowohl außen als auch innen stark verändert hatte, gelangte er in die Troposphäre - die letzten zehn Kilometer in der Höhe. Sie wurde sehr langsamer. Der Hyperschallflug ist zu einem Überschallton von drei oder vier Mach-Einheiten degeneriert. Der Gefechtskopf leuchtet bereits schwach, stirbt ab und nähert sich dem Zielpunkt.

Eine Explosion auf der Erdoberfläche ist selten geplant - nur für im Boden eingetiefte Objekte wie Raketensilos. Die meisten Tore liegen an der Oberfläche. Und für ihre größte Niederlage wird die Detonation je nach Stärke der Ladung in einer bestimmten Höhe durchgeführt. Für taktische 20 Kilotonnen sind dies 400-600 m, für eine strategische Megatonne beträgt die optimale Explosionshöhe 1200 m Warum? Zwei Wellen breiten sich von der Explosion durch das Gebiet aus. Näher am Epizentrum wird die Druckwelle früher treffen. Es wird fallen und reflektiert werden, zu den Seiten abprallen, wo es mit einer frischen Welle verschmilzt, die gerade von oben, vom Explosionspunkt her, hierher gekommen ist. Zwei Wellen - die aus dem Zentrum der Explosion fallen und von der Oberfläche reflektiert werden - addieren sich und bilden die stärkste Stoßwelle in der Oberflächenschicht, dem Hauptzerstörungsfaktor.

Bei Teststarts erreicht der Sprengkopf in der Regel ungehindert den Boden. An Bord befindet sich ein halber Zentner Sprengstoff, der beim Fallen gezündet wird. Wozu? Erstens ist der Gefechtskopf ein klassifiziertes Objekt und muss nach Gebrauch zuverlässig zerstört werden. Zum anderen ist es für die Messsysteme der Deponie notwendig – für das schnelle Auffinden des Auftreffpunktes und das Messen von Abweichungen.

Der viele Meter lange Rauchtrichter rundet das Bild ab. Doch zuvor, ein paar Kilometer vor dem Aufprall, wird aus dem Testsprengkopf eine gepanzerte Kassette eines Speichergeräts mit einer Aufzeichnung von allem geschossen, was während des Fluges an Bord aufgezeichnet wurde. Dieses gepanzerte Flash-Laufwerk schützt vor dem Verlust von Bordinformationen. Sie wird später gefunden, als ein Hubschrauber mit einer speziellen Suchgruppe eintrifft. Und sie werden die Ergebnisse eines fantastischen Fluges festhalten.

Der Kernreaktor arbeitet reibungslos und genau. Ansonsten wird es bekanntlich Ärger geben. Aber was ist drin? Versuchen wir, das Funktionsprinzip eines Kernreaktors (Atomreaktors) kurz und klar mit Stopps zu formulieren.

Tatsächlich läuft dort der gleiche Prozess ab wie bei einer nuklearen Explosion. Erst jetzt erfolgt die Explosion sehr schnell, und im Reaktor wird das alles gedehnt lange Zeit... Dadurch bleibt alles sicher und gesund und wir erhalten Energie. Nicht so sehr, dass alles drumherum sofort in die Luft gesprengt wurde, aber ausreichend, um die Stadt mit Strom zu versorgen.

Bevor Sie verstehen, wie eine kontrollierte Kernreaktion abläuft, müssen Sie wissen, was Kernreaktion allgemein.

Kernreaktion Ist der Prozess der Umwandlung (Spaltung) von Atomkernen während ihrer Wechselwirkung mit Elementarteilchen und Gammaquanten.

Kernreaktionen können sowohl unter Aufnahme als auch unter Abgabe von Energie ablaufen. Zweitreaktionen werden im Reaktor verwendet.

Kernreaktor Ist ein Gerät, dessen Zweck es ist, eine kontrollierte Kernreaktion unter Freisetzung von Energie aufrechtzuerhalten.

Oft wird ein Kernreaktor auch als Atomreaktor bezeichnet. Beachten Sie, dass es hier keinen grundlegenden Unterschied gibt, aber aus wissenschaftlicher Sicht ist es richtiger, das Wort "nuklear" zu verwenden. Es gibt heute viele Arten von Kernreaktoren. Dies sind riesige Industriereaktoren zur Energieerzeugung in Kraftwerken, Kernreaktoren U-Boote, kleine experimentelle Reaktoren, die in wissenschaftlichen Experimenten verwendet werden. Es gibt sogar Reaktoren, die Meerwasser entsalzen.

Die Geschichte der Schaffung eines Kernreaktors

Der erste Kernreaktor wurde im nicht allzu fernen Jahr 1942 in Betrieb genommen. Es geschah in den USA unter der Führung von Fermi. Dieser Reaktor wurde "Chicago Woodpile" genannt.

1946 wurde der erste sowjetische Reaktor unter der Führung von Kurchatov in Betrieb genommen. Der Körper dieses Reaktors war eine Kugel von sieben Metern Durchmesser. Die ersten Reaktoren hatten kein Kühlsystem und ihre Leistung war minimal. Der sowjetische Reaktor hatte übrigens eine durchschnittliche Leistung von 20 Watt, während der amerikanische nur 1 Watt hatte. Zum Vergleich: Die durchschnittliche Leistung moderner Leistungsreaktoren beträgt 5 Gigawatt. Weniger als zehn Jahre nach dem Start des ersten Reaktors, des weltweit ersten industriellen Kernkraftwerk in der Stadt Obninsk.

Das Funktionsprinzip eines nuklearen (Atom-)Reaktors

Jeder Kernreaktor besteht aus mehreren Teilen: aktive Zone mit Kraftstoff und Moderator , Neutronenreflektor , Kühlmittel , Kontroll- und Schutzsystem ... Isotope werden am häufigsten als Brennstoff in Reaktoren verwendet Uran (235, 238, 233), Plutonium (239) und Thorium (232). Die aktive Zone ist ein Kessel, durch den gewöhnliches Wasser (Wärmeträger) fließt. Unter anderen Wärmeträgerflüssigkeiten werden "schweres Wasser" und flüssiger Graphit weniger häufig verwendet. Wenn wir über den Betrieb eines Kernkraftwerks sprechen, wird ein Kernreaktor zur Wärmeerzeugung verwendet. Der Strom selbst wird nach dem gleichen Verfahren wie in anderen Kraftwerkstypen erzeugt - Dampf dreht eine Turbine und die Bewegungsenergie wird in elektrische Energie umgewandelt.

Unten ist ein Diagramm des Betriebs eines Kernreaktors.

Wie bereits erwähnt, entstehen beim Zerfall eines schweren Urankerns leichtere Elemente und mehrere Neutronen. Die entstehenden Neutronen kollidieren mit anderen Kernen und verursachen auch deren Spaltung. In diesem Fall wächst die Neutronenzahl wie eine Lawine.

Das muss hier erwähnt werden Neutronenmultiplikationsfaktor ... Wenn dieser Koeffizient also einen Wert von eins überschreitet, dann Nukleare Explosion... Ist der Wert kleiner als eins, sind zu wenige Neutronen vorhanden und die Reaktion erlischt. Wenn Sie jedoch den Wert des Koeffizienten gleich eins beibehalten, wird die Reaktion lange und stabil ablaufen.

Die Frage ist, wie geht das? Im Reaktor befindet sich der Brennstoff im sogenannten Brennelemente (TVELach). Das sind Stäbchen, in denen sich in Form von kleinen Tabletten Kernbrennstoff ... Brennstäbe sind in sechseckigen Kassetten verbunden, von denen Hunderte im Reaktor sein können. Kassetten mit Brennstäben sind vertikal positioniert, wobei jeder Brennstab über ein System verfügt, mit dem Sie die Eintauchtiefe in den Kern einstellen können. Neben den Kassetten selbst sind darunter auch Kontrollstäbe und Notfallschutzstangen ... Die Stäbe bestehen aus einem Material, das Neutronen gut absorbiert. Somit können die Steuerstäbe auf unterschiedliche Tiefen im Kern abgesenkt werden, wodurch der Neutronenmultiplikationsfaktor angepasst wird. Die Notgestänge dienen zum Abschalten des Reaktors im Notfall.

Wie wird ein Kernreaktor gestartet?

Wir haben das Funktionsprinzip herausgefunden, aber wie kann man den Reaktor starten und zum Laufen bringen? Grob gesagt, hier ist es - ein Stück Uran, aber eine Kettenreaktion beginnt darin nicht von selbst. Tatsache ist, dass es in der Kernphysik ein Konzept gibt kritische Masse .

Die kritische Masse ist die Masse der spaltbaren Materie, die benötigt wird, um eine nukleare Kettenreaktion auszulösen.

Mit Hilfe von Brennstäben und Steuerstäben wird im Reaktor zunächst eine kritische Masse an Kernbrennstoff erzeugt und dann der Reaktor in mehreren Stufen auf das optimale Leistungsniveau gebracht.

In diesem Artikel haben wir versucht, Ihnen einen allgemeinen Überblick über den Aufbau und das Funktionsprinzip eines nuklearen (Atom-)Reaktors zu geben. Bei Fragen zum Thema oder an der Universität gestellten Problemen in der Kernphysik wenden Sie sich bitte an Spezialisten unseres Unternehmens... Wir sind wie gewohnt bereit, Ihnen bei allen drängenden Fragen in Ihrem Studium zu helfen. In der Zwischenzeit tun wir dies, Ihre Aufmerksamkeit ist ein weiteres Lehrvideo!