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Es ist einer der erstaunlichsten, mysteriösesten und schrecklichsten Prozesse. Das Funktionsprinzip von Atomwaffen basiert auf einer Kettenreaktion. Es handelt sich um einen Prozess, dessen Fortgang seine Fortsetzung einleitet. Das Funktionsprinzip einer Wasserstoffbombe basiert auf der Fusion.

Die Kerne einiger Isotope radioaktiver Elemente (Plutonium, Kalifornien, Uran und andere) können zerfallen und dabei ein Neutron einfangen. Danach werden zwei oder drei weitere Neutronen freigesetzt. Zerstörung des Kerns eines Atoms ideale Bedingungen kann zum Zerfall von zwei oder drei weiteren Atomen führen, die wiederum andere Atome initiieren können. Und so weiter. Es kommt zu einem lawinenartigen Prozess der Zerstörung einer zunehmenden Anzahl von Kernen, wobei eine gigantische Energiemenge zum Aufbrechen von Atombindungen freigesetzt wird. Bei einer Explosion werden in kürzester Zeit enorme Energien freigesetzt. Das passiert irgendwann. Deshalb ist die Explosion einer Atombombe so kraftvoll und zerstörerisch.

Um eine Kettenreaktion auszulösen, muss die Menge der radioaktiven Substanz eine kritische Masse überschreiten. Offensichtlich müssen Sie mehrere Teile Uran oder Plutonium nehmen und sie zu einem kombinieren. Dies reicht jedoch nicht aus, um eine Atombombe explodieren zu lassen, da die Reaktion stoppt, bevor genügend Energie freigesetzt wird, oder der Prozess langsam abläuft. Um Erfolge zu erzielen, ist es nicht nur erforderlich, die kritische Masse des Stoffes zu überschreiten, sondern dies auch in einem äußerst kurzen Zeitraum. Am besten ist es, mehrere zu verwenden. Dies gelingt durch den Wechsel 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 einer Atombombe in der Stadt führte zu schrecklichen Zerstörungen und zum Tod eines Großteils der Bevölkerung. In der UdSSR Atomwaffen wurde 1949 entwickelt und getestet.

Wasserstoffbombe

Es handelt sich um eine Waffe mit sehr großer Zerstörungskraft. Das Funktionsprinzip basiert auf der Synthese schwererer Heliumkerne aus leichteren Wasserstoffatomen. Das löst sehr aus große Menge Energie. Diese Reaktion ähnelt den Prozessen, die auf der Sonne und anderen Sternen ablaufen. Die thermonukleare Fusion erfolgt am einfachsten mit Isotopen von Wasserstoff (Tritium, Deuterium) und Lithium.

1952 testeten die Amerikaner den ersten Wasserstoffsprengkopf. IN modernes Verständnis Dieses Gerät kann kaum als Bombe bezeichnet werden. Es war ein dreistöckiges Gebäude, gefüllt mit flüssigem Deuterium. Die erste Wasserstoffbombenexplosion 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 (Tsar 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 rasch, sich gegenseitig bei der Entwicklung einer stärkeren Atombombe zu überholen.

Der erste Test, den die Amerikaner an realen Objekten in Japan durchführten, heizte die Situation zwischen der UdSSR und den USA aufs Äußerste an. Mächtige Explosionen, die durch japanische Städte donnerten und praktisch alles Leben darin zerstörten, zwangen Stalin, viele Ansprüche auf der Weltbühne aufzugeben. Die meisten sowjetischen Physiker wurden dringend in die Entwicklung von Atomwaffen „hineingeworfen“.

Wann und wie sind Atomwaffen entstanden?

Als Geburtsjahr der Atombombe gilt das Jahr 1896. Damals entdeckte der französische Chemiker A. Becquerel, dass Uran radioaktiv ist. Durch die Kettenreaktion von Uran entsteht starke Energie, die als Grundlage für eine schreckliche Explosion dient. Es ist unwahrscheinlich, dass Becquerel sich vorgestellt hat, 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. Es war in dieser Zeit, dass Wissenschaftler Verschiedene Länder Welt konnten folgende Gesetze, Strahlen und Elemente entdecken:

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

In den 1930er Jahren gelang ihnen erstmals die Spaltung des Atomkerns von Uran durch die Absorption von Neutronen. 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 wurde von einem Physiker aus Frankreich, Frederic Joliot-Curie, durchgeführt.

Als Ergebnis weiterer Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet wurde die Atombombe geboren. Die Kraft und Reichweite moderner Atombomben ist so groß, dass ein Land mit nuklearem Potenzial praktisch keine starke Armee benötigt, da eine Atombombe einen ganzen Staat zerstören kann.

Wie funktioniert eine Atombombe?

Eine Atombombe besteht aus vielen Elementen, die wichtigsten sind:

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

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

Die Aufgabe der Automatisierung ist die vollständige Kontrolle über die auftretende Explosion richtige zeit, daher besteht das System aus folgenden Elementen:

• Ein Gerät, das für die Notfalldetonation verantwortlich ist;
• Stromversorgung des Automatisierungssystems;
• Detonationssensorsystem;
• Spannvorrichtung;
• Sicherheitsvorrichtung.

Bei den ersten Tests wurden Atombomben mit Flugzeugen abgeschossen, denen es gelang, das betroffene Gebiet zu verlassen. Moderne Atombomben sind so mächtig, dass sie nur mit Marschflugkörpern, ballistischen Raketen oder zumindest Flugabwehrraketen eingesetzt werden können.

Atombomben nutzen verschiedene Sprengsysteme. Das einfachste davon ist ein herkömmliches Gerät, das ausgelöst wird, wenn ein Projektil ein Ziel trifft.

Eines der Hauptmerkmale Atombomben und Raketen besteht darin, sie in drei Arten von Kalibern zu unterteilen:

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

Interessanterweise wird die Stärke aller Atombomben am häufigsten in gemessen TNT-Äquivalent, da Atomwaffen keine eigene Skala zur Messung der Explosionskraft haben.

Algorithmen für den Betrieb 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 leichter Kerne. Da bei dieser Reaktion eine große Menge Energie freigesetzt wird, und zwar kürzeste Zeit Der Zerstörungsradius einer Atombombe ist sehr beeindruckend. Aufgrund dieser Eigenschaft werden Atomwaffen als Massenvernichtungswaffen eingestuft.

Bei dem Prozess, der durch die Explosion einer Atombombe ausgelöst wird, gibt es zwei Hauptpunkte:

• Dies ist das unmittelbare Zentrum der Explosion, in dem 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 auf der Erde seismische Erschütterungen auftreten. Gleichzeitig verursachen diese Erschütterungen nur in einer Entfernung von mehreren hundert Metern direkte Zerstörung (obwohl diese Erschütterungen, wenn man die Kraft der Explosion der Bombe selbst berücksichtigt, keine Auswirkungen mehr haben).

Schadensfaktoren bei einer nuklearen Explosion

Die Explosion einer Atombombe verursacht nicht nur schreckliche sofortige Zerstörung. Die Folgen dieser Explosion werden nicht nur die Menschen im betroffenen Gebiet zu spüren bekommen, sondern auch ihre nach der Atomexplosion geborenen Kinder. Arten der Zerstörung durch Atomwaffen werden in folgende Gruppen eingeteilt:

• Lichtstrahlung, die direkt bei einer Explosion auftritt;
• Die Schockwelle, die sich die Bombe unmittelbar nach der Explosion ausbreitete;
• Elektromagnetischer Impuls;
• Durchdringende Strahlung;
• Radioaktive Kontamination, die Jahrzehnte andauern kann.

Obwohl ein Lichtblitz auf den ersten Blick am wenigsten bedrohlich erscheint, ist er tatsächlich das Ergebnis der Freisetzung enormer Mengen an Wärme und Lichtenergie. Seine Kraft und Stärke übersteigt die Kraft der Sonnenstrahlen bei weitem, sodass Schäden durch Licht und Hitze in einer Entfernung von mehreren Kilometern tödlich sein können.

Auch die bei einer Explosion freigesetzte Strahlung ist sehr gefährlich. Obwohl es nicht lange wirkt, schafft es es, alles um sich herum zu infizieren, da seine Durchschlagskraft unglaublich hoch ist.

Die Stoßwelle bei einer Atomexplosion wirkt ähnlich wie die gleiche Welle bei herkömmlichen Explosionen, nur sind ihre Kraft und ihr Zerstörungsradius viel größer. Es verursacht in wenigen Sekunden irreparable Schäden nicht nur an Menschen, sondern auch an Geräten, Gebäuden und der Umgebung.

Durchdringende Strahlung führt zur Entstehung einer Strahlenkrankheit und der elektromagnetische Impuls stellt nur eine Gefahr für Geräte dar. Die Kombination all dieser Faktoren sowie die Kraft der Explosion machen die Atombombe zur gefährlichsten Waffe der Welt.

Die weltweit ersten Atomwaffentests

Das erste Land, das Atomwaffen entwickelte und testete, waren die Vereinigten Staaten von Amerika. Es war die US-Regierung, die enorme finanzielle Subventionen für die Entwicklung neuer vielversprechender Waffen bereitstellte. Bis Ende 1941 wurden viele herausragende Wissenschaftler auf dem Gebiet der Atomentwicklung in die USA eingeladen, die 1945 einen testtauglichen Prototyp einer Atombombe vorstellen konnten.

Die weltweit ersten Tests einer mit einem Sprengsatz ausgestatteten Atombombe wurden in der Wüste von New Mexico durchgeführt. Die Bombe mit dem Namen „Gadget“ wurde am 16. Juli 1945 gezündet. Das Testergebnis war positiv, obwohl das Militär forderte, die Atombombe unter realen Kampfbedingungen zu testen.

Da das Pentagon sah, dass nur noch ein Schritt bis zum Sieg der Hitler-Koalition übrig war und sich eine solche Gelegenheit möglicherweise nicht noch einmal ergeben würde, beschloss es, zuzuschlagen Atomangriff nach Angaben des letzten Verbündeten Nazi-Deutschlands - Japan. Zudem sollte der Einsatz einer Atombombe gleich mehrere Probleme lösen:

• Um das unnötige Blutvergießen zu vermeiden, das unweigerlich auftreten würde, wenn US-Truppen kaiserlichen japanischen Boden betreten würden;
• Mit einem Schlag die unnachgiebigen Japaner in die Knie zwingen und sie dazu zwingen, für die Vereinigten Staaten günstige Bedingungen zu akzeptieren;
• Zeigen Sie der UdSSR (als möglichen zukünftigen Rivalen), dass die US-Armee über eine einzigartige Waffe verfügt, die in der Lage ist, jede Stadt vom Erdboden zu vernichten;
• Und natürlich, um in der Praxis zu sehen, wozu Atomwaffen unter realen Kampfbedingungen fähig sind.

Am 6. August 1945 wurde die erste Atombombe der Welt, die bei Militäreinsätzen eingesetzt wurde, über der japanischen Stadt Hiroshima abgeworfen. Diese Bombe wurde „Baby“ genannt, weil sie 4 Tonnen wog. Die Bombe war sorgfältig geplant und traf genau dort, wo sie geplant war. Die Häuser, die nicht durch die Druckwelle zerstört wurden, brannten nieder, da in die Häuser einstürzende Öfen Feuer entfachten und die gesamte Stadt in Flammen aufging.

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

Wer im Umkreis von 800 Metern einen Hitzschlag erlitt, verbrannte bei lebendigem Leibe. Die Druckwelle riss vielen die verbrannte Haut ab. Ein paar Minuten später begann ein seltsamer schwarzer Regen zu fallen, der aus Dampf und Asche bestand. Diejenigen, die vom schwarzen Regen erfasst wurden, erlitten unheilbare Verbrennungen auf der Haut.

Die wenigen, die das Glück hatten zu überleben, litten an der Strahlenkrankheit, die zu dieser Zeit nicht nur unerforscht, sondern auch völlig unbekannt war. Die Menschen begannen Fieber, Erbrechen, Übelkeit und Schwächeanfälle zu entwickeln.

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 ebenso zerstörerisch, obwohl halb so viele Menschen starben.

Die beiden auf japanische Städte abgeworfenen Atombomben waren die ersten und einzigen Fälle weltweit, in denen Atomwaffen eingesetzt wurden. In den ersten Tagen nach dem Bombenangriff starben mehr als 300.000 Menschen. Etwa 150.000 weitere starben an der Strahlenkrankheit.

Nach den Atombombenangriffen auf japanische Städte erlitt Stalin einen echten Schock. Ihm wurde klar, dass die Frage der Entwicklung von Atomwaffen in Sowjetrußland- Dies ist eine Frage der Sicherheit des gesamten Landes. Bereits am 20. August 1945 nahm ein von I. Stalin dringend eingesetzter Sonderausschuss für Atomenergiefragen seine Arbeit auf.

Obwohl die Forschung in der Kernphysik damals von einer Gruppe von Enthusiasten betrieben wurde Zaristisches Russland, V Sowjetzeit ihr wurde nicht genügend Aufmerksamkeit geschenkt. Im Jahr 1938 wurde die gesamte Forschung auf diesem Gebiet vollständig eingestellt und viele Nuklearwissenschaftler wurden als Volksfeinde unterdrückt. Nach Atomexplosionen in Japan Sowjetmacht begann scharf mit der Wiederherstellung der Atomindustrie im Land.

Es gibt Hinweise darauf, dass die Entwicklung von Atomwaffen im nationalsozialistischen Deutschland durchgeführt wurde und dass es deutsche Wissenschaftler waren, die die „rohe“ amerikanische Atombombe modifizierten, sodass die US-Regierung alle Nuklearspezialisten und alle Dokumente im Zusammenhang mit der Entwicklung von Atomwaffen aus Deutschland entfernte Waffen.

Die sowjetische Geheimdienstschule, die während des Krieges alle ausländischen Geheimdienste umgehen konnte, übermittelte bereits 1943 geheime Dokumente im Zusammenhang mit der Entwicklung von Atomwaffen an die UdSSR. Gleichzeitig wurden sowjetische Agenten in alle großen amerikanischen Nuklearforschungszentren eingeschleust.

Als Ergebnis all dieser Maßnahmen war es bereits 1946 fertig Leistungsbeschreibung für die Produktion von zwei sowjetischen Atombomben:

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

Die Abkürzung „RDS“ stand für „Russland macht es selbst“, was fast völlig zutraf.

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 den Abwurf von Atombomben. Nur die Angst vor einem Vergeltungsschlag verhinderte die Verwirklichung dieses Plans.

Diese alarmierenden Informationen stammen aus Sowjetische Geheimdienstoffiziere, zwang Wissenschaftler, im Notbetrieb zu arbeiten. Bereits im August 1949 fanden Tests der ersten in der UdSSR hergestellten Atombombe statt. Als die Vereinigten Staaten von diesen Tests erfuhren, wurde der Trojaner-Plan auf unbestimmte Zeit verschoben. Es begann die Ära der Konfrontation zwischen zwei Supermächten, die in der Geschichte als Kalter Krieg bekannt ist.

Die stärkste Atombombe der Welt, bekannt als Zarenbombe, stammt speziell aus der Zeit des Kalten Krieges. Wissenschaftler der UdSSR schufen die stärkste Bombe in der Geschichte der Menschheit. Seine Kraft betrug 60 Megatonnen, obwohl geplant war, eine Bombe mit einer Kraft von 100 Kilotonnen zu bauen. Diese Bombe wurde im Oktober 1961 getestet. Der Durchmesser des Feuerballs betrug während der Explosion 10 Kilometer und die Druckwelle flog umher Globus dreimal. Es war dieser Test, der die meisten Länder der Welt dazu zwang, ein Abkommen zur Beendigung zu unterzeichnen Atomtests nicht nur in der Erdatmosphäre, sondern sogar im Weltraum.

Obwohl Atomwaffen ein hervorragendes Mittel zur Einschüchterung aggressiver Länder sind, sind sie andererseits in der Lage, militärische Konflikte im Keim zu ersticken, da eine Atomexplosion alle Konfliktparteien zerstören kann.

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

Nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs gerieten Atomwaffen jedoch nicht in den Hintergrund. Begonnen Kalter Krieg wurde zu einem großen psychologischen Druckfaktor zwischen der UdSSR und den USA. Beide Seiten investierten enorme Summen in die Entwicklung und den Bau neuer Kernkraftwerke. So haben sich im Laufe von 50 Jahren mehrere tausend Atomhüllen auf unserem Planeten angesammelt. Dies reicht völlig aus, um mehrmals alles Leben zu zerstören. Aus diesem Grund wurde Ende der 90er Jahre der erste Abrüstungsvertrag zwischen den USA und Russland unterzeichnet, um das Risiko einer weltweiten Katastrophe zu verringern. Dennoch verfügen derzeit neun Länder über Atomwaffen, was ihre Verteidigung auf ein anderes Niveau bringt. In diesem Artikel werden wir untersuchen, 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. Bekanntlich der Kleinste Struktureinheit Die Materie, aus der die ganze Welt um uns herum besteht, ist das Atom. Ein Atom wiederum besteht aus einem Kern und etwas, das sich um ihn dreht. Der Kern besteht aus Neutronen und Protonen. Elektronen haben eine negative Ladung und Protonen eine positive Ladung. Neutronen sind, wie der Name schon sagt, neutral. Normalerweise ist die Anzahl der Neutronen und Protonen gleich 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.

Uns interessiert die Option nur, wenn sich die Anzahl der Neutronen ändert und ein Isotop des Stoffes entsteht. Einige Isotope einer Substanz sind stabil und kommen in der Natur vor, während andere instabil sind und zum Zerfall neigen. Kohlenstoff hat beispielsweise 6 Neutronen. Außerdem gibt es ein Kohlenstoffisotop mit 7 Neutronen – ein ziemlich stabiles Element, das in der Natur vorkommt. Ein Kohlenstoffisotop mit 8 Neutronen ist bereits ein instabiles Element und neigt zum Zerfall. Das ist radioaktiver Zerfall. In diesem Fall emittieren instabile Kerne drei Arten von Strahlen:

1. Alphastrahlen sind ein ziemlich harmloser Strom von Alphateilchen, der mit einem dünnen Blatt Papier gestoppt werden kann und keinen Schaden anrichten kann.

Selbst wenn lebende Organismen die ersten beiden überleben könnten, verursacht die Strahlungswelle eine sehr vorübergehende Strahlenkrankheit, die innerhalb von Minuten zum Tod führt. Solche Schäden sind in einem Umkreis von mehreren hundert Metern um die Explosion möglich. Bis zu einer Entfernung von wenigen Kilometern von der Explosion führt die Strahlenkrankheit innerhalb weniger Stunden oder Tage zum Tod eines Menschen. Personen außerhalb des unmittelbaren Explosionsbereichs können auch durch den Verzehr von Nahrungsmitteln und das Einatmen aus dem kontaminierten Bereich Strahlung ausgesetzt sein. Darüber hinaus verschwindet die Strahlung nicht sofort. Es sammelt sich an Umfeld und kann lebende Organismen noch viele Jahrzehnte nach der Explosion vergiften.

Der Schaden durch Atomwaffen ist zu gefährlich, als dass er unter allen Umständen eingesetzt werden könnte. Leidet unweigerlich darunter Zivilbevölkerung und der Natur wird irreparabler Schaden zugefügt. Daher besteht der Haupteinsatzzweck von Atombomben in unserer Zeit in der Abschreckung vor Angriffen. Sogar Atomwaffentests sind derzeit in den meisten Teilen unseres Planeten verboten.

Die gesamte interkontinentale Gemeinschaft ballistische Rakete Dutzende Meter und Tonnen ultrastarker Legierungen, High-Tech-Treibstoff und fortschrittliche Elektronik werden nur für eines benötigt – um einen Sprengkopf an sein Ziel zu bringen: einen Kegel, der anderthalb Meter hoch und an der Basis so dick ist wie ein Sprengkopf menschlicher Torso.

Schauen wir uns einen typischen Sprengkopf an (in Wirklichkeit kann es Designunterschiede zwischen den Sprengköpfen geben). Dies ist ein Kegel aus leichten, langlebigen Legierungen. Im Inneren gibt es Schotte, Spanten, einen Powerframe – fast alles ist wie in einem Flugzeug. Der Power-Rahmen ist mit einem robusten Metallgehäuse abgedeckt. Auf das Gehäuse wird eine dicke Schicht Hitzeschutzlack aufgetragen. Es sieht aus wie ein alter neolithischer Korb, großzügig mit Ton überzogen und in den ersten Experimenten des Menschen 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, an ihren „Sitzen“ befestigt, befinden sich zwei Haupt-„Passagiere“, für die alles ins Leben gerufen wurde: eine thermonukleare Ladung und eine Ladungskontrolleinheit oder 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 Kombination aus einer Dose und einem Eimer wird dreihundertfünfzig bis vierhundert Kilotonnen explodieren. Zwei Passagiere sind durch eine Verbindung miteinander verbunden, z Siamesische Zwillinge, und durch diese Verbindung tauschen sie ständig etwas aus. Ihr Dialog dauert die ganze Zeit an, selbst wenn die Rakete im Kampfeinsatz ist, selbst wenn diese Zwillinge gerade aus der Produktionsanlage transportiert 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 funktionierende Steuerungen eingebaut, die eine Änderung der Flugbahn ermöglichen. Zum Beispiel die Betätigung pneumatischer Systeme oder Pulversysteme. Und außerdem ein Bordnetz mit Netzteilen, Kommunikationsleitungen mit der Bühne in Form von geschützten Leitungen und Anschlüssen, Schutz vor elektromagnetischen Impulsen und ein Thermostatsystem – Aufrechterhaltung der erforderlichen Ladetemperatur.

Die Technologie, mit der Sprengköpfe von der Rakete getrennt und auf eigene Kurse gebracht werden, ist eine andere großes Thema, über die man Bücher schreiben kann.

Lassen Sie uns zunächst erklären, was „nur eine Kampfeinheit“ ist. Hierbei handelt es sich um ein Gerät, das eine thermonukleare Ladung an Bord einer Interkontinentalrakete physisch beherbergt. Die Rakete verfügt über einen sogenannten Sprengkopf, der einen, zwei oder mehrere Sprengköpfe enthalten kann. Sind mehrere davon vorhanden, spricht man von einem Mehrfachsprengkopf (MIRV).

Im Inneren des MIRV befindet sich eine sehr komplexe Einheit (auch Disengagement-Plattform genannt), die nach dem Start durch eine Trägerrakete außerhalb der Atmosphäre beginnt, eine Reihe programmierter Aktionen zur individuellen Führung und Trennung der darauf befindlichen Sprengköpfe auszuführen Es; Im Weltraum werden Kampfformationen aus Blöcken und Täuschkörpern aufgebaut, die sich zunächst ebenfalls auf der Plattform befinden. Somit wird jeder Block auf einer Flugbahn platziert, die sicherstellt, dass er ein bestimmtes Ziel auf der Erdoberfläche trifft.

Kampfeinheiten 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 führen“. Sie sind mit Triebwerken zur Lageregelung für Manöver im Weltraum, aerodynamischen Steuerflächen zur Steuerung des Fluges in der Atmosphäre, einem Trägheitskontrollsystem an Bord, mehreren Computergeräten, einem Radar mit eigenem Computer usw. ausgestattet. eine Kampfladung.

Ein praktisch steuerbarer Gefechtskopf vereint die Eigenschaften eines unbemannten Raumschiff und ein unbemanntes Hyperschallflugzeug. Dieses Gerät muss alle Aktionen sowohl im Weltraum als auch während des Fluges in der Atmosphäre autonom ausführen.

Nach der Trennung von der Brutplattform fliegt der Sprengkopf relativ lange in sehr großer Höhe – im Weltraum. Zu diesem Zeitpunkt führt das Steuerungssystem der Einheit eine ganze Reihe von Neuausrichtungen durch, um die Voraussetzungen dafür zu schaffen genaue Definition eigene Bewegungsparameter, die es einfacher machen, die Zone möglicher nuklearer Explosionen von Raketenabwehrraketen zu überwinden...
Vor dem Eintritt in die obere Atmosphäre berechnet der Bordcomputer die erforderliche Ausrichtung des Gefechtskopfes und führt diese aus. Etwa im gleichen Zeitraum finden Sitzungen zur tatsächlichen Standortbestimmung mittels Radar statt, bei denen auch einige Manöver durchgeführt werden müssen. Dann wird die Ortungsantenne abgefeuert und der atmosphärische Teil der Bewegung für den Gefechtskopf beginnt.

Unten vor dem Sprengkopf liegt ein riesiger, kontrastierend aus der bedrohlichen Höhenlage leuchtender, von blauem Sauerstoffschleier bedeckter, mit Aerosolsuspensionen bedeckter, riesiger und grenzenloser fünfter Ozean. Langsam und kaum merklich dreht sich der Gefechtskopf von den Resteffekten der Trennung um und setzt seinen Sinkflug auf einer sanften Flugbahn fort. Doch dann wehte sanft eine sehr ungewöhnliche Brise auf sie zu. Er berührte es ein wenig – und es wurde sichtbar und bedeckte den Körper mit einer dünnen, zurückweichenden Welle aus blassem weiß-blauem Leuchten. Diese Welle hat eine atemberaubend hohe Temperatur, aber sie verbrennt den Sprengkopf noch nicht, da sie zu ätherisch ist. Die über den Gefechtskopf wehende Brise ist elektrisch leitend. Die Geschwindigkeit des Kegels ist so hoch, dass er bei seinem Aufprall Luftmoleküle regelrecht in elektrisch geladene Fragmente zerkleinert und es zu einer Stoßionisierung der Luft kommt. Diese Plasmabrise wird Hyperschallströmung genannt große Zahlen Mach, und seine Geschwindigkeit beträgt das Zwanzigfache der Schallgeschwindigkeit.

Aufgrund der hohen Verdünnung ist die Brise in den ersten Sekunden kaum wahrnehmbar. Je tiefer es in die Atmosphäre vordringt, desto größer und dichter wird es. Zunächst erwärmt es sich stärker, als dass es Druck auf den Sprengkopf ausübt. Aber nach und nach beginnt es, ihren Kegel mit Gewalt zu quetschen. Die Strömung dreht zuerst die Spitze des Gefechtskopfes. Es entfaltet sich nicht sofort – der Kegel schwankt leicht hin und her, verlangsamt allmählich seine Schwingungen und stabilisiert sich schließlich.

Beim Absinken kondensiert die Strömung, übt immer mehr Druck auf den Gefechtskopf aus und verlangsamt seinen Flug. Wenn es langsamer wird, sinkt die Temperatur allmählich. Von den enormen Werten des Beginns des Eintritts, dem blau-weißen Leuchten von Zehntausenden Kelvin, bis zum gelb-weißen Leuchten von fünf- bis sechstausend Grad. Dies ist die Temperatur der Oberflächenschichten der Sonne. Das Leuchten wird blendend, weil die Luftdichte schnell zunimmt und damit der Wärmefluss in die Wände des Gefechtskopfs. Die Hitzeschutzschicht verkohlt und beginnt zu brennen.

Es verbrennt nicht durch Reibung mit der Luft, wie oft fälschlicherweise behauptet wird. Aufgrund der enormen Hyperschallgeschwindigkeit (heute fünfzehnmal schneller als Schall) divergiert ein weiterer Kegel in der Luft von der Oberseite des Körpers – eine Stoßwelle, als würde sie einen Sprengkopf einschließen. Die einströmende Luft wird beim Eintritt in den Stoßwellenkegel augenblicklich um ein Vielfaches verdichtet und fest an die Oberfläche des Gefechtskopfes gepresst. Durch plötzliche, augenblickliche und wiederholte Kompression steigt seine Temperatur sofort auf mehrere tausend Grad. Der Grund dafür ist die wahnsinnige Geschwindigkeit des Geschehens, die extreme Dynamik des Prozesses. Die gasdynamische Kompression der Strömung und nicht die Reibung erwärmt nun die Seiten des Gefechtskopfs.

Das Schlimmste ist die Nase. Dort entsteht die größte Verdichtung der Anströmung. Der Bereich dieser Dichtung bewegt sich leicht nach vorne, als ob er sich vom Körper lösen würde. Und es bleibt vorne und nimmt die Form einer dicken Linse oder eines Kissens an. Diese Formation wird als „abgelöste Bugstoßwelle“ bezeichnet. Sie ist um ein Vielfaches dicker als die übrige Oberfläche des Stoßwellenkegels um den Gefechtskopf. Die frontale Kompression der Anströmung ist hier am stärksten. Daher weist die getrennte Bugstoßwelle die höchste Temperatur und höchste Wärmedichte auf. Diese kleine Sonne verbrennt die Nase des Gefechtskopfs auf strahlende Weise, strahlt Hitze direkt in die Nase des Rumpfes und verursacht schwere Verbrennungen an der Nase. Daher gibt es die dickste Wärmeschutzschicht. Es ist die Bugstoßwelle, die in einer dunklen Nacht viele Kilometer weit um einen in der Atmosphäre fliegenden Sprengkopf herum erleuchtet.

Verbunden durch ein Ziel

Die thermonukleare Ladung und die Steuereinheit kommunizieren kontinuierlich miteinander. Dieser „Dialog“ beginnt unmittelbar nach der Installation eines Sprengkopfes auf einer Rakete und endet im Moment einer nuklearen Explosion. Während dieser ganzen Zeit bereitet das Steuerungssystem die Ladung auf den Einsatz vor, so wie ein Trainer einen Boxer auf einen wichtigen Kampf vorbereitet. Und im richtigen Moment gibt er den letzten und wichtigsten Befehl.

Wenn eine Rakete im Kampfeinsatz eingesetzt wird, wird ihre Ladung vollständig ausgerüstet: ein gepulster Neutronenaktivator, Zünder und andere Ausrüstung werden installiert. Aber er ist noch nicht bereit für die Explosion. Es ist einfach gefährlich, eine Atomrakete jahrzehntelang in einem Silo oder auf einer mobilen Trägerrakete bereitzuhalten, damit sie jederzeit explodieren kann.

Daher versetzt das Steuerungssystem die Ladung während des Fluges in einen Zustand der Explosionsbereitschaft. Dies geschieht schrittweise unter Verwendung komplexer sequentieller Algorithmen, die auf zwei Hauptbedingungen basieren: Zuverlässigkeit der Bewegung in Richtung des Ziels und Kontrolle über den Prozess. Weicht einer dieser Faktoren von den berechneten Werten ab, wird die Zubereitung abgebrochen. Die Elektronik überführt die Ladung in einen immer höheren Bereitschaftsgrad, um am berechneten Punkt den Befehl zum Betrieb zu geben.

Und wenn die vollständig vorbereitete Ladung von der Steuereinheit zur Detonation kommt, kommt es sofort zur Explosion. Ein Sprengkopf, der mit der Geschwindigkeit einer Scharfschützenkugel fliegt, fliegt nur ein paar Hundertstel Millimeter und hat keine Zeit, sich auch nur um die Dicke eines menschlichen Haares im Raum zu bewegen, wenn die thermonukleare Reaktion in seiner Ladung beginnt, sich entwickelt, vollständig vergeht und abgeschlossen ist und die gesamte normale Energie freigesetzt wird.

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

Eine Explosion auf der Erdoberfläche ist selten geplant – nur für im Boden vergrabene Objekte, etwa Raketensilos. Die meisten Ziele liegen an der Oberfläche. Und für ihre größte Zerstörung erfolgt die Detonation je nach Ladungsstärke in einer bestimmten Höhe. Für taktische 20 Kilotonnen beträgt die optimale Explosionshöhe 1200 m. Durch die Explosion breiten sich zwei Wellen über das Gebiet aus. Näher am Epizentrum wird die Druckwelle früher treffen. Es wird fallen, reflektiert werden und zu den Seiten abprallen, wo es mit der neuen Welle verschmilzt, die gerade von oben, vom Ort der Explosion, hier angekommen ist. Zwei Wellen – die vom Zentrum der Explosion einfallen und von der Oberfläche reflektiert werden – addieren sich und bilden die stärkste Stoßwelle in der Bodenschicht, dem Hauptfaktor der Zerstörung.

Bei Teststarts erreicht der Gefechtskopf in der Regel ungehindert den Boden. An Bord befindet sich ein halber Zentner Sprengstoff, der beim Absturz zur Explosion kommt. Wofür? Erstens ist der Sprengkopf ein Geheimgegenstand und muss nach Gebrauch sicher zerstört werden. Zweitens ist dies für die Messsysteme des Testgeländes notwendig – um den Auftreffpunkt rechtzeitig zu erkennen und Abweichungen zu messen.

Ein mehrere Meter großer rauchender Krater rundet das Bild ab. Doch zuvor, einige Kilometer vor dem Einschlag, wird aus dem Testsprengkopf eine gepanzerte Speicherkassette abgefeuert, die alles aufzeichnet, 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 effizient. Ansonsten wird es, wie Sie wissen, Ärger geben. Aber was ist drinnen los? Versuchen wir, das Funktionsprinzip eines Kernreaktors kurz, klar und mit Stopps zu formulieren.

Im Wesentlichen läuft dort der gleiche Prozess ab wie bei einer nuklearen Explosion. Nur die Explosion geschieht sehr schnell, und im Reaktor dehnt sich alles aus lange Zeit. Dadurch bleibt alles sicher und wir erhalten Energie. Nicht so sehr, dass alles in der Umgebung auf einmal zerstört würde, aber durchaus genug, um die Stadt mit Strom zu versorgen.

Bevor Sie verstehen, wie eine kontrollierte Kernreaktion abläuft, müssen Sie wissen, was es ist. Kernreaktion überhaupt.

Kernreaktion ist der Prozess der Umwandlung (Spaltung) von Atomkernen, wenn diese mit Elementarteilchen und Gammastrahlen interagieren.

Kernreaktionen können sowohl bei der Absorption als auch bei der Freisetzung von Energie auftreten. Der Reaktor nutzt die zweiten Reaktionen.

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

Oftmals wird ein Kernreaktor auch als Atomreaktor bezeichnet. Beachten wir, dass es hier keinen grundsätzlichen Unterschied gibt, aber aus wissenschaftlicher Sicht ist es korrekter, das Wort „nuklear“ zu verwenden. Mittlerweile gibt es viele Arten von Kernreaktoren. Hierbei handelt es sich um riesige Industriereaktoren zur Energieerzeugung in Kraftwerken und Kernreaktoren U-Boote, kleine Versuchsreaktoren für wissenschaftliche Experimente. Es gibt sogar Reaktoren zur Meerwasserentsalzung.

Die Geschichte der Entstehung eines Kernreaktors

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

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

Das Funktionsprinzip eines Kernreaktors

Jeder Kernreaktor besteht aus mehreren Teilen: Kern 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). Der Kern ist ein Kessel, durch den normales Wasser (Kühlmittel) fließt. Unter anderen Kühlmitteln werden „schweres Wasser“ und flüssiger Graphit seltener verwendet. Wenn wir über den Betrieb von Kernkraftwerken sprechen, dann wird ein Kernreaktor zur Wärmeerzeugung genutzt. Die Stromerzeugung selbst erfolgt auf die gleiche Weise wie in anderen Kraftwerkstypen: Dampf dreht eine Turbine und die Bewegungsenergie wird in elektrische Energie umgewandelt.

Nachfolgend finden Sie ein Diagramm des Betriebs eines Kernreaktors.

Wie wir bereits gesagt haben, entstehen beim Zerfall eines schweren Urankerns leichtere Elemente und mehrere Neutronen. Die dabei entstehenden Neutronen kollidieren mit anderen Kernen, wodurch diese ebenfalls gespalten werden. Gleichzeitig wächst die Zahl der Neutronen lawinenartig.

Es sollte hier erwähnt werden Neutronenmultiplikationsfaktor . Wenn dieser Koeffizient also einen Wert gleich eins überschreitet, Atomexplosion. Ist der Wert kleiner als eins, sind zu wenig Neutronen vorhanden und die Reaktion stirbt ab. Wenn Sie jedoch den Wert des Koeffizienten gleich eins halten, wird die Reaktion lange und stabil ablaufen.

Die Frage ist, wie macht man das? Im Reaktor befindet sich der Brennstoff im sogenannten Brennelemente (TVELach). Dabei handelt es sich um Stäbchen, die in Form kleiner Tabletten enthalten: Kernbrennstoff . Brennstäbe sind in sechseckigen Kassetten verbunden, von denen es in einem Reaktor Hunderte geben kann. Kassetten mit Brennstäben sind vertikal angeordnet und jeder Brennstab verfügt über ein System, mit dem Sie die Eintauchtiefe in den Kern regulieren können. Dazu gehören neben den Kassetten selbst auch Steuerstangen Und Notfallschutzstangen . Die Stäbe bestehen aus einem Material, das Neutronen gut absorbiert. Dadurch können Steuerstäbe unterschiedlich tief in den Kern abgesenkt und so der Neutronenvervielfachungsfaktor angepasst werden. Notstangen dienen dazu, den Reaktor im Notfall abzuschalten.

Wie wird ein Kernreaktor gestartet?

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

Die kritische Masse ist die Masse an spaltbarem Material, die erforderlich ist, um eine nukleare Kettenreaktion auszulösen.

Mit Hilfe von Brennstäben und Steuerstäben wird im Reaktor zunächst eine kritische Masse an Kernbrennstoff erzeugt und anschließend 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 Kernreaktors zu geben. Wenn Sie Fragen zum Thema haben oder ein Problem in der Kernphysik an der Universität gestellt wurde, wenden Sie sich bitte an an die Spezialisten unseres Unternehmens. Wie gewohnt sind wir bereit, Ihnen bei der Lösung dringender Fragen rund um Ihr Studium behilflich zu sein. Und wenn wir schon dabei sind, hier ist ein weiteres Lehrvideo für Ihre Aufmerksamkeit!