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É um dos processos mais surpreendentes, misteriosos e terríveis. O princípio de funcionamento das armas nucleares baseia-se numa reação em cadeia. Este é um processo cujo próprio progresso inicia a sua continuação. O princípio de funcionamento de uma bomba de hidrogênio é baseado na fusão.

Os núcleos de alguns isótopos de elementos radioativos (plutônio, califórnio, urânio e outros) são capazes de decair, enquanto capturam um nêutron. Depois disso, mais dois ou três nêutrons são liberados. Destruição do núcleo de um átomo em condições ideais pode levar ao decaimento de mais dois ou três, o que, por sua vez, pode iniciar outros átomos. E assim por diante. Ocorre um processo semelhante a uma avalanche de destruição de um número crescente de núcleos, liberando uma quantidade gigantesca de energia para quebrar as ligações atômicas. Durante uma explosão, enormes energias são liberadas em um período de tempo extremamente curto. Isso acontece em um ponto. É por isso que a explosão de uma bomba atômica é tão poderosa e destrutiva.

Para iniciar uma reação em cadeia, a quantidade de substância radioativa deve exceder uma massa crítica. Obviamente, você precisa pegar várias partes de urânio ou plutônio e combiná-las em uma só. No entanto, isso não é suficiente para causar a explosão de uma bomba atômica, porque a reação irá parar antes que energia suficiente seja liberada ou o processo prosseguirá lentamente. Para alcançar o sucesso, é necessário não só ultrapassar a massa crítica da substância, mas fazê-lo num período de tempo extremamente curto. É melhor usar vários. Isso é conseguido através do uso de outros e alternar explosivos rápidos e lentos.

O primeiro teste nuclear foi realizado em julho de 1945 nos EUA, perto da cidade de Almogordo. Em agosto do mesmo ano, os americanos utilizaram estas armas contra Hiroshima e Nagasaki. A explosão de uma bomba atômica na cidade levou a uma terrível destruição e à morte de grande parte da população. NA URSS armas atômicas foi criado e testado em 1949.

Bomba H

É uma arma com um poder destrutivo muito grande. O princípio de seu funcionamento baseia-se na síntese de núcleos de hélio mais pesados ​​​​a partir de átomos de hidrogênio mais leves. Isso libera muito grande quantidade energia. Esta reação é semelhante aos processos que ocorrem no Sol e em outras estrelas. A fusão termonuclear ocorre mais facilmente usando isótopos de hidrogênio (trítio, deutério) e lítio.

Os americanos testaram a primeira ogiva de hidrogênio em 1952. EM compreensão moderna Este dispositivo dificilmente pode ser chamado de bomba. Era um prédio de três andares cheio de deutério líquido. A primeira explosão de uma bomba de hidrogênio na URSS ocorreu seis meses depois. A munição termonuclear soviética RDS-6 foi detonada em agosto de 1953 perto de Semipalatinsk. O maior Bomba de hidrogênio A URSS testou uma bomba czar de 50 megatons em 1961. A onda após a explosão da munição circulou o planeta três vezes.

Após o fim da Segunda Guerra Mundial, os países da coalizão anti-Hitler tentaram rapidamente se adiantar no desenvolvimento de uma bomba nuclear mais poderosa.

O primeiro teste, realizado pelos americanos em objetos reais no Japão, esquentou ao limite a situação entre a URSS e os EUA. Explosões poderosas que trovejaram nas cidades japonesas e praticamente destruíram toda a vida nelas forçaram Stalin a abandonar muitas reivindicações no cenário mundial. A maioria dos físicos soviéticos foi urgentemente “lançada” no desenvolvimento de armas nucleares.

Quando e como surgiram as armas nucleares?

O ano de 1896 pode ser considerado o ano de nascimento da bomba atômica. Foi então que o químico francês A. Becquerel descobriu que o urânio é radioativo. A reação em cadeia do urânio cria uma energia poderosa, que serve de base para uma terrível explosão. É improvável que Becquerel imaginasse que sua descoberta levaria à criação de armas nucleares - a arma mais terrível do mundo.

O final do século XIX e início do século XX foi um ponto de viragem na história da invenção das armas nucleares. Foi durante esse período que os cientistas varios paises mundo foram capazes de descobrir as seguintes leis, raios e elementos:

• Raios alfa, gama e beta;
• Muitos isótopos foram descobertos elementos químicos, tendo propriedades radioativas;
• Foi descoberta a lei do decaimento radioativo, que determina o tempo e a dependência quantitativa da intensidade do decaimento radioativo, dependendo do número de átomos radioativos na amostra de teste;
• Nasceu a isometria nuclear.

Na década de 1930, eles conseguiram dividir o núcleo atômico do urânio pela primeira vez, absorvendo nêutrons. Ao mesmo tempo, foram descobertos pósitrons e neurônios. Tudo isso deu um impulso poderoso ao desenvolvimento de armas que utilizavam energia atômica. Em 1939, o primeiro projeto de bomba atômica do mundo foi patenteado. Isso foi feito por um físico francês, Frederic Joliot-Curie.

Como resultado de mais pesquisas e desenvolvimento nesta área, nasceu uma bomba nuclear. O poder e o alcance de destruição das bombas atômicas modernas são tão grandes que um país com potencial nuclear praticamente não precisa de um exército poderoso, pois uma bomba atômica pode destruir um estado inteiro.

Como funciona uma bomba atômica?

Uma bomba atômica consiste em muitos elementos, sendo os principais:

• Corpo da bomba atômica;
• Sistema de automação que controla o processo de explosão;
• Carga nuclear ou ogiva.

O sistema de automação está localizado no corpo da bomba atômica, junto com a carga nuclear. O projeto do invólucro deve ser confiável o suficiente para proteger a ogiva de vários fatores e influências externas. Por exemplo, várias influências mecânicas, de temperatura ou semelhantes, que podem levar a uma explosão não planejada de enorme poder que pode destruir tudo ao seu redor.

A tarefa da automação é o controle total sobre a explosão que ocorre em tempo certo, portanto o sistema consiste nos seguintes elementos:

• Dispositivo responsável pela detonação de emergência;
• Fonte de alimentação do sistema de automação;
• Sistema de sensores de detonação;
• Dispositivo de armar;
• Dispositivo de segurança.

Quando foram realizados os primeiros testes, bombas nucleares foram lançadas em aviões que conseguiram sair da área afetada. As bombas atômicas modernas são tão poderosas que só podem ser lançadas usando mísseis de cruzeiro, balísticos ou pelo menos antiaéreos.

As bombas atômicas usam vários sistemas de detonação. O mais simples deles é um dispositivo convencional que é acionado quando um projétil atinge um alvo.

Uma das principais características bombas nucleares e mísseis, é dividi-los em calibres, que são de três tipos:

• Pequeno, o poder das bombas atômicas deste calibre equivale a vários milhares de toneladas de TNT;
• Médio (poder de explosão – várias dezenas de milhares de toneladas de TNT);
• Grande, cuja potência de carga é medida em milhões de toneladas de TNT.

Curiosamente, o poder de todas as bombas nucleares é mais frequentemente medido em Equivalente a TNT, já que as armas atômicas não possuem escala própria para medir a potência da explosão.

Algoritmos para operação de bombas nucleares

Qualquer bomba atômica opera segundo o princípio do uso de energia nuclear, que é liberada durante uma reação nuclear. Este procedimento baseia-se na divisão de núcleos pesados ​​ou na síntese de núcleos leves. Como durante esta reação uma enorme quantidade de energia é liberada, e em menor tempo, o raio de destruição de uma bomba nuclear é muito impressionante. Devido a esta característica, as armas nucleares são classificadas como armas de destruição em massa.

Durante o processo desencadeado pela explosão de uma bomba atômica, existem dois pontos principais:

• Este é o centro imediato da explosão, onde ocorre a reação nuclear;
• O epicentro da explosão, localizado no local onde a bomba explodiu.

A energia nuclear liberada durante a explosão de uma bomba atômica é tão forte que começam os tremores sísmicos na Terra. Ao mesmo tempo, esses tremores causam destruição direta apenas a uma distância de várias centenas de metros (embora se levarmos em conta a força da explosão da própria bomba, esses tremores não afetam mais nada).

Fatores de dano durante uma explosão nuclear

A explosão de uma bomba nuclear não causa apenas uma terrível destruição instantânea. As consequências desta explosão serão sentidas não só pelas pessoas apanhadas na área afectada, mas também pelos seus filhos nascidos após a explosão atómica. Os tipos de destruição por armas atômicas são divididos nos seguintes grupos:

• Radiação luminosa que ocorre diretamente durante uma explosão;
• A onda de choque propagada pela bomba imediatamente após a explosão;
• Pulso eletromagnetico;
• Radiação penetrante;
• Contaminação radioativa que pode durar décadas.

Embora à primeira vista um flash de luz pareça ser o menos ameaçador, na verdade é o resultado da liberação de enormes quantidades de calor e energia luminosa. Seu poder e força excedem em muito o poder dos raios solares, portanto, os danos causados ​​pela luz e pelo calor podem ser fatais a uma distância de vários quilômetros.

A radiação liberada durante uma explosão também é muito perigosa. Embora não atue por muito tempo, consegue infectar tudo ao seu redor, pois seu poder de penetração é incrivelmente alto.

A onda de choque durante uma explosão atômica atua de forma semelhante à mesma onda durante as explosões convencionais, apenas seu poder e raio de destruição são muito maiores. Em poucos segundos, causa danos irreparáveis ​​não só às pessoas, mas também aos equipamentos, aos edifícios e ao meio ambiente envolvente.

A radiação penetrante provoca o desenvolvimento da doença da radiação, e o pulso eletromagnético representa perigo apenas para o equipamento. A combinação de todos esses fatores, mais o poder da explosão, faz da bomba atômica a arma mais perigosa do mundo.

Os primeiros testes de armas nucleares do mundo

O primeiro país a desenvolver e testar armas nucleares foram os Estados Unidos da América. Foi o governo dos EUA quem atribuiu enormes subsídios financeiros para o desenvolvimento de novas armas promissoras. No final de 1941, muitos cientistas de destaque no campo do desenvolvimento atômico foram convidados para os Estados Unidos, que em 1945 conseguiram apresentar um protótipo de bomba atômica adequado para testes.

Os primeiros testes mundiais de uma bomba atômica equipada com um dispositivo explosivo foram realizados no deserto do Novo México. A bomba, chamada "Gadget", foi detonada em 16 de julho de 1945. O resultado do teste foi positivo, embora os militares tenham exigido que a bomba nuclear fosse testada em condições reais de combate.

Vendo que faltava apenas um passo antes da vitória da coalizão hitlerista, e que tal oportunidade poderia não surgir novamente, o Pentágono decidiu atacar ataque nuclear de acordo com o último aliado da Alemanha nazista - o Japão. Além disso, o uso de uma bomba nuclear deveria resolver vários problemas ao mesmo tempo:

• Para evitar o derramamento de sangue desnecessário que inevitavelmente ocorreria se as tropas dos EUA pisassem em solo imperial japonês;
• Com um só golpe, colocar os inflexíveis japoneses de joelhos, forçando-os a aceitar termos favoráveis ​​aos Estados Unidos;
• Mostrar à URSS (como possível rival no futuro) que o Exército dos EUA possui uma arma única capaz de exterminar qualquer cidade da face da terra;
• E, claro, ver na prática do que as armas nucleares são capazes em condições reais de combate.

Em 6 de agosto de 1945, a primeira bomba atômica do mundo, usada em operações militares, foi lançada sobre a cidade japonesa de Hiroshima. Esta bomba foi chamada de “Baby” porque pesava 4 toneladas. O lançamento da bomba foi cuidadosamente planejado e atingiu exatamente onde foi planejado. As casas que não foram destruídas pela onda de choque pegaram fogo, pois os fogões que caíram nas casas provocaram incêndios e toda a cidade foi envolvida pelas chamas.

O clarão brilhante foi seguido por uma onda de calor que queimou toda a vida num raio de 4 quilômetros, e a onda de choque subsequente destruiu a maioria dos edifícios.

Aqueles que sofreram insolação num raio de 800 metros foram queimados vivos. A onda de choque arrancou a pele queimada de muitos. Alguns minutos depois, uma estranha chuva negra começou a cair, composta de vapor e cinzas. Aqueles que foram pegos pela chuva negra sofreram queimaduras incuráveis ​​na pele.

Os poucos que tiveram a sorte de sobreviver sofriam da doença da radiação, que na época não só não era estudada, mas também completamente desconhecida. As pessoas começaram a desenvolver febre, vômitos, náuseas e ataques de fraqueza.

Em 9 de agosto de 1945, a segunda bomba americana, chamada “Fat Man”, foi lançada sobre a cidade de Nagasaki. Esta bomba tinha aproximadamente o mesmo poder da primeira, e as consequências de sua explosão foram igualmente destrutivas, embora metade das pessoas tenham morrido.

As duas bombas atômicas lançadas sobre cidades japonesas foram os primeiros e únicos casos no mundo de uso de armas atômicas. Mais de 300 mil pessoas morreram nos primeiros dias após o bombardeio. Cerca de 150 mil morreram devido à doença da radiação.

Após o bombardeio nuclear das cidades japonesas, Stalin recebeu um verdadeiro choque. Tornou-se claro para ele que a questão do desenvolvimento de armas nucleares em Rússia soviética- É uma questão de segurança para todo o país. Já em 20 de agosto de 1945, começou a funcionar uma comissão especial sobre questões de energia atômica, criada com urgência por I. Stalin.

Embora a pesquisa em física nuclear tenha sido realizada por um grupo de entusiastas no Rússia czarista, V. Hora soviética ela não recebeu atenção suficiente. Em 1938, todas as pesquisas nesta área foram completamente interrompidas e muitos cientistas nucleares foram reprimidos como inimigos do povo. Depois das explosões nucleares no Japão Autoridade soviética começou drasticamente a restaurar a indústria nuclear no país.

Há evidências de que o desenvolvimento de armas nucleares foi realizado na Alemanha nazista, e foram os cientistas alemães que modificaram a bomba atômica americana “bruta”, de modo que o governo dos EUA retirou da Alemanha todos os especialistas nucleares e todos os documentos relacionados ao desenvolvimento de armas nucleares. armas.

A escola de inteligência soviética, que durante a guerra conseguiu contornar todos os serviços de inteligência estrangeiros, transferiu documentos secretos relacionados com o desenvolvimento de armas nucleares para a URSS em 1943. Ao mesmo tempo, agentes soviéticos infiltraram-se em todos os principais centros de investigação nuclear americanos.

Como resultado de todas essas medidas, já em 1946 estava pronto tarefa técnica para a produção de duas bombas nucleares de fabricação soviética:

• RDS-1 (com carga de plutônio);
• RDS-2 (com duas partes de carga de urânio).

A abreviatura “RDS” significava “A Rússia faz isso sozinha”, o que era quase totalmente verdade.

A notícia de que a URSS estava pronta para libertar as suas armas nucleares forçou o governo dos EUA a tomar medidas drásticas. Em 1949, foi desenvolvido o plano Trojan, segundo o qual 70 As maiores cidades A URSS planejou lançar bombas atômicas. Apenas o receio de um ataque retaliatório impediu que este plano se concretizasse.

Estas informações alarmantes provenientes Oficiais da inteligência soviética, forçou os cientistas a trabalhar em modo de emergência. Já em agosto de 1949, ocorreram os testes da primeira bomba atômica produzida na URSS. Quando os Estados Unidos souberam destes testes, o plano do Trojan foi adiado indefinidamente. Começou a era de confronto entre duas superpotências, conhecida na história como Guerra Fria.

A bomba nuclear mais poderosa do mundo, conhecida como Tsar Bomba, pertence especificamente ao período da Guerra Fria. Os cientistas da URSS criaram a bomba mais poderosa da história da humanidade. Sua potência era de 60 megatons, embora se planejasse criar uma bomba com potência de 100 quilotons. Esta bomba foi testada em outubro de 1961. O diâmetro da bola de fogo durante a explosão foi de 10 quilômetros, e a onda de choque voou ao redor Terra três vezes. Foi este teste que forçou a maioria dos países do mundo a assinar um acordo para acabar com testes nucleares não apenas na atmosfera terrestre, mas até no espaço.

Embora as armas atómicas sejam um excelente meio de intimidar países agressivos, por outro lado são capazes de eliminar quaisquer conflitos militares pela raiz, uma vez que uma explosão atómica pode destruir todas as partes no conflito.

Explodiu perto de Nagasaki. A morte e a destruição que acompanharam estas explosões não tiveram precedentes. O medo e o horror tomaram conta de toda a população japonesa, forçando-os a se render em menos de um mês.

No entanto, após o fim da Segunda Guerra Mundial, as armas atômicas não ficaram em segundo plano. Iniciado guerra Fria tornou-se um enorme factor de pressão psicológica entre a URSS e os EUA. Ambos os lados investiram enormes quantias de dinheiro no desenvolvimento e criação de novas centrais nucleares. Assim, vários milhares de conchas atômicas se acumularam em nosso planeta ao longo de 50 anos. Isso é suficiente para destruir toda a vida várias vezes. Por esta razão, no final dos anos 90, foi assinado o primeiro tratado de desarmamento entre os Estados Unidos e a Rússia para reduzir o risco de uma catástrofe mundial. Apesar disso, atualmente 9 países possuem armas nucleares, levando a sua defesa a um patamar diferente. Neste artigo veremos por que as armas atômicas receberam seu poder destrutivo e como funcionam as armas atômicas.

Para compreender todo o poder das bombas atômicas, é necessário compreender o conceito de radioatividade. Como se sabe, o menor unidade estrutural A matéria da qual consiste todo o mundo ao nosso redor é o átomo. Um átomo, por sua vez, consiste em um núcleo e algo girando em torno dele. O núcleo consiste em nêutrons e prótons. Os elétrons têm carga negativa e os prótons têm carga positiva. Os nêutrons, como o próprio nome sugere, são neutros. Normalmente, o número de nêutrons e prótons é igual ao número de elétrons em um átomo. No entanto, sob a influência de forças externas, o número de partículas nos átomos de uma substância pode mudar.

Só estamos interessados ​​na opção quando o número de nêutrons muda e um isótopo da substância é formado. Alguns isótopos de uma substância são estáveis ​​e ocorrem naturalmente, enquanto outros são instáveis ​​e tendem a decair. Por exemplo, o carbono tem 6 nêutrons. Além disso, existe um isótopo de carbono com 7 nêutrons - um elemento bastante estável encontrado na natureza. Um isótopo de carbono com 8 nêutrons já é um elemento instável e tende a decair. Isso é decaimento radioativo. Neste caso, os núcleos instáveis ​​emitem três tipos de raios:

1. Os raios alfa são um fluxo bastante inofensivo de partículas alfa que pode ser interrompido com uma folha fina de papel e não pode causar danos.

Mesmo que os organismos vivos conseguissem sobreviver aos dois primeiros, a onda de radiação causa uma doença de radiação muito transitória, matando em questão de minutos. Tais danos são possíveis num raio de várias centenas de metros da explosão. Até alguns quilômetros da explosão, a doença da radiação matará uma pessoa em poucas horas ou dias. Aqueles fora da explosão imediata também podem ser expostos à radiação pela ingestão de alimentos e pela inalação da área contaminada. Além disso, a radiação não desaparece instantaneamente. Ele se acumula em ambiente e pode envenenar organismos vivos durante muitas décadas após a explosão.

Os danos causados ​​pelas armas nucleares são demasiado perigosos para serem utilizados em quaisquer circunstâncias. Inevitavelmente sofre com isso civis e danos irreparáveis ​​são causados ​​à natureza. Portanto, o principal uso das bombas nucleares em nosso tempo é a dissuasão de ataques. Até mesmo os testes de armas nucleares são atualmente proibidos na maior parte do nosso planeta.

Toda a comunidade intercontinental Míssil balístico, dezenas de metros e toneladas de ligas ultra-fortes, combustível de alta tecnologia e eletrônicos avançados são necessários apenas para uma coisa - levar uma ogiva ao seu destino: um cone de um metro e meio de altura e tão grosso na base quanto uma torso humano.

Vamos dar uma olhada em uma ogiva típica (na realidade, pode haver diferenças de design entre as ogivas). Este é um cone feito de ligas leves e duráveis. Dentro há anteparas, molduras, uma moldura de força - quase tudo é como em um avião. A estrutura de alimentação é coberta por uma caixa de metal durável. Uma espessa camada de revestimento protetor térmico é aplicada ao invólucro. Parece um antigo cesto neolítico, generosamente revestido com argila e queimado nas primeiras experiências do homem com calor e cerâmica. A semelhança é fácil de explicar: tanto a cesta quanto a ogiva precisam resistir ao calor externo.

Dentro do cone, fixados em seus “assentos”, existem dois “passageiros” principais para os quais tudo foi iniciado: uma carga termonuclear e uma unidade de controle de carga, ou unidade de automação. Eles são incrivelmente compactos. A unidade de automação tem o tamanho de uma jarra de pepino em conserva de cinco litros e a carga é do tamanho de um balde de jardim comum. Pesada e pesada, a união de uma lata e um balde explodirá trezentos e cinquenta a quatrocentos quilotons. Dois passageiros estão conectados entre si por uma conexão, como gêmeos siameses, e através dessa conexão eles trocam algo constantemente. O diálogo deles é contínuo o tempo todo, mesmo quando o míssil está em serviço de combate, mesmo quando esses gêmeos estão sendo transportados da fábrica.

Há também um terceiro passageiro - uma unidade para medir o movimento da ogiva ou geralmente controlar seu vôo. Neste último caso, os controles de trabalho estão embutidos na ogiva, permitindo que a trajetória seja alterada. Por exemplo, sistemas pneumáticos de atuadores ou sistemas de pó. E também rede elétrica embarcada com fontes de alimentação, linhas de comunicação com o palco, em forma de fios e conectores protegidos, proteção contra pulsos eletromagnéticos e sistema de termostato - mantendo a temperatura de carga necessária.

A tecnologia pela qual as ogivas são separadas do míssil e definidas em seus próprios cursos é separada grande tópico, sobre o qual você pode escrever livros.

Primeiro, vamos explicar o que é “apenas uma unidade de combate”. Este é um dispositivo que abriga fisicamente uma carga termonuclear a bordo de um míssil balístico intercontinental. O foguete possui a chamada ogiva, que pode conter uma, duas ou mais ogivas. Se houver vários deles, a ogiva é chamada de ogiva múltipla (MIRV).

Dentro do MIRV existe uma unidade muito complexa (também chamada de plataforma de desengajamento), que, após ser lançada por um veículo lançador fora da atmosfera, passa a realizar uma série de ações programadas para orientação individual e separação de ogivas localizadas em isto; no espaço, as formações de batalha são construídas a partir de blocos e iscas, que também ficam inicialmente localizados na plataforma. Assim, cada bloco é colocado em uma trajetória que garante que atinja um determinado alvo na superfície da Terra.

As unidades de combate são diferentes. Aqueles que se movem ao longo de trajetórias balísticas após a separação da plataforma são chamados de incontroláveis. As ogivas controladas, após a separação, começam a “viver as suas próprias vidas”. Estão equipados com motores de controle de atitude para manobras no espaço sideral, superfícies de controle aerodinâmico para controle de vôo na atmosfera, possuem sistema de controle inercial a bordo, diversos dispositivos de computação, radar com computador próprio... E, claro, uma carga de combate.

Uma ogiva virtualmente controlável combina as propriedades de uma ogiva não tripulada nave espacial e uma aeronave hipersônica não tripulada. Este dispositivo deve realizar todas as ações tanto no espaço quanto durante o vôo na atmosfera de forma autônoma.

Após a separação da plataforma de reprodução, a ogiva voa por um tempo relativamente longo em altitudes muito elevadas - no espaço. Neste momento, o sistema de controle da unidade realiza toda uma série de reorientações a fim de criar condições para definição precisa parâmetros de movimento próprios, facilitando a superação da zona de possíveis explosões nucleares de mísseis antimísseis...
Antes de entrar na atmosfera superior, o computador de bordo calcula a orientação necessária da ogiva e a executa. No mesmo período, são realizadas sessões de determinação da localização real por radar, para as quais também é necessário realizar uma série de manobras. Em seguida, a antena localizadora é disparada e a parte atmosférica do movimento começa para a ogiva.

Abaixo, na frente da ogiva, encontra-se um enorme, contrastantemente brilhante com as ameaçadoras altitudes elevadas, coberto por uma névoa azul de oxigênio, coberto com suspensões de aerossóis, o vasto e ilimitado quinto oceano. Afastando-se lentamente e quase imperceptivelmente dos efeitos residuais da separação, a ogiva continua a sua descida ao longo de uma trajetória suave. Mas então uma brisa muito incomum soprou suavemente em sua direção. Ele tocou um pouco - e tornou-se perceptível, cobrindo o corpo com uma fina onda de brilho branco-azulado pálido, estendendo-se para trás. Esta onda tem uma temperatura incrivelmente alta, mas ainda não queima a ogiva, pois é muito etérea. A brisa que sopra sobre a ogiva é eletricamente condutora. A velocidade do cone é tão alta que ele literalmente esmaga as moléculas de ar com seu impacto em fragmentos eletricamente carregados, e ocorre a ionização do ar por impacto. Esta brisa de plasma é chamada de fluxo hipersônico grandes números Mach, e sua velocidade é vinte vezes a velocidade do som.

Devido à alta rarefação, a brisa é quase imperceptível nos primeiros segundos. Crescendo e tornando-se mais denso à medida que se aprofunda na atmosfera, inicialmente aquece mais do que pressiona a ogiva. Mas gradualmente começa a comprimir seu cone com força. O fluxo vira primeiro o nariz da ogiva. Ele não se desdobra imediatamente - o cone balança ligeiramente para frente e para trás, diminuindo gradualmente suas oscilações e, finalmente, estabilizando.

Condensando-se à medida que desce, o fluxo coloca cada vez mais pressão sobre a ogiva, retardando o seu voo. À medida que desacelera, a temperatura diminui gradualmente. Desde os enormes valores do início da entrada, o brilho branco-azulado de dezenas de milhares de Kelvin, até o brilho branco-amarelado de cinco a seis mil graus. Esta é a temperatura das camadas superficiais do Sol. O brilho torna-se ofuscante porque a densidade do ar aumenta rapidamente e, com ela, o calor flui para as paredes da ogiva. A camada protetora de calor fica carbonizada e começa a queimar.

Não queima por fricção com o ar, como muitas vezes se diz incorretamente. Devido à enorme velocidade hipersônica de movimento (agora quinze vezes mais rápida que o som), outro cone diverge no ar do topo do corpo - uma onda de choque, como se encerrasse uma ogiva. O ar que entra, entrando no cone da onda de choque, é instantaneamente compactado várias vezes e pressionado firmemente contra a superfície da ogiva. A partir da compressão abrupta, instantânea e repetida, sua temperatura salta imediatamente para vários milhares de graus. A razão para isso é a velocidade alucinante do que está acontecendo, o extremo dinamismo do processo. A compressão gás-dinâmica do fluxo, e não a fricção, é o que agora aquece as laterais da ogiva.

A pior parte é o nariz. Lá é formada a maior compactação do fluxo que se aproxima. A área deste selo avança ligeiramente, como se estivesse se desconectando do corpo. E fica na frente, tomando o formato de uma lente grossa ou de uma almofada. Esta formação é chamada de “onda de choque em arco destacada”. É várias vezes mais espesso que o resto da superfície do cone da onda de choque ao redor da ogiva. A compressão frontal do fluxo que se aproxima é mais forte aqui. Portanto, a onda de choque de proa desconectada tem a temperatura mais alta e a densidade de calor mais alta. Este pequeno sol queima o nariz da ogiva de forma radiante - destacando, irradiando calor diretamente para o nariz do casco e causando queimaduras graves no nariz. Portanto, existe a camada mais espessa de proteção térmica. É a onda de choque que ilumina a área em uma noite escura por muitos quilômetros em torno de uma ogiva voando na atmosfera.

Unidos por um objetivo

A carga termonuclear e a unidade de controle comunicam-se continuamente entre si. Este “diálogo” começa imediatamente após a instalação de uma ogiva num míssil e termina no momento de uma explosão nuclear. Durante todo esse tempo, o sistema de controle prepara a carga para operação, como um treinador prepara um boxeador para uma luta importante. E no momento certo ele dá o último e mais importante comando.

Quando um míssil é colocado em serviço de combate, sua carga é equipada em sua configuração completa: um ativador de nêutrons pulsado, detonadores e outros equipamentos são instalados. Mas ele ainda não está pronto para a explosão. Manter um míssil nuclear num silo ou num lançador móvel durante décadas, pronto para explodir a qualquer momento, é simplesmente perigoso.

Portanto, durante o vôo, o sistema de controle coloca a carga em estado de prontidão para explosão. Isso acontece gradativamente, por meio de algoritmos sequenciais complexos baseados em duas condições principais: confiabilidade do movimento em direção ao objetivo e controle do processo. Se um destes fatores se desviar dos valores calculados, a preparação será interrompida. A eletrônica transfere a carga para um grau de prontidão cada vez maior para dar um comando para operar no ponto calculado.

E quando uma carga totalmente preparada vier da unidade de controle para detonar, a explosão ocorrerá imediatamente, instantaneamente. Uma ogiva voando na velocidade da bala de um atirador de elite viajará apenas alguns centésimos de milímetro, não tendo tempo de se mover no espaço nem mesmo a espessura de um fio de cabelo humano, quando a reação termonuclear em sua carga começa, se desenvolve, passa completamente e é concluído, liberando toda a energia normal.

Tendo mudado muito por fora e por dentro, a ogiva passou para a troposfera - os últimos dez quilômetros de altitude. Ela desacelerou muito. O vôo hipersônico degenerou para velocidades supersônicas de três a quatro unidades Mach. A ogiva já brilha fracamente, desaparece e se aproxima do ponto alvo.

Uma explosão na superfície da Terra raramente é planejada - apenas para objetos enterrados no solo, como silos de mísseis. A maioria dos alvos está na superfície. E para sua maior destruição, a detonação é realizada a uma certa altura, dependendo da potência da carga. Para vinte quilotons táticos, isso é de 400 a 600 m. Para um megaton estratégico, a altura ideal de explosão é de 1200 m. A explosão faz com que duas ondas percorram a área. Mais perto do epicentro, a onda de choque atingirá mais cedo. Ela cairá e será refletida, saltando para os lados, onde se fundirá com a nova onda que acaba de chegar aqui de cima, do ponto de explosão. Duas ondas - incidentes no centro da explosão e refletidas na superfície - se somam, formando a mais poderosa onda de choque na camada terrestre, principal fator de destruição.

Durante os lançamentos de teste, a ogiva geralmente atinge o solo sem impedimentos. A bordo há meio quilo de explosivos, que são detonados ao cair. Para que? Primeiro, a ogiva é um objeto secreto e deve ser destruída com segurança após o uso. Em segundo lugar, isto é necessário para os sistemas de medição do local de teste - para detecção imediata do ponto de impacto e medição de desvios.

Uma cratera fumegante de vários metros completa o quadro. Mas antes disso, alguns quilômetros antes do impacto, um cassete de armazenamento blindado é disparado da ogiva de teste, registrando tudo o que foi registrado a bordo durante o vôo. Esta unidade flash blindada protegerá contra perda de informações integradas. Ela será encontrada mais tarde, quando um helicóptero chegar com um grupo especial de busca. E vão registrar os resultados de um vôo fantástico.

O reator nuclear funciona de maneira suave e eficiente. Caso contrário, como você sabe, haverá problemas. Mas o que está acontecendo lá dentro? Vamos tentar formular o princípio de funcionamento de um reator nuclear (nuclear) de forma breve, clara e com paradas.

Na verdade, ocorre o mesmo processo que ocorre durante uma explosão nuclear. Só que a explosão acontece muito rapidamente, e no reator tudo se estende até muito tempo. Como resultado, tudo permanece são e salvo e recebemos energia. Não tanto que tudo ao redor fosse destruído de uma vez, mas o suficiente para fornecer eletricidade à cidade.

Antes de entender como ocorre uma reação nuclear controlada, você precisa saber o que é reação nuclear de forma alguma.

Reação nuclear é o processo de transformação (fissão) dos núcleos atômicos quando eles interagem com partículas elementares e gama quanta.

As reações nucleares podem ocorrer tanto com absorção quanto com liberação de energia. O reator usa as segundas reações.

Reator nuclear é um dispositivo cuja finalidade é manter uma reação nuclear controlada com liberação de energia.

Freqüentemente, um reator nuclear também é chamado de reator atômico. Notemos que aqui não há diferença fundamental, mas do ponto de vista da ciência é mais correto usar a palavra “nuclear”. Existem agora muitos tipos de reatores nucleares. São enormes reatores industriais projetados para gerar energia em usinas, reatores nucleares submarinos, pequenos reatores experimentais utilizados em experimentos científicos. Existem até reatores usados ​​para dessalinizar a água do mar.

A história da criação de um reator nuclear

O primeiro reator nuclear foi lançado em 1942, não tão distante. Isso aconteceu nos EUA sob a liderança de Fermi. Este reator foi chamado de "Chicago Woodpile".

Em 1946, começou a operar o primeiro reator soviético, lançado sob a liderança de Kurchatov. O corpo deste reator era uma bola de sete metros de diâmetro. Os primeiros reatores não possuíam sistema de refrigeração e sua potência era mínima. Aliás, o reator soviético tinha potência média de 20 Watts, e o americano - apenas 1 Watt. Para efeito de comparação: a potência média dos reatores modernos é de 5 Gigawatts. Menos de dez anos após o lançamento do primeiro reator, o primeiro reator industrial do mundo Usina nuclear na cidade de Obninsk.

O princípio de operação de um reator nuclear (nuclear)

Qualquer reator nuclear possui várias partes: essencial Com combustível E moderador , refletor de nêutrons , refrigerante , sistema de controle e proteção . Os isótopos são mais frequentemente usados ​​como combustível em reatores. urânio (235, 238, 233), plutônio (239) e tório (232). A zona ativa é uma caldeira através da qual flui água comum (refrigerante). Entre outros refrigerantes, “água pesada” e grafite líquido são menos comumente usados. Se falamos da operação de usinas nucleares, então um reator nuclear é usado para produzir calor. A própria eletricidade é gerada usando o mesmo método de outros tipos de usinas de energia - o vapor gira uma turbina e a energia do movimento é convertida em energia elétrica.

Abaixo está um diagrama da operação de um reator nuclear.

Como já dissemos, o decaimento de um núcleo pesado de urânio produz elementos mais leves e vários nêutrons. Os nêutrons resultantes colidem com outros núcleos, causando também sua fissão. Ao mesmo tempo, o número de nêutrons cresce como uma avalanche.

Deve ser mencionado aqui fator de multiplicação de nêutrons . Então, se esse coeficiente exceder um valor igual a um, explosão nuclear. Se o valor for menor que um, há poucos nêutrons e a reação desaparece. Mas se mantivermos o valor do coeficiente igual a um, a reação prosseguirá de forma longa e estável.

A questão é como fazer isso? No reator, o combustível está na chamada elementos combustíveis (TVELakh). São bastonetes que contêm, na forma de pequenos comprimidos, Combustível nuclear . As barras de combustível são conectadas em cassetes de formato hexagonal, dos quais pode haver centenas em um reator. Os cassetes com barras de combustível são dispostos verticalmente, e cada barra de combustível possui um sistema que permite ajustar a profundidade de sua imersão no núcleo. Além dos próprios cassetes, eles incluem hastes de controle E hastes de proteção de emergência . As hastes são feitas de um material que absorve bem os nêutrons. Assim, as hastes de controle podem ser baixadas para diferentes profundidades no núcleo, ajustando assim o fator de multiplicação de nêutrons. As hastes de emergência são projetadas para desligar o reator em caso de emergência.

Como um reator nuclear é iniciado?

Descobrimos o princípio de funcionamento em si, mas como iniciar e fazer o reator funcionar? Grosso modo, aqui está ele - um pedaço de urânio, mas a reação em cadeia não começa por si só. O fato é que na física nuclear existe um conceito massa crítica .

Massa crítica é a massa de material físsil necessária para iniciar uma reação nuclear em cadeia.

Com a ajuda de barras de combustível e barras de controle, uma massa crítica de combustível nuclear é primeiro criada no reator e, em seguida, o reator é levado ao nível de potência ideal em vários estágios.

Neste artigo, tentamos dar uma ideia geral da estrutura e princípio de funcionamento de um reator nuclear (nuclear). Se você tiver alguma dúvida sobre o tema ou tiver sido questionado sobre um problema de física nuclear na universidade, entre em contato aos especialistas da nossa empresa. Como sempre, estamos prontos para ajudá-lo a resolver qualquer questão urgente em relação aos seus estudos. E já que estamos nisso, aqui está outro vídeo educativo para sua atenção!