справочники

Ядерное оружие

Ядерный взрыв, будь то результат ядерной или термоядерной реакции, порождает огромные разрушения. Энергия, высвобождаемая в ходе такой реакции в пределах атмосферы, невообразима и приводит к возникновению мощного огненного шара с экстремально высокой температурой. Всё, что находится в зоне непосредственного воздействия — почва, вода, скалы, строения и живые организмы — испаряется, оставляя после себя лишь гигантское облако горячего пара, поднимающееся в стратосферу. В центре взрыва шансы на выживание равны нулю, и даже находящийся поблизости укрепленный бункер предоставляет лишь иллюзорную надежду на спасение.

В Империи уже давно отказались от применения ядерного оружия на реакции деления и используют Термоядерное Оружие.

Ядерные взрывы, их мощность и их классификация

При ядерном взрыве происходит бурная реакция. Такой эффект можно вызвать двумя способами:

Цепная реакция деления — это когда тяжелые атомы, например урана, разбиваются на части после того, как их бомбардируют нейтронами. Это происходит так: один нейтрон ударяет атом, атом раскалывается на две части и высвобождает энергию и еще несколько нейтронов. Эти новые нейтроны могут ударить другие атомы, и все повторяется снова и снова. Если этот процесс не контролировать, он может привести к огромному взрыву, потому что количество разбиваемых атомов и высвобождаемой энергии быстро растет. В итоге, весь материал превращается в очень горячую плазму, которая не может оставаться в одном месте и начинает расширяться, создавая взрыв.

Ядерные взрывные устройства

В Империи не применяются с 23 века.

Существует ряд веществ, способных привести к цепной реакции деления. В ядерном оружии используются уран-235 или плутоний-239. Уран в природе встречается в виде смеси трёх изотопов: 238U (99,2745 % природного урана), 235U (0,72 %) и 234U (0,0055 %). Цепную ядерную реакцию поддерживает только изотоп 235U. Для обеспечения максимальной энергоёмкости уранового взрывного устройства (урановой ядерной бомбы) содержание 235U в нём должно быть не менее 80 %. Поэтому при производстве оружейного урана для повышения доли 235U выполняют обогащение урана. Обычно в ядерном оружии используют 235U с обогащением выше 90 %, либо 239Pu с обогащением 94 %. Также были созданы экспериментальные ядерные заряды на базе 233U, но 233U не нашёл применения в ядерном оружии, несмотря на меньшую критическую массу урана-233 по сравнению с ураном-235, из-за примеси 232U, продукты распада которого создают жёсткое проникающее излучение, опасное для персонала, обслуживающего такое ядерное оружие.

Альтернативой процессу обогащения урана служит создание плутониевых ядерных взрывных устройств на основе изотопа плутоний-239 в качестве основного ядерного взрывчатого вещества. Плутоний не встречается в природе, и этот элемент получают искусственно, облучая нейтронами 238U. Технологически такое облучение осуществляют в ядерных реакторах. После облучения уран с полученным плутонием отправляют на радиохимический завод, где химическим способом извлекают наработанный плутоний. Регулируя параметры облучения в реакторе, добиваются преимущественной наработки нужного изотопа плутония.

Термоядерный синтез — это когда легкие атомы, такие как водород, соединяются вместе при очень высоких температурах и давлении, преодолевая силу, которая обычно отталкивает их друг от друга. Когда они соединяются, высвобождается ещё больше энергии, чем было затрачено для их сближения. Этот процесс тоже приводит к образованию горячей плазмы и может вызвать взрыв, если происходит быстро и в большом количестве. Термоядерный синтез — это то, что происходит в звездах, включая наше Солнце.

Термоядерные взрывные устройства

В термоядерном взрывном устройстве высвобождение энергии происходит в процессе сверхбыстрой (взрывной) реакциитермоядерного синтезадейтерияитритияв более тяжёлые элементы. При этом в реакции термоядерного синтеза заключён основной источник энергии взрыва. Основное рабочее вещество большинства современных термоядерных взрывных устройств—дейтерид лития. Подрыв основного боевого заряда— заряда дейтерида лития— выполняется маломощным встроенным ядерным взрывным устройством, выполняющим функциюдетонатора(при взрыве ядерного взрывного устройства-детонатора выделяется энергия, более чем достаточная для запуска взрывной термоядерной реакции). Реакции термоядерного синтеза— намного более эффективный источник энергии, и, кроме того, возможно конструктивным усовершенствованием делать термоядерное взрывное устройство сколь угодно мощным, то есть отсутствуют принципиальные физические ограничения мощности термоядерного взрывного устройства.

Другие типы ядерного оружия

  • Нейтронная бомба — основное поражающее действие которой основано на нейтронном излучении, поражающим живую силу противника, например, защищенную бронёй меха.
  • Также теоретически возможно, но не известно о практическом использовании, создание радиологических бомб ("грязных" бомб), в которых под действием быстрых нейтронов термоядерного синтеза образуются в большом количестве радиоактивные изотопы кобальта, цинка, тантала и др., которые могут на достаточно длительное время заражать значительную территорию противника, (см. кобальтовая бомба), но при этом, из-за слабости ударной волны, обойтись без значительного разрушения инфраструктуры.

Технология изменения мощности

Наиболее широкое распространение в современном ядерном оружии получили двухстадийные термоядерные заряды работающие по схеме Теллер-Улама, где во время первой стадии происходит деление ядер (235U, 239Pu и реже других), а во время второй стадии происходит термоядерная реакция в контейнере, сжатом энергией первой стадии посредством радиационной имплозии.

Известно по крайней мере три метода изменения выходной мощности:

  1. Изменение мощности первой (делящейся) ступени добавлением в процесс термоядерного слияния при помощи небольших количеств газа дейтерия или трития, увеличивающих мощность. Обычно газ впрыскивается в центр сборки за несколько секунд (за секунду) до детонации и его количество может регулироваться (широко применяемая схема бустеризации).
  2. Изменение мощности путём изменения времени работы внешнего излучателя нейтронов (ENIs), который представляет из себя миниатюрный ускоритель частиц, управляющий термоядерной реакцией с помощью разгона дейтерия в тритиевую мишень (возможен обратный вариант), продуцируя короткий мощный импульс нейтронов. Излучатель в данном случае играет роль дополнительной инициирующей ступени. Выходная мощность заряда регулируется выставлением времени работы излучателя и изменением плотности потока нейтронов.
  3. Понижение мощности второй (термоядерной) ступени при помощи понижения мощности первой (для неполной детонации второй ступени). Возможен также вариант блокирования передачи энергии внутри боеголовки после инициации первой ступени с помощью заслонок (или похожего механизма). В последнем варианте с помощью перекрытия (или расфокусировки) потока излучения на вторую ступень можно добиться уменьшения мощности заряда вплоть до отсутствия детонации второй ступени (минимальная мощность).

Классификация по мощности

Классификация ядерных взрывов основывается на их мощности, которая варьируется от сверхмалых до сверхбольших.

  1. Сверхмалые взрывы имеют мощность менее 1 килотонны и характеризуются диаметром огненного шара от 50 до 200 метров, максимальной продолжительностью свечения до 0,03 секунды и временем свечения около 0,2 секунды. Такие взрывы создают «гриб», высотой менее 3,5 километров, и облако, которое не превышает 1,3 километра в высоту и 2 километра в диаметре.
  2. Взрывы малой мощности, от 1 до 10 килотонн, производят огненный шар диаметром от 200 до 500 метров, максимум свечения от 0,03 до 0,1 секунды и время свечения от 1 до 2 секунд. Высота гриба таких взрывов составляет от 3,5 до 7 километров, а облако поднимается на высоту от 1,3 до 2 километров и имеет диаметр от 2 до 4 километров.
  3. Средние взрывы с мощностью от 10 до 100 килотонн создают огненный шар диаметром от 500 до 1000 метров, максимум свечения от 0,1 до 0,3 секунды и время свечения от 2 до 5 секунд. Высота гриба варьируется от 7 до 12,2 километров, а облако достигает высоты от 2 до 4,5 километров и диаметра от 4 до 10 километров.
  4. Большие взрывы с мощностью от 100 до 1000 килотонн (1 мегатонна) имеют огненный шар диаметром от 1000 до 2000 метров, максимум свечения от 0,3 до 1 секунды и время свечения от 5 до 10 секунд. Гриб такого взрыва может достигать высоты от 12,2 до 19 километров, а облако — от 4,5 до 8,5 километров в высоту и от 10 до 22 километров в диаметре.
  5. Сверхбольшие взрывы, мощностью свыше 1 мегатонны, формируют огненный шар диаметром свыше 2000 метров, максимум свечения от 1 до 3 секунд и более, и время свечения от 20 до 40 секунд. Высота гриба таких взрывов превышает 19 километров, а облако поднимается выше 8,5 километров и имеет диаметр свыше 22 километров.

Классификация по месту взрыва

Существует и классификация по месту(центру) взрыва. Классификация отражает высоту взрыва в метрах:

1. Космический:

  • Взрыв за пределами экзоатмосферы космических объектов или в безатмосферном пространстве.

1. Орбитальный:

  • Магнитосферный: взрыв происходит в пределах магнитосферы, на высоте от 400 до 500 км до границы магнитопаузы.
  • Экзоатмосферный: взрыв в экзосфере, начиная от 400—800 км (экзобаза) и доходящий до 100 тыс. км.

2. Атмосферный:

  • Высотный: обычно на высоте более 10—15 км, но часто происходит на высотах 40—100 км, где ударная волна почти не формируется.
  • Высокий воздушный: свыше 10 м, при этом форма вспышки приближается к сферической (более 1 км).
  • Низкий воздушный: от 3,5 до 10 м — огненный шар в процессе роста мог бы достигнуть земли, но вместо этого поднимается вверх под действием отражённой от земли ударной волны, приобретая усечённую форму (от 350 до 1000 м).

3. Наземный:

  • Наземный с вдавленной воронкой: менее 50 м, без значительного выброса грунта.
  • Наземный контактный: от глубины 0,3 м до высоты 30 м, когда материал из воронки выбрасывается и попадает в светящуюся область (от 30 м в глубину до 30 м в высоту).

4. Подземный: При таком взрыве не формируется полусферическая светящаяся область, а воздушная ударная волна становится слабее с увеличением глубины:

  • На выброс: Выброс грунта и размер кратера значительно больше, чем при наземном взрыве.
  • Малозаглубленный: Происходит на глубине от 30 до 350 м.
  • Взрыв рыхления: В глубине формируется полость или столб обрушения, на поверхности появляется кольцеобразный вывал грунта (холм вспучивания), в центре которого находится провальная воронка.
  • Камуфлетный: На глубине более 700—1000 м остаётся замкнутая полость или столб обрушения. Если столб обрушения достигает поверхности, образуется провальная воронка без холма вспучивания.

5. Надводный: Взрыв происходит на высоте над водой до 350 м.

6. Надводный контактный: Происходит испарение воды и формирование подводной ударной волны.

7. Подводный:

  • На малой глубине: Менее 30 м — вода испаряется до поверхности, и столб воды (взрывной султан) не формируется, 90% радиоактивных загрязнений уходит с облаком, 10% остаётся в воде.
  • С образованием взрывного султана и облака султана: От 25 до 220 м.
  • Глубоководный: Глубже 250 м — образующийся пузырь выходит на поверхность, формируя султан, но без облака. 90% радиоактивных продуктов остаётся в воде в районе взрыва, и не более 10% выходит с брызгами базисной волны.

Наглядное сравнение мощности ядерных бомб

Одним из самых мощных взрывных устройств времен Бесконечной войны была легендарная «Царь-бомба» расчетной мощностью 50 мегатонн или примерно 3333 Хиросимы. Испытания бомбы состоялись 30 октября 1961 года на Старой земле. Через 2 часа после вылета бомбардировщика «Царь-бомба» была сброшена с высоты 10500 метров на парашютной системе по условной цели в пределах ядерного полигона.

Подрыв бомбы был осуществлен барометрическим способом в 11:33, через 188 секунд после сброса на высоте 4200 метров над уровнем моря. Самолет-носитель успел улететь на расстояние 39 километров, а самолет-лаборатория — на 53,5 километра. Самолет-носитель был брошен ударной волной в пикирование и потерял 800 метров высоты до восстановления управления. В самолете-лаборатории действие ударной волны от взрыва ощущалось в виде легкого встряхивания, без влияния на режим полета. По свидетельству очевидцев, ударной волной выбило стекла в некоторых домах в Норвегии и Финляндии.

Даже самая распространенная термоядерная торпеда мощностью в 1 мегатонну образует при взрыве гриб больше, чем высота полёта пассажирских авиалайнеров!