Como funciona uma ogiva nuclear (4 fotos). Uma bomba nuclear é uma arma cuja posse já é um impedimento

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 pelas cidades japonesas e praticamente destruíram toda a vida nelas forçaram Stalin a abandonar muitas reivindicações no cenário mundial. A maioria dos físicos soviéticos foram urgentemente “jogados” no desenvolvimento armas nucleares.

Quando e como surgiram as armas nucleares?

O ano de nascimento da bomba atômica pode ser considerado 1896. 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 este período que cientistas de todo o mundo conseguiram 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. Poder e raio de dano dos modernos bombas atômicas tão grande que um país com potencial nuclear praticamente não precisa de exército poderoso, já que 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 hora certa, 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.

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

Uma das principais características das bombas e mísseis nucleares é a sua divisão 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.

É interessante que na maioria das vezes o poder de todas as bombas nucleares seja medido precisamente em equivalente TNT, uma vez que as armas atômicas não possuem escala própria para medir o poder 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 eletromagnético;
• 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 pelo último aliado Alemanha de Hitler- 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. A bomba foi cuidadosamente planejada e atingiu exatamente onde foi planejada. 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 pesquisas sobre física nuclear realizado por um grupo de entusiastas na Rússia czarista, nos tempos soviéticos não recebeu a devida atenção. 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 Poder soviético 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 termos de referência 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 de Tróia, segundo o qual se planejava lançar bombas atômicas sobre 70 das maiores cidades da URSS. 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 circulou o globo 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 armas atômicasé um excelente meio de intimidar países agressivos; por outro lado, é capaz de eliminar quaisquer conflitos militares pela raiz, uma vez que uma explosão atómica pode destruir todas as partes no conflito;

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.

Em essência, o mesmo processo ocorre lá como durante uma explosão nuclear. Só que a explosão acontece muito rapidamente, e no reator tudo se estende por muito tempo. Como resultado, tudo permanece são e salvo e recebemos energia. Não tanto para 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 raios gama.

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 de 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, o primeiro reator soviético, lançado sob a liderança de Kurchatov, começou a operar. 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, a primeira usina nuclear industrial do mundo foi inaugurada na cidade de Obninsk.

O princípio de operação de um reator nuclear (nuclear)

Qualquer um reator nuclear existem 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 pura(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 . Portanto, se esse coeficiente ultrapassar um valor igual a um, ocorre uma 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!

Para compreender o princípio de funcionamento e a estrutura de um reator nuclear, é necessário fazer uma pequena excursão ao passado. Um reator nuclear é um sonho secular, embora não totalmente realizado, da humanidade sobre uma fonte inesgotável de energia. Seu antigo “progenitor” é um fogo feito de galhos secos, que outrora iluminava e aquecia as abóbadas da caverna onde nossos ancestrais distantes encontraram a salvação do frio. Mais tarde, as pessoas dominaram os hidrocarbonetos - carvão, xisto, petróleo e gás natural.

Começou uma era turbulenta, mas de curta duração, do vapor, que foi substituída por uma era ainda mais fantástica da eletricidade. As cidades encheram-se de luz e as oficinas encheram-se do zumbido de máquinas até então invisíveis movidas por motores elétricos. Então parecia que o progresso havia atingido o seu apogeu.

Tudo mudou em final do século XIX século, quando o químico francês Antoine Henri Becquerel descobriu acidentalmente que os sais de urânio são radioativos. Dois anos depois, seus compatriotas Pierre Curie e sua esposa Maria Sklodowska-Curie obtiveram deles rádio e polônio, e seu nível de radioatividade era milhões de vezes maior que o do tório e do urânio.

O bastão foi escolhido por Ernest Rutherford, que estudou detalhadamente a natureza dos raios radioativos. Assim começou a era do átomo, que deu origem ao seu filho amado - o reator atômico.

Primeiro reator nuclear

“Primogênito” vem dos EUA. Em dezembro de 1942, foi produzida a primeira corrente pelo reator, que recebeu o nome de seu criador, um dos maiores físicos do século, E. Fermi. Três anos depois, a instalação nuclear ZEEP ganhou vida no Canadá. “Bronze” foi para o primeiro reator soviético F-1, lançado no final de 1946. I.V. Kurchatov tornou-se o chefe do projeto nuclear doméstico. Hoje, mais de 400 unidades de energia nuclear operam com sucesso no mundo.

Tipos de reatores nucleares

Seu principal objetivo é apoiar uma reação nuclear controlada que produza eletricidade. Alguns reatores produzem isótopos. Em suma, são dispositivos em cujas profundezas algumas substâncias são convertidas em outras com liberação de grande quantidade de energia térmica. Trata-se de uma espécie de “forno”, onde em vez de tipos tradicionais O combustível “queima” isótopos de urânio – U-235, U-238 e plutônio (Pu).

Ao contrário, por exemplo, de um carro projetado para diversos tipos de gasolina, cada tipo de combustível radioativo possui seu próprio tipo de reator. Existem dois deles - em nêutrons lentos (com U-235) e rápidos (com U-238 e Pu). A maioria das usinas nucleares possui reatores de nêutrons lentos. Além das usinas nucleares, as instalações “funcionam” em centros de pesquisa, em submarinos nucleares e.

Como funciona o reator

Todos os reatores têm aproximadamente o mesmo circuito. Seu “coração” é a zona ativa. Pode ser aproximadamente comparado à fornalha de um fogão convencional. Somente em vez de lenha existe combustível nuclear na forma de elementos combustíveis com um moderador - barras de combustível. A zona ativa está localizada dentro de uma espécie de cápsula - um refletor de nêutrons. As barras de combustível são “lavadas” pelo refrigerante – água. Porque no “coração” há muito alto nível radioactividade, está rodeado por uma protecção radiológica fiável.

Os operadores controlam a operação da instalação usando dois sistemas críticos– regulação da reação em cadeia e sistema de controle remoto. Se ocorrer uma emergência, a proteção de emergência é ativada instantaneamente.

Como funciona um reator?

A “chama” atômica é invisível, pois os processos ocorrem ao nível da fissão nuclear. Durante uma reação em cadeia, núcleos pesados ​​decaem em fragmentos menores, que, estando em estado excitado, tornam-se fontes de nêutrons e outras partículas subatômicas. Mas o processo não termina aí. Os nêutrons continuam a “dividir-se”, como resultado da liberação de grandes quantidades de energia, ou seja, o que acontece para o bem da construção de usinas nucleares.

A principal tarefa do pessoal é manter a reação em cadeia com a ajuda de hastes de controle em um nível constante e ajustável. Esta é a sua principal diferença em relação à bomba atômica, onde o processo de decadência nuclear é incontrolável e prossegue rapidamente, na forma de uma poderosa explosão.

O que aconteceu na usina nuclear de Chernobyl

Uma das principais razões do desastre Usina nuclear de Chernobyl em abril de 1986 – violação grave regras de segurança operacional durante a manutenção de rotina na 4ª unidade de potência. Em seguida, 203 barras de grafite foram removidas simultaneamente do núcleo, em vez das 15 permitidas pelos regulamentos. Como resultado, a reação em cadeia incontrolável que começou terminou em uma explosão térmica e na destruição completa da unidade de energia.

Reatores de nova geração

Na última década, a Rússia tornou-se um dos líderes em energia nuclear global. Neste momento, a estatal Rosatom está a construir centrais nucleares em 12 países, onde estão a ser construídas 34 unidades de energia. Uma procura tão elevada é uma prova do elevado nível da moderna tecnologia nuclear russa. Os próximos da fila são os novos reatores de 4ª geração.

"Brest"

Um deles é Brest, que está sendo desenvolvido no âmbito do projeto Breakthrough. Os actuais sistemas de ciclo aberto funcionam com urânio pouco enriquecido, deixando grandes quantidades de combustível irradiado para serem eliminados com custos enormes. "Brest" - um reator rápido de nêutrons é único em seu ciclo fechado.

Nele, o combustível irradiado, após processamento adequado em um reator rápido de nêutrons, torna-se novamente combustível completo, que pode ser recarregado na mesma instalação.

Brest se distingue por um alto nível de segurança. Nunca “explodirá” mesmo no acidente mais grave, é muito económico e amigo do ambiente, pois reutiliza o seu urânio “renovado”. Também não pode ser utilizado para produzir plutónio para fins militares, o que abre as mais amplas perspectivas para a sua exportação.

VVER-1200

VVER-1200 é um reator inovador de geração 3+ com capacidade de 1150 MW. Graças às suas capacidades técnicas únicas, possui segurança operacional quase absoluta. O reator está abundantemente equipado com sistemas de segurança passiva que funcionarão automaticamente mesmo na ausência de fonte de alimentação.

Um deles é um sistema passivo de remoção de calor, que é ativado automaticamente quando o reator é completamente desenergizado. Neste caso, são fornecidos tanques hidráulicos de emergência. Se houver uma queda anormal de pressão no circuito primário, uma grande quantidade de água contendo boro começa a ser fornecida ao reator, que extingue a reação nuclear e absorve nêutrons.

Outro know-how está localizado na parte inferior do invólucro protetor - a “armadilha” de fusão. Se, como resultado de um acidente, o núcleo “vazar”, a “armadilha” não permitirá o colapso do invólucro de contenção e impedirá a entrada de produtos radioativos no solo.

Vejamos uma ogiva típica (na realidade, pode haver diferenças de design entre as ogivas). Este é um cone feito de ligas leves e duráveis ​​- geralmente titânio. Dentro há anteparas, armações, uma estrutura de força - quase como em um avião. A estrutura de energia é coberta com material durável invólucro metálico. 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.

Ogiva e seu enchimento

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 por meio 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, acionamento de sistemas pneumáticos 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 foto mostra o estágio de criação do foguete MX (Peacekeeper) e dez ogivas. Este míssil foi retirado de serviço há muito tempo, mas as mesmas ogivas ainda são usadas (e ainda mais antigas). Os americanos possuem mísseis balísticos com múltiplas ogivas instalados apenas em submarinos.

Depois de sair do ônibus, as ogivas continuam a ganhar altitude e simultaneamente avançam em direção aos seus alvos. Eles sobem até os pontos mais altos de suas trajetórias e então, sem desacelerar seu vôo horizontal, começam a deslizar cada vez mais rápido. A uma altitude de exactamente cem quilómetros acima do nível do mar, cada ogiva atravessa a fronteira do espaço exterior formalmente designada pelo homem. Atmosfera à frente!

Vento elétrico

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 onda fina e recuada de brilho branco-azulado pálido. 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. Essa brisa de plasma é chamada de fluxo hipersônico de alto número 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 apertar 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.

Calor em hipersônico

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. De valores enormes o início da entrada, um brilho branco-azulado de dezenas de milhares de graus, até um 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 da proa que ilumina noite escura terreno por muitos quilômetros em torno de uma ogiva voando na atmosfera.

Torna-se muito desagradável para os lados. Eles agora também estão sendo fritos pelo brilho insuportável da onda de choque na cabeça. E queima com ar comprimido quente, que se transformou em plasma a partir do esmagamento de suas moléculas. Porém, com tal alta temperatura O ar é ionizado simplesmente por aquecimento - suas moléculas se quebram com o calor. O resultado é uma mistura de ionização por impacto e plasma de temperatura. Através da sua ação friccional, este plasma dá brilho à superfície queimada da proteção térmica, como se fosse com areia ou lixa. Ocorre erosão gás-dinâmica, consumindo o revestimento protetor térmico.

Neste momento, a ogiva ultrapassou o limite superior da estratosfera - a estratopausa - e entrou na estratosfera a uma altitude de 55 km. Agora está se movendo a velocidades hipersônicas, dez a doze vezes mais rápidas que o som.

Sobrecargas desumanas

A queima intensa altera a geometria do nariz. O riacho, como o cinzel de um escultor, queima uma saliência central pontiaguda na cobertura nasal. Outras características da superfície também aparecem devido ao desgaste irregular. Mudanças na forma levam a mudanças no fluxo. Isso altera a distribuição de pressão ar comprimido na superfície da ogiva e no campo de temperatura. Variações na ação da força do ar surgem em comparação com o fluxo calculado, o que dá origem a um desvio do ponto de impacto - forma-se uma falha. Mesmo que seja pequeno - digamos, duzentos metros, mas o projétil celestial atingirá o silo de mísseis do inimigo com um desvio. Ou não vai acertar de jeito nenhum.

Além disso, o padrão das superfícies das ondas de choque, ondas de arco, pressões e temperaturas está em constante mudança. A velocidade diminui gradualmente, mas a densidade do ar aumenta rapidamente: o cone cai cada vez mais na estratosfera. Devido às pressões e temperaturas desiguais na superfície da ogiva, devido à rapidez de suas mudanças, podem ocorrer choques térmicos. Eles são capazes de quebrar pedaços e mais pedaços do revestimento protetor térmico, o que introduz novas mudanças no padrão de fluxo. E aumenta o desvio do ponto de impacto.

Ao mesmo tempo, a ogiva pode entrar em oscilações espontâneas e frequentes, com uma mudança na direção dessas oscilações de “cima-baixo” para “direita-esquerda” e vice-versa. Essas auto-oscilações criam acelerações locais em partes diferentes ogivas. As acelerações variam em direção e magnitude, complicando o quadro do impacto sofrido pela ogiva. Ele recebe mais cargas, assimetria de ondas de choque ao seu redor, campos de temperatura irregulares e outras pequenas delícias que instantaneamente se transformam em grandes problemas.

Mas o fluxo que se aproxima também não se esgota com isso. Devido à pressão tão poderosa do ar comprimido que se aproxima, a ogiva experimenta um enorme efeito de travagem. Ocorre uma grande aceleração negativa. A ogiva com todos os seus componentes internos está sob sobrecarga crescente e é impossível proteger-se contra sobrecarga.

Os astronautas não experimentam tais sobrecargas durante a descida. O veículo tripulado é menos aerodinâmico e preenchido por dentro não tão firmemente quanto a ogiva. Os astronautas não têm pressa em descer rapidamente. A ogiva é uma arma. Ela deve atingir o alvo o mais rápido possível antes de ser abatida. E quanto mais rápido voa, mais difícil é interceptá-lo. O cone tem a forma do melhor fluxo supersônico. Salvando alta velocidade para as camadas mais baixas da atmosfera, a ogiva encontra ali uma desaceleração muito grande. É por isso que são necessárias anteparas fortes e uma estrutura de suporte de carga. E “assentos” confortáveis ​​para dois pilotos - caso contrário, eles serão arrancados de seus assentos pela sobrecarga.

Diálogo de gêmeos siameses

A propósito, e esses pilotos? Chegou a hora de lembrar os principais passageiros, porque agora eles não estão sentados passivamente, mas percorrem o seu difícil caminho, e o seu diálogo torna-se mais significativo nestes mesmos momentos.

A carga foi desmontada em partes durante o transporte. Quando instalado em uma ogiva, ele é montado e, ao instalar a ogiva em um míssil, é equipado com uma configuração totalmente pronta para combate (um iniciador de nêutrons pulsado é inserido, equipado com detonadores, etc.). A carga está pronta para viajar até o alvo a bordo da ogiva, mas ainda não está pronta para explodir. A lógica aqui é clara: a constante prontidão da carga para explodir é desnecessária e teoricamente perigosa.

Deve ser transferido para um estado de prontidão para explosão (próximo ao alvo) por algoritmos sequenciais complexos baseados em dois princípios: confiabilidade do movimento em direção à explosão e controle do processo. O sistema de detonação transfere a carga para níveis de prontidão cada vez mais elevados de maneira estritamente oportuna. 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.

Flash final

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 uma velocidade supersônica 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 onda de choque mais poderosa na camada terrestre, fator principal derrotas.

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 primeiro míssil balístico intercontinental com ogiva nuclear

O primeiro ICBM do mundo com ogiva nuclear foi o R-7 soviético. Ele carregava uma ogiva de três megatons e podia atingir alvos a uma distância de até 11.000 km (modificação 7-A). A ideia de S.P. Embora Korolev tenha sido colocado em serviço, revelou-se ineficaz como míssil militar devido à incapacidade de permanecer em serviço de combate por muito tempo sem reabastecimento adicional com um oxidante (oxigênio líquido). Mas o R-7 (e suas inúmeras modificações) desempenhou um papel de destaque na exploração espacial.

A primeira ogiva ICBM com múltiplas ogivas

O primeiro ICBM do mundo com uma ogiva múltipla foi o míssil americano LGM-30 Minuteman III, cuja implantação começou em 1970. Em comparação com a modificação anterior, a ogiva W-56 foi substituída por três ogivas leves W-62 instaladas no estágio de reprodução. Assim, o míssil poderia atingir três alvos separados ou concentrar todas as três ogivas para atingir uma. Atualmente, todos os mísseis Minuteman III como parte da iniciativa de desarmamento têm apenas uma ogiva restante.

Ogiva de rendimento variável

Desde o início da década de 1960, foram desenvolvidas tecnologias para criar ogivas termonucleares com rendimento variável. Estes incluem, por exemplo, a ogiva W80, que foi instalada, em particular, no míssil Tomahawk. Essas tecnologias foram criadas para cargas termonucleares construídas de acordo com o esquema Teller-Ulam, onde a reação de fissão de isótopos de urânio ou plutônio desencadeia uma reação de fusão (ou seja, uma explosão termonuclear). A mudança de poder ocorreu por meio de ajustes na interação das duas etapas.

PS. Gostaria também de acrescentar que lá em cima as unidades de interferência também estão trabalhando em sua tarefa, os alvos falsos são liberados e, além disso, as unidades de reforço e/ou o ônibus são explodidos após o desengate, a fim de aumentar o número de alvos em os radares e sobrecarregar o sistema de defesa antimísseis.

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 você sabe, a menor unidade estrutural da matéria que constitui todo o mundo que nos rodeia 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 bastante inofensivos na forma de um fluxo 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. Afecta inevitavelmente a população civil e causa danos irreparáveis ​​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.