핵무기. 핵폭발: 설명, 분류 핵폭발은
핵무기는 엄청난 위력을 가지고 있습니다. 우라늄의 핵분열에서
킬로그램 정도의 질량은 다음과 같은 양의 에너지를 방출합니다.
약 2만 톤에 달하는 TNT의 폭발에서. 열핵 융합 반응은 훨씬 더 에너지 집약적입니다. 핵무기의 폭발력은 일반적으로 TNT 단위로 측정됩니다. TNT 등가물은 주어진 핵무기의 폭발에 해당하는 폭발력을 제공하는 트리니트로톨루엔의 질량입니다. 일반적으로 킬로톤(kT) 또는 메가톤(MgT)으로 측정됩니다.
힘에 따라 핵무기는 구경으로 나뉩니다.
초소형(1kT 미만)
소형(1~10kT)
중간(10~100kT)
대형(100kT ~ 1MgT)
초대형(1 MgT 이상)
열핵 장약에는 초대형, 대형 탄약이 장착되어 있습니다.
중간 구경; 핵초소형, 중소형 구경,
중성자 초소형 구경.
1.5 핵폭발의 종류
핵무기가 해결하는 과제에 따라 종류와 위치에 따라
핵 공격이 계획된 대상 및 성격
다가오는 적대 행위, 핵 폭발이 수행 될 수 있습니다.
공기, 지표면(물)과 지하(물). 에 따라
이를 통해 다음 유형의 핵 폭발이 구별됩니다.
공기(높음 및 낮음)
지표면)
지하(수중)
1.6 핵폭발의 피해 요인.
핵폭발은 즉시 파괴하거나 무력화할 수 있습니다.
보호되지 않은 사람들, 공개적으로 서 있는 장비, 구조물 및 다양한
물질적 자원. 핵폭발의 주요 손상 요인은 다음과 같습니다.
충격파
발광
투과 방사선
지역의 방사능 오염
전자기 펄스
그것들을 고려하십시오:
) 대부분의 경우 충격파가 주요 손상
핵폭발 요인. 충격파와 본질적으로 유사합니다.
기존의 폭발, 그러나 더 오래 지속되고
훨씬 더 파괴적인 힘. 핵폭발의 충격파
폭발의 중심에서 상당한 거리에 피해를 줄 수 있습니다.
사람, 구조물을 파괴하고 군사 장비를 손상시킵니다.
충격파는 강한 공기압축 영역으로,
폭발의 중심에서 모든 방향으로 고속으로 전파됩니다.
전파 속도는 전면의 기압에 따라 다릅니다.
충격파; 폭발의 중심 근처에서보다 몇 배 더 큽니다.
음속은 감소하지만 폭발 지점에서 거리가 멀어질수록 급격히 감소합니다.
처음 2초 동안 충격파는 약 1000m, 5초 - 2000m,
8초 - 약 3000m 이는 N5 ZOMP 표준에 대한 정당성을 제공합니다.
"핵폭발 발생 시 조치": 우수 - 2초, 양호 - 3초,
만족 - 4초
사람에 대한 충격파의 피해 효과 및 파괴적인 영향
군사 장비, 엔지니어링 구조 및 재료
모두 초과 압력과 공기 속도에 의해 결정됩니다.
그녀의 앞. 과압은 충격파 전면의 최대 압력과 충격파 전면의 정상 대기압 간의 차이입니다. 평방 미터당 뉴턴(N/m2)으로 측정됩니다. 이 압력 단위를 파스칼(Pa)이라고 합니다. 1 N / m 2 \u003d 1 Pa (1 kPa 0.01 kgf / cm 2).
20-40kPa의 과도한 압력으로 보호되지 않은 사람들은 가벼운 부상(가벼운 타박상 및 뇌진탕)을 입을 수 있습니다. 40-60kPa의 과압으로 충격파의 영향은 의식 상실, 청력 기관 손상, 사지의 심각한 탈구, 코와 귀 출혈과 같은 중등도의 부상으로 이어집니다. 심한 부상은 60kPa 이상의 과도한 압력에서 발생하며 전신의 심각한 타박상, 사지 골절 및 내부 장기 손상이 특징입니다. 100kPa 이상의 과도한 압력에서 종종 치명적인 매우 심각한 병변이 관찰됩니다.
보호되지 않은 사람들은 또한 비행에 의해 치일 수 있습니다.
유리 파편과 부서질 수 있는 건물 파편으로 엄청난 속도로
쓰러진 나무와 군용 장비의 흩어진 부분,
흙덩어리, 돌 및 기타 움직이는 물체
충격파 속도. 가장 큰 간접 피해는 정착지와 숲에서 관찰됩니다. 이러한 경우, 병력 손실은 충격파의 직접적인 작용보다 클 수 있습니다.
충격파는 밀폐된 공간에 피해를 줄 수 있으며,
균열과 구멍을 통해 관통합니다.
핵무기의 구경이 증가함에 따라 충격파에 의한 파괴 반경
폭발력의 세제곱근에 비례하여 성장합니다. 지하폭발은 지상에서 충격파가 발생하고 수중폭발은 수중에서 충격파가 발생한다.
또한 이러한 유형의 폭발로 에너지의 일부가 생성에 사용됩니다.
충격파와 공중. 지상에 전파되는 충격파
지하 구조물, 하수도, 상수도를 손상시킵니다.
물에 퍼지면 수중 부분에 손상이 관찰됨
폭발 현장에서 상당한 거리에 위치한 선박.
b) 핵폭발의 빛 복사는 흐름이다.
자외선, 가시광선 및 적외선을 포함한 복사 에너지
방사능. 빛의 방사원은 발광 영역이며,
폭발과 뜨거운 공기의 뜨거운 생성물로 구성됩니다. 명도
첫 번째 초의 발광은 밝기보다 몇 배 더 큽니다.
흡수된 빛에너지를 열에너지로 전환
재료의 표면층을 가열합니다. 난방 수
연료를 태우거나 점화할 만큼 충분히 강함
재료 및 불연성 재료의 균열 또는 용융으로 이어질 수 있습니다.
거대한 불에. 이 경우 핵폭발로 인한 빛 복사의 작용
소이탄을 대량으로 사용하는 것과 같다.
네 번째 연구 질문에서 논의했습니다.
인간의 피부는 또한 빛 복사 에너지를 흡수합니다.
고온으로 가열되어 화상을 입을 수 있기 때문입니다. 에
우선, 화상은 마주하는 신체의 열린 부분에 발생합니다.
폭발의 측면. 보호되지 않은 눈으로 폭발 방향을 바라보면
눈에 손상을 줄 수 있어 시력을 완전히 잃을 수 있습니다.
광선에 의한 화상은 일반 화상과 다르지 않으며,
화재 또는 끓는 물에 의해 발생합니다. 그들은 거리가 짧을수록 강합니다.
폭발과 탄약의 위력이 커집니다. 공기 폭발의 경우 빛 복사의 피해 효과는 동일한 위력의 지상 폭발보다 더 큽니다.
지각된 빛 자극에 따라 화상은 세 가지로 나뉩니다.
도. 1도 화상은 표재성 피부 병변에 나타납니다: 발적, 부기, 통증. 2도 화상은 피부에 수포를 형성합니다. 3도 화상은 피부 괴사와 궤양을 일으킵니다.
위력 20kT, 대기 투명도 약 25km인 탄약의 공기 폭발로 반경 4.2 이내에서 1도 화상 관찰
폭발의 중심에서 km; 1 MgT의 위력을 가진 전하의 폭발에서, 이 거리는
22.4km로 늘어납니다. 2도 화상은 멀리서 나타납니다.
2.9km 및 14.4km 및 3도 화상 - 2.4km 및 12.8km 거리에서
20 kT 및 1MgT 용량의 탄약에 대해 각각.
c) 투과 방사선은 보이지 않는 감마선 플럭스입니다.
핵폭발 지역에서 방출되는 양자 및 중성자. 감마 양자
중성자는 폭발의 중심에서 수백 년 동안 모든 방향으로 전파됩니다.
미터. 폭발로부터의 거리가 멀어질수록 감마 양자의 수와
단위 표면을 통과하는 중성자는 감소합니다. ~에
지하 및 수중 핵폭발 방사선 투과 효과
지상보다 훨씬 더 짧은 거리에 걸쳐 확장되고
중성자 플럭스와 감마의 흡수로 설명되는 공기 폭발
양자수.
핵무기 폭발 중 투과 방사선의 영향을 받는 지역
중간 및 고출력은 충격파 및 광 복사의 영향을 받는 영역보다 다소 작습니다. 반대로 TNT 환산이 작은 탄약(1000톤 이하)의 경우 관통 방사선의 손상 영향 영역이 충격파 및 광선 복사에 의한 손상 영역을 초과합니다.
투과 방사선의 손상 효과는 능력에 의해 결정됩니다.
감마선과 중성자는 전파되는 매질의 원자를 이온화합니다. 살아있는 조직을 통과하는 감마 양자와 중성자는 세포를 구성하는 원자와 분자를 이온화하여
개별 기관 및 시스템의 중요한 기능 위반. 영향을 받아
신체의 이온화, 세포 사멸 및 분해의 생물학적 과정이 발생합니다. 결과적으로 영향을 받은 사람들은 방사선병이라는 특정 질병에 걸립니다.
d) 방사성 오염의 주요 원인은 핵전하의 핵분열 생성물과 핵무기가 만들어지는 물질 및 폭발에서 토양을 구성하는 일부 요소에 대한 중성자의 영향의 결과로 형성된 방사성 동위원소입니다. 지역.
지상 기반 핵폭발에서는 발광 영역이 지상에 닿습니다. 그 내부에는 증발하는 토양 덩어리가 유입되어 상승합니다. 냉각, 토양 핵분열 생성물의 증기는 고체 입자에 응축됩니다. 방사성 구름이 형성됩니다. 그것은 수 킬로미터의 높이로 상승한 다음 25-100km / h의 속도로 바람과 함께 움직입니다. 구름에서 땅으로 떨어지는 방사성 입자는 방사성 오염 구역(궤적)을 형성하며 그 길이는 수백 킬로미터에 이릅니다.
사람, 군사장비, 지형 등의 방사능 오염
핵폭발의 물체는 물질의 분열 파편에 의해 발생합니다.
폭발 구름에서 떨어지는 전하와 미반응 전하의 일부,
뿐만 아니라 유도 방사능.
시간이 지남에 따라 핵분열 파편의 활동이 급격히 감소하고,
특히 폭발 후 처음 몇 시간 동안. 예를 들어, 전반적인 활동
20kT의 위력을 가진 핵무기가 폭발할 때 파편을 통해
하루는 1분도 안되어 수천배가 될 것이다.
핵무기가 폭발하는 동안 충전 물질의 일부가 노출되지 않습니다.
분할, 그러나 일반적인 형태로 떨어집니다. 그것의 붕괴는 알파 입자의 형성을 동반합니다. 유도 방사능은 토양을 구성하는 화학 원소의 원자핵이 폭발할 때 방출하는 중성자를 조사한 결과 토양에 형성된 방사성 동위원소 때문입니다. 생성된 동위원소는 일반적으로
베타 활성, 그들 중 다수의 붕괴는 감마선을 동반합니다.
생성된 대부분의 방사성 동위원소의 반감기는 1분에서 1시간으로 비교적 짧습니다. 이와 관련하여 유도된 활동은 폭발 후 처음 몇 시간 동안과 진앙과 가까운 지역에서만 위험할 수 있습니다.
장수명 동위원소의 주요 부분은 방사성 물질에 집중되어 있습니다.
폭발 후 형성되는 구름. 에 대한 구름 높이
10 kT 용량의 탄약은 6km이고 10 MgT 용량의 탄약은
25km입니다. 구름이 나아가면 구름이 먼저 빠져나와
가장 큰 입자, 그리고 점점 작아지는 입자
방사성 오염 구역의 이동 경로, 소위 구름의 흔적.
흔적의 크기는 주로 핵무기의 위력에 달려 있으며,
풍속뿐만 아니라 길이가 수백에 달할 수 있습니다.
수십 킬로미터 너비.
내부노출로 인한 상해는 다음과 같은 결과로 발생합니다.
호흡기를 통해 체내로 들어오는 방사성 물질과
위장관. 이 경우 방사성 방출이 입력됩니다.
내부 장기와 직접 접촉하여 다음을 유발할 수 있습니다.
심각한 방사선 질병; 질병의 본질은 체내에 들어온 방사성 물질의 양에 달려 있습니다.
군비, 군사 장비 및 엔지니어링 구조물, 방사성
물질은 유해하지 않습니다.
e) 전자기 펄스는 환경의 원자와 핵 폭발 후 방출되는 중성자와 감마선의 상호 작용 결과로 핵무기 폭발 중에 발생하는 단기 전자기장입니다. 그 영향의 결과는 무선 전자 및 전기 장비의 개별 요소가 소손되거나 고장납니다.
폭발 시 연장된 전선과 접촉한 경우에만 인명을 제압할 수 있다.
핵폭발의 모든 손상 요인에 대한 가장 신뢰할 수 있는 보호 수단은 보호 구조입니다. 현장에서는 지형의 접힌 부분에서 강한 지역 물체, 높이의 역경사 뒤에 숨어야합니다.
오염된 지역에서 작업할 경우 호흡기 보호 장비(방독 마스크, 인공 호흡기, 방진 천 마스크 및 면 거즈 붕대)와 피부 보호 장비를 사용하여 호흡기, 눈 및 신체의 열린 부분을 보호합니다. 방사성 물질.
중성자 탄약의 손상 효과의 특징.
중성자 탄약은 핵무기의 일종입니다. 그들은 핵분열 및 핵융합 반응을 사용하는 열핵 전하를 기반으로 합니다. 이러한 탄약의 폭발은 상당한 부분(최대 40%)이 소위 고속 중성자에 떨어지는 강력한 투과 방사선 플럭스로 인해 주로 사람들에게 피해를 줍니다.
중성자 탄약이 폭발하는 동안 관통 방사선의 영향을받는 영역의 면적은 충격파의 영향을받는 영역의 영역을 몇 배 초과합니다. 이 구역에서는 장비와 구조물이 다치지 않고 사람이 치명적인 부상을 입을 수 있습니다.
중성자 탄약에 대한 보호를 위해 재래식 핵 탄약에 대한 보호와 동일한 수단과 방법이 사용됩니다. 또한 대피소와 대피소를 건설할 때 그 위에 놓인 토양을 압축하고 축축하게 하고 천장의 두께를 늘리며 입구와 출구를 추가로 보호하는 것이 좋습니다. 장비의 보호 특성은 수소 함유 물질(예: 폴리에틸렌)과 고밀도 물질(납)로 구성된 복합 보호를 사용하여 향상됩니다.
방사능. 방사성 붕괴의 법칙. 생물학적 물체에 대한 이온화 방사선의 영향. 방사능 측정 단위.
방사능은 특정 동위 원소의 원자가 방사선을 방출하여 자발적으로 붕괴하는 능력입니다. 이러한 우라늄에서 방출되는 방사선은 베크렐에 의해 처음으로 발견되었기 때문에 처음에는 방사성 방사선을 베크렐선이라고 불렀습니다. 방사성 붕괴의 주요 유형은 원자핵에서 알파 입자가 방출되는 것입니다 - 알파 붕괴(알파 방사선 참조) 또는 베타 입자 - 베타 붕괴(베타 방사선 참조).
방사능의 가장 중요한 특성은 방사성 붕괴의 법칙으로, 시간 t에 따라 샘플의 방사성 핵 수가 (평균) 어떻게 변하는지 보여줍니다.
N(t) \u003d N 0 e -λt,
여기서 N 0 는 초기 순간(형성 시점 또는 관찰 시작 시점)에서 초기 핵의 수이고 λ는 붕괴 상수(단위 시간당 방사성 핵의 붕괴 확률)입니다. 이 상수는 방사성 핵의 평균 수명 τ = 1/λ와 반감기 T 1/2 = ln2/τ를 나타내는 데 사용할 수 있습니다. 반감기는 샘플의 방사성 핵 수가 반으로 줄어드는 데 걸리는 시간을 보여주는 붕괴 속도를 명확하게 특성화합니다.
단위.
| 방사능 단위 | ||
| 베크렐(Bq, Vq); 퀴리(기시) | 1 Bq = 초당 1 분해. 1 Ki \u003d 3.7 x 10 10 Bq | 방사성 핵종 활동 단위. 단위 시간당 감쇠 횟수를 나타냅니다. |
| 회색(Gr, Gu); 다행이다 (rad, rad) | 1Gy = 1J/kg 1rad = 0.01Gy | 흡수선량의 단위. 그것들은 신체 조직과 같은 물리적 신체의 단위 질량에 의해 흡수된 전리 방사선 에너지의 양을 나타냅니다. |
| Sivert(Sv, Sv) Rem(ber, rem) - "X선 생물학적 등가물" | 1 Sv = 1Gy = 1J/kg(베타 및 감마의 경우) 1 µSv = 1/1000000 Sv 1 ber = 0.01 Sv = 10mSv | 등가선량 단위. 이는 흡수선량 단위에 다양한 유형의 전리 방사선의 불평등한 위험을 고려한 계수를 곱한 것입니다. |
| 시간당 회색(Gy/h); 시간당 시버트(Sv/h); 시간당 뢴트겐(R/h) | 1 Gy/h = 1 Sv/h = 100 R/h(베타 및 감마의 경우) 1 µ Sv/h = 1 µGy/h = 100 µR/h 1 µR/h = 1/1000000 R/h | 선량률 단위. 단위 시간당 신체가 받는 선량을 나타냅니다. |
생물학적 물체에 대한 이온화 방사선의 영향.
인체에 대한 전리 방사선의 영향으로 인해 조직에서 복잡한 물리적, 화학적 및 생화학적 과정이 발생할 수 있습니다.
방사성 물질이 신체에 들어가면 손상 효과는 주로 알파 소스에 의해 생성된 다음 베타 소스에 의해 생성됩니다. 외부 조사의 역순. 이온화 밀도가 낮은 알파 입자는 외부 피부에 비해 내부 장기의 보호 기능이 약한 점막을 파괴한다.
방사성 물질이 체내로 들어가는 세 가지 경로가 있습니다: 방사성 물질로 오염된 공기 흡입, 오염된 음식 또는 물, 피부, 열린 상처 감염. 첫 번째 방법은 첫 번째로 폐 환기량이 매우 크고 두 번째로 폐의 동화 계수 값이 더 높기 때문에 가장 위험합니다.
방사성 동위원소가 흡착된 먼지 입자는 상기도를 통해 공기가 흡입될 때 구강과 비인두에 부분적으로 침전됩니다. 여기에서 먼지가 소화관으로 들어갑니다. 나머지 입자는 폐로 들어갑니다. 에어로졸이 폐에 머무는 정도는 에어로졸의 분산 정도에 따라 다릅니다. 모든 입자의 약 20%가 폐에 남아 있습니다. 에어로졸의 크기가 감소함에 따라 지연은 70%로 증가합니다.
방사성 물질이 위장관에서 흡수되면 위장관에서 혈액으로 들어가는 물질의 비율을 나타내는 흡수 계수가 중요합니다. 동위원소의 특성에 따라 계수는 100분의 1%(지르코늄, 니오븀)에서 수십 퍼센트(수소, 알칼리 토류 원소)에 이르기까지 광범위합니다. 온전한 피부를 통한 흡수는 위장관을 통한 흡수보다 200-300배 적으며 일반적으로 중요한 역할을 하지 않습니다.
방사성 물질이 어떤 식으로든 체내에 들어가면 몇 분 안에 혈액에서 발견됩니다. 방사성 물질의 섭취가 단일 섭취 인 경우 혈액 내 농도가 먼저 최대로 증가한 다음 15-20 일 이내에 감소합니다.
장수명 동위원소의 혈중 농도는 침전된 물질의 역세척으로 인해 오랫동안 거의 같은 수준으로 유지될 수 있습니다. 세포에 대한 전리 방사선의 영향은 복잡한 상호 연관 및 상호 의존적 변환의 결과입니다. AM에 따르면 Kuzin, 세포에 대한 방사선 손상은 3단계로 발생합니다. 첫 번째 단계에서 방사선은 복잡한 거대 분자 형성에 영향을 미치고 이를 이온화하고 여기시킵니다. 이것은 방사선 피폭의 물리적 단계입니다. 두 번째 단계는 화학적 변형입니다. 그들은 단백질, 핵산 및 지질의 라디칼과 물, 산소, 물 라디칼 및 유기 과산화물 형성과의 상호 작용 과정에 해당합니다. 정렬된 단백질 분자의 층에 나타나는 라디칼은 "가교"의 형성과 상호 작용하여 그 결과 생체막의 구조가 교란됩니다. 리소좀 막의 손상으로 인해 확산에 의해 모든 세포 소기관에 도달하고 쉽게 침투하여 용해를 일으키는 효소의 방출과 활성이 증가합니다.
조사의 최종 효과는 세포에 대한 1차 손상뿐만 아니라 후속 복구 과정의 결과입니다. 세포의 1차 손상의 상당 부분이 소위 잠재적 손상의 형태로 발생한다고 가정하며, 이는 회복 과정이 없을 때 실현될 수 있습니다. 이러한 과정의 구현은 단백질과 핵산의 생합성 과정에 의해 촉진됩니다. 잠재적인 손상이 발생할 때까지 세포는 "수리"할 수 있습니다. 이것은 효소 반응과 관련이 있는 것으로 생각되며 에너지 대사에 의해 유발됩니다. 이 현상은 정상적인 조건에서 자연 돌연변이 과정의 강도를 조절하는 시스템의 활동을 기반으로 한다고 믿어집니다.
이온화 방사선의 돌연변이 유발 효과는 러시아 과학자 R.A.에 의해 처음 확립되었습니다. 나드슨과 R.S. 1925년 효모 실험에서 Filippov. 1927년, 이 발견은 R. Meller에 의해 고전적인 유전 개체인 초파리에서 확인되었습니다.
전리 방사선은 모든 종류의 유전적 변화를 일으킬 수 있습니다. 조사에 의해 유도된 돌연변이의 스펙트럼은 자발적 돌연변이의 스펙트럼과 다르지 않습니다.
키예프 신경외과 연구소(Kyiv Institute of Neurosurgery)의 최근 연구에 따르면 방사선은 소량으로도 수십 rem의 용량으로 신경 세포인 뉴런에 가장 강력한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 그러나 뉴런은 방사선에 직접 노출되어 죽지 않습니다. 밝혀진 바와 같이 방사선 노출의 결과 체르노빌 원전 청산인의 대다수는 "방사선 후 뇌증"을 관찰했습니다. 방사선의 영향을받는 신체의 일반적인 장애는 신진 대사의 변화로 이어져 뇌의 병리학 적 변화를 수반합니다.
2. 핵무기 설계의 원칙. 핵무기의 추가 개발 및 개선을 위한 주요 기회.
핵탄두는 핵(열핵) 장약이 장착된 미사일 탄두, 공중 폭탄, 포탄, 어뢰 및 공학적 유도 지뢰(핵 지뢰)라고 합니다.
핵무기의 주요 요소는 핵 충전, 폭발 센서, 자동화 시스템, 전원 및 본체입니다.
케이스는 탄약의 모든 요소를 정렬하고 기계적 및 열적 손상으로부터 보호하며 탄약에 필요한 탄도 모양을 제공하고 핵 연료의 활용률을 높이는 역할을 합니다.
폭발 센서(폭발 장치)는 핵 전하를 활성화하는 신호를 제공하도록 설계되었습니다. 접촉 및 원격(비접촉) 유형일 수 있습니다.
탄약이 장애물을 만나는 순간 접촉 센서가 작동하고 지표면(물)에서 일정 높이(깊이)에서 원격 센서가 작동합니다.
원격 센서는 핵무기의 유형과 목적에 따라 임시, 관성, 기압, 레이더, 정수압 등이 될 수 있습니다.
자동화 시스템에는 안전 시스템, 자동화 장치 및 비상 폭발 시스템이 포함됩니다.
안전 시스템은 일상적인 유지 보수, 탄약 보관 및 궤적 비행 중 핵 충전물의 우발적 폭발 가능성을 제거합니다.
자동화 장치는 폭발 센서의 신호에 의해 작동되며 핵 전하를 작동시키기 위해 고전압 전기 충격을 생성하도록 설계되었습니다.
비상폭발 시스템은 탄약이 주어진 궤적을 이탈할 경우 핵폭발 없이 자폭하는 역할을 한다.
탄약의 전체 전기 시스템의 전원은 다양한 유형의 배터리로, 일회성으로 작동하고 전투 사용 직전에 작동 상태로 전환됩니다.
핵전하(nuclear charge)는 핵폭발을 일으키기 위한 장치로, 기존의 핵전하의 종류와 그 기본 구조를 살펴보기로 한다.
핵 요금
핵 내 에너지를 방출하는 폭발 과정을 수행하도록 설계된 장치를 핵 전하라고합니다.
핵무기에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.
1 - 폭발 에너지가 초임계 상태로 전이된 핵분열성 물질의 연쇄 반응으로 인한 것인 전하 - 원자 전하;
2 - 핵의 열핵 융합 반응으로 인한 폭발 에너지, - 열핵 전하.
원자 요금. 원자 전하의 주요 요소는 핵분열성 물질(핵폭발물)입니다.
폭발 이전의 핵폭발물의 질량은 아임계 상태에 있습니다. 핵폭발을 하기 위해서는 초임계 상태로 전환된다. 초임계 질량의 형성을 보장하기 위해 대포와 내파라는 두 가지 유형의 장치가 사용됩니다.
대포 유형의 충전에서 핵 폭발은 두 개 이상의 부분으로 구성되며 그 질량은 개별적으로 임계 것보다 작아 핵 연쇄 반응의 자발적 시작을 배제합니다. 핵폭발이 일어나면 재래식 화약류의 폭발 에너지에 의해 핵폭발부 개별 부분들이 하나로 합쳐져 핵폭발물의 총 질량이 더욱 임계적으로 되는 조건을 만들어낸다. 폭발적인 연쇄 반응을 위해.
전하의 초임계 상태로의 이동은 분말 전하의 작용에 의해 수행됩니다. 이러한 장입물에서 계산된 폭발력을 얻을 확률은 핵폭약 부분의 접근 속도에 따라 다르며 접근 속도가 충분하지 않은 경우 직접 접촉하기 전에도 임계 계수가 1보다 약간 커질 수 있습니다. 핵폭발 부품. 이 경우 반응은 예를 들어 자연 핵분열 중성자의 영향을 받아 하나의 초기 핵분열 중심에서 시작되어 작은 핵연료 이용률로 열등한 폭발을 일으킬 수 있습니다.
대포 형 핵 충전물의 장점은 설계의 단순성, 작은 치수 및 무게, 높은 기계적 강도로 인해 소형 핵탄약 (포탄, 핵 광산 등)을 기본으로 만들 수 있습니다.
내파형 충전에서는 초임계 질량을 생성하기 위해 내파 효과가 사용됩니다. 즉, 기존 폭발물의 폭발력에 의한 핵 폭발물의 전방위 압축으로 밀도가 급격히 증가합니다.
내파의 영향은 NHE 영역에 막대한 에너지 집중을 생성하고 수백만 기압을 초과하는 압력에 도달하는 것을 가능하게 하여 NHE 밀도가 2-3배 증가하고 임계 질량이 4 감소합니다. -9번.
핵분열 연쇄 반응과 그 가속의 보장된 모방을 위해 가장 높은 내파 순간에 인공 중성자 소스에서 강력한 중성자 펄스가 적용되어야 합니다.
내파형 원자 요금의 장점은 핵폭발물의 이용률이 높을 뿐만 아니라 특정 한계 내에서 특수 스위치를 사용하여 핵폭발의 위력을 변경할 수 있는 능력입니다.
원자 전하의 단점은 큰 질량과 치수, 낮은 기계적 강도 및 온도 조건에 대한 감도를 포함합니다.
열핵 전하 이 유형의 전하에서 핵융합 반응의 조건은 우라늄-235, 플루토늄-239 또는 칼리포르늄-251에서 원자 전하(뇌관)를 폭발시켜 생성됩니다.
열핵 중성자 전하에서 순수한 형태 또는 금속 수소화물 형태의 중수소 및 삼중수소가 열핵 연료로 사용됩니다. 반응의 "퓨즈"는 상대적으로 임계 질량이 작은 고농축 플루토늄-239 또는 캘리포늄-251입니다. 이를 통해 열핵 탄약 계수를 높일 수 있습니다.
열핵 복합 전하는 열핵 연료로 중수소리튬(LiD)을 사용합니다. 핵융합 반응의 "융합"은 우라늄-235의 핵분열 반응입니다. 반응(1.18)을 위한 고에너지 중성자를 얻기 위해 이미 핵 과정의 맨 처음에 삼중수소(1H3)가 포함된 앰플이 핵 전하에 배치됩니다. 핵분열 중성자는 리튬에서 삼중수소를 얻기 위해 필요합니다. 반응의 초기 기간 중수소와 삼중수소의 핵융합 반응 동안 방출되는 중성자와 껍질 형태로 반응 구역을 특별히 둘러싸고 있는 우라늄-238(가장 일반적이고 가장 저렴한 천연 우라늄)의 핵분열. 이러한 껍질의 존재는 눈사태와 같은 열핵 반응을 수행할 뿐만 아니라 추가 에너지 폭발을 얻을 수 있습니다. 왜냐하면 10 MeV 이상의 에너지를 가진 중성자의 높은 자속 밀도에서 우라늄-238의 핵분열 반응 핵은 매우 효율적으로 진행됩니다.동시에 방출되는 에너지의 양이 매우 많아지며 대형 및 초대형 구경의 탄약은 결합 된 열핵 탄약의 총 에너지의 최대 80 %가 될 수 있습니다 ㅏ.
핵무기의 분류
핵탄약은 핵전하의 방출 에너지의 위력과 사용되는 핵 반응의 유형에 따라 분류됩니다.탄약의 위력을 특성화하기 위해 "TNT 등가"라는 개념이 사용됩니다. TNT의 질량, 폭발 에너지는 핵탄두의 공기 폭발 동안 방출되는 에너지 떼(충전) TNT 등가물은 문자 §로 표시되며 톤(t), 천 톤(kg)으로 측정됩니다. , 백만 톤(Mt)
핵무기는 전력면에서 전통적으로 다섯 가지 구경으로 나뉩니다.
핵무기 구경
TNT 환산 천 톤
초소형 최대 1개
평균 10-100
대형 100-1000
1000개 이상의 초대형
유형 및 전력에 따른 핵폭발 분류. 핵폭발의 피해 요인.
핵무기를 사용하여 해결하는 작업에 따라 핵폭발은 공중, 지표면과 물, 지하 및 물에서 수행 될 수 있습니다. 이에 따라 대기, 지상(표면) 및 지하(수중) 폭발이 구분됩니다(그림 3.1).
공기 핵폭발은 최대 10km 높이에서 발광 영역이 지면(물)에 닿지 않을 때 발생하는 폭발입니다. 공기 폭발은 낮음과 높음으로 나뉩니다. 이 지역의 강한 방사능 오염은 낮은 대기 폭발의 진원지 근처에서만 형성됩니다. 구름의 흔적을 따라 지역의 오염은 직원의 행동에 큰 영향을 미치지 않습니다. 충격파, 빛 복사, 관통 복사 및 EMP는 공기 핵 폭발에서 가장 완벽하게 나타납니다.
지상(표면) 핵폭발은 지구(물)의 표면(물)에서 발생하는 폭발로, 발광하는 부분이 지구(물)의 표면(물)에 접하고, 형성 순간의 먼지(물) 기둥이 폭발 구름. 50 지상(표면) 핵폭발의 특징은 폭발 지역과 폭발 구름 방향 모두에서 지형(물)의 강한 방사능 오염입니다. 이 폭발의 피해 요인은 충격파, 광선 복사, 관통 복사, 해당 지역의 방사능 오염 및 EMP입니다.
지하(수중) 핵폭발은 지하(수중)에서 발생하는 폭발로, 핵폭발물(우라늄-235 또는 플루토늄-239 분열 파편)과 혼합된 다량의 토양(물)이 방출되는 것이 특징입니다. 지하 핵폭발의 피해 및 파괴적 영향은 주로 지진 폭발파(주요 피해 요인), 지반에 깔때기 형성 및 해당 지역의 강한 방사능 오염에 의해 결정됩니다. 빛 방출 및 투과 방사선이 없습니다. 수중 폭발의 특징은 술탄(물기둥)이 붕괴될 때 형성되는 기본파인 술탄(물기둥)의 형성입니다.
공기 핵폭발은 수십에서 수백 킬로미터의 거리에서 빛을 관찰할 수 있는 짧은 눈부신 섬광으로 시작됩니다. 섬광 후 발광 영역이 구 또는 반구(지상 폭발 포함) 형태로 나타나며, 이는 강력한 광 방사원입니다. 동시에 감마선과 중성자의 강력한 플럭스는 핵 연쇄 반응과 핵 전하 분열의 방사성 파편이 붕괴되는 동안 형성되는 폭발 영역에서 환경으로 전파됩니다. 핵폭발로 방출되는 감마선과 중성자를 투과 방사선이라고 합니다. 순간적인 감마선의 작용으로 환경의 원자가 이온화되어 전기장과 자기장이 나타납니다. 이러한 장은 작용 시간이 짧기 때문에 일반적으로 핵폭발의 전자기 펄스라고 합니다.
핵폭발의 중심에서 온도는 순간적으로 수백만도까지 상승하고 그 결과 전하의 물질은 X선을 방출하는 고온 플라즈마로 변합니다. 기체 제품의 압력은 처음에 수십억 기압에 도달합니다. 팽창을 추구하는 백열 가스 구체는 인접한 공기층을 압축하고 압축층의 경계에서 급격한 압력 강하를 생성하고 폭발의 중심에서 다양한 방향으로 전파하는 충격파를 형성합니다. . 불덩이를 구성하는 가스의 밀도는 주변 공기의 밀도보다 훨씬 낮기 때문에 공은 빠르게 상승합니다. 이 경우 가스, 수증기, 토양의 작은 입자 및 폭발의 엄청난 양의 방사성 생성물을 포함하는 버섯 모양의 구름이 형성됩니다. 최대 높이에 도달하면 구름은 기류의 작용에 따라 장거리로 이동하고 소멸되며 방사성 제품이 지표면에 떨어져 해당 지역과 물체의 방사능 오염을 생성합니다.
군사적 목적을 위해;
힘으로:
초소형(TNT 1,000톤 미만);
소형(1 - 10,000톤);
중형(10-100,000톤);
대형(100,000톤 -1 Mt);
초대형(1Mt 이상).
폭발 유형:
고층(10km 이상);
공기(가벼운 구름은 지표면에 도달하지 않음);
지면;
표면;
지하철;
수중.
핵폭발의 피해 요인. 핵폭발의 피해 요인은 다음과 같습니다.
충격파(폭발 에너지의 50%)
광선(폭발 에너지의 35%);
관통 방사선(폭발 에너지의 45%);
방사능 오염(폭발 에너지의 10%)
전자기 펄스(폭발 에너지의 1%);
물리학 과정에서 핵의 핵자 - 양성자와 중성자 -는 강한 상호 작용에 의해 함께 유지되는 것으로 알려져 있습니다. 쿨롱 반발력을 크게 상회하므로 핵 전체가 안정합니다. 20세기에 위대한 과학자 알버트 아인슈타인은 개별 핵자의 질량이 결합 상태(핵을 형성할 때)에서의 질량보다 다소 크다는 것을 발견했습니다. 질량의 일부는 어디로 가나요? 그것은 핵자의 결합 에너지로 전달되고 핵 덕분에 원자와 분자가 존재할 수 있음이 밝혀졌습니다.
알려진 핵의 대부분은 안정적이지만 방사성 핵도 있습니다. 방사성 붕괴를 일으키기 때문에 지속적으로 에너지를 방출합니다. 이러한 화학 원소의 핵은 인간에게 안전하지 않지만 도시 전체를 파괴할 수 있는 에너지를 방출하지는 않습니다.
거대한 에너지는 핵 연쇄 반응의 결과로 나타납니다. 우라늄-235 동위원소와 플루토늄은 원자폭탄의 핵연료로 사용됩니다. 중성자 하나가 핵에 부딪히면 분열하기 시작합니다. 전하가없는 입자 인 중성자는 정전기 상호 작용의 작용을 우회하여 핵 구조로 쉽게 침투 할 수 있습니다. 결과적으로 늘어나기 시작합니다. 핵자 사이의 강한 상호 작용은 약해지기 시작하지만 쿨롱 힘은 그대로 유지됩니다. 우라늄-235 핵은 두 개(드물게 세 개) 조각으로 나뉩니다. 두 개의 추가 중성자가 나타나 유사한 반응을 일으킬 수 있습니다. 따라서 이것을 연쇄라고 합니다. 핵분열 반응(중성자)을 일으키는 것은 그 생성물입니다.
핵 반응의 결과로, 우라늄-235의 모핵에 있는 핵자를 묶는 에너지(결합 에너지)가 방출됩니다. 이 반응은 원자로와 폭발의 작동의 기초가 됩니다. 이를 구현하려면 한 가지 조건이 충족되어야 합니다. 연료의 질량은 아임계여야 합니다. 플루토늄이 우라늄-235와 결합하면 폭발이 일어납니다.
핵폭발
플루토늄과 우라늄의 핵이 충돌한 후 반경 약 1km 내의 모든 생명체에 영향을 미치는 강력한 충격파가 형성됩니다. 폭발 현장에 나타난 불덩이는 점차 150미터까지 확장된다. 충격파가 충분히 멀리 이동할 때 온도는 8,000켈빈으로 떨어집니다. 가열된 공기는 방사성 먼지를 먼 거리까지 운반합니다. 핵폭발은 강력한 전자기파를 동반합니다.
그것은 가장 놀랍고 신비하고 끔찍한 과정 중 하나입니다. 핵무기의 작동 원리는 연쇄 반응을 기반으로 합니다. 이것은 계속되는 과정을 시작하는 과정입니다. 수소폭탄의 작동 원리는 핵융합을 기반으로 합니다.
원자 폭탄방사성 원소의 일부 동위 원소(플루토늄, 캘리포니아, 우라늄 등)의 핵은 중성자를 포획하면서 붕괴될 수 있습니다. 그 후, 두세 개의 중성자가 더 방출됩니다. 이상적인 조건에서 한 원자의 핵이 파괴되면 두 개 또는 세 개의 원자핵이 더 붕괴되어 다른 원자가 시작될 수 있습니다. 등등. 원자 결합을 깨기 위한 엄청난 양의 에너지가 방출되면서 점점 더 많은 수의 핵이 파괴되는 눈사태와 같은 과정이 발생합니다. 폭발하는 동안 초단시간에 거대한 에너지가 방출됩니다. 그것은 한 지점에서 발생합니다. 그렇기 때문에 원자폭탄의 폭발은 그토록 강력하고 파괴적입니다.
연쇄 반응을 시작하려면 방사성 물질의 양이 임계 질량을 초과해야 합니다. 분명히 우라늄이나 플루토늄의 여러 부분을 가져와 하나로 결합해야 합니다. 그러나 이것은 충분한 에너지가 방출되기 전에 반응이 멈추거나 프로세스가 천천히 진행되기 때문에 원자 폭탄을 폭발시키기에는 충분하지 않습니다. 성공하기 위해서는 물질의 임계 질량을 초과하는 것뿐만 아니라 매우 짧은 시간에 초과하는 것이 필요합니다. 여러 개를 사용하는 것이 가장 좋으며, 다른 하나를 사용하여 얻을 수 있으며 빠른 폭발과 느린 폭발을 번갈아 사용합니다.
첫 번째 핵실험은 1945년 7월 미국 알모고도(Almogordo) 마을에서 실시되었습니다. 같은 해 8월, 미군은 히로시마와 나가사키에 이 무기를 사용했습니다. 도시에서 원자 폭탄이 폭발하여 끔찍한 파괴와 대부분의 인구가 사망했습니다. 소련에서는 1949년에 핵무기가 만들어지고 시험되었습니다.
수소폭탄
파괴력이 매우 높은 무기입니다. 작동 원리는 더 가벼운 수소 원자에서 무거운 헬륨 핵을 합성하는 것입니다. 이것은 매우 많은 양의 에너지를 방출합니다. 이 반응은 태양과 다른 별에서 일어나는 과정과 유사합니다. 가장 쉬운 방법은 수소(삼중수소, 중수소) 및 리튬의 동위원소를 사용하는 것입니다.
최초의 수소탄두 시험은 1952년 미국인에 의해 수행되었습니다. 현대적인 의미에서 이 장치는 거의 폭탄이라고 할 수 없습니다. 그것은 액체 중수소로 채워진 3층 건물이었습니다. 소련에서 수소 폭탄의 첫 번째 폭발은 6 개월 후에 수행되었습니다. 소련의 열핵 탄약 RDS-6은 1953년 8월 Semipalatinsk 근처에서 폭파되었다. 50메가톤 용량의 가장 큰 수소폭탄(차르 봄바)은 1961년 소련에서 시험됐다. 탄약 폭발 후 파도는 행성을 세 번 돌았습니다.
핵무기
핵무기 - 일련의 핵무기, 목표물 및 통제 수단에 대한 전달 수단. 대량 살상 무기(생물학 및 화학 무기와 함께)를 나타냅니다. 핵무기는 무거운 핵의 분열 및/또는 가벼운 핵의 열핵 핵융합 반응의 눈사태와 같은 핵 연쇄 반응의 결과로 방출되는 에너지인 핵 에너지를 사용하는 폭발 장치입니다.
핵무기의 작용은 중핵의 분열 및/또는 열핵 융합 반응의 통제되지 않은 눈사태와 같은 연쇄 반응의 결과로 방출되는 핵 폭발 장치의 폭발 에너지의 사용을 기반으로 합니다.
핵폭발은 다음과 같은 유형일 수 있습니다.
공기 - 대류권
높은 고도 - 상층 대기 및 행성 공간 근처
공간 - 깊은 행성 주변 공간 및 우주 공간의 다른 모든 영역
지상 폭발 - 지상 근처
지하 폭발(지표면 아래)
표면 (물 표면 근처)
수중(수중)
핵폭발의 피해 요인:
충격파
광선
투과 방사선
방사능 오염
전자기 펄스(EMP)
다양한 손상 요인이 미치는 영향의 비율은 핵 폭발의 특정 물리학에 따라 다릅니다. 예를 들어, 열핵 폭발은 소위 말하는 것보다 더 강한 것이 특징입니다. 원자 폭발 광선 방사선, 투과 방사선의 감마선 성분, 그러나 투과 방사선의 훨씬 약한 미립자 성분 및 영역의 방사성 오염.
핵폭발의 피해 요인에 직접적으로 노출된 사람들은 종종 인명에게 치명적인 물리적 피해 외에도 폭발과 파괴의 끔찍한 그림에서 강력한 심리적 충격을 경험합니다. 전자기 펄스(EMP)는 생물체에 직접적인 영향을 미치지 않지만 전자 장비의 작동을 방해할 수 있습니다(튜브 전자 장치 및 광자 장비는 EMP에 상대적으로 둔감함).
핵무기의 분류
모든 핵무기는 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다.
"원자" - 주 에너지 출력이 무거운 핵(우라늄-235 또는 플루토늄)의 핵분열 반응과 더 가벼운 원소의 형성에서 나오는 단상 또는 단단 폭발 장치
열핵 (또한 "수소") - 두 가지 물리적 프로세스가 순차적으로 개발되고 서로 다른 공간 영역에 국한되는 2상 또는 2단계 폭발 장치: 첫 번째 단계에서 주요 에너지원은 무거운 핵의 핵분열 반응입니다. , 그리고 두 번째에서는 핵분열과 열핵융합 반응이 탄약의 종류와 세팅에 따라 다양한 비율로 사용된다.
핵 전하의 전력은 TNT 등가로 측정됩니다. 동일한 에너지를 얻기 위해 폭발해야 하는 트리니트로톨루엔의 양입니다. 일반적으로 킬로톤(kt)과 메가톤(Mt)으로 표시됩니다. TNT 등가물은 조건부입니다. 첫째, 다양한 손상 요인에 대한 핵폭발 에너지의 분포는 탄약 유형에 따라 크게 달라지며, 어쨌든 화학 폭발과 매우 다릅니다. 둘째, 화학폭약의 적정량을 완전연소시키는 것은 불가능하다.
핵무기를 권력에 따라 다섯 그룹으로 나누는 것이 일반적입니다.
초소형(1kt 미만)
소형(1 - 10캐럿)
중형(10 - 100kt)
대형(고출력)(100kt - 1Mt)
초대형(초고출력)(1Mt 이상)
핵무기 폭발 옵션
대포 계획
"대포 계획"은 1세대 핵무기의 일부 모델에 사용되었습니다. 대포 계획의 본질은 화약 충전으로 아임계 질량의 핵분열성 물질 한 블록 ( "총알")을 움직이지 않는 ( "목표물") 다른 블록으로 쏘는 것입니다.
대포 계획의 전형적인 예는 1945년 8월 6일 히로시마에 투하된 리틀 보이 폭탄입니다.
내파적인 계획
내파 폭발 방식은 화학 폭발물의 폭발에 의해 생성된 집중 충격파에 의한 핵분열성 물질의 압축을 사용합니다. 충격파의 초점을 맞추기 위해 소위 폭발 렌즈를 사용하고 많은 지점에서 동시에 높은 정확도로 폭발을 수행합니다. 수렴형 충격파의 형성은 TATV(트리아미노트리니트로벤젠) 및 바라톨(트리니트로톨루엔과 질산바륨의 혼합물) 및 일부 첨가제(애니메이션 참조)와 같은 "빠른" 및 "느린" 폭발물의 폭발 렌즈를 사용하여 제공되었습니다. 폭발물 및 폭발 위치에 대한 이러한 시스템의 생성은 한때 가장 어렵고 시간 소모적인 작업 중 하나였습니다. 이를 해결하려면 수력 및 기체 역학에서 엄청난 양의 복잡한 계산을 수행해야 했습니다.
1945년 8월 9일 나가사키에 투하된 두 번째 사용된 원자폭탄 "팻 맨"도 같은 계획에 따라 처형되었습니다.
