Ядерна зброя (ЯО) - зброя масового ураження вибухової дії, засноване на використанні внутрішньоядерної енергії, що виділяється при ланцюгових реакціях поділу важких ядер деяких ізотопів урану і плутонію або термоядерних реакціях синтезу легких ядер - ізотопів водню (дейтерію і тритію) - в більш важкі, наприклад , ядра ізотопів гелію.
Ця зброя включає:
- різні ядерні боєприпаси (бойові частини ракет і торпед, авіаційні і глибинні бомби;
- артилерійські снаряди та міни, споряджені ядерними зарядними пристроями);
- засоби управління ними та доставки до мети.
Ядерна зброя на даний момент є найпотужнішою зброєю масового ураження, що володіє такими вражаючими факторами, як:
- ударна хвиля;
- світлове випромінювання;
- проникаюча радіація;
- радіоактивне зараження;
- електромагнітний імпульс.
Вражаюча дія того чи іншого ядерного вибуху залежить від:
- потужності використаного боєприпасу;
- виду вибуху;
- типу ядерного заряду.
Потужність ядерного вибуху прийнято характеризувати тротиловим еквівалентом. Це означає, що якщо потужність будь-якого ядерного вибуху дорівнює 20 тис. Т, то при даному ядерному вибуху виділяється така ж енергія, як і під час вибуху 20 тис. Т. Звичайної вибухової речовини, такого як тринітротолуолу. Ядерні боєприпаси всіх типів, в залежності від потужності, підрозділяються на:
- сверхмалі (менше 1 тис.т);
- малі (1-10 тис.т);
- середні (10-100 тис. т);
- великі (100-1000 тис. т);
- надвеликі (понад 1000 тис. т).
Джерелом енергії ядерного вибуху є процеси, що відбуваються в ядрах атомів хімічних елементів. При різних перетвореннях ядер - поділі важких ядер на частини (осколки) або з'єднанні легких ядер - за малий проміжок часу звільняється величезна кількість енергії, званої ядерною енергією. Іноді, в залежності від типу заряду, вживають більш вузькі поняття:
- атомне (ядерне) зброя (пристрої, в яких використовуються ланцюгові реакції поділу);
- термоядерна зброя (засноване на ланцюгової реакції синтезу);
- комбіновані заряди;
- нейтронне зброю.
Як ядерного заряду в атомних боєприпасах використовується плутоній-239, уран-235 і уран-233. Розподіл атомних ядер радіоактивних хімічних елементів може відбуватися мимовільно або при впливі на них різних елементарних частинок.
У ядерних боєприпасах ядра атомів речовини діляться за допомогою нейтронів, які порівняно легко проникають в ядро атомів, що не долаючи електричні сили відштовхування. При масі заряду більшої його критичної маси в мільйонні частки секунди протікає ланцюгова ядерна реакція поділу атомних ядер, що супроводжується виділенням великої кількості енергії.
Критична маса залежить від виду ділить речовини, його чистоти і щільності, а також форми заряду. Критична маса урану-233 і плутонію-239 при нормальній щільності і чистоти 93,5% становить близько 17 кг, а урану-235 - 48 кг. Критична маса зменшується обернено пропорційно квадрату щільності речовини, що ділиться.
Основними частинами ядерних боєприпасів є:
- ядерне зарядний пристрій (ядерний заряд);
- блок підриву з запобіжниками і джерелами живлення;
- корпус боєприпасу.
У складі ядерного заряду знаходиться головна частина - ядерне вибухову речовину. Існують два способи здійснення ядерного вибуху.
Перший з них полягає в тому, щоб два або кілька підкритичних шматків ядерного вибухової речовини (ЯВВ) швидко з'єднати в один, розміри і маса якого більше критичних. Для цього використовується постріл однією частиною заряду в іншу його частину, закріплену в протилежному кінці металевого циліндра. Такі боєприпаси називають боєприпасами «гарматного типу»
Другий спосіб полягає в сильному стисненні підкритичній маси (КРР<1) ЯВВ, что повышает плотность вещества заряда в несколько раз и переводит систему в надкритическое состояние (Крр>1), так як критична маса обернено пропорційна квадрату щільності речовини. Необхідна для цього обтиснення можна отримати шляхом вибуху звичайних вибухових речовин, що оточують з усіх боків сферичний заряд з ЯВВ. Спрямована всередину вибухова хвиля від звичайних вибухових речовин стискає сферичний заряд ЯВВ, що сприяє розвитку ланцюгової реакції поділу. Такий спосіб називається імплозівного (рис. 3).
В термоядерних боєприпасах використовуються ядерні реакції синтезу атомних ядер легких елементів дейтерію і тритію. Оскільки для протікання реакції синтезу необхідна температура в десятки мільйонів градусів, то в якості ініціюючого пристрою в термоядерних боєприпасах використовуються ядерні заряди ділення. Вибухова реакція поділу викликає нагрів термоядерного пального, в результаті чого відбувається інтенсивна реакція сполуки ядер атомів дейтерію і тритію, що супроводжується виділення величезної кількості енергії. Застосування дейтериду літію 3LiD як термоядерного пального дозволяє відмовитися від використання в подібних боєприпасах дорогого радіоактивного тритію.
Ядерний вибух (ЯВ) - це процес швидкого звільнення великої кількості внутрішньоядерній енергії в обмеженому обсязі. Для ЯВ характерними є надзвичайно висока концентрація енергії, що виділяється, в десятки разів перевищує концентрацію енергії при вибуху звичайних вибухових речовин, і дуже малий час її виділення: від декількох наносекунд до десятків наносекунд (нано - 10 -9).
Вибухи ядерних боєприпасів можуть проводитися в повітрі на різній висоті, на поверхні землі (води), а також під землею (водою). Залежно від цього ядерні вибухи прийнято розділяти на такі види: висотний, повітряний, наземний, надводний, підземний і підводний.
Висотний вибух - це вибух вище межі тропосфери. Найменша висота висотного вибуху - 10 км. Такий вибух застосовується для ураження повітряних і космічних цілей (літаків, головних частин крилатих ракет і ін.), А наземні об'єкти, як правило, істотних руйнувань не отримують.
Повітряний вибух виробляють на висоті від сотень метрів до кількох кілометрів. Він супроводжується яскравим спалахом, швидко збільшується в розмірах і піднімається вгору вогненною кулею, який через кілька секунд перетворюється в клубочиться темно-буре хмара. В цей час до хмари з землі піднімається стовп пилу, який приймає грибовидную форму. Максимальної висоти хмара досягає через 10-15 хв. після вибуху, потім втрачає свою форму і, рухаючись у напрямку вітру, розсіюється.
При повітряному ядерному вибуху поразки людей і наземних об'єктів викликається ударною хвилею, світловим випромінюванням і проникаючою радіацією, радіоактивне зараження при цьому практично відсутня.
Наземний ядерний вибух здійснюється безпосередньо на поверхні землі або на такій висоті від неї, при якій світиться область торкається поверхні землі і має форму півсфери. При цьому в грунті утворюється воронка, а хмара вибуху, залучаючи в себе велику кількість грунту, обумовлює сильне радіоактивне зараження місцевості. Наземний ядерний вибух застосовується для ураження споруд великої міцності і для сильного радіоактивного зараження місцевості, так як радіус ураження ударною хвилею, світловим випромінюванням і проникаючою радіацією менше, ніж при повітряному вибуху.
Підземний вибух - вибух, вироблений під землею. На місці вибуху утворюється велика воронка, розміри якої більше, ніж при наземному вибуху, і залежать від потужності заряду, глибини вибуху і типу грунту. Основним вражаючим чинником підземного ядерного вибуху є хвиля стиснення, що розповсюджується в грунті у вигляді поздовжніх і поперечних сейсмічних хвиль, швидкість яких залежить від складу грунту і може досягати 5-10 км / с. При цьому підземні споруди отримують руйнування подібні руйнувань при землетрусах. Поряд з цим утворюється сильне радіоактивне зараження в районі вибуху і по напрямку руху хмари, а світлове випромінювання і проникаюча радіація поглинаються грунтом.
Надводний вибух - вибух на поверхні води або на такій висоті, при якій світиться область торкається поверхні води.
Під дією ударної хвилі піднімається стовп води, а на її поверхні в епіцентрі вибуху утворюється западина, заповнення якої супроводжується розходяться концентричними хвилями.
Вода і пар, що утворюється під дією світлового випромінювання, залучаються до хмара вибуху, після охолодження якого випадають у вигляді радіоактивного дощу, викликаючи сильне радіоактивне зараження прибережної смуги місцевості і об'єктів, що знаходяться на суші та акваторії.
При надводному вибуху основними вражаючими факторами є повітряна ударна хвиля і хвилі. При цьому екранує, великої маси водяної пари послаблює світлове випромінювання і проникаючу радіацію.
Підводний вибух - вибух, вироблений під водою. Під час вибуху викидається стовп води з грибоподібним хмарою (султаном), діаметр якого досягає декількох сотень метрів, а висота - декількох кілометрів. При осіданні водяного стовпа у його заснування утворюється вихровий кільце радіоактивного туману з крапель і бризок (базисна хвиля).
Основним вражаючим чинником підводного вибуху є ударна хвиля в воді, яка поширюється зі швидкістю близько 1500 м / с. Радіоактивне зараження обумовлено наявністю радіоактивного дощу, що випадає з хмар, утворених з вибухового султана і базисної хвилі. При цьому світлове випромінювання і проникаюча радіація поглинаються товщею води і водяними парами.